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导读
羊吃**，狼吃羊，看似简单的生存行为中有着精密的能量计算。同样是为了生存，兔子一胎能够生育多只幼崽，而大象通常一胎只有一只，这样迥异的情况背后，是来自基因的精打细算……
01
「人生富贵，是身外之物；但世人一见了富贵，便舍着性命去求他，及至到手之后，味同嚼蜡。自古及今，哪一个是看得破的！」（清·吴敬梓《儒林外史》）
不仅人看不破，动物和植物也看不破。
前面讲了，生物界的金钱——通货——是什么？就是能量。
20世纪初著名的生态学家洛特卡说：在生存竞争中，胜者一定是那些能够最大限度获取能量、并且以最高效率使用能量的生物。人间的事，很多都不能用金钱衡量，而生物界的事，大部分都可以用能量衡量。
早在20世纪初，生态学家、进化生物学家、生理学家就认识到生物和生态**实际上是一个个经济**，一方面与外界交换能量，一方面在自己**内作能量预算，作收支平衡。
**生态学家林德曼第一次在生态学中运用了经济学思想。这位年轻的研究生测量了一个湖泊**，他把这个湖中所有相关的生物学过程都换算成了能量术语，包括各种动物植物，捕食者，被捕食者，各个组成部分的能量摄取及利用效率。
俗话说大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃水藻。一级一级，林德曼关心的是这能量在每一级之间是如何流转的。「他计算了**中每一层级的生产力，生态效益，净产量，能量预算。整个**在他的论文里是一个公司实体，一串生产线」。
怎么换算的呢？举个简单的例子。大家不妨看看手里正在吃的零食袋子，不知道中国有没有相关的法律，**的任何食物的包装上都会标明这一袋食物所含的卡路里，这个所谓的「卡路里」就是我说的能量。这能量是怎么算出来的呢？
很简单。烧一下，看放出多少热量。我说的「烧」**的是烧。有种特殊的仪器，蛮贵的，我想买，结果要6000美金，就没买，后来一直用别人实验室的。这仪器就是一个罐子，里外两层，中间放水。你把要测量的食物放在里层，通上电，烧它。烧完了，看看水温升高了多少。然后就可以知道放出了多少热量（能量）。
食物被你消化之后，运送到各个细胞。在细胞里，食物要转化成能量也是**烧，烧的也是氧气（所以你得呼吸呢）。在罐子里烧和在细胞里烧，烧出的能量是一样的。当然，食物吃下去，肯定不会被全部消化吸收，一般10～20%的食物会变成**物，所以你吃的卡路里乘以90%就基本是你吸收的能量。
02
好，我们现在假设有一堆**，这堆**所含的能量是100份（烧一下测量出来的值）。一只小羊羔吃了这堆**。100份能量里面有10份没有被消化吸收，有50份被消耗在各种运动上了，有25份被用来维持各个细胞的运转，清理有害物质，保持身体健康。这85份能量都没有存留在体内，全部变成热量散发出去了。
因为小羊羔正在长身体，所以剩下的15份能量要用来长肉。但是这15份能量不是全部都能变成肉，因为长肉本身也要消耗能量。就像你拿100万**币来盖房子，但是这100万你不能全部花在买建材上，你得留一部分给设计师、工人，还有**运输费**费什么的。所以，100万的预算，你花在材料上的可能只有70万（直接成本），而**那30万是「间接成本」。
羊羔长肉也是一样，长肉就是要把建材（各种食物里得来的大分子）运输到身体的各个地方，然后再把建材组装起来，变成细胞、器官等等。这个「运输」和「组装」都需要耗费能量。15份能量拿来长肉，其中差不多有5份是用到这些方面的，而这5份最后也变成热量发散出去了。
所以，最后只有10份能量变成了肉。也就是说，把这些肉你拿来烧一下，能得到10份能量。
然后，小羊就被小狼吃了。
小狼吃了羊羔肉，也要经过类似上面的过程，最后这包含10份能量的羊羔肉，只能有1份能量变成狼肉。
所以，在整个这个生态**中，100份能量的**变成了10份能量的羊，10份能量的羊变成了1份能量的狼。这个**中，每一层级的能量转化效率就是10%（这个10%基本是**变羊，羊变狼的**实效率，不是我编出来的数字）。
如果狼肉又被萧十一郎吃了，也有类似的过程。不过萧十一郎已经不长身体了，所以全部能量都会消耗在维持自身健康以及与连城璧**武上。
如果萧十一郎把狼肉给了他媳妇儿沈璧君（好像沈璧君嫁的是连城璧？好吧，我们假设她嫁了萧家），沈璧君又有了身孕，那么沈璧君就得把一部分狼肉的能量用在「建造小萧十一郎」上面。「建造小萧十一郎」要花多少能量？同样的，一部分花在了运输和组装上，一部分变成了小萧十一郎的肉（如果**要测量小萧长出来的肉里的能量的话，那也得烧一下）。
这就是能量预算学的大体内容：能量进来，消耗在运动、**、生长和**（雌性）上。不同的动物能量摄入不同，预算也不同。
这个「能量预算」在过去的100年中已经发展得非常成熟，并且被应用到生物学的许多领域中。
生理学家（**如小弟我）测量动物的各个能量收支情况，然后推算如果把生长速度压低一些，动物是不是就可以把更多的能量用到维持自身健康上，是不是就可以减缓衰老，延长寿命。
生态学家测量一个生态**（**如**原或湖泊）的能量收支情况，然后推算这个**大概能够养活多少食**动物，多少食肉动物，然后就可以对这个**进行**和**。
农民伯伯关心的是，他买100块钱的饲料（也可以换算成能量）能够变成多少肉，变成多少小牛犊子。
就连钱学森先生当年估算一亩地可以打多少粮食时，也是这个思路。只不过植物将太阳能转化成体内的葡萄糖的效率一般不会超过1%，他老先生不知从哪儿搞了个30%，硬是扩大了几十倍，结果搞出了个亩产上万斤这么个不**谱的数字来。
03
聊进化，怎么扯到能量上来了？因为，在进化生物学领域，有一个重要分支叫作「生命史理论」，能量预算则是这个理论的支柱。小弟这就简单聊聊这个生命史理论。
这个生命史理论是干什么的？
简要来说，就是研究一个物种（**如松鼠兔子**鸭狗猪）生长速度有多快，什么时候能够成熟，什么时候生第一胎，多长时间生一次，一胎生几只，这么个生法能够持续多少年，最后什么时候死亡。
所有这一切都是围绕着一个东西转。这一系列看到这里，相信大家都知道这个东西是什么。
是什么？
就是我不厌其烦不断重复的，自然选择唯一注重的东西：后代的数量。
包括生长速度都和这个东西有关。你长得快，就能更早达到「性成熟」，就能更早开始生育，也就能生更多。
而所有这一切也都取决于一个东西——能量预算。
你分配给生长的能量越多，你就能长得越快；你分配给**的能量越多，你就能生得越多。
兄弟我是研究动物生长的，所以就多说两句生长的能量预算。
平均来说，一克正常的含水量70%的**组织（蛋白质，脂肪，什么都算上）大概含7000焦耳能量，上下浮动2～3000焦耳。不信你看看你冰箱里的牛肉，**这个值更高一点，可能在1万左右（因为是食用的高质肉类），但不会高太多，肯定是这个数量级的。
对哺**动物和鸟类来说，要把这7000焦耳的能量组装到一克**组织里面去，还另外需要消耗2000～5000焦耳。这等于是间接消耗，是花在工人，运输，**上面的费用。
大青虫就**较奇怪。前年，小弟的实验室和另一个实验室分别**立地、很惊讶地发现，它只需要几百焦耳的间接消耗就能组装起一克含有7000焦耳的组织。乍一听，感觉大青虫**哺**动物效率高啊！你要花3000多才能组装7000焦耳的能量，我花几百就搞掂。
其实不然。我们现在正在用另一种方法来验证这个数值。如果能被证实的话，我基本可以肯定，这是因为大青虫的肉属于粗制滥造的伪劣制品。
用同样的价值10万的材料盖一层楼，德国包工队说他们慢工出细活的人工费是3万**币，黄村包工队说他们三下五除二，砖头玻璃只管往上堆，只要不倒就行，只要1千的人工费。若你是老板，你用谁？
德国的，德国的！
那可不一定。得看你这楼是干什么用的。
若这本来就是临时建筑，预计寿命就是1个月而不是100年，那只有崽卖爷田不心疼的败家子才会请德国人。
这个大青虫的数值如果证实了，那完全也可以用生命史理论来解释。大青虫的寿命只有几个星期，而哺**动物至少都是一年以上，所以，大青虫何必要费那么大能量去精打细算呢？反正死得早，再精打细算也是浪费了，不如把能量省下来用到生育后代上。
04
在所有动物中，生长最慢的是谁？是人。你看小牛小马，一生下来就能跑，没几年工夫就可以生下一代了。人呢？黄帝内经上就说「女子七岁，肾气盛……二七而天葵至」，二七不是指大**，而是指14岁，天葵是指**，所以人要长到能生育，得十几年。
有一项很著名的研究（我博士后老板搞的）收集了很多动物的生长曲线，兽类，鸟类，鱼虾，然后发现，不管动物的体重大小，这些曲线的基本性质都很相似。但是人的生长曲线和动物则有很大区别。人有一个极其漫长的生长过程，无论怎么**较都和动物的不同。
很早以前人们就试图解释这个问题。有些人提出，这是因为人需要发育大脑，而**动物的大脑相较而言，都**较小。几年前我和一个物理系的学生搞了一个数学模型，然后用大脑的生长数据粗略估算了一下，得出的结果吓我们一跳。
刚才说了，组装一克组织，哺**动物要花2000～5000焦耳的能量，人身上的**组织大概也都是差不多这个价格。但是，大脑呢？我们算下来，居然要5万！这是建紫禁城啊。
所以我们估计，之所以人长得这么慢，**的有可能是因为发育神经组织耗费了大量的能量，减慢了****组织的生长。
之前说了，由于消化**的吸收能力有限，循环**的运输能力有限，所以即使你不停地吃，你能运用的能量也是有限的。能量有限的情况下，整个身体的能量预算需要考虑平衡各方面的需求。你自身的健康、维持自身细胞的运转、寻找食物、寻找**、躲避捕食者，这些活动都需要大量的能量。所以，你不可能把所有的能量都用到生长或**上。
不同的能量支出之间存在着制约权衡，这个是显而易见的。即使在同一个能量支出项目中，也存在着制约权衡。
我现在有100份能量用来维持一年中的生长，我是上半年用80份，下半年再用20份，还是在时间上平均分配？
有的物种，先多后少（所以生长也是先快后慢），有的先少后多，有的把时间拉得很长，有的集中在一个很短的时间内。千江水有千江月，不同的物种，生活在不同的环境中，它们的能量预算也不同。
这个生长中的能量预算以及它与维持自身健康的关系，是小弟浸**12年的项目。很多问题思考得越多，实验结果得到的越多，反而越困惑，越不敢述之笔端（键盘）。所以这个生长问题，不讲也罢。讲个**问题吧。这个问题别人已经搞得很清楚了。
我现在有30份能量用在**上。我是把这30份平均分给10个孩子，每个都只有3份呢，还是集中在两个孩子上，每个有15份？
有些物种采取前一种策略，有些采取后一种（这就是生态和进化中著名的r-k选择策略）。
聪明的你，不妨关掉手机，闭上眼睛想一想，什么样的物种采取第一种，什么样的采取第二种？
简要的来说，就是受欺负的采取第一种，欺负人的采取第二种。
我是只兔子，周围环境**蜀道还难，李白说了「朝避猛虎，夕避长蛇，磨牙吮血，**如麻」，我从小玩到大的发小里，10个有7个被都被猛虎长蛇吃了。那你说我这30份能量怎么分配？我是生10个好，还是生2个好？
生10个，每个都只有3份能量，体格小，健康差，活得短，但是至少有两三个可以躲过猛虎长蛇。如果我集中在2个孩子身上，那我这30份能量可能最后都喂老虎了。所以，兔子每年生好几胎，每胎有好几个。
相反，我是只大象，除了象牙贩子我谁也不怕，我要那么多低质量的孩子干什么？我当然会把30份能量集中在一两个高质量的孩子身上。所以，大象两年才生一胎，一胎一般只有一只。
估计凡是做过金融投资的都明白我说的是什么。
当然，兔子是不会做加减乘除的，它打不来这个算盘，是什么东西给它做的这个预算？漫长的自然选择选出来的基因。若有只兔子基因出了毛病，非得把30份能量集中在那么一两只小兔子身上，那这种基因流传下来的可能就小（都被吃了），所以剩下的就是相反的基因。
这就叫，一啄一饮莫非前定，加减乘除皆有摩诃。
小弟这一系列的第一部分，自然选择简介，已经写了七篇。下一篇准备写一写生物学和物理化学的不同之处就在于进化。下篇写完就进入第二部分《性选择》，计划写三篇。敬请持续关注。
