环境史与自然科学
第四章 环境史与自然科学
环境史研究毫无疑问需要掌握一些用来研究自然界的科学知识，对于环境史学者而言，最重要的学科是生物学和生态学，但是有时地质学、水文学、古植物学、古气候学、考古学和其他学科也会提供颇有见地的观点。最近，一些环境史学者和人类学者加强联系，推动了研究人类与自然界的社会科学与自然科学之间更为紧密的合作。生态史援引源于生态学模式的系统变化，进化史关注有机体与人类之间的互动产生的相互转换，它们是两个新型交叉研究的例子。我会在下面谈到最近的一次生态史研究工作坊中出现的一些概念，并用它们来说明我们如何以此进一步促进中国环境史的研究。
改头换面的进化史
自达尔文以来，许多历史学家就认为人类的发展史与自然界其他物种进化的历史是齐头并进的。然而，用达尔文理论为种族优越论提供合法性，这种误读毁掉了为自然进化和人类历史寻求联系的种种努力。不过最近一些历史学者使用更加准确的新的有关自然演化的概念，已经找到把这些原理应用于历史研究中的方法。
19世纪末，像赫伯特·斯宾塞一样的社会达尔文主义者坚持相信，正如自然进化中“适者生存”的规则一样，面对资源的争夺，只有拥有强大工业和军事组织的强权社会才会在充满竞争的世界中保留下来，并且延续下来的社会注定会繁荣，这种成功被看成自然事实，不容改变。
达尔文本人从没有用过“适者生存”这个词，他的理论也没有暗示暴力斗争是进化的基本途径，成功的繁殖仰仗对生存环境更好的适应能力，而非斗争中的胜利，从根本上来说，前者才是一个新物种兴起的基本原因。然而，社会达尔文主义者却认为，军事和经济斗争导致一个国家的生存或灭亡，他们中的许多人都支持种族优先主义。像德国人、英国人和美国的盎格鲁-撒克逊人都宣称他们比别的人种优越，因为他们建立了在军事和经济基础上领先的帝国。
19世纪末中国人在翻译达尔文和他的诠释者的著作时，也总结道，人类社会像自然物种一样靠斗争来决定存亡。他们担心中华文明会在斗争中消亡，除非中国人学会如何统一起来。(1)一些作者接受西方人种暂时较为优越的看法，其他像康有为一样的人则认为，混血人种会变成最强壮的人种，因此，欧亚人种将是未来的优势人种。(2)
这种带有误导性的理论确实在20世纪中国民族主义理论的产生中起过重要的作用，但是当代有关自然选择和进化的理论并不支持这些观点。
首先，自然选择没有目的性，它不会像人工种植或者动物饲养员那样，出于人类的目的设法培育最多产的生物。自然并不会为着任何提前预设的目的努力创造生物或者社会，也不存在任何势必统治他者的生物或者社会。用进化生物学家史蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）的话来说，“自然是一片分岔的灌木丛，不是一个梯子”(3)。
自然选择理论依据这个事实而定，即对于所有的生物体来说，当它们繁殖时，会在特定的环境中增加数量——远超过能存活下来的数量。但是捕食者吃掉大多数多余的生物，只留下一小部分。达尔文在一块3英尺长、2英尺宽的土地上发现了357株植物幼苗，但是295株被昆虫和害虫损害。自然选择还要依每个物种内部的变异而定，一些变异会为后代所继承。“进化就是随着时间的推移，一个种群或者物种可遗传特性的变化。”那些在环境挑战中生存下来，并以最大数量繁殖的物种，对后代的影响最大。但是这些幸存者并不是由自然或者“上帝”为着将来的目的特意遴选出来的，这些变化是任意变异的结果，没有明确的目的性。“进化发生是因为某些生物个体在过去的破坏和死亡中存活下来，并成功繁殖，并不是因为它们是未来更为优秀的物种而通过某种方式被选中留下来的。”(4)
其次，进化并非一定会发生，也无法提前预见进化的过程。偶然性在自然与人类社会中都是一个非常有影响力的因素。资本主义有许多变体，其道路及动因也各不相同。在清朝鼎盛时期发展起来的近代早期资本主义与同时代的欧洲有一些相似性，但它是在帝国框架结构内发生的，而欧洲各国则是在竞争状态下产生的，因此两者的结果就很不一样。(5)
我们已经不相信19世纪那种认为人类社会只会朝着一个特定方向发展的简化理论，也不再相信让我们可以预见人类社会未来进化方向的唯物主义的原理。我们可以采用更加适中的原理来分析具体的案例，而非用进化论来构建有关社会变迁的宏观理论。(6)
一个例子是适应与对抗的意义，因为它影响了人类与其他物种的共同发展。“二战”及之后DDT等杀虫剂的使用，可以说明进化史能够分析自然与人类活动的相互作用。
DDT是一种发明于“二战”期间的杀虫剂，用于保护在南太平洋诸岛与日本人作战的美国士兵。由于士兵们不是这些岛屿的土著人民，疟疾就成了致使他们死亡的一个重要原因。疟疾是由一种寄生在蚊子身上的微生物引发的，蚊子叮咬并吸吮人身上的血液后，人就会得疟疾。这些岛屿的土著居民在一定程度上已经进化得可以抵御疟疾的侵扰，所以当他们患上这种疾病时，不会像外来人员那样病得很重。而美国和日本士兵都是外来人员，他们患上疟疾之后就会大量死去。美国军事化学家发明了DDT来消灭蚊子，使得美国士兵比日本士兵多了一项竞争优势。(7)
战后，DDT被带回美国，并被称赞为一种神奇的化学药品，因为它可以消灭破坏美国庄稼的许多害虫，也可以消除世界各地疟疾带来的危害。然而，一位为美国政府工作的科学家蕾切尔·卡逊注意到，她房前屋后的鸟群数量因为DDT的过量使用而减少了。DDT在鸟类的身体中积累，鸟的蛋壳会变得很薄，导致幼鸟死在蛋壳内。卡逊的名著《寂静的春天》预言，杀虫剂的过量使用很快会消灭许多珍贵的物种。她没有要求禁止使用杀虫剂，只是呼吁应该谨慎使用这些杀虫剂，并遵循科学的实证依据。化学工业界攻击她太“浪漫”，他们宣称挽救成千上万的生命、养活成千上万的人口比鸟的生命要重要得多。
但是卡逊也争辩道，受自然选择的影响，DDT最终会失去药效。随着时间推移，蚊虫会进化得可以抵抗DDT，因为那些不受DDT影响的蚊虫会把这种抵抗的基因传给它们的后代：
如果达尔文活到今天，昆虫界会让他既高兴又震惊，因为它们是对他提出的“适者生存”理论的最好的验证。在高强度的化学药品喷洒的压力之下，昆虫中那些相对较弱的群体被一一清除。现在，在许多地区的很多物种当中，只有那些强壮而适应性好的昆虫留下来，对抗着我们对它们活动的控制。(8)
卡逊的预言最终发生了。DDT在对付疟疾和保护庄稼方面的药效都随着时间的推移而减弱。最初，使用杀虫剂的人们只是简单地增加DDT的用量，以便杀死更多的昆虫。但是过量使用并不会停止进化的过程，而进化的过程会产生更多有抵抗能力的昆虫。唯一有效的可选方案是放弃使用DDT，努力找到其他更加有效的杀虫剂。
在蕾切尔·卡逊的书出版之后，美国总统肯尼迪任命一个委员会调查DDT的影响，1972年这个杀虫剂最终被禁止使用，但是花了十年的时间才让政治家和相关利益团体接受DDT不仅会伤害其他动物，而且会失效的事实。今天，我们在使用其他杀虫剂时仍然面临着同样的问题。最近有新闻报道指出，用于中国农田上的杀虫剂只起到3％的药效，农民因此过量使用杀虫剂，导致有些抵抗力强大的昆虫进化得更快。
当然新的策略是发明转基因作物（Genetically modified organisms，GMO），通过这种方法，科学家们向植物体内注入抗性基因，然后就可以使用那种原本会让植物死去的杀虫剂了。像孟山都（Monsanto）一样的农业公司出售与特殊杀虫剂合用的种子。但是许多农民和欧洲政府担心转基因作物会对人体和生态系统产生不可预见的影响，一些地方已经禁止使用转基因产品。(9)在美国，环保人士仅仅努力争取到让这些公司为含有转基因产品的食物贴上标志，这样，消费者可以决定是否要购买这些东西。加拿大的孟山都公司对那些拒绝使用其产品的农民提起诉讼。这种正在进行的有关食物产品的斗争正是人类努力控制自然选择和进化的一部分，它将继续下去，永无止境，我们不能简单地预见后果，但是我们可以告诉后人整个过程的历史。进化过程的知识，包括人类努力控制自然进化的历史，应该成为公众教育的一个重要组成部分。
生态史
像进化史学家一样，生态史学家也主张使用生物科学的见解，但是他们把生态学当作最重要的知识来源。这种方法旨在系统理解较长时间跨度内人类与自然变迁的关系。它融合环境史的理论以及人类生态学和社会科学的模式，产生了富有成效的跨学科的观点。这些史学家致力于将社会科学研究根植于历史的原始资料中，并把历史研究与当代问题、比较视角和野外考察的方法联系在一起。
可持续性和修复力是两个能体现这种研究方法的重要概念。可持续性指人类生产系统长期维持的能力。作为一种评价指标，它可以评测以下三个方面：1.资源何时被耗竭并得以补充；2.保护公共利益的政治制度；3.人类对一个系统在自然危机中脆弱性的认知。修复力考察一个系统抗干扰的能力，要么通过调整继续进行下去，要么拥有转型成另一种状态的能力。
作为一门学科的生态学诞生于19世纪末，它注重对生物系统的整体研究，其指导思想源于热力学支配的能量流分析，以及与近代经济系统相似的生物实体的系统组织观念。(10)
生态学家与历史学家一样，关注不同元素之间系统的相互作用，同时他们更擅长准确衡量研究的元素。另外，多数生态研究的局限性在于只能从事短时段的研究，对一个池塘或者森林十年的观察已是一项困难的研究计划，但是历史学家如果对生态学家研究的东西敏感的话，却能为生态研究提供长时段的观察视角。
今天，生态学者使用许多科学手段考察有机体之间系统的相互关系，用一句教科书中的话来说，“生态学的所有问题……都可以被简化成尝试理解有机体的分布、丰度以及决定分布及丰度的进程，包括生、死及运动”。(11)
可持续性的概念是生态研究中一个关键的问题，实际上也是生态研究的一个子课题，它只关注一个有机体——人类的分布及数量。1992年的联合国可持续发展大会（也被称为里约热内卢大会或者地球峰会）宣告了要达到可持续的全球性目标，人们把可持续性定义为人类在可以预见的未来继续利用地球资源的能力。中国参加了这次会议，并赞同这些目标。2002年第一届可持续发展世界首脑会议在南非的约翰内斯堡召开，10年后，2012年联合国可持续发展大会再次在里约热内卢召开，并重申了这些目标。然而达到目标的过程进行得非常缓慢，据科学杂志《自然》评估，世界各国都没有达到第一次里约热内卢会议确立的可持续性、生物多样性和公平性这三个目标。
尽管利用可以量测的目标来评价可持续性对聚焦政治作为更为有帮助，但是可持续性很难准确界定。例如经济学者威廉姆·诺德豪斯（William Nordhaus）曾提议，传统计算国民收入的方法应该把像环境一样的非市场行为也包括进去。他建议计算“一个国家可以消费的最大值，这个消费值应满足所有现在和未来的人口在有生之年的消费量和可以使用的公共设施至少与目前的消费量或公共设施一样多”。他把这个消费值称为“最大可持续的消费水平”。(12)这些新的计算方式把对自然资源的消耗也加到GDP的统计之中，当他们被引入美国经济核算中时，却被有影响力的政治利益团体阻止了，中国也还没有采用这个方法。缺乏可靠的计算方式，有关哪种经济政策是可持续的争论将不会得到一个清晰的答案。
很明显，一个超出地球资源承载力之外的人口需求是不可持续的，但是我们又如何才能计算承载力呢？全球承载力是由我们如何界定可接受的生活水平来决定的。根据一些推测，如果每个人都很穷，那么地球可以养活一万亿人口。如果我们相信每个人都应该过上“小康水平”的生活，那么一些推算显示地球只能养活10亿人口。
这样，人类的人口数量已经远远超过合理的承载力了。当然，目前资源分布极不平均。1992年，在世界最富有的国家中，有8.3亿人的平均收入是每年2.2万美元，而在最穷的国家中有20亿的人每年只有400美元的收入。那么是总体的人口规模，还是财富在人口中的分布，使得目前的人口和经济增长率变得不可持续呢？
历史学家可以通过研究人类社会在人口增长及技术进步过程中对自然资源产生压力的发展过程，为上述问题的解答做出贡献。我们知道至少从农业出现之后，不平等就已经成为人类社会的一部分，而技术进步和人口的增长通常会加剧这种不平等。在最早的美索不达米亚、中国、印度和埃及文明社会里就出现了军事精英和宗教精英，他们占据领导地位，强迫他人为军队、宗教建筑、宗教仪式及国家的建设出力。工业革命在早期阶段也拉大了全球的不公平性，使得西欧、美国，以及后来的俄国、日本成为世界强国，中国、印度和其他殖民地则远远落后于它们。有时全球的不平等指数也会下降，如战后去殖民主义时期，资本主义和社会主义阵营国家的经济都获得发展。但是今天的全球化似乎正在加速不平等。美国的消费者过量占有食物和能源，而在世界其他地方却严重缺水，缺乏食物、森林和耕地。托马斯·皮克蒂（Thomas Piketty）的研究显示，在欧洲一些国家和美国，收入及财富排在前10％或1％的人口的比例自20世纪80年代以来一直在持续增长。(13)
环境史学者可以通过具体描述过去人类如何使用诸如土地、水、森林、燃料等重要资源，分析政府、军队、商业机构和社会组织等权力集团如何在不同的人群之中分配这些资源，为当今可持续性的争论做出贡献。这是一个“生态”的问题，因为它关乎过去人类与其他生物的数量和分布。
修复力
尽管可持续性的概念已经引发了许多有价值的研究，但是“修复力”的概念或许更富有成效。修复力测算一个系统应对干扰的能力，这种干扰对其各组成部分之间的关系产生一种强烈的冲击和干扰。干扰或许主要来自自然原因，如干旱、洪水或瘟疫，也可能出于战争或者经济崩溃等人类因素。任何自然和人类的系统都必须适应这种冲击，但是可能存在一种力量使得系统恢复原来的状态，或者存在另一种力量引发巨大的改变，使这种系统“翻转”为另一种状态。
修复力与稳定性不同。因为很明显，稳定的系统在受到短暂的冲击之后可能会变得惊人的脆弱。举一个简单的例子，一个在球杆顶端保持平衡的台球是稳定的，但却是脆弱的，因为它很容易就会被打落。但是在平坦桌面上的台球具有更强的修复力，因为被撞击之后，它会在桌上移动却不至于掉到桌子下面去。口袋里的台球的修复力要更强，中国玩具不倒翁在被撞倒之后会弹回直立的状态也显示了极强的修复力。
生态学家研究的一个关键问题是一个系统内物种的多样性和复杂性与这个系统的修复力或稳定性之间的关系。多数情况下，一个系统的生物多样性越强，它在遭受冲击之后恢复原来状态的可能性就越大。这是因为如果一个系统有多种生物，它们的抵抗力各不相同，一种干扰对于不同的物种的影响程度也各不相同，这样干扰就会被分散：一些物种或许会死去，但是其他物种会抵抗住这种冲击。这个生物群落从整体上还会或多或少按照原来的方式继续存活下去。如果只有很少的物种，它们的差别也不大，那么一次同等规模的意外打击会摧毁所有生物，并导致一场大灾难。
人类社会经常会为了养活更多的人口而培育少数作物，降低自然系统的多样性，以便提高它们的产量。有许多历史时期的例子显示，这种对于生产系统的过度简化让它们在应对自然的打击时更加脆弱。
一个经典的例子是发生在19世纪爱尔兰的土豆饥荒。(14)英国地主强迫爱尔兰的农民专门种植用于出口给英国人消费的小麦。这些农民仅仅以他们种植的土豆和喂养的牛产出的牛奶为生。当一种病毒在土豆作物中传播开来之后，农民们颗粒无收，却得不到他们种植的用来出口的小麦。英国人拒绝给予他们足够的减灾食物，因此这些农民要么死于饥饿，要么从爱尔兰移民到北美。
爱尔兰人对这段时期的饥荒存有非常痛苦的记忆，他们谴责英国人的冷酷无情，让爱尔兰人民忍饥挨饿。但是爱尔兰饥荒的根本原因却是生态系统的简化：过多依靠一种容易受到虫害攻击的土豆为生，而不是多种一些其他作物。通常，当一个生产系统专业化之后，会提高产量并产生更高的经济效益。土豆和牛奶一起食用是非常有营养的，这使得爱尔兰农民能勤奋劳作，生产出英国人需要的粮食作物。但是这个系统缺乏复原能力，于是在一种简单的微生物的冲击下，它就崩溃了，滑向另一种状态。
适应周期
“适应周期”最初是由霍林（C.S．Holling）和其他生态学家于20世纪70年代提出来的，以更加系统性的方式延伸了修复力的概念。(15)霍林尝试解释生态系统的周期是如何在不同的稳定状态之间经历明显的转变的。在生态周期中有四个阶段。第一个阶段r阶段被称为“开发阶段”，这个阶段被描述为在一片空旷的地带，物种在互相竞争的情况下迅速扩散，快速生长，比如一块草地。第二个阶段被称为“保持阶段”或者K阶段。这个阶段，增长减缓，利益得到保护（例如，一片“顶极森林”）。我们可以拓展这种生物生态系统的模式，以应用到人类经济中去。对于理论经济学学者而言，r阶段描述了企业家们的活动，而K阶段则描述了官僚的整合。但是随着自然或组织结构的整合，该系统会变得越来越没有修复力，即越来越容易受到外部冲击的破坏。之后，当一个灾难降临，如森林大火、干旱、病虫害，或者是金融危机、财政危机和动乱等，这个系统会转变到第三阶段“释放阶段”或者Ω阶段，这是一个灾难性崩溃的阶段。经济学家熊彼得（Schumpeter）称之为“创造性破坏”（creative destruction），历史学家则称之为“改朝换代”。
“适应周期”示意图
在崩溃之后的第四个阶段是“重组阶段”，或α阶段，在这个阶段里，由崩溃释放的诸如营养等物质被放回原处，开始新一轮的生长。先锋物种在被烧过的地方重新滋长，湖里长出新的植物，林草地也重新生长，一个新的阶段又开始了。这在某种程度上是元素的不同组合，也或者是对以往过程的重复。
我们应该注意到，适应周期的概念与中国传统关于王朝周期的概念之间具有饶有趣味的相似性。中国传统有关王朝兴衰的理论与关注生长、修复力丧失、崩溃和重组的适应周期之间具有相似性，一个发生在生物系统中，一个发生在王朝之间。适应周期当然根源于自然科学，而非道德层面，但是它描述的基本模式却与王朝更替一致。
霍林最早使用这种模式来考察北美东部的云杉林、一种被称为云杉蚜虫的虫子，以及专门吃这种虫子的鸟群三者之间的关系。它们存在两个稳定的阶段，一个是蚜虫少，云杉刚开始生长的阶段；另一个是蚜虫众多，云杉树长大成林，落叶极多的阶段。按照自然周期，每隔40年到130年，多至80％的香脂冷杉树会周期性地死于蚜虫的侵害。这种从一个阶段到另一个阶段的突变，其原因是那些使得蚜虫数量降低的鸟的作用发生了变化。随着树叶在成年的树木上越长越厚，这些鸟很难找到可以啄食的蚜虫，然后蚜虫的数量会突然增多，损害这些杉树，并把这个系统重置到另一种不同的状态。
这个只包含三种自然角色的简单模式对于科学和环境政策来说都具有很重要的意义。它说明与此前生态学家和经济学家的预言相反，生态系统不会自然达到平衡，相反，它们在不同的状态之间的循环具有不确定性，而且这种变化是剧烈的、灾难性的。
环境政策的制定提出这样一个问题——人类如何能够或应该如何对一个自然系统进行准确干预。蕾切尔·卡逊就援引了人类利用DDT来对付云杉蚜虫的无效努力，来揭示森林管理人员没能理解这种适应周期的原动力。(16)
一方面，这种模式对那种认为一个系统能够达到永恒稳定状态的想法提出强烈的质疑，时不时重复发生的“释放”“创造性毁灭”，或者“永久性变革”，此类波动似乎内含于自然之中；另一方面，它指出了修复力潜在的范围，即自然或者社会系统应对不可预见的冲击的能力的意义。在森林、帝国或经济体经历明显的扩张期时，会在一段时间内掩盖住其修复力的减弱，并增强灾难性后果的威胁。所以可持续的问题，并不是在人的需求与自然承载力之间达到固定平衡这么简单的问题。达到可持续性意味着移除会让适应周期产生这种严重后果的潜在因素。
黄河生态系统
黄河的历史为这种适应周期的过程提供了一个绝佳的例子，它也揭示了人类的干预是如何影响自然进程的。当然，黄河含沙量巨大，泥沙来自西北黄土高原上森林被破坏的地区，大雨之后，大量泥沙进入黄河。由于黄河在华北平原的流速减缓，沉淀下来的泥沙增多，在自然的河床边界状态下会导致黄河在平原上形成曲流。
但是人类在公元前一千年左右就已经在华北平原上定居，并产生了聚落，此时是扩张的α阶段。为了保护这些聚落，人类在河流两岸修建堤坝，这样泥沙只能聚集在一条河道中，导致河床升高。为了应对升高的河床，定居者和水利人员努力建造更高的堤坝。为了维持河水安流，这个系统向着一个需要更多的资金和劳动力的方向发展，进入K阶段。然而，人类的努力最终没有解决好抬高的河床产生的压力问题，灾难发生了，这一系统进入Ω释放阶段。此时，河流冲破堤坝，泛滥平原，成千上万的农民葬身鱼腹或流离失所。河流频繁改道，有时甚至在山东半岛南北几百公里之间的区域内摆动。
从人类的角度来说，最后的“重组阶段”意味着大量农民的迁移，大片农田和村庄的破坏，并造成巨大的人道灾难。最后，新的聚落重新建起，一切重新来过。这个人类在其中扮演角色的过程很像是适应周期的抽象模型。
但是我们在考察黄河史时，还应加入一个元素，有的释放阶段是人类为了实现政治目的而故意引发的。在中国历史上，有几次都是官员为了政治目的而故意扒开堤坝。12世纪宋代统治者为了对付金兵（译者注：指1128年杜充决河事件）、16世纪明代统治者为了保护祖先的陵墓而掘开大堤，以及20世纪蒋介石为了抵挡日军对淮北平原的入侵而炸开黄河堤坝的臭名昭著的事件（译者注：指1938年花园口决堤事件）都是如此。这些事件中，以水代兵没有起到效果，倒是导致了大量平民的死亡。(17)
黄河流域（来源：Charles Greer，Water Managment in the Yellow River Basin of China）
这些例子显示，人类系统之所以不同于自然系统，是因为政治精英们进行生态抉择的能力会产生巨大的影响。在以上事件中，他们非但没有达到抵挡敌人的目的，反而引发了大洪水。这些精英更加关注政权而非人类福祉。有关政治干预黄河故道的研究说明人类行为对其流路的影响与长时段生态过程的影响一样多。
人类与黄河的关系
黄河为华北成千上万的提供重要的灌溉水，并带来肥沃的土壤，但是因为黄河经常泛滥，毁田坏屋，所以也成为人们的心腹之患。黄河也是中国统治者所干预的对象，这些统治者认为治水是维护他们的统治的基础，黄河还是他们在战争中用来对付敌人的军事武器。最后一个要点是，它也是一个巨大的自然系统，把上游的森林地带、黄土区以及来自中欧亚的降水与低地三角洲和中国沿海连接起来。但是它也是一个容易决口、反复制造生态和人类灾难的自然系统。把它称为“中国之哀”（China's Sorrow）并非没有道理。
最近三项对黄河的研究详细说明了中国政府，以及水、沙、气候等自然力量和华北平原的居民在过去一千年来是如何互相影响的。这些研究通过吸收生态和环境史的见解为黄河研究增添了新的研究视角，同时留意深受黄河水灾肆虐的农民的感受，而他们正是华北景观的塑造者。(18)
这三部著作详细考察了黄河11世纪到20世纪的历史，他们都关注河流本身、想要治河的政府以及活在黄河阴影之下的华北农民，涵盖了战争冲突、人口增长、土地开垦、经济变化以及灭顶之灾等内容。这个巨型的河流系统需要多重的研究角度，所以即便是这三本重要著作也无法穷尽黄河的议题，但是每位作者都采取了与众不同的方式来解决研究对象的时间断限、空间范围、政府政策和社会史方面的问题。
张玲考察了11世纪到12世纪一个短暂的时段，在这个时期，宋王朝把黄河流路从相当于今日河北与河南交界的地方往北方疏导，在华北平原上形成一条河道。宋朝统治者认为，他们可以利用这片水淹的地形以及人工池塘挡住辽的入侵，但是他们未能如愿，宋朝只是暂时维持其政权免受辽的侵略。但是1125年之后，金取代辽，宋朝统治者再次试图把黄河当作武器，于1128年决堤让其南流。在11世纪至12世纪，数百万农民流离失所，或被淹死，或被饿死，与此同时，宋朝政府正在展开与金政权的战争。
张玲通过细致的研究发现宋朝故意引导河流北流，把它当作抵抗位于东北方向的辽朝军队的一件武器，这个策略收效甚微，在北宋廷引起政治精英们针对治水政策的激烈争论。一些人建议让河流回归原来的流路，其他人则提议把它引到古代传说中大禹治水时的路线，在12世纪成图的著名的《禹迹图》中绘出了这条流路，并被作为该书的封面。朝廷对于水利政策议论纷纷，并形成不同的派别。但是这种争论反映出自传说中的大禹时代就存在的两种主要的分歧：是堵还是疏？每种方案都有支持者：一些人努力把河流南挽回其原来的流路，但是因为这样花费巨大，于是这项方案被废止了。那些建议沿着大禹时代原来的流路——看起来是一条更加偏北的流路——的人得胜了。此后的作者庆祝宋朝水利政策的成功，宣称“复原了大禹时期的伟大流路”。(19)但是，因为禹迹事实上是不为人知的，所以这样的说法只是一句空话。
为了实现史无前例的以水代兵的计划，宋朝政府对河北环境造成巨大的损害，并在河北征用大量劳役。同时，河流本身按照其自身的运行规律，继续在这片平坦无垠的土地上蜿蜒前行，最终回到其原来的河床。黄河在80年的时间里在华北平原上继续改道，经常淹没田地、让农民流离失所、冲垮房屋、毁灭人畜、传播疾病、破坏经济生活。尽管黄河也会带来一些肥沃的淤泥，让农作物重新生长，但是大部分沉积物都是没有营养的沙子，只会让农田在几百年的时间里变成荒地。金的入侵、黄河的南流为这条任性的河流、赤贫的农民和犹豫不决的官员的故事画上了句号。
张玲对这件相对短暂、鲜为人知的事件的研究，引人深思。她利用文化地理学家亨利·列斐伏尔（Henri Lefebvre）和爱德华·索哈（Edward Soja）按照生活空间、感知空间及构想空间来描述空间认识论的想法，构建了自然过程、政府决策和普通人生活之间相互作用的“三元”模式。(20)张玲没有像其他学者那样关注影响治河的内部政治辩论和财政政策(21)，而是完全采取环境史的视角，娴熟地把水流、人类行为与社会生活联系到了一起。基于对原始资料的深入研读、对水文研究的广泛了解和对景观与地理学的对比研究，以及对中国人民生活的深切同情，这项卓越的研究在阐释中国中世主要的环境变迁方面比此前任何研究都要更有见地。
张玲还质疑众人认可的有关宋代经济增长的认识，她认为从伊懋可（Elvin）到郝若贝（Hartwell）的经济史学家过度关注局限的核心地带的增长。(22)宋代的河北远不如后来成为明清时期畿辅的河北那样地位显赫，它只是一个深陷战争、经济倒退的边缘地带。通过把我们的注意力引向赤贫的河北，她让我们注意到中国经济增长的极度不平衡。这些边缘地区，生活着数百万的人民，它们具有各自的经济轨迹，这些不同发展方向对其他地区产生巨大的影响。张玲指出，与魏特夫“生产水利模式”支持中国政府的理论恰恰相反的是，这是一个高昂的“水利消费模式”。自以为是的治水活动没能支撑政府权力，却让政府深陷黑洞，并使之在昂贵的失败工程中越陷越深，加重了政府的财政和社会危机。
穆盛博（Micah Muscolino）同样聚焦一个较短的时期，他以1938年到1950年河北的邻近省份河南省为研究对象。这个时期国民党政府再次扒开黄河大堤，以水代兵，下了破釜沉舟的决心，期冀阻挡住日本对华北的侵略。穆盛博详实地描述了政府引发洪水的影响，国民党政府为了国家安全牺牲了数百万农民的生计，也同样没能阻挡住侵略者的步伐。这次人为制造的洪水充其量只是延缓了日本军队的前进，让国民党的军队有重新部署的时间，但是今天很少有历史学家认为这样短暂的迟滞值得如此巨大的人员牺牲。穆盛博增加一章不厌其烦地讲述了中国政府是如何不断为了更高的理想献上臣民的身体的故事，正如独裁统治者制定的政策中没有普通大众的声音一样。在这方面，国民党政府与帝国政权毫无二致。
然而，穆盛博采取与张玲不同的研究范式。他依靠人类和自然的理论，以及能量流的观念，讨论引导这些能量的努力是如何制约军事策略和减灾行动的。他写得最好的章节和张玲的一样，也是描述了洪水过后的种种后果——河流继续改道，难民流离各地，军事行动也在继续，民族主义者努力把难民重新安置于贫瘠的北方大地上，这样一出环境破坏和政策失败的黑色幽默揭示了该政府对人类福祉的漠不关心，尽管中外人道主义者已经尽力而为。
最近许多学者把注意力转到能源史的研究中，这项研究考察人类是如何寻找并把自然资源用于人类自身的，它是另一种环境史，通常考察没有生命的东西——石油、煤炭、电、水和土壤——而不是传统的聚焦于有机体——植物、动物和人类——的环境史。(23)然而，穆盛博、张玲和其他学者已经把环境史的这两个分支领域联合起来。他们主要说明了：首先，人类也会产生让所有生物生长的能量；其次，当人类利用非人类物体进行生产和交易时，它们也会发挥作用。穆盛博和张玲为其他中国学者创造性的新方法开辟了道路，并把他们的观点与世界许多其他地方的历史学家和社会学家的观点联系起来。
然而，就像我们看到的一样，20世纪不像宋代，这一时期的中国深受外国的影响。此时，有工程师、土壤专家以及人道主义者的支持，这些角色增强了活动家们干预自然过程和地方社会的程度。自从19世纪末以来，随着中国开设开发自然资源的科学，来自荷兰、德国、日本和美国的水利学家、地质学家和工程师指导他们的中国合作人员通过开发资源来促进中华民族的强大。(24)例如，美国土保人员沃尔特·劳德米尔克（Walter C．Lowdermilk）注意到广泛发生在陕西难民聚居区的生态破坏，并分析了华北土壤维持人类生存的局限性。他和其他人建议通过广泛使用化肥、建设水利工程、进行选种等措施来提高华北农民的生活水平，但是难民本身没有资金，而且当时正处在战争时期，即便有来自国外专家的善意意见，政府也无法实施这些方案。
战后恢复阶段中，在联合国善后救济总署的援助下，政府使用化肥提高土壤质量，为赤贫农民提供种子和牲畜，利用拖拉机耕种黄泛区的土地。这些借助工业技术对化学能、人力和机械能量的大量输入，帮助这个地区从一个完全毁灭的状态提升到一个贫穷但是能维持生存的水平。1946年，联合国善后救济总署堵塞了黄河决口，并使河流回归故道，但是战争并没有停止。1947年共产党军队占领了75％的黄泛区(25)，他们在1949年解放了全中国。
中华人民共和国成立后，在1951年创建了一个广阔的黄泛区农场，面积超过3730公顷，大量人口返乡，粮食产量剧增。那么，难道整个战争时期只产生了如此短暂的影响吗？张玲发现11世纪的战争仍然在之后的许多世纪对河北平原经济繁荣产生负面影响，但是穆盛博的研究却显示，借助巨大能量的输入，这个地区可以在很短的时间内恢复活力。他同意约翰·麦克尼尔（John McNeill）关于20世纪的总体看法，强调自然具有恢复的能力：“耐心的劳作和自然的过程”覆盖了战争的疤痕。(26)但是他和张玲都认为，只靠自然难以治愈平原。只有投入大量人力治水、挖土才能让平原恢复生机。这种水、土和人力的广泛军事化为20世纪五六十年代中华人民共和国的大规模动员打下了基础。
大卫·佩兹（David Pietz）在他雄心勃勃的著作中以整个黄河流域为研究对象，尺度要大得多，时间也长得多。开头三章简要考察了黄河的水文学、古代治水的理念，自宋至民国时期发生的一些水利事件。然而，这本书的核心也是让人印象深刻的部分是有关毛泽东时代的章节。佩兹从穆盛博结束的时间开始，描述了毛泽东时代早期的乐观精神，干部们很自信，决心要一次性永远地根除黄河水患，并把黄河的水力用来发电、促进农业生产。曾经允诺要让河流变清澈的三门峡水库，实际上只运行了不到十年，就被淤塞而近乎无用。然而，洪水确实止住了，但是此时华北人民又面临相反的问题：持续的旱灾和断流，黄河水无法流到海洋。工厂调走了大部分黄河水，再把饱含有毒废物的废水通过管道排泄回去；与此同时，那些没有面临高昂水费的城乡消费者却在大量浪费水资源。
佩兹像早些时候的夏竹丽（Judith Shapiro）一样，微妙地揭露了20世纪中国水利工程师和中央政府决策者的浅薄认识。在他们的心里，自然是可以被征服的敌人，而水是被利用的资源。(27)他们很少用系统论的关系进行思考，也不考虑那些雄心勃勃的水利计划对环境产生的更加广泛的影响。同时调用水资源用于农业、水力发电和经济用途的努力对黄河系统造成难以承受的压力。它破坏土壤、引发盐碱化，同时致使泥沙在巨大水坝里沉积下来。用生态理论家兰斯·甘德森（Lance H．Gunderson）和霍林的话来说，这种仅仅考虑生产的工程是一种坏工程，它只关注如何尽可能在自然与人类相互关联的系统中把谷物和钢筋的作用发挥到极致。(28)然而，佩兹很少让我们看到工程视角之外的东西，他也没有仔细审视大型工程对社会生活的影响。
吊诡的是，为我们展现普通百姓的生活体验的历史学家是张玲，而她拥有的史料最少。由政府造成的泛滥致使华北人民遭受苦难，张玲对他们抱有真诚的同情。她之所以能够这样做，不仅因为她具有娴熟的文学技巧，而且还因为她追随了那些心怀仁义的儒家官僚撰写的史料中的精神。传统的训练教会他们“仁”的价值观，至少有一部分人尽力达到这个高尚的目标。张玲引用了一些诗人和官员的诗句，哀悼那些因为政府水利工程而丧生的人：“地文划劙水
沸，十户八九生鱼头。”(29)他们当然也会像所有官员一样，必须遵守上级命令，力争税收，维护治安：他们不是圣贤，只是人类。然而，追求圣王的古典理念，像一个共同的主旨运行在宋朝军事政权冷酷无情的政策计划之下，足以让政府调整政策，为人类福祉着想。
穆盛博也形象地描述了难民、苦力和农民的经历，以及他们对付军队、黄沙和洪水的生存策略。但是穆盛博的内在结构强调的是人作为劳动力的价值，而不是人类在其中的角色。这实际上是国民政府的观点，但是就没有其他可以替代的视角了吗？有人能躲开为国家服务的无情压力，抑或为了抽象的想象共同体牺牲个人的生命吗？有人在乎吗？
张玲也注意到河北人民在生命遭受威胁的巨大力量面前并非一概退让，用她的话来说，“河北人民每天都要与环境压力和政治压迫周旋……这些男男女女不仅仅是环境和政权的牺牲品，也是坚强的幸存者”。一些地方官和精英抵制中央政府的财政索求，致力于调动他们拥有的资源来修筑堤坝。一位地方官在河边召集了一次集会，劝说百姓抵制想要破坏他们土地的官员。当受到洪水威胁的时候，一些居民拒绝离开土地：“当他们的个人利益受到来自自然环境、政府或者其他地方团体与个人的威胁的时候，他们力求通过一系列对策来保护、保存他们的利益。”这些“不计其数努力求生的无名小卒，在一个很小的尺度上重新塑造了恶劣的环境和强加到他们身上的国家权力”。(30)尽管他们弱小的自卫经常以失败告终，他们依然减弱了政府想把他们变成牺牲品的努力，从而也驳斥了魏特夫有关中国政府通过治水实现专制统治的观点。
在明清两代及民国时期，我们都可以发现民众为了保护地方和个人人身安全行动起来与中央政府的计划进行抗争的例子。(31)虽然宋代有强烈的战略要求，但是它在为集体利益迫使臣民参加水利劳动方面使用的手段要软弱得多，就宋代军事战略的所有缺点而言，它不具备像20世纪的继承者那样广泛动员大量民众的能力或意志。
管理一个水系不只是技术的问题，全世界许多有关水的杰出研究都以富有想象力的方式把自然、人类环境与水利问题联系到一起。(32)有关水的最好的研究都是有关道德的追问，探究这个重要的物质是如何把大气环流、政治与社会系统，以及人的身体联系到一起的。张玲的研究视野开阔，见解深刻，因而跻身这些让人印象深刻的研究之列。穆盛博展示了把自然与人类系统联系到一起的方法论，佩兹则以某种程度上较为有限的方法把政治、工程和自然囊括在一起。这三本书都告诉我们，人类是如何、为何通过治理这个超大型河流系统来重塑环境，也重塑他们自身的，这条河通常被认为是中华文明的发源地。
如果人类通过治河重塑自身，那么他们就对自己的命运承担责任。自然本身不会产生受害者：当谈到环境问题时，我们所面对的敌人正是我们自己。这些黄河的故事对于在脆弱环境下实现现代化所付出的代价而言，形成毁灭性的控诉。张玲估计，在80年间，河北500万人口中至少有100万人遭受了洪水的严重干扰，要么失去家园，要么死去。穆盛博估算，在1938年至1939年，至少300万河南人民因为水灾需要救济。在河南3000万人口中，有150万人至200万人死于1942年至1943年的大饥荒，200万人到300万人逃离家园。
然而，一些通俗作者认为，人类在最近一千年来未必变得越来越宽容、越来越温和。像米沃什（Milosz）和科拉科夫斯基（Kolakowski）一样的学者则提醒我们，官僚政府、群众团体和他们的思想捍卫者为了崇高的理想经常把他们与人类道德分隔开来。(33)宋朝政府机构当然也不例外。正像张玲所指出的，如果河北难民曾经问过“为什么这些事情会发生在我们身上”，他们得到的答案会是：“因为你们远在数百公里之外开封的政府、皇帝和朝廷需要你们为了更大的利益承担这些灾难的冲击。”(34)
20世纪死亡的人口达到数百万，从道德的角度来看，它在改善人类福祉方面比11世纪并没有很大的进步。张玲的非凡研究，穆盛博与佩兹所揭示的有关20世纪的残酷事实，都在提醒我们以下三点的重要性：深入研究历史、同情之理解、在现代社会中认可研究我们所曾得到和失去的自然界的价值。
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