当欧洲人首次抵达北美大陆时，这里生活着 6000 万到 4 亿只河狸。从湿润的太平洋西北部到犹他州的沙漠，河流都被它们的堤坝串联起来。随后的几个世纪里，毛皮贸易几乎使这些动物灭绝，殖民者取而代之修建了自己的堤坝，将茂密的河狸湿地变成了平静、深邃的水库和耕地。
河狸和人类一样，不仅通过进食或排泄来塑造自己的生态系统，还通过建造和拆除来塑造。正是因为这些相似之处，这种啮齿动物才成为了北美最知名的“生态系统工程师”。
但生态系统工程这一科学概念并非诞生于河狸的巢穴，而是源自以色列的内盖夫沙漠。这种豌豆大小、以岩石为食的蜗牛会附着在石灰岩巨石的底部，并且有一种奇特的获取食物的方式：它们会啃食石头，以获取生活在其中的地衣。然后，这些微小的软体动物会排出大量的岩石碎屑，从而真正地建造了沙漠的土壤。生态学家在 20 世纪 80 年代进行的测量表明，它们粗糙的粪便一年中增加的沉积物量与风吹的尘埃相当。
1987 年，生态学家之一、纽约卡里生态系统研究所的克莱夫·琼斯（Clive Jones）访问沙漠时，他发现蜗牛并非唯一改变地貌的动物。该地区的大多数生物，从动物到细菌，都改变了干旱环境中水的流向。豪猪挖的坑和蚂蚁筑的巢会截留径流。块茎植物会破碎坚硬的土壤，从而截留水分。微生物群落会在斜坡上形成防水层。
琼斯和他的同事于 1994 年创造了“生态系统工程”这个术语，将他们在沙漠中观察到的过程与世界各地类似的现象联系起来。海藻林为沿海的鱼类和螃蟹创造了平静的繁殖地。陆地森林收集雨水。在所有这些情况下，生物体的行为，甚至生物体本身，都在重塑世界——而不是作为食物链的一部分。一只大象吃叶子不是工程——但一旦它推倒一棵树，就是了。
自从这一概念进入科学主流以来，生态学家们一直在争论什么可以被视为工程师，因为几乎任何生物都可以符合这个定义。一项行为是否必须是有意为之，就像河狸筑坝那样？它是否需要极大地影响其他生物的生活？
琼斯对这两者都说“不”。从生态学家的角度来看，大象是故意推倒灌木还是吃特定的植物并不重要——事实是它做了。而且这种影响不必是惊天动地的。动物的影子是工程最微不足道的例子。“我窗外走过的猫产生的短暂影子，没有其他生物会关心，”琼斯说。但这个影子和河狸的堤坝一样，都具有同一种*类型*的影响，那就是它们都改变了其他生物赖以生存的热量、光线、水和空气。
“要理解一个生态系统是如何运作的，你就需要把所有这些因素都考虑进去，”琼斯说。如果你考虑河狸的饮食习惯——消耗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，留下一片片光秃秃的土地。然而，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生境。同样，数千万头野牛曾经从今天的路易斯安那州漫步到加拿大北方森林，它们以不同于后来取代它们的牛的方式塑造着草原。野牛不像牛那样，它们会在冬天的草原上犁雪，在夏天会拱起巨大的沙坑，这有助于创造支持更多鸟类和本地植物的草原。
理解物种如何改变地貌不仅仅是一项智力活动——它对于弄清楚如何保护快速消失的栖息地或如何恢复失去的栖息地至关重要。“人类可以模仿生态系统工程师的工作方式，”琼斯说。“当然，既然可以保护河狸让它们为你建造湿地，又何必费力自己去建造呢？”
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