陳書燕測量土壤理化性質。
南極發草
南極考察隊員乘坐皮艇登島採集樣品和調查。
在去南極科考前後,一直有人問蘭州大學生命科學學院教授肖灑這樣一個問題——南極有植物嗎?
在人們的印象中,南極是一個「不毛之地」,有著一望無際的冰川,憨態可掬的企鵝、海豹……實際上,「南極大多數地區的確是『不毛之地』,但南極半島卻分布著不少植物,如地衣、苔蘚、發草等。尤其是隨著南極旅行興起,南極半島甚至出現了菊科入侵植物」。說話間,肖灑掏出手機,向來人展示了一張綠油油的發草圖。
搞植物研究多去植被茂盛的熱帶科考,反其道而行之,他們又是為了什麼?不久前,「雪龍號」抵滬,一箱箱隨船返回的樣品,揭示了這個冰天雪地裡的故事。
「遲來」的科考
這是一次「遲來」的科考。
2018年9月,國家自然科學基金委重點項目「南極典型植物群落形成機制與功能」正式獲批。從項目申請到正式獲批,課題負責人安黎哲已經換了一個身份,由蘭州大學調任北京林業大學,擔任校長。
得知課題獲批的當天,他非常興奮,因為「南極科考終於要成行了」。為了這一天,他和他的科研團隊努力了20多年。
將時間撥回22年前。站在海拔3800米的天山上,白天28攝氏度、晚上零下4攝氏度,高輻射且伴著強風,彼時尚在中國科學院寒區旱區環境與工程研究所(現中科院西北生態環境資源研究院)從事博士後研究工作的安黎哲看著一朵朵盛開的小花,由開花到結果,驚訝於嚴酷環境下生命的堅強與不屈。
「一種植物不足以說明問題,要研究就研究整個區域植物種群和群落是怎麼抗凍的。」安黎哲追尋內心的好奇心,從此將科研方向聚焦在低溫生物學上,帶領團隊不斷攻堅克難,使之成為國際上從事高山種群、群落背景下生態系統結構、植物繁衍等研究的第一梯隊。
「國際上對低溫生物學的研究較少,但從科學研究的重要性來說,每年低溫造成的霜凍等災害,遠比乾旱造成的農作物損傷要多得多。甚至氣象學家也建議,科學家應加強對低溫特別是寒流的研究,以保護和促進農作物的生長。」安黎哲說。
由一朵天山小花開始,這些年,天山、祁連山、青藏高原等都留下了安黎哲科研團隊的足跡,他們的研究領域也從西北的嚴酷環境擴展到了冰川凍土。但是,顯然冰川凍土並不是他們的終極目標。
這一次,他們的目的地是南極——地球上溫度最低的地方,與我國青藏高原的生態環境有著很大的相似之處;地球上至今未被開發、最潔淨的大陸,植物對氣候變化的反應靈敏。極地,正是他們理想中的科研聖地。
在安黎哲眼中,土壤稀薄的南極半島至少有四大待解之謎——第一,南極的植物是怎麼來的?它們的多樣性如何?第二,這些植物是怎樣適應環境,怎麼繁殖下一代的?第三,植物與植物之間、植物與動物乃至微生物之間,相互的關係是什麼,其生態系統的結構和功能如何?第四,南極生態系統未來的發展趨勢是怎樣的?
事實上,南極研究的戰略意義不言而喻,歷來都是各國科學家「必爭之地」,有著無數科學之謎等待破解。截至目前,已有40多個國家在南極建立了100多個科學考察站。
南極地區的植物在南極生態系統穩定性和物種多樣性的維繫方面,具有極其重要的科學價值。但是,「目前有關南極植物、動物、微生物的研究是點狀的,在國際上尚未有科學家將它們整合起來進行系統研究。如果能夠把這個問題研究清楚,將為南極生態系統和生物多樣性保護提供重要支撐」。每思及於此,團隊成員們就有一顆按捺不住出發的心,「我們要在南極大陸上通過科學成果,發出中國的聲音,講述中國科學家的南極故事」。
可是,天氣不與眾人便。每年12月至次年2月,是南極天氣最好的時段。項目批下來的時候已趕不上2019年南極科考隊的報名時間,只能又等了一年多再出發。
在此期間,安黎哲帶領團隊成員開展了大量前期基礎研究,多次修訂和完善科考方案,爭取做到「磨刀不誤砍柴工」。他奔走於各有關部門,積極爭取加入南極科考隊伍的名額指標。
不易的旅程
2020年開春,安黎哲和另外3名團隊成員終於要出發了。就在這時,安黎哲卻因工作原因,無法參加此次南極科考。遺憾之餘,只能送別3位前往南極的團隊成員。
課題組分為兩組人馬出發,肖灑和蘭大生命科學院副教授陳書燕加入中國第36次南極科學考察團,蘭大生命科學院教授馮虎元則成為中智聯合科考團隊成員。他們分別於1月17日、1月25日開啟為期十餘天的科考。
從蘭州出發,一路轉機上海、巴黎、聖地牙哥、蓬塔阿雷納斯,輾轉5天才到南極長城站,讓肖灑切實體會到什麼才是「天涯海角」。而南極高大的冰山、又大又圓的月亮、愛湊熱鬧的企鵝、時不時搗亂的賊鷗,人與自然的和諧之美,又將他心中滌蕩得像一首輕靈的歌。
南極的天氣像善變的孩子臉,低溫、風烈、紫外線強,拿著本子做記錄,一瞬間記錄本就被突如其來的雨打溼了。忽然間,下雨、起霧,溫度驟降,肖灑發現出發前買的衝鋒衣根本用不上,在這裡必須穿特製的企鵝服。更麻煩的是,這時看不見前路,甚至會突然發生地陷,隊員出行必須帶著對講機且兩人同行。
很多地方不能開車,每天的採樣基本靠步行,當背上期待的樣品返回長城站時,肖灑和陳書燕身體雖然很疲憊,精神上卻很滿足。他們利用13天的科考時間,深入調查了長城站附近的植物種類、分布、多樣性等。
馮虎元所在的中智聯合科考團,路線略有不同,需要登陸南極諸島採集樣品。「能否登島、什麼時候登島、在哪裡登島等,都有專門的嚮導指引。」馮虎元告訴《中國科學報》,與他年紀相仿的智利嚮導是一名「60後」,年輕時還給我國第一位徒步橫穿南極大陸的科學家秦大河當過嚮導。
根據《南極公約》,各國在南極擱置主權爭議,進行和平的科學考察和保護。科考本該順理成章。但是,一些國家的科考站,連一個石頭都不讓其他科考隊員碰,更不要說採集植物、土壤。還有一些國家的科考站直接拒絕登島請求,交涉了也不成功。這都讓馮虎元感受到科考背後嚴峻的國家利益之爭。「交涉花掉的時間和精力,比科研中的遇險,更讓我印象深刻。」
在這個多學科交叉的團隊中,肖灑主要研究植物的多樣性與分布,陳書燕主攻植物與土壤的關係,馮虎元則負責植物的生理生態適應性考察。團隊中還有負責結構、進化、分子生物學機理、微生物等工作的同事。大家分工協作,共同努力繪製南極植物圖譜。
南極的歡樂
科考之餘的歡樂,在一聲聲新年祝福中愈發濃烈。
馮虎元組織大家包餃子,啤酒瓶成了臨時擀麵杖,大夥忙得不亦樂乎。中國科考隊員給智利團員講「餃子配酒,越吃越有」的俗語,一位外國小夥子聽後,一筆一畫地在每日菜單的小黑板上,寫下「Jiao Zi AND Red Wine = Money(餃子和紅酒等於錢)」,興奮地說「這就是今天的菜單」。
過小年那天,長城站的科考人員吃上了久違的青菜,產自站內智能溫室的蔬菜不到逢年過節,不輕易採摘。肖灑的生日在大年初三,站裡還特意為他做了一碗長壽麵,站長還送上了親筆籤名的生日賀卡。
隨著「雪龍號」的返回,一箱箱樣品又將他們拉回了緊張有序的科研工作中。下一步,他們將對採集回來的植物、土壤等樣本進行測序、分析。
南極之行,註定成為他們科考生涯中難以忘懷的回憶。肖灑告訴《中國科學報》,南極獨特的生態系統讓他記憶猶新,第一次近距離接觸南極的動植物,視覺上很震撼,視野上也很開闊,為他的科研人生翻開了嶄新的一頁。
在馮虎元看來,他們是一個因科學問題自然而然聚集在一起的團隊。「大家默默堅守,就像參加體育比賽,取得金牌的瞬間是歡呼雀躍的,但內心對科研工作、科研方向的堅守,卻是矢志不渝、充滿艱辛的。」
從一朵天山小花到22年聚焦低溫生物學,堅守和創新,是安黎哲始終如一的科研品質。
作為課題負責人,安黎哲守護著來之不易的科研心血。馮虎元曾在他的筆記本上看到這樣一句話——「幫助別人,快樂自己」。這也是安黎哲的人生格言。此次南極之行,他雖遺憾缺席,但在攀登科學高峰的道路上他從不缺位。
「有機會,我一定會去南極。」安黎哲說。下一步他打算研究北極,「我要把兩個極地,以及第三極(青藏高原)的生態環境問題、生物和環境關係問題弄明白,這既是構建人類命運共同體的需要,也是作為科學家的初心和使命所在」。
如果再有可能,安黎哲希望研究天體生物學,「如果宇宙中真的存在其他生物,我想研究最極端條件下的生命現象,到浩瀚的星空中探索生命的奧秘」。
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