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，爆满的纽约发现自己面临着垃圾问题。1948年，该市正式开始将垃圾倾倒到沼泽地和Fresh Kills水域。美国的第一个垃圾填埋场本应是临时的，但它却被留下来了。到1955年，它已经成为世界上最大的垃圾填埋场——事实上，它占地2700英亩，是世界上最大的人造建筑。到1991年，垃圾填埋场有1.5亿吨紧密包装的垃圾，比中国的长城还多。Fresh Kills不再是湿地了。
垃圾填埋场为纽约市服务了53年，直到史坦顿岛居民厌倦了恶臭，起诉纽约市关闭垃圾填埋场。“垃圾场”在2001年终于被关闭（纽约的垃圾现在被处理并运往邻近的州）-但直到120多万吨垃圾被添加进来：世贸中心的烧焦残骸。
关闭期间,市艺术社会,一个民间团体领导的城市规划者和保护主义者,发现了一个机会来构建一些罕见的在纽约,在几乎每一平方英寸是创造了一个广阔的新公园,确切地说是2200英亩,三倍中央公园。2003年，Freshkills Park(现在是一个词)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?
我们已经把这个非本土的生态系统，在纽约的中部。
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，就像芦苇南极光它是一种高大、羽毛状的芦苇，在东海岸肆意繁殖，统治着生态系统，使多样性变得平坦。“在过去的几百年里，人类已经消灭了鹿的所有捕食者，”她说。“我们的生态系统已经失去了平衡。”
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。”
年代自从100年前生态学诞生以来，自然平衡的理念一直主导着这一领域。长期以来，生态学家认为生态系统保持着一种内在的平衡，即使在大的扰动之后，它们也能回到这种平衡。毕竟，自然界的平衡是一种深刻的直觉。我们的地球似乎在最不稳定的钢丝上保持着平衡:与太阳的距离刚刚好，不太热也不太冷，它的轴倾斜得正好。在地球的膜内，生命自我调节:生到死再到生，二氧化碳变成氧气，反之亦然。
早在人类了解这些周期之前，东方和西方的古人就认为自然处于平衡状态。在道教中，阴阳二分法包含了自然界中一系列平衡的二元性:黑暗与光明、天地、死亡与生命。在西方，希罗多德是第一个阐明自然平衡理论的人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. 五个世纪后，西塞罗很好地总结了这一点：“为了我们大家的安全和保护，世界上的一切都被神圣的天意和智慧奇妙地安排好了……谁也不会对这种事物的和谐，对这种似乎会影响世界福祉的自然交响乐感到惊讶呢？”
到了19世纪，尽管伽利略早就把地球从宇宙中心撞到了地球上，但上帝的自我调节发条行星的想法才是王道。科学家们把自然处于平衡状态作为他们的基本假设，即使外表证明并非如此。1864年，被许多人视为美国自然保护主义创始人的乔治·帕金斯·马什（George Perkins Marsh）写道：“动植物生命只有受到地质影响才能发生变化，而地质影响的速度太慢，以至于地理条件可能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有待解决的方程式。
T自然，下一步是定义这个方程。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，现在称为Lotka-Volterra方程，来近似和解释捕食者和猎物种群之间的持续相互作用。这个想法很简单：当猎物数量激增时，捕食者有更多的食物，w反过来，它们会随着赏金而繁荣，吃掉更多的猎物，而猎物会萎缩，捕食者会挨饿。以此类推，永远如此。种群在优雅而对立的波浪中振荡。
大约在同一时间，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，牛津大学一名21岁的动物学学生查尔斯·萨瑟兰·埃尔顿（Charles Sutherland Elton）获得了该校第一次北极考察队的名额，前往荒凉的斯匹次卑尔根岛（位于现代斯瓦尔巴特群岛），这是北极熊在挪威山顶和北极之间的一个冰雪天堂。埃尔顿在那里三个夏天所目睹的，即鸟类、植物、捕食者和岛屿本身之间错综复杂的相互联系，颠覆了他对生态的先入为主的观念，激发了他的开创性文本，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，在斯匹次卑尔根群岛复杂的自然贸易中，他看到了“一幅非常凌乱、动态、移动、不断变化的自然图景，而不是一幅整洁的生理安排;在一个不稳定的环境中，存在着相当不稳定的种群，而不是静态的动物安排，仅限于植物和植被及其特殊的小气候所创造的栖息地。”简而言之，埃尔顿看到的不是一个完美平衡的交易系统，而是一个充满机会和风险的经济。“‘自然的平衡’不存在，也许从来就没有存在过，”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。”
该岛表面上的本土植物物种似乎不再是永久性的。在12000年前结束的最后一个冰河时代之后，该地区经历了一系列景观变化。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。总之，植被每年都在变化1000年前。生态学家一直认为森林从灌木丛和灌木丛进化到树木，最终进入一个永久的“高潮”阶段，从红杉到地衣，每一个物种都有自己的生态位。现在似乎不再是这样了。
几年后，在他的书中不和谐的和弦博特金写道，“无论我们在哪里寻找恒常性，我们都会发现变化……我们发现，未受干扰的自然在形式、结构或比例上并不是恒定不变的，而是在时间和空间的每个尺度上都在变化。必须抛弃静态风景的旧观念，就像永远响起的单一音乐和弦，因为这样的风景除了在我们的想象中，是不存在的继续。”
平衡的概念不仅直观，而且方便。假设大自然在不受干扰的情况下达到了一种一致、稳定的状态，那么回到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着特定的目标。现在目标不那么明确了。
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?
一个在博金在皇家岛追踪狼的那段时间里，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对植物进行自我调节的植物，它们自己制造食物，调节喂食它们的生物，并在它们的猎物的基础上建立每一个捕食层。在1960年的一篇开创性论文中，老纳尔逊·海尔斯顿、劳伦斯·斯洛博德金和弗雷德·史密斯认为生态系统可以自上而下地建设。他们推断，如果像鹿或昆虫这样的食草动物不把世界上的绿色食物吃得一干二净，那么一定有什么东西在阻止它们。这被称为绿色世界假说，或者，通俗地说，HSS，在其三位创始人之后。
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加州贻贝加利福尼亚贻贝的数量激增，并开始排挤石鳖、帽贝和藤壶等其他物种。在Paine开始投掷海星的几个月后，原本栖息在潮汐池中的15种海星中有7种消失了。这些海星仅仅是在附近闲逛，吃贻贝，就增强了整个生态系统的多样性。这个实验很快成为现代生态学中最著名的实验之一。他称这些高影响力的顶级掠食者为“关键物种”。
也许我们可以找到一种平衡——但不是永远的。
生态学家到处寻找，他们发现了关键物种。在阿拉斯加州的阿留申群岛，吉姆·埃斯特斯发现海獭通过吃吃海带的海胆而让海带森林繁衍生息，海胆反过来又培育了大量本地物种的生存，从鱼类到鳗鱼到鸬鹚再到秃鹰。佩恩擅长简洁的新词，他称这些系统为“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导。最著名的例子无疑是1995年在落基山脉的黄石国家公园恢复狼的活动。许多生态学家认为，楔石狼的回归是成功的，它帮助该地区许多动植物复苏，包括野花、柳树、野牛和海狸。
营养级联理论认为，生态秩序可能被破坏，也可能被恢复。但是，一个健康的生态系统的运行依赖于一个单一的物种，这使得永久平衡的想法显得比以往任何时候都更加复杂。从长远来看，谁又能说这种平衡是如何维持的呢?在2009年一篇忧郁的社论中科学，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现代生态学家认为自然界是一张巨大的网，因果关系朝各个方向延伸。1998年，保护生态学家E.O.威尔逊(E.O. Wilson)这样说:“当今最大的挑战，不仅是生态学，而且是所有科学领域，都是准确而完整地描述复杂系统。”
今天，许多生态学家正试图解开这些系统。“通过对相互作用的物种复杂网络的种群动态建模，我们试图理解的是，在什么条件下你希望看到物种持续存在并共存?”圣菲学院负责科学的副院长詹妮弗·邓恩说。“有些可能会达到某种稳定状态，即它们增加到某个点，然后随着时间的推移相对不变。有些可能会立即退出——它们的数量过低。各种规模的干扰和扰动正在发生，并改变着人口动态的进程——从某人踩到一小块土地一直到全球气候变化。”
关键物种并不是唯一能够发挥巨大作用的物种。邓恩已经展示了在食物网中包含寄生虫是如何影响它们的组织和结构的。与此同时，她的同事凯文·拉弗蒂（Kevin Lafferty），美国地质调查局的海洋生物学家，已经表明寄生虫和传染病可能会深刻地影响生态系统tem的稳定性和鲁棒性是生态学家几十年来一直忽视的一个因素。
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有待解决的方程式。
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，没有借口重建一些原始景观。罗格斯大学生态学家、哈佛大学设计研究生院教员史蒂文·汉德尔（Steven Handel）自Freshkills项目成立以来就一直参与该项目，他解释说：“我们不会建造一个花园。我们将试图重建生态过程中的这些环节，试图带回本土植物。”
首先，Freshkills公园将不再是原来的湿地，而将主要是草地。这一选择是实用性的。草地将有助于防止侵蚀，并使国家电网电力公司能够继续获得覆盖垃圾填埋场排出的甲烷。但草地也将吸引该地区范围广泛的鸟类物种，并起到保护作用长距离迁徙鸟类的飞行路线。希望这些草和鸟类能产生级联效应，带来更多的树木、灌木和哺乳动物。
该团队开始时播种了当地的草，以保持填埋场上的土壤。2011年,埃德•托斯斯塔顿岛的主任绿地原生植物中心,它为Freshkills提供了大部分的种子,他所谓的“紧急的组合”设计13当地草和野花的种子(美丽的物种如indiangrass,小须芒草、aster和秋麒麟草),已成堆的发芽,把它们变成草地。美国林务局随后增加了树木——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新的种子物种。人们希望，在人类的帮助下，这种丰富的本土混合植物能够很好地与芦苇等恃强凌弱的物种进行斗争。(韩德尔说，“噬菌体”可能必须通过化学手段来征服。)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。
只有时间才能证明这项工程是否会成功。菲尔德说:“从公园的角度来看，我们的总体目标是提供多产的栖息地和生物多样性。”“但这也是为了研究在长期的基础上，这种转变过程中发生的生态变化。这在任何恢复生态系统中都是罕见的。它给了我们一个机会，看看这个生态系统是如何变化的?无论如何，也许会得到一些看起来有点像平衡的东西。”
马德琳·格雷塞尔是一名记者。
这篇文章最初发表在2017年8月的《限制》杂志上。
