首页  |  校园号  |  
点击揭秘!寻找高原上的生态密码
原创 兰州大学 兰州大学2024-11-11
“绿,就是绿!”回忆起22年前第一次见到甘南草原,甘南草原生态系统国家野外科学观测站高级实验师周显辉脱口而出。

在藏语里,“玛曲”意为黄河

这里是“九曲”黄河之“首

曲”

四季模糊,唯有冷暖更迭

5月份,甘南草原上刚蔓延起浩荡的生机

大批科研人员便奔赴玛曲

争分夺秒地探寻这片高寒草甸秘境

在甘南草原生态系统国家野外科学观测站

兰大人常年坚守在这里

见证着草原的冬去春来

今天,让我们走进甘南站

探寻科研背后的故事


30 1.jpg

甘南草原生态系统国家野外科学观测站中科研人员合影  图源:兰州大学

“绿,就是绿!”回忆起22年前第一次见到甘南草原,甘南草原生态系统国家野外科学观测站高级实验师周显辉脱口而出,“除了绿,没有别的。”距2002年追随导师杜国祯教授第一次到甘南已有22年之久,周显辉已经习惯了高寒气候,习惯了学校、站间往返奔波的日子。“最近站上在安装设备,要建一个综合观测场,按照国家站标准,我们需要保证观测场60年取样不重复。这次我是去完成综合观测场的布局规划。”刚从甘南站返校的周显辉兴致勃勃地介绍道。

选址于青藏高原与黄土高原交汇的独特地理位置,甘南站不仅占据着生态研究的战略高地,更肩负着非同寻常的责任与使命。三十年间,甘南站从无到有,争取到国家、地方重点重大项目等100余项,科研经费累计近2亿元,累计发表论文500篇,包括SCI论文200余篇,为国家培养了一批具有较高理论水平和实际工作能力的杰出人才。

2020年,甘南站进入国家野外科学观测研究站择优建设名单。经过30年的发展,研究站的设施日趋完善,目前已具备监测、科研、示范、推广及科普的功能,已成为甘南地区唯一长期运行的研究站。


30 2.jpg

甘南草原国家站站区鸟瞰图  图源:兰州大学


破土而出前的岁月沉积


上世纪60、70年代,老一辈生态学家陈庆诚、张鹏云教授在甘南高寒草甸和高寒沼泽湿地开展了一系列具有开创性的科研和教学工作,对后续兰州大学的植物学、生命科学、草业科学的学科建设都有非常大的影响。身为甘南人的杜国祯教授师从陈庆诚先生,受影响颇深,扎根于甘南草原,耗费半生心血,倾囊建设甘南野外观测站。

1992年,杜国祯在甘南藏族自治州的玛曲县和合作市境内,建立了兰州大学高寒草甸与湿地生态系统野外定位观测点。那时,所有的科研工作都依赖于这唯一的观测点,杜国祯风餐露宿,苦苦维持。到了2002年左右,杜国祯带着学生们开始搞实体建设。


30 3.jpg

杜国祯在野外采样  图源:兰州大学

“去甘南之前没见过草原,对草原只有一个模糊的认识。本科毕业以后跟着杜国祯老师第一次去到甘南,那时候真切体会到绿洲的感觉,风景像Win-dows界面一样,我们一路从低海拔到高海拔,从合作到玛曲,见到了真正的草原。”周显辉回忆道,“到了观测点发现没有房屋,只能租住在当地的畜牧学校,我们除了租借的200亩实验地外一无所有。”

没有资金、经费支持,杜国祯只能贷款、借钱。当时最大的困难是没有住宿的固定房屋,只能租借。周显辉回忆,2003年在玛曲县,他们要跑七、八个地点做调查。当时借住在玛曲县草原站的杂物间里,一米七左右高的小屋子,几个人只能在里面打通铺睡觉。“外面下雨,里面漏雨。自己给自己做饭,当时是学生,没咋做过饭,半生不熟的,就那样凑合吃。”但无论多么困难,站上的工作都没有停下来。“虽然生活条件简陋,经费紧张,但科研工作未曾间断,特别是20年前风雨无阻采集种子工作,开创了青藏高原种质资源研究的先河。”

二十载桃李春风,学生们跟着杜国祯不断成长,坚守在甘南草原。

2009年,像当初杜老师带着自己一样,卜海燕副教授带着学生们走进高原深处。野外调查时,他们曾经到过玛曲一个非常偏僻的村落,村子里只有一户人家能提供住宿,水泥墩上放个木板就是床,被褥泛着油光、黑亮黑亮的。“当时也没有想太多,觉得能有个休息的地方就已经很不错了”。他们还一起住过改造的牛棚,蝙蝠和老鼠就在棚里跑来跑去,大家开玩笑说:“晚上睡觉不要张着嘴巴哦,小心老鼠跑到嘴巴里面。”即使条件异常艰苦,但是大家从来都没有抱怨过,认真做好每一天的工作。

“野外工作时,中午饭就是饼子,夹点咸菜、老干妈或者牛肉在里面,大家吃得可香了,那个夹饼子的味道,至今难忘。”卜海燕回忆道,“回来之后,再也找不回当时的味道了。”

傍晚,采样结束了,卜海燕带着学生沐浴夕阳踏上归途,“风吹草低见牛羊”,活泼的学生们唱着歌儿、讲着笑话、学上几句藏语……嬉声笑语间,刻画出难以磨灭的记忆。

如今,学生的学生在站上开始发光发热。博士生、研究生们已经形成非常成熟的科研队伍,站上形成了成熟的运行模式,即使负责老师不在站,实验站也可以正常开放、运行。


30 4.jpg

每年4月高寒草甸植物开始返青,在站的研究生去实验样地做实验途中  图源:兰州大学

博士生杨向荣2019年开始进入甘南站学习,据她讲述,当时条件已经不断提高,她们住在外表是朴素的平房、内里和学生宿舍别无二致的上床下桌宿舍里,居住环境和饮食条件相较建站初期已经有很大改善。

目前,研究站房屋总建筑面积为1720平方米,实验室、学生公寓、专家公寓、餐厅、洗浴间等生活设施齐全,可以接待100人左右的科研人员和团队,满足长期观测和研究的住宿需求。


追逐一年一次的生长季


甘南站的科研工作者,深知每一次野外的观测与记录,皆无法重来。这是时间的规律,是自然的密码。于是他们坚守在这片广袤的高寒草甸,年复一年,日复一日,只为捕捉大自然的瞬息。“对我们搞自然科学的来说,数据就是生命。每年生长季只有一次,不像室内的实验,具有可重复性,失败了可以熬夜再做,生态学研究一旦错过,就要等整整一年。”甘南站现任站长马妙君教授说道。

每年的物候观测从4月份开始。植物们往往成群结队,争先恐后地萌发、破土、开花。这时,玛曲草原上会形成绝美的花海。博士生杨向荣这样描述玛曲草原:“矮金莲像碧野的星星,从6月份一直灿烂到8月份。到了8月份,蓝色的龙胆草可爱极了,似草原上的精灵。”


30 5.jpg

杨向荣(左二)在甘南站开展空气温湿度检测实验  图源:兰州大学

植物生长周期循环往复,四季流转中,出芽、开花、结果、枯萎,然后等待来年的新生。但在全球气候变化的背景下,温度、降水、氮沉降等的变化会打破原来的周期:增温之后植物可能会开花更早?施肥之后开花可能会晚一些?为了解开这些秘密,杨向荣从事气候变化背景下的植物物候监测研究。为了实现更好的监测,她几乎每年的多半时光里都驻守在甘南站。杨向荣表示,这里特别安静,让人能安静、专注地搞科研,像“萃英山下好读书”一样。

“无论是国内还是国际上,关于种子生态学的研究均较为薄弱。”杜国祯教授一直关注高寒草甸生态系统的物种组成。他认为甘南植物物种非常丰富,但是关于种子的萌发性状、萌发条件等基础数据非常薄弱。考虑到未来种质资源的保存、开发利用离不开对种子的基础研究,杜国祯希望学生们能在这方面开辟一条道路出来,坚持下去。小小的种子,研究起来耗时耗力。高寒草甸生态系统物种极其丰富,要想全面研究清楚这些物种,需要耗费巨大的人力、物力。每年,杜国祯都会租几辆车,聘请当地草原站的工作人员,带着课题组成员在甘南高寒草地大范围地采集植物种子,耗时2-3个月,涉及森林、灌丛、草地等各类高寒生态系统,尽可能全面收集物种。多年下来,杜国祯课题组在甘南收集到1800多种植物标本,收集到种子1400余种。

卜海燕从2002年攻读硕士起,一直跟着杜老师进行种子生态学相关研究。“我们基本上把整个高原跑遍了”,卜海燕形容道。她和团队成员获得了1400余种植物的种子大小、800余种植物种子在不同温度及光照条件下的萌发性状、近300种植物种子的化学计量特征数据,从种子大小、形状及萌发性状着手,从种子角度探讨植物对环境的适应性、种子性状变异对群落物种组成的影响、种子贮藏物质变化对植物早期生活史阶段的影响等,获得的相关数据为后续种子生态学研究奠定了扎实的资料基础。

“杜老师一直希望能够建立起高原上的种质资源库,使得高原上的种质资源,尤其是一些濒危珍稀种质资源能够得以保存。但要完成这一目标,需要很大的工程项目,目前为止,还只能是梦想。”卜海燕感叹道。目前,团队成员们正努力收集相关研究的基础资料,尽可能为种质资源保护及开发利用积累数据,为高原种子生态学研究贡献一份力量。

博士生张辉主要进行种子库方面的研究,他介绍道,种子库,英文名叫Seedbank,它可以被视为潜在的资源,去支持地上植物群落的建立。有的时候植物的生存条件不好,可能就有部分物种的种子藏在土壤里去躲避不利的环境,等环境条件适宜之后,土壤种子库里的种子就会萌发出来,去补充生态位。


30 6.jpg

博士生张辉(右二)在样地进行样方调查实验 图源:兰州大学

科研其实是一条无止境的路,因为生态系统的秘密有很多,单凭我们个人是不可能完全洞悉生态系统,不管是从地下的种子,再到芽、植物再到微生物、真菌、细菌或者是土壤线虫、土壤动物,或者是天空中的鸟类。我们只能集中于一个点出发,去探究甘南高寒草甸生态系统的秘密,这是甘南站代代相传、步步递进的工作。”张辉感慨道。真正身处草原生态系统中,才会有真正的、清晰的认识。在这里工作人员们要去设计实验、分析数据,这些都是在实验站平台上才能得到的东西,同时在维护平台的过程中逐渐会形成一种责任意识。

在甘南站,每个人都是主角,在这里,科学与故事交织,生态与人文共鸣,每一项科研成果背后,都承载着无数个日夜的科研辛劳与对自然的深情厚意。


依托台站,创一流成果


全球气候变暖和降雨格局的变化对青藏高原高寒生态系统带来了深刻的影响,高寒草甸植物物种、群落和生态系统分别对变暖和降雨变化的响应机理如何呢?马妙君在2017年左右建立了气候变化实验平台。“我们将整个平台,即一整块大的样地,分成了几块,对每块样地做相应的处理,比如增雨、减雨、增温这样的处理。规划在未来的几十年内,对这一科学问题长期、系统地研究。”

周显辉是实验站设施建设、数据观测管理以及人员管理的守护者。每天清晨,当第一缕阳光穿透薄雾,科研人员便开始了与大地的亲密接触。首要任务是对长期监测样地进行水、土、气、生“健康体检”。物候观测,这是季节变换的密语,是大自然最细微的情绪波动。紧接着,实验室里绽放出生命的奇迹,一颗颗种子,在精心调控的环境下苏醒,破壳而出,每一粒种子的萌动都被细致记录。到了八月,草原最为丰茂的季节,一场特别的“人口普查”———样方调查拉开了序幕。科研人员穿梭在比人还高的草丛中,测量、记录、分析。

在周显辉看来,这不仅仅是一份工作,更是一场与自然共舞的旅程。他说:“在这片草甸上,每一天都是一篇未完待续的故事。我们不仅仅是数据的记录者,也是这片土地变迁的见证者。”在甘南站,人与自然的故事,就这样在每一次观测、每一次维护、每一次发现中缓缓铺陈开来,生动而深刻。

自2005年起,张世挺教授便如同草原上的一株坚韧植物,二十年来深深扎进了高寒草甸的研究土壤。他将目光聚焦于高寒草甸生态系统功能,研究凋落物的分解、草地生态系统的养分循环、全球气候变化背景下的氮沉降对高寒草甸生态系统的影响和退化草甸的修复。


30 7.jpg

张世挺带学生做实验  图源:兰州大学

“高寒草甸退化一般有两种表现形式,一种是植被盖度少,一种是毒杂草很多。第二种一般是植被长得很好,花开得也很漂亮,但是牛羊都不吃。”张世挺介绍,目前台站关于退化的治理与修复有两方面技术比较成熟,第一个是退化草地修复治理,在退化草地上进行补播,比如利用禾本科植物如垂穗披碱草,来恢复退化的天然草地。第二个是湿地的恢复,选择莎草科类植物补播,如苔草类植物,作为自然的“工程师”,加之围栏禁牧的方式,让湿地重焕生机。这一系列创新的尝试,在2015年以《黄河重要水源补给区(玛曲)生态修复及保护技术集成研究与示范》项目的形式,摘得了甘肃省科技进步一等奖的荣誉。

针对退化草地恢复,台站也开展了一系列应用研究工作。技术成果累计在青藏高原主要地区推广400万公顷,草地利用更加合理,草地综合生产力增加30-65%;通过研发退化草地、退化湿地恢复技术,草地植被盖度增加20-75%,毒杂草比例下降25-55%;鼠洞密度降低25-90%;湿地地下水位提升10-20cm;次生裸地植被覆盖率超过46.7%,沙化草地风蚀量下降74.3倍,有效恢复了退化草地植被,提升了草地水源涵养功能。


草原上的“双向奔赴”


甘南处于青藏高原的边缘,这边的降雨量大概可以达到600mm,海拔在3500米左右,大部分是高寒草甸生态系统,草地有很多类型,草地生产力比较高,生物多样性高,载畜量也比较高,有很强的代表性。

甘南站,作为这片土地上的科研明珠,不仅深耕生态学基础科学的研究,更立足该区域重大生态环境和民生问题,一直注重退化高寒草甸、沼泽湿地修复机理研究和技术研发,切实帮助牧民改良草场,提高生产力,进而提高当地牧民的生活水平。有效地恢复了高寒湿地、草地植被,提高了草地水源涵养能力,增加了草地生产力,取得了明显的生态、经济和社会效益。

自从1992年建站以来,甘南站的大部分工作都是在当地开展,离不开和牧民打交道,在科研人员与牧民的日常交往中,科研不再是冰冷的数据与公式,而是共同守护家园的承诺。牧民不仅开放草原来欢迎科研人员,还以实际行动参与其中,有时是简单的打土钻工作,有时则是淳朴的美食分享,酸奶香浓,情谊更深。牧民还会经常给科研人员带路,做向导、当翻译。

三十年扎根甘南,科研人员团队和当地的牧民建立了很深的感情。

杨向荣回忆道,有一次一个藏族小朋友过生日,邀请他们过去做客,牧民用对待贵宾的礼仪对待他们,让他们坐在上座,拿出藏包、煮好的牛肉招待他们。平时放牛的时候碰到他们在野外调研,牧民也会热情地招手。在广袤的草原上,即使语言成为障碍,挥手与微笑却总能传递最真挚的情意。

每年甘南站上的科研人员都会去附近的小学进行科普活动。台站工作人员会用生动的方式详细介绍他们家乡的生态环境,提高他们对自己家乡的认识。“想象一下,我们脚下的这片土地,就像一个巨大的生命圈,草、花、小虫子,还有远处的牛羊,它们都在一起玩耍,这就是生态系统。它很复杂,但也很奇妙,就像我们每个人都是家里的一份子,少了谁都不行。”小朋友们好奇:“科研人员每天趴在草地上干什么?”科研人员会详细讲述他们在研究些什么,开展的研究对他们的家乡有哪些帮助……科普的对象不光有小朋友,还有牧民。台站工作人员会开展一系列科普活动、牧民技术培训,研究站成果得到了充分的推广和应用。其中累计开展近百次技术培训,培养技术骨干200余名,建立示范牧户1000余户。

周显辉介绍,刚开始很多牧民接受不了,不懂什么生态学的原理,所以不能按书本的意思给他去讲。要跟他们多交流,通过坐下来聊聊天的方式,让他们更容易理解。比如几家都是在一起放牧的,那就讲怎么样让他们能够提高产量。“我们会先做一个小面积的示范,他们亲眼看到我们的示范成果之后会更容易接受,我们的治理和修复成效还是很显著的,他们看到成果之后也会比较相信我们。”

同时,牧民对于土地的管理有一套自己的办法,这是长期实践得出的乡土知识。在跟牧民交流的过程中,科研人员也会挖掘到很多良好的乡土知识,然后去思考乡土知识背后隐藏的生态学规律是什么,可谓是双向帮助。


传承师者精神接高原的“地气”


在甘南草原的怀抱中,周显辉常常被笑称与他的恩师愈发相似,这让他感到无比的骄傲。“在这片质朴大地的洗礼下,我学会了脚踏实地,看待科研不再空泛。我们做的是真金白银的事儿———从扎实的理论研究,到无数次试验优化,再到技术示范,最后到成果推广,每一个环节都深深烙印在了草原上。是真的把工作真的做到了大地上,把成果实实在在地搞出来。”

谈及育人的理念,张世挺认为培养学生在于理论与实践的双重锤炼。“要从两个方面培养人才,一个是理论方面,培养学生生态学方面的理论素养,尤其是全球气候变化背景下,气候有哪些变化?草地如何响应?另一个是实践方面,培养学生在退化草地修复治理方面切切实实做出成果。鼓励学生把论文写在祖国大地上,让知识的种子在祖国的泥土里生根发芽。”

作为研究生导师,卜海燕鼓励学生们跳出书本的框框,走进大自然,亲身实践,把文章落在实处。“一定要去野外看看,不能困于实验室。只有置身其中,才能真正认识自然群落。否则,即便数据在手,论文成篇,讨论时也会显得空洞无物。只有亲眼所见,亲手所触,那些知识才会生动起来。”

谈及传承,马妙君满是深情地讲道:“我是一点一滴地跟杜国祯老师学习的,在杜老师的指导下,从一名研究生成长为科研人员,再到成为服务甘南站的站长。”从一个在甘南站做实验的人转变为一个甘南站的管理者和服务者,“我的使命是把陈先生、杜老师的这种坚守的精神,传递给我们现在90后、00后的学生们。”实验站的发展经历太多艰难险阻,从老师的老师,到老师们,再到师兄师姐,到年轻的师弟师妹们,代代薪火相传,科研人员有共同的使命,就是守好青藏高原这一岗。“要继续将甘南站建设得越来越好,给兰大的师生以及全国各地的研究者提供一个优良的野外实验平台和育人基地。”


30 8.jpg

位于甘南草原国家站周边的阿万仓高寒湿地  图源:兰州大学

在科研的严谨之外,甘南站的生活还有着别样的温情与乐趣。老师和同学们会一起唱歌,春天的时候还会放风筝。风筝在广袤的草原上飞得又高又远,大家嬉笑着追逐风筝,科研的疲惫在笑声中释怀。

在甘南

一代又一代人不仅仅在做科研

更是在讲述

一个又一个生动的故事

让科研与生活交织

让理论与实践共鸣

让每一份成果

都能在草原上绽放出最真实的生命力


30 9.jpg

《兰州大学报》相关内容  图源:兰州大学


内容来源|《兰州大学报》1112期

文字丨大学生通讯社 刘清 李怡霖

图片丨受访者提供

编辑|张晨曦 陈全康黎

校对|陈全康黎

责编|李晖

审核|张北辰 肖坤 李晖


[通讯员:陈杰]
[指导教师:常桐]
[责任编辑:刘宇宏]
“绿,就是绿!”回忆起22年前第一次见到甘南草原,甘南草原生态系统国家野外科学观测站高级实验师周显辉脱口而出。