今年8月11-16日，美國生態(tài)學(xué)會(huì )第104屆年會(huì )在肯塔基州路易斯維爾舉行，會(huì )上，方精云獲頒“惠特克杰出生態(tài)學(xué)家獎”。該獎?dòng)擅绹鷳B(tài)學(xué)會(huì )設立，以紀念享譽(yù)世界的杰出生態(tài)學(xué)家羅伯特·惠特克，授予對生態(tài)學(xué)作出杰出貢獻的非美籍生態(tài)學(xué)家，每年僅評選一位獲獎?wù)?，是國際生態(tài)學(xué)界最具影響的獎項之一。方精云是首位獲得該獎項的中國科學(xué)家?！懊绹鷳B(tài)學(xué)會(huì )是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域人數最多、國際影響最大的學(xué)會(huì )，能獲這個(gè)獎我還是挺高興的，這是對我們多年來(lái)工作的肯定?！眲傤I(lǐng)獎后回到北大的方精云坐在辦公室里，疲憊的臉上洋溢著(zhù)笑容，對本報記者娓娓道來(lái)30年來(lái)他以及他帶領(lǐng)的課題組走遍祖國河山，為大自然“望聞問(wèn)切”，在生態(tài)學(xué)的高峰上不斷攀登的故事。
2019年8月，方精云在美國獲頒“惠特克杰出生態(tài)學(xué)家獎”
科學(xué)的道路越走越寬
惠特克杰出生態(tài)學(xué)家獎評選委員會(huì )認為，方精云的工作發(fā)展了羅伯特·惠特克建立的多個(gè)概念，并為這些概念樹(shù)立了惠特克時(shí)代無(wú)法實(shí)現的科學(xué)嚴謹的新標準。對此方精云解釋道：“我們主要做了幾方面的工作，包括全球變化生態(tài)學(xué)、植被生態(tài)學(xué)與生物多樣性，以及生態(tài)遙感等。比如，我們最早在國內系統地開(kāi)展了我國陸地生態(tài)系統碳循環(huán)和植物群落生態(tài)學(xué)的研究，后來(lái)又較為系統地開(kāi)展了我國植物化學(xué)計量學(xué)研究。無(wú)論是碳循環(huán)、植物群落還是植物化學(xué)元素，它們都有一個(gè)特點(diǎn)，那就是隨著(zhù)環(huán)境的變化而變化，在南方熱帶地區和溫帶地區是不一樣的，沿著(zhù)某一或某些環(huán)境梯度發(fā)生有規律性的變化。從熱到冷的溫度梯度、從多雨到干旱的降水梯度、土壤梯度等等都構成環(huán)境梯度?！?span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; letter-spacing: 0.832px; background-color: rgb(238, 238, 243);">
雖然在做研究的過(guò)程中，方精云并沒(méi)有刻意去涉及惠特克的環(huán)境梯度理論，或者說(shuō)沒(méi)有刻意按照惠特克理論去做研究，但經(jīng)過(guò)多年的野外考察和實(shí)驗室分析，他們發(fā)現隨著(zhù)環(huán)境因子的變化，生態(tài)特征是發(fā)生變化的，這從理論的高度上進(jìn)行總結，就是環(huán)境梯度理論?；萏乜嗽谏鲜兰o60年代就提出了環(huán)境梯度理論。當時(shí)他是通過(guò)較小范圍的調查，比如，他發(fā)現一座山的動(dòng)植物分布是隨著(zhù)海撥高度變化呈現出不同的分布特征的。
“惠特克當時(shí)提出的是一個(gè)比較寬泛的理論，而我們對更大范圍、更具體的生態(tài)特征的研究所發(fā)現的規律與惠特克理論相吻合。而且，這種環(huán)境因子的變化不僅體現在空間上，也體現在時(shí)間上。大家都知道化石燃料燃燒排放大量二氧化碳到大氣中，大氣中二氧化碳濃度的增加造成溫室效應。大氣二氧化碳、氮化物的濃度是隨時(shí)間而變化的。自然界的生態(tài)特征也會(huì )隨著(zhù)這種環(huán)境因子的時(shí)間變化而變化。我感覺(jué)，惠特克當年并沒(méi)有考慮到時(shí)間上的這種變化?！狈骄菩ρ?，因為惠特克提出的環(huán)境梯度理論是一個(gè)寬泛的理論，他們在發(fā)表論文的時(shí)候幾乎沒(méi)有提到過(guò)惠特克。但是，他們確實(shí)發(fā)展了惠特克提出的多個(gè)生態(tài)學(xué)概念，并且建立了科學(xué)嚴謹的基準，其中很多工作在惠特克時(shí)代是沒(méi)法實(shí)現的。?
中國的生態(tài)學(xué)研究起步比較晚?！吧鲜兰o80年代初，如果出現一個(gè)生態(tài)學(xué)的新概念，我們都覺(jué)得不得了，因為那之前中國幾乎沒(méi)有什么研究?！狈骄普J為，這跟中國人受的教育有關(guān)系，也跟中國人不太了解大自然有關(guān)系。如果一個(gè)人從小就經(jīng)常接觸大自然，就像西方的很多孩子一樣，從小就去野外觀(guān)鳥(niǎo)，去觀(guān)察各種動(dòng)物和植物，那么他們可能就會(huì )對大自然、對生態(tài)學(xué)研究產(chǎn)生發(fā)自?xún)刃牡呐d趣和熱愛(ài)?！岸覀兊膶W(xué)生可能從大學(xué)才開(kāi)始接觸生態(tài)學(xué)，內心的感受跟從小就形成的對大自然的熱愛(ài)是很不一樣的?！眱刃恼嬲責釔?ài)大自然，做生態(tài)學(xué)研究也就不覺(jué)得辛苦了。
“中國具有豐富的生境多樣性，環(huán)境梯度非常大，從海南到東北，從東部沿海到青藏高原，無(wú)論是氣候還是生物多樣性，中國都是最豐富的，這也是我能夠獲得惠特克獎的外部條件?！狈骄票硎緦ξ覈纳鷳B(tài)學(xué)發(fā)展充滿(mǎn)了信心。
生態(tài)學(xué)研究要走進(jìn)大自然
“做生態(tài)學(xué)研究一定要走進(jìn)大自然，去親身接觸和了解自然。生態(tài)學(xué)有時(shí)也稱(chēng)為‘野外生物學(xué)’，這也說(shuō)明了野外工作在生態(tài)學(xué)研究中的重要性。雖然現在的研究工具、方法都進(jìn)步了，比如遙感、計算機模擬等可以不用去野外，但我還是建議學(xué)生要走出去，去看看大自然真正是什么樣子?！狈骄破鋵?shí)是一個(gè)不太愛(ài)說(shuō)話(huà)的人，但他談起生態(tài)學(xué)研究、談起大自然話(huà)就多了起來(lái)。
方精云所說(shuō)的“走進(jìn)大自然”就是野外調查，這是生態(tài)學(xué)研究的基本方法。方精云十分重視野外調查和數據采集工作。在近30年的時(shí)間里，他對中國和日本的主要植被類(lèi)型都曾做過(guò)實(shí)地考察或定點(diǎn)觀(guān)測，研究地點(diǎn)涉及我國西藏、青海、新疆、黑龍江、海南等幾乎所有省區和日本的一些地區，初步發(fā)現了我國植物多樣性的某些地理分布規律。
野外調查非常辛苦，有時(shí)還有危險，尤其在早期，儀器設備和野外生活條件都比較落后。方精云和同事、學(xué)生們經(jīng)常得自己扛著(zhù)儀器和工具，背上炊具和糧食，常常在野外露宿?！澳茏侠相l的拖拉機都是幸運的了，我們經(jīng)常得步行?！薄坝幸淮?，我們去黃河上游考察，整整走了三天才到達目的地。沒(méi)有路，車(chē)不能通行，我們只能借用當地牧民的驢子馱著(zhù)工具、干糧等?！狈骄苹貞浾f(shuō)。
1992年，方精云（右二）在海南尖峰嶺做野外調查
1995年5月，方精云作為“遠征北極點(diǎn)”科考隊7名隊員之一參加了我國首次有組織的北極科學(xué)考察，對加拿大高緯度地區的生物、凍土、冰雪和大氣進(jìn)行研究。方精云說(shuō)，北極的凍土非常堅硬，取樣十分困難。當時(shí)同行的人民日報社記者孔曉寧在《走進(jìn)北極》一書(shū)中有這樣的描述：方精云跳下洞，從不同的層次，把冰樣裝進(jìn)小塑料瓶里。這事需要精細。他嫌戴手套礙事，于是把手套甩了上來(lái)。很快，他兩只裸露的雙手，凍得又紅又腫……
從北極回到北京后，方精云對帶回來(lái)的大量樣品進(jìn)行了化學(xué)成分分析，發(fā)現了一些非常有趣的現象。從那以后，他便開(kāi)始關(guān)注植物和環(huán)境中重要化學(xué)元素的分布及相互關(guān)系。2005年，他領(lǐng)導的研究小組在英國《新植物學(xué)家》上發(fā)表了關(guān)于中國氮、磷元素化學(xué)計量特征的論文，被國外著(zhù)名學(xué)者評價(jià)為“填補了全球生態(tài)化學(xué)計量學(xué)研究的空白”。
雖然野外調查很辛苦，但能感受到大自然的富饒和美麗，這讓方精云覺(jué)得很值得?！爱斘以谇嗖馗咴恼聊镜貐^，從海拔1700多米爬到海拔4000多米的地方，雖然空氣稀薄，爬的過(guò)程也很吃力，但我往下望去，視野那么開(kāi)闊，景色那么美麗，我的心情頓時(shí)非常愉悅?！蹦鞘?990年夏天，方精云參加中日合作的喜馬拉雅山南坡生物多樣性調查，并在珠峰腳下海拔5000～5800米的高山凍原地帶采樣，以研究植物對高寒環(huán)境的生態(tài)適應性。
在2009年6月召開(kāi)的我國首屆野外科技工作會(huì )議上，方精云因在野外科技工作中做出的突出成績(jì)，榮獲了“全國野外科技工作先進(jìn)個(gè)人”稱(chēng)號。
科研要解決實(shí)際問(wèn)題
方精云高中畢業(yè)時(shí)參加了“文革”后第一次全國統一高考，他報考了安徽農學(xué)院林學(xué)系?！拔以谵r村長(cháng)大，我們那里很缺木材，建房時(shí)屋梁椽子等都需要木材。所以我那時(shí)候就有一個(gè)樸素的想法，學(xué)林學(xué)，畢業(yè)后能做跟木材有關(guān)的工作?！笨墒巧狭舜髮W(xué)，方精云又覺(jué)得做科研是一件很體面的事情。于是他考上了北京林學(xué)院教育部政府派遣出國研究生。在國內培訓一年后，他到日本攻讀碩士和博士學(xué)位。
在日本留學(xué)期間，方精云如饑似渴地汲取著(zhù)知識的養分?！拔覐膩?lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)那么多書(shū)，恨不得一下子把它們都讀完?！狈骄普f(shuō)他只要有空就一頭扎進(jìn)書(shū)堆里，愛(ài)看書(shū)成了他人生的一件樂(lè )事。除了學(xué)習新知識，他還很注重思考?！白x碩士的時(shí)候，導師有一次給我提出一個(gè)跟統計有關(guān)的生態(tài)學(xué)問(wèn)題，我就一直想啊想，連做夢(mèng)都在思考那個(gè)問(wèn)題，后來(lái)夢(mèng)中‘化整為零’這個(gè)詞給了我靈感，終于成功解決了那個(gè)問(wèn)題?！?/p>
2016年8月29日，在呼倫貝爾草牧業(yè)試驗區，方精云院士向汪洋副總理匯報試驗區工作進(jìn)展
方精云認為，做科研不僅是為了探索未知世界的奧秘，還要運用科研成果去解決社會(huì )、經(jīng)濟發(fā)展中的實(shí)際問(wèn)題?？蒲腥藛T不應只是追求多發(fā)表文章，還要結合國家需求和社會(huì )需要去做一些促進(jìn)國家和社會(huì )發(fā)展的科研。對此，方精云不僅在理念上具有前瞻性，在行動(dòng)上也敢想敢干。
方精云課題組經(jīng)過(guò)對森林、草地、農作物、灌叢以及土壤等碳儲量的研究,建立了我國陸地植被和土壤碳儲量的研究方法，構建了我國第一個(gè)國家尺度的陸地碳循環(huán)模式，為我國陸地碳循環(huán)的研究奠定了方法論。2009年，在哥本哈根氣候大會(huì )召開(kāi)前夕，受中科院學(xué)部委托，方精云帶領(lǐng)他的團隊奮戰兩個(gè)多月，對全球主要國家的碳排放趨勢和排放量做了詳細測算，并據此對我國的氣候談判政策提出了建議，受到中央領(lǐng)導的高度重視，對制定我國的氣候變化政策產(chǎn)生了重要影響。
方精云說(shuō)他喜歡“瞎琢磨”。他的大膽設想變成現實(shí)的一個(gè)例子是“內蒙古呼倫貝爾草牧業(yè)試驗區”的建設。
過(guò)度放牧造成了草原植被覆蓋度低、生產(chǎn)力水平低、優(yōu)質(zhì)牧草比例低等問(wèn)題。加上國內的糧食生產(chǎn)主要面向居民口糧，給牲口吃的飼料用糧卻面臨巨大缺口?！艾F在我國基本不缺口糧，但老百姓對牛、羊肉等肉類(lèi)食物，尤其是優(yōu)質(zhì)肉類(lèi)食物的需求還很旺盛?！?span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; letter-spacing: 0.832px; background-color: rgb(238, 238, 243);">
方精云認為，要解決我國飼草料短缺的問(wèn)題，必須改變農業(yè)種植結構，建設集約化人工草地，增加飼草在種植業(yè)中的比重。他曾這樣設想：把90%以上的草地都“圈”起來(lái)養著(zhù)，只開(kāi)墾剩下不足10%的耕地。這樣，一方面人工草地生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)飼草喂飽牛羊，進(jìn)而豐富人們餐桌上的肉類(lèi)食物；另一方面也保護了絕大部分的天然草地。2014年，方精云課題組將這一想法寫(xiě)成咨詢(xún)報告《建立生態(tài)草業(yè)特區，探索草原牧區發(fā)展新模式》，呈交國務(wù)院。
在報告中，方精云率先提出“草牧業(yè)”的概念，即在傳統畜牧業(yè)和草業(yè)基礎上提升的現代化生態(tài)草畜產(chǎn)業(yè)的理念。他希望通過(guò)這一理念的實(shí)施落地，從根本上回答“要生產(chǎn)效益還是要生態(tài)文明”這一難題，解決草畜矛盾問(wèn)題。
這一報告受到國務(wù)院領(lǐng)導的重視，2015年3月，呼倫貝爾生態(tài)草牧業(yè)試驗區建設啟動(dòng)。由方精云領(lǐng)銜的中科院22個(gè)研究所、近200名科研人員，在呼倫貝爾農墾集團提供的上萬(wàn)畝草地上研發(fā)實(shí)踐?！敖?jīng)過(guò)三年多的建設，試驗區取得了很好的效果。國務(wù)院副總理汪洋、胡春華都曾先后到試驗區視察?！狈骄普f(shuō)道。
帶著(zhù)倒時(shí)差的疲憊接受完采訪(fǎng)，方精云還要接著(zhù)趕去云南大學(xué)，過(guò)兩天就開(kāi)學(xué)了，他這個(gè)新校長(cháng)要去歡迎新同學(xué)。
文字：北京大學(xué)校報記者 張寧
責編：燕元