在有限的空间内，如果个体的数量超出了临界点，那么，个体数量的增加就意味着每个个体自由度的减少。在以行星为单位的生态系统中，人类个体与有限生存环境的关系也同样符合这一原则，就像密封瓶里的气体分子一样。然而，人类所面对的问题不是这个系统可以养活多少人，而是说，为了养活这些已经存活在世上的人，我们究竞还可以做些什么。
——帕多特·凯恩斯，阿拉吉斯的第一任行星生态学家
阿拉吉斯给初来乍到者留下的第一印象通常是：一颗自然环境极其恶劣的贫瘠星球。外邦人会认为，肯定没有任何生命可以在这里辽阔的沙漠里繁衍生息，这里肯定是一片真正的不毛之地。过去没有、今后也绝不会有绿色的沃野。
对帕多特·凯恩斯来说，这颗行星只不过是能量的一种表现形式，是在其恒星驱动下不断旋转的自然体系。而他所要做的，就是改造这颗行星的生态系统，使它能够符合人类的需求。他的思绪直接转向四处游弋的本地土著，弗瑞曼人。这是多大的一项挑战啊！他们会成为无与伦比的工具！弗瑞曼人！他们是一支强有力的生力军，在生态和地貌改造方面几乎拥有无限潜能。
就很多方面而言，帕多特·凯恩斯都是一个直接而简单的人。必须绕开哈肯尼人的约束？很好，那就娶一个弗瑞曼女人，生个弗瑞曼儿子，从列特－凯恩斯开始，然后一个接一个地生。教他们生态学，创造一种全新的符号语言。接下来，用这种语言武装弗瑞曼人的头脑，描绘并研究整个星球的地貌、气候及季节变换，最终打破藩篱，集思广益，建立起一套有序世界的雄伟宏图。
“在任何有利于人类生存的星球环境中，都有一套内部公认的良好机制，用以促进系统内部的平衡与发展。”凯恩斯说，“而在这种良好的机制中，你可以从所有生命形式的本质里发现一种动态平衡。其目的很简单，就是为了维持并产生越来越多的变异，以保障同一物种的多样性。在封闭的系统里，生命的进化有利于改善该系统容纳生物数量的能力。生物——所有的生命体——它们的一切所作所为都是为了生存。随着生态体系里物种的多样性逐步增加，生命形式越来越丰富，自然会出现高级生物，完全靠猎食其他生物作为营养来源。于是，整个生态图景都会鲜活起来，充满了各种各样物种与物种之间的关系，关系里套关系。”
这就是帕多特·凯恩斯在一个穴地的课堂上传教授业时所说的话。
尽管如此，在开课授业前，他必须使弗瑞曼人信服。要理解为什么会这样。你首先必须明白，他这个人非常单纯，一旦决定要解决什么问题，他就会全身心投入，毫无保留。这么做并非出于天真，只是因为他无法容忍自己分心。
一个炎热的下午，他正驾驶着一辆单人地面车，在野外勘察当地的地貌，却在无意间看到一幕此地常见的惨剧：六个全副武装、有屏蔽场护体的哈肯尼杀手，在屏蔽墙山后面靠近风袋村的开阔地带，设陷阱困住三个弗瑞曼少年。最初，在凯恩斯看来。这是一场打闹，与其说是真实的厮杀，倒不如说像场闹剧。然而后来他却意识到，那几个哈肯尼人真的打算杀死弗瑞曼人。当时，其中一个弗瑞曼少年已经因大动脉破裂倒下了。当然，也有两个哈肯尼人倒下，但仍然是四个武装的成年男子对付两个未成年的少年。
凯恩斯并不勇敢，只是头脑单纯。哈肯尼人正在屠杀弗瑞曼人，他们正要毁掉他打算用来改造星球的工具！他启动自己的屏蔽场，踮着脚尖悄悄溜到哈肯尼人的身后，没等他们发现就是一阵猛攻，杀死了两个哈肯尼人。剩下的两个哈肯尼人朝他杀过来，他避开其中一人刺来的剑，干净利落地割断了另一人的喉咙，然后把剩下的惟一一个哈肯尼杀手留给那两个少年，转而把全部注意力放在倒地的那个少年身上，想救那孩子一命。他确实把那少年救活了……与此同时，第六个哈肯尼人也被干掉了。
于是出现了相当棘手的局面！那几个弗瑞曼人不知道该如何处置凯恩斯。当然，他们知道他的身份。无论是谁，只要他到了阿拉吉斯，他的档案都会辗转落入弗瑞曼人手中。他们知道：他是皇上的臣属。
可他杀死了哈肯尼人！
如果是成年弗瑞曼人，他们可能会耸耸肩，带着些许遗憾，送他的灵魂去见躺在地上的六个死人。但这几个弗瑞曼人是毫无经验的少年，他们只知道自己欠了这位大臣一份人情债。
两天后，凯恩斯兴奋地来到部落穴地，俯视着山下的风口。在他看来，这一切都很自然。他跟那些弗瑞曼人说水，说植草固沙，说栽种海枣树建立绿洲，说开凿横跨沙漠的露天水渠。他说啊说啊说个不停。
围绕着凯恩斯，爆发了他从不知晓的激烈争执。
“该怎么处置这个疯子？”
“他知道了一个主要穴地的具体位置，该拿他怎么办？”
“那他所说的那些话呢？”
“这疯子说了一大堆有关阿拉吉斯天堂的事，不过说说而已。他知道得太多了。”
“可他杀死了哈肯尼人！这笔水债要怎么还？”
“我们什么时候欠过帝国任何东西？他是杀了哈肯尼人，任何人都可以杀哈肯尼人，我自己也杀过。”
“可他说起一个繁花似锦的阿拉吉斯！”
“很简单：水从哪儿来？”
“他说过，这儿就有！而且，他确实救了我们的三个人。”
“不过是救了三个傻瓜。谁让他们送上门去，把自己的性命交到哈肯尼人的铁拳之下的？何况，他看见了啸刃刀！”
在正式宣布之前数小时，部落里的人就都知道这个迫不得已的决定了。弗瑞曼部落特殊的统一意识——“道”——将告诉部落成员必须怎么做，即使这种要求是最残忍的，人们也必须服从：一名相当有经验的战士被派去用圣刀执行这个任务，另有两名司水员跟着他，准备从尸体里取水。
不知道凯恩斯是否注意到了刽子手的到来。当时，他正在一群人面前演讲。那些人围在他身旁，谨慎地跟他保持一定距离。他一边走一边讲，不时转个圈，打几个手势。凯恩斯说了许多在他们看来不可想像的东西：露天水源！不用穿蒸馏服就可以在露天场所随便走！从池塘里直接汲取的水！遍地的柑橘！
预备行刑的刽子手已经来到他面前了。
“走开。”凯恩斯说着，继续描述他的捕风器。他与刽子手擦身而过，后背完全暴露，只需一刀就可以结束这一切。
那个刽子手当时到底是怎么想的，现在已经不得而知了。他是否终于听信了凯恩斯的话而且深信不疑呢？谁知道？总之，他的举动已被载人史册。他的名字叫尤列特，意思是大列特。尤列特往旁边走开三步，故意倒在他自己的刀上，就这样“走开”了。是自杀吗？有些人说是夏胡露把他带走的。
这是个神兆！
从那一刻起，凯恩斯只需拿手一指，喊一声“出发”，整个弗瑞曼部族就会毫无怨言地沿着他所指的方向前进。男人死了，女人死了，孩子死了，可他们还是前仆后继地继续前进。
凯恩斯又回到他作为皇家行星生态学家的日常工作中去了，指导实验站的生物遗传实验。而现在，弗瑞曼人开始以工作人员的身份出现在实验站。他们逐渐渗入了“系统”，看到了此前从未想到过的可能性。同时，实验站里的仪器也开始在部落穴地派上了用场，尤其是用来挖掘地下集水盆地的切割机和隐藏的捕风器。
水开始逐渐在秘密的地下盆地里汇集起来。
弗瑞曼人这时才明白，凯恩斯绝对不是什么疯子，但他的计划却疯狂得足以使他被称为圣人。他是个乌玛，是另一种意义上的先知。于是，为凯恩斯而死的尤列特被后世提升为圣法官萨度斯——天堂的首席大法官。
凯恩斯——这个于起事来直截了当、甚至倾向于蛮干的凯恩斯——他知道高度系统化的调查研究注定不会有任何新发现。因此，他设计了一系列小型实验，通过定期交换内部数据实现快速的坦斯里效应，并让每组实验分别得出自己的实验结果。他们必须积累数百万实验数据才能总结出有效的结论。他把各个独立的简单实验结果组合在一起，再加上它们的相对难度系数，一起列入计算公式中。
实验的核心采样点遍布整个沙海，然后根据长期的气象变化数据推演出气候图表。他发现，在南、北纬度70度范围内的辽阔带状区域内，数千年来地表温度始终在-19℃～59℃之间，而11℃～29℃这个范围最利于陆生动植物生长，换句话说，这一带状区域本来可以提供一个很长的生长期……只要能够解决水的问题。
“我们什么时候才能解决水的问题呢？”弗瑞曼人问，“我们什么时候才能见到天堂般的阿拉吉斯？”
凯恩斯以一种老师回答小孩子“一加一等于几”的态度，告诉他们说：“三百年到五百年左右。”
意志稍稍薄弱一点的人会沮丧得哀号起来，可弗瑞曼人早就在敌人的皮鞭下学会了耐心等待。确实，这比他们所预期的长了些，但他们全都看得出，幸福的那一天正愈趋愈近。于是，他们勒紧腰带，又回去工作了。不知为什么，失望反而使梦想中的天堂显得更加真实。
阿拉吉斯的问题关键不在于水，而在水汽。这里几乎没人知道圈养的家禽是什么，就连原产于阿拉吉斯的本地动物都很少见。有些走私贩会使用某些驯养的沙漠生物当坐骑，如沙漠野驴，但即使给这些牲畜穿上精心改良过的蒸馏服，它们的耗水量还是太大。
凯恩斯考虑过安置几个大型还原装置，把固定在当地岩层中的氢元素和氧元素分解出来，通过化学作用造水。但这么做能量消耗高得离谱，根本不可能实现。至于极地冰帽，即使不理会它们给普通百姓带来的虚幻的安全感，悍然融化它们，能够提供的水量也远远无法达到他的计划所需……他早就在怀疑水都到哪儿去了。在中等海拔高度的地区，空气湿度稳步上升，而在某些季风所经之处也可以观察到这种现象。阿拉吉斯的秘密在大气的组成成分中略现端倪：百分之二十的氧，百分之七十五点四的氮，百分之零点零二三的二氧化碳，其余则是一些微量元素。
在北部海拔二千五百米以上的温带地区，有一种原生植物，长约两米的块状根茎里可蓄水半公升。另外还有一种陆生沙漠植物．生命力极其顽强，只要种在低气压带，并辅以露水聚集装置，就会生长得很茂盛。
接着，凯恩斯看到了盐盆。
当时。他的扑翼机正航行在沙海腹地的两个实验站之间，却被一场沙暴吹离了既定航线。当沙暴过去之后，沙地上突然现出一个盆地，一个巨大的椭圆形凹地，长轴约有三百公里，在辽阔的沙海中闪烁着奇异的白光。凯恩斯立即着陆，用手指刮了刮被狂风清扫得很干净的盆地表面，尝了一下。
盐。
现在，他终于可以肯定：阿拉吉斯上曾经有过地表水——曾经。
他开始重新勘探那些干涸的水井，重新收集证据。这些水井都有一个奇怪的现象：刚挖出来的时候都会冒出几滴水来，但水很快就会消失，而且永远不会再现。
凯恩斯派出几个他新培养出来弗瑞曼湖沼学家前去调查。他们的主要线索是，香料菌喷发后时常可以在现场找到皮革状残余物。弗瑞曼传说故事中有一种虚构出来的“沙鲑”，他们因此着手调查两者之间可能存在的关系。最后，证据确凿，一种不为人知的生物被发现了——这种在沙中游弋的生物又被称为“沙地微生物”，它们把储量丰富的水封闭在7℃以下多孔岩层的“水包”中，而皮革状残余物就是它们的尸体。
每次香料菌喷发以后，这些“盗水者”会以百万计成批死亡。5℃的温度变化就会致命。而为数不多的幸存者会进入长达六年的半休眠孢子状态，成为小沙虫（大约三米长）。而这群小沙虫里，只有极少数能够避开年长沙虫的吞噬，避开香料菌生长期形成的“水包”，最终发育成熟，变成巨型的夏胡露。（水对夏胡露而言是有毒的，这一点弗瑞曼人早就知道，他们在小型沙海里找到“未发育完全的沙虫”，然后淹死它，制造出被他们称为“生命之水”的致幻剂。这种“未发育完全的沙虫”已具备了夏胡露的雏形，但身长只有九米。）
现在，它们之间的循环关系已经很明显了：小制造者的排泄物喂养香料菌，香料菌生成香料；小制造者发育成夏胡露，夏胡露四处散播香料，香料给沙地微生物提供养分；一方面，沙地微生物是夏胡露的食物，另一方面，这些微生物会逐渐长大，然后挖洞筑巢，变成小制造者。
这一回，凯恩斯和他的人把注意力从那些复杂的关系上转移开来，集中在微型生态系统中。首先是气候：沙漠地表的温度经常高达7l℃一77℃，地下一尺的地方温度会降低55℃，地面上方一尺的空气温度则会降低25℃，而树荫或阴影下的气温可以另外降低18℃。第二是营养学：阿拉吉斯上的沙子大多数是沙虫消化系统分泌出的残余物；沙尘（实属本地无所不在的大问题）则是地表的沙子在沙暴中摩擦风化而成。沙丘的背风面满是粗糙的沙砾，迎风面则在风的作用下变得光滑而坚硬。年久的沙丘因氧化而呈黄色，年轻的沙丘则与岩石的颜色相同，通常都是灰色。
老沙丘的背风面提供了首选种植带。弗瑞曼人首先盯上了一种可以适应贫瘠土地的草，这种草具有类似于泥炭的纤毛状触须，可以缠住风暴最大的武器——可移动的沙砾。它用触须把沙砾紧紧缠住，在沙丘表面形成一片席子般的覆盖物，从而固定住沙丘。
他们所选择的实验地带远离哈肯尼人的嘹望哨，在南部沙漠腹地。一开始，他们沿着含水量丰沛的主西风带选择了几座沙丘，然后在这些沙丘的背风面（陡坡面）种植能够适应贫瘠土地的变异野草——耐贫草。随着背风面被固定下来，迎风面就会越长越高，而耐贫草也会随之扩展，覆盖面也就越来越大。如此一来，具有曲状顶线的巨大沙丘逐渐成型，其高度会高达一千五百米。
当被挡住的沙丘达到足够高度之后，就可以在迎风面种植生命力更强韧的剑草，其根须是露出地表的部分的六倍．能让它在沙丘上“定”住。
接下来，他们开始更进一步的种植实验。先是一些一年生草本植物（藜、甜菜、苋菜）；然后是金雀花，羽扇豆，蔓生桉树（与卡拉丹北部地区生长的桉树相同），矮撑柳，岩松等；接下来是真正的沙漠植物：蜡大戟花、仙人掌、红柳。种活这些植物的同时，他们又引进了骆驼草、野洋葱、戈壁羽草、野生紫花苜蓿、鼠尾草、伺灌草、沙地马鞭草、晚樱草花、熏香灌木、烟树、石碳酸灌木。
随后，他们转而引进生态系统中必不可少的动物——那些翻开土壤，使之松软、保持土壤里有充足空气的穴居动物：坑狐、有袋田鼠、沙漠兔、沙鳖……然后是使食草动物的数量保持平衡的食肉动物：沙鹰、矮猫头鹰、老鹰和沙漠猫头鹰；接下来是用于填满小型生态系统的无可替代的昆虫：蝎子、蜈蚣、蜘蛛、黄蜂和飞蛾，以及控制昆虫数量的沙漠蝙蝠。
现在到了实验的关键性阶段：海椰枣、棉花、瓜类、咖啡、各种草药——大约二百多种食用植物需要实验和改良。
“那些生态盲并没有意识到，”凯恩斯说，“生态系统也是系统。系统！这个系统始终保持某种动态平衡，而这种平衡是极其脆弱的，哪怕只是在某个小环节上出了纰漏，都有可能导致整个系统崩溃：一个系统有它自己的内部秩序，一切物质和能量都按照顺序从一个环节流向另一个环节。如果有任何东西阻塞了这种流动，原有的秩序就会崩溃。未受过生态学训练的人可能会漏过阻塞迹象，等发现的时候，为时已晚。都说学习生态学最大的作用就是学会理解因果关系，原因就在于此。”
可他们究竟是否已经成功地建立起了一套完整的生态系统？
凯恩斯和他的人观察着，等待着。弗瑞曼人现在终于明白了．为什么他预言至少需要五百年。
从规模巨大的植被带传来报告：在种植区的沙漠边缘地带，沙地微生物由于受到新生命体的感染，开始大批大批地中毒而死。其原因是蛋白质不匹配，发生了排异反应。林区生成的水对阿拉吉斯上的原有生物而言是有毒的，一触即亡。围绕着种植区出现了一片荒漠，就连夏胡露也无法侵入这一地带。
于是，凯恩斯亲赴植被带视察——一趟二十响的长途跋涉（他是骑着沙虫背上的轿子来的，就像伤员和圣母一样．因为他从来都没有能成为一名沙虫骑士）。他检查了荒漠地带（这一带臭气熏天），最后却得到了意外收获，得到了来自阿拉吉斯的特殊礼物。
他们在土壤中加入硫元素以固氮，把荒漠区变成了肥沃的种植床，专门培育变异植物。可以随心所欲地种植！
“这会改变原来的时间表吗？”弗瑞曼人问。
凯恩斯又回过头去计算他的行星公式。当时，捕风器的草图已经完成，其构想已经相当可靠了。他知道，在处理生态问题的时候，根本无法把所有的参数和变量都算得很精确，所以在计算时特意留出了充足的余裕。为了把沙丘限制在个别区域内，就必须达到一定的植被覆盖率；还要有一定的食物供给（包括人和动物）；要有一定规模的根系，以便锁住土壤中的水分，并为邻近的热带干涸地区提供水源。到现在为止，他们已经成功地绘制出沙漠开阔地带里的冷点图，而这些都是必须纳入计算公式中的。就连夏胡露也在这份图表上占了一席之地。千万不能消灭夏胡露，否则就不会再有香料了，而它内部的消化“工厂”制造了大量的乙醛和酸，正是巨大的氧气来源。一条中型沙虫（大约二百米长）释人大气中的氧气，抵得上地表十平方公里绿色植物的光合作用。
他还要考虑宇航公会。他们必须用香料来贿赂宇航公会，以防止阿拉吉斯上空出现气象卫星或其他侦察卫星。如今，这已经成为首要问题了。
另外，也不能忽略弗瑞曼人的作用，尤其是这些拥有了捕风器技术的弗瑞曼人。秘密水源地的周围都是他们的实际控制区，他们掌握了生态学知识，正梦想着在阿拉吉斯辽阔的土地上建立生态循环系统，把沙漠变成草场，再把草场变成莽莽的森林。
凯恩斯从图表中得出一个数据：3％。如果他们可以让阿拉吉斯上百分之三的绿色植物参与制造碳化合物，就可以在阿扣吉斯建立有自我维护功能的生态循环系统。
“但要用多久？”弗瑞曼人问。
“噢，这个嘛，大约三百五十年。”
所以说，乌玛一开始说过的那些话都是真的。现在活着的人，谁也无法看到那一天的到来，即使他们的八世子孙也无法在有生之年看到。但那一天终究是会来的。
工作继续进行着：开山，种植，挖洞，训练孩子们。
然后，凯恩斯－乌玛在普拉斯特盆地的一个岩洞中遇害身亡。
那时，他的儿子列特－凯恩斯十九岁，已经是一个十足的弗瑞曼战士和沙虫骑士了，已经杀死了一百多名哈肯尼人。老凯恩斯早就为他儿子申请了朝廷的任命，此刻也顺理成章地批下来了。帝国规定了严格的等级制度，目的就是要维持极其稳定的社会秩序，一向提倡子承父业，这一回总算派上用场了。
到现在为止，改造星球的进程已经按部就班地展开，具备了生态学知识的弗瑞曼人沿着既定路线坚定地继续向前。列特－凯恩斯只需从旁监测，偶尔推动一下。其他的任务就只剩下监视哈肯尼人了……直到有一天，一位勇士拯救了他的星球。