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，纽约爆炸市发现了垃圾问题。1948年，该市开始将其垃圾正式倾倒进入新鲜杀戮的沼泽地和水域。什么是美国的第一个垃圾填埋场是暂时的，但它被困。到1955年，这是世界上最大的垃圾填埋场 - 确实，在2,700英亩，这是世界上最大的人造结构。到1991年，垃圾填埋场含有1.5亿吨的紧密包装垃圾，比填补中国长城。新鲜的杀戮是湿地没有更多。
垃圾填埋场维修纽约市53年，直到史丹岛居民，生病的恶臭，起诉城市关闭它。“The Dump,” as it was un-fondly known, was finally closed in 2001 (New York’s garbage is now processed and shipped to neighboring states)—but not until 1.2 million more tons of trash were added: the charred remains of the World Trade Center.
在其关闭期间，由城市规划师和保存者组成的市民艺术学会，由城市规划师和保存者领导的公民集团发现了一个在纽约市建立罕见的机会，在那里开发了几乎每个最后一英寸 - 创造一个广阔的新公园，2,200英亩的精确度，比中央公园大三倍。2003年，新鲜（现在的一个字）公园出生。
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，一个高大的羽毛芦苇，围绕东海岸放弃，占据了生态系统和平整的多样性。“在过去的几年里，人类已经拿出了鹿的任何掠食者，”她说。“我们已经结束了一个脱离平衡的生态系统。”
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.100年前的生态诞生，自然平衡的想法主导了这个领域。生态学家长期以来，生态系统维持了一个内在的均衡，即使在大肆骚乱之后也可以回归。毕竟，平衡平衡的想法深刻直观。我们的地球似乎在最令人疾病的巨头上均衡：距离太阳的正确距离，而不是太热而不是太冷，倾斜在它的轴上。在地球上的膜内，生活自我调节：出生转向死亡并返回出生，二氧化碳变成氧气，反之亦然。
长期以来，人类在人类理解这些周期，古人，东部和西方，都认为是平衡的自然。在道教中，尹/阳二分术包括整体范围的平衡二元性：黑暗和光，天地，死亡和生活。在西方，当他在他询问时，Herodotus是第一个清楚地阐明性质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。五个世纪以来，西塞尔队会很好地总结了：“世界上的一切都是由神圣的普罗维登斯和智慧的奇妙下令，为我们的安全和保护我们所有......似乎似乎会在这种性质的和谐中不知道这些问题世界的幸福？“
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。”
随着工业革命左创建者神后面，科学家发现了自然界的平衡一个新的，稳健的模型：细微调整后的机器，其输入和输出的和可更换的部件。这个比喻改变，但仍范式。在他1887年的论文“湖的缩影，”史蒂芬A.福布斯，一个著名的美国生态学家，希罗多德回荡时，他写道：“没有生命现象......比有机性质的稳定平衡，保持在每个品种更为显着一致的平均数字，连年的限制，虽然每个人总是竭尽全力在每边跨边界的突破。”自然平衡是等待解决的等式。
T.他自然的下一步是定义这个方程式。在20世纪20年代初，两位科学家分别并同时出现了它的一部分，现在称为Lotka-Volterra方程，近似和解释捕食者和猎物群体的连续相互作用。这个想法很简单：当猎物繁荣时，捕食者还有更多的食物，这反过来涌入赏金，并且多吃更多的猎物，掠夺，捕食者饿了。等等，永远。人口振荡在优雅和反对的波浪中。
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)。
在动物群落的格局，埃尔顿写道，在Spitsbergen的复杂自然商业中，他看到了一个“非常不整洁，动态，移动，改变自然的图片而不是整洁的生理安排;在不稳定的环境中，一个相当不稳定的人口的世界，而不是静态安排动物限制植物和植被的栖息地与其特殊的微亚亚麻皂白。“简而言之，而不是一个美妙平衡的交换系统，埃尔顿看到了机会和风险的经济。“”自然平衡“不存在，也许从未存在过，”他后来写道。
慢慢的，平衡的，自然的范例下跌青睐了。生态学家实现，集中观察，许多品种不仅容忍生态系统中的干扰，但蓬勃发展后，它 - 例如，某些树种需要定期森林火灾生存。这些人群不适合洛特卡-Volterra方程。自然是intractably凌乱。
对平衡功能于自然界的先锋被牵，部分由名为丹尼尔·博金的生态学家。作为一个年轻的男子在20世纪60年代，博金曾前往皇家岛，在安大略省和密歇根州之间苏必利尔湖210平方英里的小岛，研究狼和驼鹿。有驼鹿在厚厚的冰层走到岛1900年左右，他们对岛上没有天敌，因此，可以预见，它们相乘，消灭了树叶，并开始挨饿。1946年，狼被带到调节自己的号码，企图挽救驼鹿。
就像一天中的任何良好的生态学家，博金试图以配合他在皇家岛看到成洛特卡 - 沃尔泰拉振荡。但是，在他寻求模式，他只发现了变化。人口是不知疲倦随机的。与洛特卡 - 沃尔泰拉方程的首要问题，博金意识到，是他们没有考虑到的人生的沧桑巨变和变幻莫测。方程的所有驼鹿和狼一样的。没有受伤的驼鹿，没有老年狼，没有冬季风暴，席卷无灾。作为博金写道，“一个物流驼鹿没有脂肪。”
水果和蔬菜正在试图杀死你
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岛上的外翻原生植物物种似乎没有更永久的。遵循最后12,000年前的最后一次冰河时代，该地区经历了一系列景观变化。首先，它被小刷子和灌木覆盖，然后云杉，然后松，然后桦木和桤木，然后回到松树。总而言之，植被每1000年改变。生态学家长期以来，森林从刷子中演变为树木，以永久的“高潮”阶段结束，其中从红木到地衣的每个物种都有其利基。这似乎不再是这种情况。
几年后，在他的书中不和谐的和弦，Botkin写道，“无论我们寻求找到恒定，我们发现变化......我们发现自然不受干扰的形式，结构或比例并不恒定，但在每个时间和空间的变化。静态景观的古怪，就像一个单一的音乐和弦，必须被抛弃，因为这种景观从未存在过，除了我们的想象力。“
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。
证据违反自然的恒定，并为它的浮躁，每年积累。即使没有人为干预，它似乎，生态系统也没有顶多停留在一个稳定的状态很长时间，几千年。但它仍然明显，一些生态系统是比别人更强大的，多样化的，或稳定的。是什么机制或区分它们的关系？
一种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。
一系列的实验备份的假说。1963年，一位名叫罗伯特·潘恩年轻生态学家抛出Pisaster海星他们的舒适潮池，看到他们的缺席会如何改变当地的生态环境。该Pisaster海星是在tidepools的主要捕食者。当潘恩删除他们，他们的猎物，主要是Mytilus californianus，加州贻贝，未经检查的增殖，并开始在嵌段凝聚胶，石英和藤内挤出其他物种。潘恩开始抛出海星后几个月，最初在家里的15种物种中有7种都消失了。仅仅是通过闲逛和吃贻贝的马赛克，已经巩固了整个生态系统的多样性。实验迅速成为现代生态最着名的实验。他称这些高影响着顶级捕食者“梯形物种”。
也许我们可以找到一种平衡——但不是永远的。
到处都是生态学家，他们发现了基石物种。在阿拉斯加的阿拉斯塔群岛，吉姆埃斯特人发现，海獭允许海带森林通过吃海带海胆来蓬勃发展，这反过来培育了整个当地物种的生存，从鱼到鳗鱼到鳗鱼到鸬鹚到鸬鹚。潘恩 - 谁拥有诀窍的新神奇主义 - 叫做这些系统“营养级联”。
营养级级联理论将保护主义者提供更新指南。容易最着名的例子是1995年恢复狼在洛基山脉的黄石国家公园。许多生态学家争论Keystone Wolf的回归是一直取得成功，帮助恢复该地区的一系列植物和动物，包括野花和柳树，北美野牛和海狸。
营养级联理论建议生态秩序可能被禁止 - 潜在地恢复。但是健康生态系统的操作，依靠单一物种，使得永久平衡的想法看起来比以往任何时候都更加复杂。在一个长时间的时间里，谁可以说均衡可能是如何持续的？在2009年的忧郁中编辑科学，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.他现代生态学家认为自然是一种庞大的网络，原因和效果在每个方向上运行。1998年，保护生态学家E.O.威尔逊这样做：“今天最大的挑战，而不是在生态学中，而是在所有科学中，是复杂系统的准确性和完整描述。”
今天，许多生态学家正试图解开这些系统。“通过建模复杂的互动物种网络的人口动态来说，我们试图了解的是，您希望看到物种持续和共存的哪些条件下？”詹妮弗·邓恩说，Santa Fe Institute科学副总裁。“有些人可能遇到一些稳定状态，在那里他们增加到某个点，然后随着时间的推移相对不变。有些人可能会立即丢掉 - 他们的人口太低了。在所有秤上发生干扰和扰动，并改变人口动态的过程 - 从踩在一片土壤上的人一直达到全球气候变化。“
梯形物种不是唯一可以挥动突出效果的物种。Dunne表明了在包括食物网中的寄生虫在内的寄生虫会影响他们的组织和结构。与此同时，她的地质调查海洋生物学家同事凯文·莱弗蒂表明，寄生虫和传染病可能会对生态系统的稳定性和稳健性 - 一个因素生态学家在很大程度上忽略了几十年。
如果这些系统是比较稳定的范围内，也许有一种平衡的被发现，但不是永远。“Nature does not intrinsically trend toward, and doesn’t long maintain, any kind of ‘tight’ equilibrium, but dynamic, quasi-equilibrial, ‘balances’ are ubiquitous, and although they are not forever, they can last quite a while,” Robert Pringle, a professor of ecology and evolutionary biology at Princeton University, explains in an email. “Whether one sees ‘balance’ in nature is in large measure a function of the temporal scale of one’s outlook.”
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。”
自然平衡是等待解决的等式。
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。”
虽然车型有无数的和复杂的，它们的应用是比较令人费解。在几乎所有这些情况下，具体的结果还有待观察。在某种程度上，这是政治冲突的优先级，官僚拖拉，管辖权有限的问题。但也有一个事实，即复杂的模型不会产生简单的解决方案;因为这些模型都没有规定，他们不能，那么，开治愈。作为一个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。”
一件事，而不是其原来的湿地，Freshkills Park将主要是草原。选择是功利主义者。草原将有助于防止侵蚀，并允许国家电网电力公司继续进入填埋场的甲烷。但是草原还将在该地区法庭广泛的鸟类，并充当长途迁徙鸟类的散路。希望是这些草和鸟类将掀起梯级效果，带来更多的树木，灌木和哺乳动物。
该团队开始播种当地草，以防止土壤在垃圾填埋场。2011年，司法岛Greenbelt植物中心的主任Ed Toth，它提供了大部分种子的新鲜赌场，设计了他所谓的13种当地草和野花种子的“匆忙混合”（美丽的印度物种，小蓝星，翠菊和梅花），在山上发芽，将它们变成草地。然后，美国森林服务将大多数杨树和Willows - 作为对该地区鸟类的欢迎邀请，他们又用粪便种植了新的种子物种。希望是这种丰富的本土混合，由人类手中提供帮助，将充分配备，与芦苇一样。（“炫语”亨德尔说，可能必须被化学手段征服。）换句话说，公园团队创造的生态挂毯将坚固且紧密编织。
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。
只有时间才能判断项目是否会成功。“我们的总体目标是从公园的角度来看，是生产栖息地和生物多样性，”领域说。“但还要研究长期在这种转变期间发生的生态变化。这很少有任何类型的恢复生态学。它让我们有机会看到这个生态系统如何变化？无论如此，也许会得到一些看起来有点像平衡的东西。“
Madeline Gressel是一名记者。
本文最初发表于2017年8月的“限制”问题。
