海狸、蜗牛和大象都是大自然工程学院的优秀毕业生

欧洲人首次抵达北美时，这片大陆上生活着 6000 万到 4 亿只海狸。从多雨的太平洋西北部到犹他州沙漠的溪流上都布满了海狸的水坝。随后几个世纪的皮毛贸易几乎将这些动物灭绝，殖民者在原地修建了自己的水坝，将密集的海狸湿地替换为安静、深厚的水库和耕地。

和人类一样，河狸不仅通过进食或排泄来塑造生态系统，还通过建造和破坏来塑造生态系统。由于这些相似之处，这些啮齿动物已成为北美最著名的“生态系统工程师”。

但生态系统工程的科学理念并非诞生于海狸窝，而是来自以色列的内盖夫沙漠。这种豌豆大小的食石蜗牛附着在石灰岩巨石的底部，有一种特殊的获取食物的方式：它咀嚼石头以获取里面的地衣。然后，这些微小的软体动物排出大量的岩石，以至于它们实际上形成了沙漠土壤。生态学家在 20 世纪 80 年代进行的测量表明，它们粗糙的粪便在一年内增加的沉积物与风吹来的尘土一样多。

1987 年，纽约卡里生态系统研究所的生态学家克莱夫·琼斯 (Clive Jones) 到访了这片沙漠，他发现蜗牛并不是唯一能够塑造地貌的动物。从动物到细菌，沙漠中的大多数生物都改变了干旱环境中水的流动方式。豪猪坑和蚁丘可以截留径流。球根植物可以分解坚硬的土壤，锁住水分。微生物群落以防水膜覆盖斜坡。

1994 年，琼斯和他的同事创造了“生态系统工程”一词，将他们在沙漠中看到的过程与世界各地类似的过程联系起来。海藻森林为海岸上的鱼类和螃蟹创造了平静的苗圃。陆地森林收集水。在所有这些情况下，生物的行为，甚至是生物体本身都在重塑世界——而不是作为食物链的一部分。大象吃树叶不算工程——但只要它砍倒一棵树，就算是工程了。

自从这一理念进入科学界主流以来，生态学家们一直在争论什么才算工程师，因为几乎任何生物都符合这一定义。某种行为是否必须是有意为之，就像海狸筑坝的行为一样？它是否需要极大地影响其他生物的生活？

琼斯对这两种说法都说“不”。从生态学家的角度来看，大象是想毁掉一丛灌木还是吃掉某种植物并不重要——事实就是它确实想这么做。而且其影响也不必惊天动地。动物的影子是工程学最微不足道的例子。“没有其他生物会在意猫在我窗外行走时留下的短暂阴影，”琼斯说。但阴影与海狸的水坝有着同样的效果，因为它们都会改变其他生物赖以生存的热量、光线、水和空气。

“要了解生态系统如何运作，你需要考虑到所有这些因素，”琼斯说。如果你考虑一下海狸的饮食习惯——吃湿地树木的叶子和柔软的内层组织——你会认为它们是环境破坏的引擎，在它们身后留下了皆伐的痕迹。相反，研究表明，这些啮齿动物创造了令人惊叹的生物多样性湿地栖息地。同样，数千万头野牛曾经从现在的路易斯安那州漫游到加拿大北方森林，它们对平原的改造方式与取代它们的牛不同。与牛不同，野牛在冬天的草原上犁雪，在夏天在巨大的沙坑里打滚，帮助创造草原，为更多的鸟类和本地植物提供栖息地。

了解物种如何改变景观不仅仅是一种智力活动——它对于弄清楚如何保护快速消失的栖息地或如何恢复已消失的栖息地至关重要。“人类可以模仿生态系统工程师的工作方式，”琼斯说。“当然，如果你可以保护海狸，它们会为你做这件事，那么为什么还要费心建造湿地呢？”

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