W当荷兰人在1609年到达纽约港时，斯塔顿岛——他们称之为斯塔顿埃兰岛——是一个野生仙境，中间是林地，边缘是潮汐盐沼，居住着当地的勒纳皮部落，加上令人尴尬的自然财富:鳗鱼、蓝鱼、卤鱼、苍鹭、麝鼠、鸭子、蛤蜊、螃蟹、野生火鸡、海豚等等。Fresh Kills河口从西海岸伸入岛中，就像岛侧的一个钩子，这是一片植物和生物繁盛的潮汐湿地，是约1.7万年前威斯康星州冰原的退缩造成的。
第二次世界大战后，这个破败不堪的城市纽约发现自己面临着一个垃圾问题。1948年，纽约市正式开始向沼泽和淡水中倾倒垃圾。美国第一个垃圾填埋场本来是临时的，但它被卡住了。到1955年，它确实是世界上最大的垃圾填埋场，占地2700英亩，是世界上最大的垃圾填埋场这是世界上最大的人造建筑。到1991年，垃圾填埋场包含了1.5亿吨紧密堆积的垃圾，其容量超过了中国长城的容量。新鲜的垃圾不再是湿地。
这个垃圾填埋场为纽约市服务了53年，直到斯塔顿岛的居民厌倦了恶臭，起诉纽约市关闭它。这个被人不喜欢的地方被称为“垃圾场”，最终在2001年关闭了(纽约的垃圾现在被处理并运往邻近的州)——但直到120多万吨的垃圾被添加进来:世贸中心烧焦的残骸。
在其关闭期间，由城市规划师和保护主义者组成的市政团体市政艺术协会发现了一个在纽约市建造稀有建筑的机会，在那里几乎每一平方英寸都被开发出来，并创建了一个占地2200英亩的新公园，确切地说，是中央公园的三倍。2003年，Freshkills（现在只有一个词）公园诞生了。
正如2006年的一份总体规划草案所描述的那样，把一堆垃圾变成“生活避难所”并非易事。该公园还将建设20年;公园部门希望在2019年开放第一阶段。但这也是一项非凡的生态工程，它提出了一个现代保护的核心问题:生态学家能否建立一个能够生存的新生态系统?他们的科学北极星应该是什么?
我们已经在纽约市的中心建立了这个非本地的生态系统。
2月一个阳光明媚、气候宜人的日子，富尔kills公园科学与研究发展经理凯特·菲尔德(Cait Field)驱车进入公园，经过一个可口可乐灌装厂、一个巨大的倾倒站和无数生锈的围栏。景观由四座由垃圾堆砌而成的起伏小山主导，用不透水的土工织物密封，并覆盖着泥土和草以防止侵蚀。溪流和潮汐海峡在群山之间纵横交错，其间点缀着小片林地。金色和绿色的草地在场地上荡漾。朦胧的远处是曼哈顿银色的天际线。
“这不是本地的生态系统，”34岁的菲尔德说。“那里有数百万吨的垃圾，所以它永远不会是潮汐沼泽。我们过去。我们已经在纽约市的中心建立了这个非本地的生态系统。它是完全生产。不管怎么说，完全是人造的。”
两只漂亮的白尾鹿跳了过来。野鹿是一种害虫，就像芦苇南极光，一种高大的羽毛状芦苇，在东海岸肆意繁殖，主宰着生态系统并使多样性变得平坦。“在过去的几百年里，人类已经消灭了任何捕食者来捕杀鹿，”她说。“我们的生态系统已经失去平衡。”
几分钟后，她纠正了自己。“我不知道这是不是平衡。我们不能恢复到以前的平衡状态，我们也不能，因为现在的情况与过去完全不同。”
s自从100年前生态学诞生以来，自然平衡的思想就占据了这个领域的主导地位。生态学家长期以来一直认为生态系统保持着一种内在的平衡，即使在一次大的干扰之后，生态系统也可以恢复到这种平衡。毕竟，自然界的平衡是非常直观的。我们的地球似乎在最不稳定的钢丝绳上保持平衡：与太阳的距离恰到好处，既不太热也不太冷，绕其轴线倾斜正是如此。在地球的膜内，生命自我调节：生转死再生，二氧化碳变成氧气，反之亦然。
早在人类理解这些周期之前，东方和西方的古人就认为自然是平衡的。在道教中，阴阳二分法包含了自然界中一系列平衡的二元论：黑暗与光明、天地、死亡与生命。在西方，希罗多德在他的著作中首次提出了自然平衡理论历史被捕食的动物如何避免灭绝。他推断，猎物繁殖更多，从而平衡了天平:“对于胆小的动物来说，它们是其他动物的猎物，它们都是为了大量繁殖后代，这样这个物种就不会被完全吃掉和消失;而野蛮和有毒的生物却得不到任何成果。”
希罗多德将这种幸运的平衡归功于诸神的仁慈——柏拉图也将此归功于他自己的更为详尽的宇宙和谐理论对话．五个世纪之后,西塞罗所总结的好:“世界上的一切都不可思议地下令神圣的天意和智慧的安全和保护我们所有人…不能怀疑在这个和谐的事情,在这大自然的交响乐,似乎世界的福祉吗?”
到了19世纪，尽管伽利略早已将地球从宇宙的中心击破，但上帝的自我调节、发条装置行星的理念仍是主流。科学家们的基本假设是自然界是平衡的，即使事实证明事实并非如此。1864年，乔治·帕金斯·马什(George Perkins Marsh)——许多人认为他是美国自然保护主义的创始人——写道:“动植物只会受到地质因素的影响，它们的活动非常缓慢，以至于地理条件可以被认为是恒定不变的。”
当工业革命把造物主抛在身后时，科学家们发现了一种新的、强大的自然平衡模型:精密调谐的机器，有输入、输出和可更换的部件。比喻改变了，但范例依然存在。在他1887年的文章《湖泊的微观世界》中，斯蒂芬·a·福布斯,一个杰出的美国生态学家,也赞同希罗多德,他写道,“没有生命的现象……显著大于稳定自然的有机平衡,拥有每个物种的限制范围内统一的平均数量,年复一年,尽管每一个总是尽其所能打破国界的。”大自然的平衡是一个待解的方程式。
T下一步自然是定义这个方程。在20世纪20年代早期，两位科学家分别同时提出了其中的一部分，现在被称为洛特卡-沃尔泰拉方程，用来近似和解释捕食者和被捕食者种群之间持续的相互作用。这个想法很简单:当猎物数量激增时，捕食者就有了更多的食物，而捕食者又会吃下更多的猎物，猎物减少，捕食者就会挨饿。如此类推，直到永远。种群以优雅的反向波振荡。
大约在同一时期，该领域的一些生态学家开始抱怨过于舒适的平衡理论。1921年，牛津大学动物学专业的21岁学生查尔斯·萨瑟兰·埃尔顿(Charles Sutherland Elton)被邀请参加大学的第一次北极探险，前往斯匹次卑尔根岛(现斯瓦尔巴特群岛)，那里位于挪威和北极之间，是北极熊的冰雪天堂。埃尔顿在三个夏天里目睹了鸟类、植物、捕食者和岛屿之间错综复杂的联系，这颠覆了他对生态学的先见之见，并启发了他的开创性著作，动物生态学(他还创造了“食物链”这个短语)。
在动物群落的模式埃尔顿写道，在斯匹次卑尔根复杂的自然商业中，他看到了“非常不整洁、动态、可移动、不断变化的自然图景，而不是整洁的生理安排；一个在不稳定环境中人口相当不稳定的世界，而不是一个动物的静态安排，仅限于植物和植被以其特殊的小气候创造的栖息地。”简言之，埃尔顿看到的不是一个完美平衡的交换体系，而是一个充满机会和风险的经济。“自然平衡”并不存在，也许从来就不存在，”他后来写道。
慢慢地，自然平衡范式失去了支持。经过集中观察，生态学家意识到，许多物种不仅能容忍生态系统中的干扰，而且还能在其上茁壮成长——例如，某些树种需要周期性的森林火灾才能生存。这些种群不符合洛特卡-沃尔泰拉方程。大自然是一团乱麻。
反对自然平衡的先锋是由一位名叫丹尼尔·波特金的生态学家领导的。20世纪60年代，伯特金还是个年轻人时，曾前往位于安大略省和密歇根州之间的苏必利尔湖上210平方英里的皇家岛(Isle Royale)研究狼和驼鹿。这只驼鹿在1900年左右走过厚厚的冰层来到岛上。它们在岛上没有天敌，所以，可以预见的是，它们大量繁殖，毁坏树叶，开始挨饿。1946年，为了拯救驼鹿，人们引入了狼来控制它们的数量。
像当今任何一位优秀的生态学家一样，波特金试图将他在皇家岛看到的东西与洛特卡-沃尔泰拉振荡联系起来。但在寻找模式的地方，他只发现了变异。这些种群始终是随机的。波特金意识到，洛特卡-沃尔泰拉方程的首要问题是，它们没有考虑到生命的许多变迁和变幻。这个方程式让所有的驼鹿和狼都一样。没有受伤的驼鹿，没有年老的狼，没有冬天的风暴，没有横扫一切的瘟疫。正如波特金所写，“驼鹿是没有脂肪的。”
岛上表面上的本地植物物种似乎不再是永久的了。在大约1.2万年前结束的最后一次冰河时代之后，该地区经历了一系列的景观变化。首先，它被小灌木和灌木覆盖，然后是云杉，然后是松树，然后是桦树和桤木，然后又恢复到松树。总而言之，植被每1000年就会发生变化。长期以来，生态学家一直认为，森林从灌木丛进化到树木，最终在一个永久的“顶极”阶段结束，在这个阶段，从红杉到地衣的每一个物种都有自己的生态位。但现在情况似乎已经不同了。
多年后，在他的书中不和谐的和弦波特金写道:“无论我们在哪里寻找永恒，我们都会发现变化……我们发现，未受干扰的自然在形式、结构或比例上都不是恒定的，而是在每个时间和空间尺度上都在变化。”静态风景的旧观念，就像永远响起的音乐和弦，必须被抛弃，因为这样的风景除了在我们的想象中从未存在过"
平衡的概念不仅是直观的，也是方便的。假设自然达到了一种一致的、稳定的状态而没有破坏，那么回归这种状态就是一个合理的生态目标。自然资源保护主义者有具体的目标。现在目标不是很明确。
每年都有证据证明大自然的变化无常。看起来，即使没有人类的干预，生态系统也不会在很长一段时间内保持稳定状态——最多几千年。但仍然很清楚的是，一些生态系统比其他的更强健、更多样化或更稳定。区别它们的机制或关系是什么?
A.就在波特金在皇家岛追踪狼的时候，生态学家们对自然平衡提出了新的见解。生态系统被认为是自下而上地自我调节的——植物为自己制造食物，调节以它们为食的生物，而每一个掠食性层都建立在猎物的基础上。在1960年的一篇开创性论文中，老尼尔森·海尔斯顿(Nelson Hairston Sr.)、劳伦斯·斯洛博金(Lawrence Slobodkin)和弗雷德·史密斯(Fred Smith)认为，生态系统可以自上而下构建。他们认为，如果像鹿或昆虫这样的食草动物没有把世界上的绿色吃得一无所有，那么一定有什么东西在控制它们。这被称为绿色世界假说，或者通俗地说，HSS，以它的三位创始人命名。
一系列的实验证实了这一假设。1963年，一位名叫罗伯特·潘恩(Robert Paine)的年轻生态学家把海星从舒适的潮池里扔了出来，想看看它们的消失会如何改变当地的生态。海星是潮汐池中占统治地位的捕食者。当潘恩移走它们时，大部分是它们的猎物Mytilus californianus，加利福尼亚贻贝，无节制地繁殖，并开始排挤其他物种在街区石鳖，帽贝和藤壶。佩恩开始抛海星几个月后，原来在潮间带的15种海星中有7种消失了。双鱼座的鱼，仅仅通过游荡和吃贻贝，就增强了整个生态系统的多样性。这项实验很快成为现代生态学中最著名的实验之一。他称这些高冲击力的顶级捕食者为“关键物种”
也许我们可以找到一种平衡——但不是永远的。
生态学家在每一个地方都发现了关键物种。在阿拉斯加州的阿留留群岛，吉姆·埃斯蒂斯发现海獭吃掉了以海带为食的海胆，从而使海带森林繁荣起来，而海胆反过来又哺育了许多当地物种的生存，从鱼类到鳗鱼，从鸬鹚到秃鹰。佩因擅长精辟的新词，他把这些系统称为“营养级联”。
营养级联理论为自然资源保护主义者提供了更新的指南。最著名的例子是1995年在落基山脉的黄石国家公园修复狼。许多生态学家认为，keystone wolf的回归是成功的，它帮助该地区的许多动植物复苏，包括野花和柳树、野牛和海狸。
营养级联理论表明，生态秩序可能会被破坏，并有可能恢复。但一个依靠单一物种的健康生态系统的运行，使得永久平衡的想法比以往任何时候都更加复杂。在很长的时间尺度上，谁能说平衡是如何维持的呢？2009年的一篇令人沮丧的社论中写道科学，恢复生态学家理查德·霍布斯(Richard Hobbs)想知道，“如果自然状态难以捉摸，如果环境总是在变化，生态系统总是来来往往，那么生态恢复的前提……就会受到质疑。”生态历史是否使生态重建变得‘古雅’?”
T现代生态学家将大自然视为一张巨大的网络，因果关系在各个方向上运行。1998年，保护生态学家E.O.Wilson这样说：“今天最大的挑战，不仅是生态学，而且是所有科学，是对复杂系统的准确和完整的描述。”
今天，许多生态学家正试图解开这些系统。圣菲研究所（Santa Fe Institute）负责科学的副总裁詹妮弗·邓恩（Jennifer Dunne）说：“通过对相互作用物种的复杂网络的种群动力学建模，我们试图了解的是，在什么样的条件下，你期望看到物种持续存在和共存？”。“有些可能会达到某种稳定状态，在这种状态下，它们会增加到某一点，然后随着时间的推移相对不变。有些可能会立即退出，因为它们的种群数量太少。各种规模的干扰和扰动都在发生，从有人踩在一小块土壤上一直到现在，都在改变种群动态的进程。”全球气候变化。”
关键物种并不是唯一能产生巨大影响的物种。邓恩展示了食物网中的寄生虫是如何影响它们的组织和结构的。同时，她的同事、美国地质调查局的海洋生物学家凯文·拉弗蒂已经证明，寄生虫和传染病可能会深刻地影响生态系统的稳定性和稳定期——几十年来，生态学家在很大程度上忽视了这一因素。
在某种程度上，这些系统或多或少是稳定的，也许会找到一种平衡——但不是永远的。“自然没有内在趋势,不能长期维持,任何形式的“紧”的平衡,但动态,quasi-equilibrial,“平衡”是无处不在的,尽管他们不是永远,他们可以持续相当长一段时间,”罗伯特•普林格尔普林斯顿大学生态学和进化生物学教授,在电子邮件中解释说。“一个人是否能在自然界中看到‘平衡’，在很大程度上取决于他的世界观的时间尺度。”
这些复杂的模型中有多少能够成功地转化为实时的保护政策仍然是一个悬而未决的问题。加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的理论生态学家艾伦·哈斯廷斯(Alan Hastings)看到了一条前进的道路。黑斯廷斯说:“我看到了很大的进步，从基本科学水平上理解了什么可以维持物种的分布和丰度。”“在思考保护问题时，我们可以利用这些想法来根据反馈进行管理，并根据观察结果采取行动。”
大自然的平衡是一个待解的方程式。
数学模型最擅长预测一系列可能发生的情景，这些情景取决于不同的环境因素。例如，如果白令海附近的鲸鱼比平时多，那将如何影响阿拉斯加明太鱼的数量?或者，如果北极的海冰像预期的那样减少，这会对北极熊的数量造成多么严重的影响?(非常严重)。简而言之，这些模型具有预测性，而非规范性。
在某些情况下，这些预测有助于指导保护政策。北极熊模型有助于说服美国鱼类和野生动物管理局根据2008年的《濒危物种法案》将北极熊列为濒危物种。海洋生态系统的复杂计算机模拟(称为EcoSim和EcoPath)已经越来越多地被采用(主要是被澳大利亚政府采用)作为渔业管理的官方指南。普林格尔和他的团队正在结合实地实验、野生动物追踪、分子饮食分析和数学建模，以了解莫桑比克戈龙戈萨国家公园羚羊种群的快速增长是否正在创造一个易因过度放牧和疾病而崩溃的生态系统。Pringle说:“这项研究显示，豹、鬣狗和野狗等失踪的大型食肉动物需要尽快被找回来。”
虽然这些模型五花八门、复杂复杂，但它们的应用却比较模糊。在几乎所有这些案例中，具体结果还有待观察。在某种程度上，这是一个政治问题——优先事项冲突，官僚拖累，管辖权有限。但还有一个事实是，复杂的模型并不能产生简单的解决方案;因为这些模型不是指令性的，它们不能，嗯，开药方。作为一篇研究论文生态与环境前沿“最终，(这些)模型的价值不在于制定解决方案，而在于为规划和决策过程提供信息和指导。”
F或者菲尔德和她的同事，Freshkills Park的进展是基于数据、试验和错误。哪些树吸引哪些鸟?这些鸟传播了什么种子，增加了新的植被层?蝙蝠或海龟需要什么才能茁壮成长?哪些物种促进了周围物种的多样性，哪些物种使其变平?
通过这一切，我们没有假装要重建一些原始景观。罗格斯大学(Rutgers University)的生态学家、哈佛大学设计研究生院(Harvard University’s Graduate School of Design)的教员史蒂文·韩德尔(Steven Handel)从Freshkills项目一开始就参与其中，他解释说:“我们不会建造一个花园。我们将尝试重建这些生态过程的联系，试图让本土植物回归。”
首先，Freshkills公园将主要变成草原，而不是原来的湿地。这个选择是功利主义的。草原将有助于防止侵蚀，并允许国家电网电力公司继续使用封顶垃圾填埋场释放的甲烷。但草原也会吸引该地区多种鸟类，并成为长途迁徙鸟类的飞行路线。人们希望这些草和鸟能引发层叠效应，带来更多的树木、灌木和哺乳动物。
研究小组首先种植了当地的混合草，以保持填埋场的土壤。2011年，斯塔顿岛绿带原生植物中心主任埃德·托斯（Ed Toth）设计了一种他称之为“快速混合”的植物，其中包括13种当地草和野花种子（美丽的品种，如印度草、小蓝芒草、紫菀和黄花），这些种子已经在土堆中发芽，把它们变成草地。随后，美国林业局增加了树木，主要是杨树和柳树，作为对该地区鸟类的欢迎邀请，这些鸟类反过来用它们的粪便种植了新的种子物种。人们希望，在人类的帮助下，这种丰富的本地混血儿将具备与芦苇等恶霸物种作战的良好装备。（韩德尔说，可能必须通过化学手段来征服弗拉格河。）换句话说，公园团队创造的生态织锦将是坚固而紧密的。
生活正在慢慢恢复。菲尔德穿过公园时，麝鼠在灌木丛中窜来窜去。人们发现濒临灭绝的蚱蜢麻雀在草丛中飞来飞去。鱼鹰在高高的木杆上筑巢，秃鹰在头顶翱翔。公园管理人员建造的雨水收集池里已经有了彩绘海龟。白鹭、鸬鹚和苍鹭在小溪的浅滩上觅食。纽约市仅有的海狸就住在公园外面。
菲尔德说：“从公园的角度来看，我们的总体目标是生产性栖息地和生物多样性。”。“但这也是在长期的基础上研究这一转变过程中发生的生态变化。这在任何恢复生态学中都是罕见的。这给了我们一个机会来了解生态系统是如何变化的？也许还能得到一些看起来有点像平衡的东西。”
玛德琳·格雷塞尔是鹦鹉螺。
