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正在人类知之起码的大陆发明奇特这是北师大人的南极故事

gecimao 发表于 2019-03-15 11:21 | 查看: | 回复:

  虽然已经不是探险时代,但南极,第七大陆——地球上最后一个被发现,唯一没有人员定居的大陆,仍然危机四伏,有大量的不确定性。

  南极大陆是指南极洲除周围岛屿以外的陆地,95%以上的面积为厚度极高的冰雪所覆盖,素有“白色大陆”之称。

  这块神秘的大陆上还有许许多多的未知等待着人类去探索,许多国家都拥有南极科考站,中国也多次派出南极科考队前往那里进行考察。

  今天,就让北京师范大学生命科学学院的两位教授来讲述他们的南极科考故事吧!

  一望无垠的深蓝色海域映衬着纯白的世界,在海天之间鲣鸟自由地翱翔,在海冰上可爱的企鹅摇摇摆摆地走着,这里渲染着最纯净的颜色,编织着充满神秘而梦幻的童话,这里也暗藏着数不清的危险和残酷,这就是南极。

  2018年4月21日,中国第三十四次南极考察队圆满完成各项考察任务,顺利返抵上海。此次南极科考,北京师范大学共派出4名成员参加。其中,生命科学学院邓文洪教授完成了在南极埃蒙森海域考察鸟类和哺乳类动物的工作,随同科考队伍返回位于上海的中国极地考察国内基地码头。

  从2月21日到4月21日,历时两个月,从南极跨越赤道,海上跨越110个纬度,这对一位生物学家来说,是一次终生难忘的经历。在此次科考中,邓文洪教授成为在“雪龙”号“南极大学”一次科考行程中唯一一位授课两次的大学教授。

  从北京启程至广州,从广州直接飞到新西兰的基督城,再从基督城登上“雪龙”号,跨越南纬45°到南纬65°的魔鬼西风带,再历时一个星期左右才能到达南极。而对南极的描述,邓教授用了三个词来概括,“寒冷、烈风、缺水,这就是南极”。

  这里年平均温度-25℃,即便是暖季,温度也在-10℃左右。而且南极常年刮风,风速常常可达普通陆地最大值的三倍。不仅如此,虽然南极大部分被冰面覆盖,平均厚度2000多米,但冰面暗藏着冰缝,难以察觉,一旦踩上去,就没有生还的可能。“早期有许多人因此丧生,现在有了超声波探测仪才解决了这个隐患。”邓文洪说。

  就是在这样艰苦恶劣的环境下,南极科考团队完成了在埃蒙森海38个站位的物理、海洋、化学、生物的调查,覆盖面积达52万平方公里。“就鸟类来说,南极圈的鸟类很少,一共就45种。新西兰、澳大利亚等国曾描述过南极圈内生存的一些鸟类,但在埃蒙森海,只有在1992年,美国调查了一些海洋生物,但是不是特别全面,几乎没有其他国家做过深入的调查,而此次中国的南极科考对埃蒙森海的系统调查相对于此前的美国、韩国的调查更加全面、更加深入。”

  此次跟随第三十四次科考队到南极,邓文洪教授的主要工作是调查埃蒙森海的鸟类和哺乳类动物。这也是他第一次到南极科考,他准备了近半年的时间。接到调查任务之后,他买了一些关于南极的书籍,尤其是关于鸟类和哺乳类的书籍,提前半年阅读了以往的调查数据,“只有先认识它们,才能记录准确数量、分布的空间格局。”

  埃蒙森海位于南极大陆西南部,到处漂浮着浮冰,这里生活着大量的企鹅和海豹,而科考的这段时间,埃蒙森海可以看到一种类似荷叶的冰层,而“雪龙”号就在荷叶冰中缓缓行驶。

  每天,邓文洪教授都需要来到“雪龙”号的甲板上进行拍摄记录。甲板上风大而且寒冷,在呼啸的烈风中,一旦落水,几乎是没有生还的可能。因此科考人员除了需要穿上专业的企鹅服保暖外,在甲板上工作还需采取其他防护措施。“在做海洋物理、化学取样时,都会有一些安全带,一头绑在腰上,一头固定在船上,我几乎每次拍摄都要系上安全带。”

  在烈风中被固定在甲板上,拍摄时,相机的使用需要用手操作,他的左手戴着两层手套拿着相机,右手只能戴一层手套,但是在操作时为了方便快速捕捉到那些稍纵即逝的瞬间,手套尖端的部分需要剪掉,露出手指,才能迅速按下快门。在这样的情况下,手难免会冻肿。

  就这样,邓文洪教授经常捧着400毫米的长焦“炮筒”拍鸟,在风里一站就是几个小时。

  科考期间,南极地区昼长夜短,黑夜只有三到四个小时。太阳下山后,邓文洪教授要把数据、照片进行整理,刚准备休息,天就亮了,他又得回到甲板上拍摄。所以,这段时间的调查和记录,他是不分昼夜连轴转,“那时候有一种感觉,人非常疲惫,但是躺着也睡不着,生物钟已经打乱了。”谈起这三周的工作,邓文洪教授依旧能清晰回忆起那种疲劳的状态。

  最终,邓文洪教授一共拍摄了六万多张动物及景观照片,平均每天两千多张,一共观测到27种南极鸟类,8种哺乳动物,其中25种鸟类和8种哺乳类动物都有清晰的照片记录。他完成了第一次对埃蒙森海鸟类和哺乳类动物细致全面的调查。邓文洪教授也因为出色地完成了国家交予的任务,在335位科考队员中脱颖而出,成为18位获得“优秀员”称号的队员之一。“他们有时候都劝我说歇一歇吧,但是我想一旦歇一下,错过一种鸟就有遗憾。来南极一趟不容易,尽量多记一些东西,对得起自己的专业,也对得起国家的信任。”谈起工作的成果,邓文洪教授表示这是义不容辞的责任。

  南极地区是地球上唯一的受人类影响最少的地域,是地球留给人类最后一块不可再生的研究基地。那里储存着丰富的自然资源、大量的地球古环境和宇宙来物信息,科学界称这里是科学的圣堂,了解全球变化的预警器。埃蒙森海的生态调查将为建立南极保护区提供了最基本的生态本底调查数据。

  在调查中,邓文洪教授观测到两种濒危的鸟类,一种是柯氏鹱,另一种是黑眉信天翁,它们都被世界自然保护联盟列入了濒危红色目录。“有这两种濒危鸟类存在,另外还有其他鸟类,构成的海洋生态系统,确实需要建立保护系统,完成一些物理海洋或者底栖生物的基础工作,全方位提供底本调查,这是我们需要做的。”邓文洪教授从物种多样性、种群数量和分布模式等方面对这一海区的鸟类和鲸鱼、海豹等哺乳类动物进行调查。整个航段,他记录了包括阿德利企鹅、帝企鹅在内的27种埃蒙森海鸟类,占了南极圈繁殖鸟类物种数的60%,为本底调查提供了鸟类和哺乳类动物的数据。

  “一旦我们在这个地方建立了保护区,中国将保护该片海域的生物多样性和维护生态系统健康,这个战略意义是非常大的。”邓文洪教授表示,“我们做的工作是搜集资料,为未来打下基础。”在这次科考中,邓文洪教授对于国家有了更深刻的认识,他说:“这次科考让我感受到祖国的伟大,我们的国家确实很有战略思想,一步步考虑得都很深远。”

  一趟科考旅程下来,邓文洪的手机里装满了南极灵动的生物和美丽的画面。在访谈的过程中,邓文洪不时拿起手机,向记者展示在南极拍摄到的珍贵照片,“令我印象比较深的就是这张照片上的鸟,它叫漂泊信天翁,在鸟类中翼展最大,翅膀展开能够达到3.5米。”有机会和南极各种生物近距离接触,捕捉这片神秘大陆奇妙生物的身影,并记录下它们的分布和数量,对于他来说,既是工作,也充满快乐。

  就在结束南极科考归来后不久,邓文洪又要踏上野外考察的旅程,步履不停,继续发现和走近自然界那些不为人所知的奇妙生物。而对于那片美丽的大陆,邓文洪期待在不久的将来,还有机会再次登临,那时他希望能观测到更多有趣而丰富的生物,进一步体验神奇的科学之旅。

  这不是张雁云第一次去南极参与科考任务了,作为北京师范大学生命科学学院的一名老师,他再一次将北京师范大学的校旗插在了南极大陆之上。一年前参加新的科考站优化选址到达的南极罗斯海布朗半岛(南纬78°11′)也可能是中国生物学工作者到过的最南地方,也是北师大校旗走过的最南端。

  如果不是第33次南极科考的经历,张雁云可能不会再去南极。在这次南极科考中,张雁云和队友在雪龙船上探讨南极科考站对极地动物可能造成的影响,对于南极罗斯海恩克斯堡岛这片圣洁的地方每年有数百名观光客所带来的负面影响记忆尤深。同时中国拟建的新科考站因为距离一个大的企鹅繁殖区不到4km,南极条约各缔约国对我国建站过程和建站后对企鹅造成的可能影响,对我国提交审议的建站环评报告提出了许多质疑。在写给国家海洋局的报告里,张雁云和队友建议要对这个地区的企鹅繁殖群进行特殊保护,并起草了初步的保护区管理计划草案。所以,当筹建中国第34次科学考察队时,主管南极考察组队的领导特意点了张雁云的将,指出执行本项科考任务非张雁云莫属。

  作为中国南极新站建设队27名成员之一,张雁云此次最重要的任务就是为南极新站的筹备作细致深入的科学考察。其中一项任务就是作为执行现场任务的负责人,为设立南极保护区作详细的科学论证。这是我国加入南极条约以来,首次单独提出在南极设立生物特别保护区,这对张雁云他们来讲是一个巨大的挑战。

  由于附近海域冰情严重,科考装备等无法运送到恩克斯堡岛,国家海洋局和考察队对工作计划做了重大调整:船到中山站,折返回来后再上岛工作。去南极中山站,张雁云也希望能完成一个未了的心愿。去年在中山站只完成了中山站所在拉斯曼丘陵的鸟类本底调查工作,这次他希望能选取代表物种,建立几个永久监测样地,于是向考察队提出了中山站鸟类研究的申请。张雁云连续3天参加底舱内理货、甲板上装货、直升机挂钩等重体力劳动,由于物资卸运基本结束,考察队批准张雁云和一名来自中科大的地质学博士前往中山站开展3天的鸟类研究。

  2017年12月30日,在参加了最后4个小时的卸货任务后,他们于早上8:00登上了前往中山站的直升机,在中山站放下行囊,9:30已在中山站附近开始鸟类研究工作。他们充分利用极昼条件,在中山站停留的60个小时内,调查并定位了104巢雪鸌和12巢黄蹼洋海燕。依据调查结果和人类活动强度,建议将中山站附近的西南高地、俄罗斯进步站对面的高地和较远的神农架作为鸟类长期监测样地,重点监测人类活动对雪鸌繁殖种群动态的影响。

  当雪龙船折回到罗斯海恩克斯堡岛后,已经是1个月后了,不仅原计划50天的任务缩短了一半,保护区考察队的一名队员因与其他考察任务冲突,无法上岛工作。新站建设队队长张体军对他们说,解决时间短、任务重、人手少的办法只有一个:充分利用极昼的条件,加油干!

  由于考察队设立的新建站大本营在恩克斯堡岛的南端,而拟建的保护区在岛的中部,张雁云和中科大高月嵩两人需要每天往返于新站大本营近4公里远的保护区规划区域进行考察。而这里6-7级风为常态,更可怕的是突然而至的强下降风裹着暴雪来袭时,会出现一片白茫茫的白化天气,加上崎岖复杂地形,4公里的路程来回足足要花费4个小时。背着10-15公斤的设备、饮用水和食品走在这样的路上,即使有着丰富的野外工作经验,张雁云他们也时不时地出些小状况:崴脚、脚夹在雪下的石缝中、刮伤等小问题特别多,大本营随队大夫把所有治疗肌肉损伤之类的药物都给张雁云用过了。

  后来,为了节约来回往返的时间,他们干脆住在观测区附近原本用来紧急避难的临时安置的“苹果屋”,就是那个除了睡袋和防潮垫没有其他设施的住所。他们不仅取暖全靠体温,每隔2-3天还要靠自己将每天所需的饮用水和食品从营地背到苹果屋来。遇上超过8级以上大风的恶劣天气,张雁云和队友在苹果屋里听外面的狂风呼啸,开玩笑地说,如果夜里风大了,第二天醒来一看,苹果屋在南大洋上飘着呢。

  张雁云清楚地记得1月25日晚上,他和同伴在结束一天工作返回大本营取补给的路途中,突遇白化天气,方向迷失、能见度只有5米,原来旅途中非常醒目的巨石、气象站等任何标识都完全陷入一片白茫茫的世界中,更何况附近还有白雪覆盖下、开裂的海冰。在这种状况下,张雁云当时脑子里都想过身后事了,好在很快风小了些,他们借助GPS、花了1个小时的时间摸索着返回600米处的苹果屋。路程如此艰难,吃饭也是要面对的问题。在白天黑夜没有界限的极昼条件下工作,常常会造成错觉,有时候觉得身体非常乏力,掏出手机一看发现已经过了凌晨了,赶紧垫补两口士力架、饼干等简单的食物,返到苹果屋的正餐是方便面或自加热米饭。

  新站建设队队长张体军抽空从营地过来看望他们,张雁云在茫茫风雪中研究企鹅的场景对他触动很大,他返回营地对其他队友们说,当时的场景让他脑子里闪现了“苏武牧羊”的一幕。后来,每当张雁云回到营地休整、取补给的时候,其他队员们总是说道:看,张教授“牧鹅”回来了。古有“苏武牧羊”,其执着坚韧的精神令人敬佩,今张雁云“南极牧鹅”,一时也竟成为第34次南极科考队内的佳话。

  在雪龙船上科研之余,张雁云最喜欢的就是一有机会就拿起相机去拍鸟。在风高浪急的南大洋行进的雪龙号船,很难让人保持平衡,更别提端起长焦相机拍出清晰的照片了。于是,张雁云就用安全带将自己固定在雪龙船后甲板栏杆上,记录到展翼宽达3.5米的漂泊信天翁、高尔基描述过的黑色闪电海燕、洁白精灵雪鸌等数十种他以前只在图鉴上见过的南大洋鸟类。在2个月的漫长航行旅途中,张雁云不仅给自己留下了许多难得一见的鸟儿影像,还同时收集了这些鸟类分布、多度等资料。在雪龙船上,老有人拿着相机找他求证鸟类名称和各种鸟类问题,他也应邀给全船队友做了“南极鸟类”的报告,也经常会给队友讲这些鸟的特点、行为、数量、分布等等问题。

  当然,历尽千辛万苦的张雁云,每次看到南极这些美丽的鸟儿,数万只“研究对象”——阿德利企鹅,所有的疲惫和辛劳也都烟消云散了,取而代之的唯有激动。

  在南极恩克斯堡岛的25天里,张雁云和队友两人完成了阿德利企鹅和贼鸥种群数量调查及栖息地利用、企鹅历史分布区调查、噪音对阿德利企鹅繁殖的影响评估、企鹅繁殖区局地气候特征、植物和环境本地、保护区范围确界、保护价值挖掘等工作,采集了300G的录音资料和上百份组织样品。

  2018年5月13日,第41届南极条约缔约国协商会议在阿根廷外交部举行,中国国家极地考察办公室代表向大会陈述了保护区的预评估报告,美国、意大利等国对保护区的保护价值等提出了异议。张雁云作为中方代表团的专家,向与会国阐述了恩克斯堡岛的企鹅种群近7000年来持续在此繁殖,放眼整个南极也是唯一的。保留下来的不同年代亚化石和现存企鹅种群对研究南极气候变化、种群历史动态等具有重要价值。而且,该区域南极贼鸥种群数量超过了全球数量的1%,具有重要的保护价值。令人骄傲和欣喜的是,大会最终通过了中国设立保护区的提议。会议期间,新西兰、韩国、意大利表达了和我们共同完成该保护区管理计划的意愿。张雁云说,能作为一名科研工作者参与到保护区的调研、申报等一系列工作中,既是我的荣幸,也是对我莫大的鼓励。

  从1995年就开始研究鸟类,现在将近天命之年的张雁云,一直将鸟类研究作为自己一生的“爱好”,也正是从他读研究生阶段就坚持对鸟类学的研究兴趣,支撑他走到今天,走到了南极。

  1993年,张雁云从北师大毕业就留校,1995年跟着郑光美院士读研究生。当时郑光美院士率领自己的团队正在进行中国特产鸟类——黄腹角雉等濒危雉类的研究工作。其中一项研究内容是郑先生将世界濒危物种——黄腹角雉从浙南山地“引进”到了北师大校内西北角的“荒原”里,意在在一个安全可控的环境里壮大黄腹角雉种群数量。笼养条件缓解了黄腹角雉恶劣的生存环境,但随之而来的是一系列问题难以解决,如笼养的黄腹角雉产的卵不受精、幼鸟的成活率低等等。郑先生给张雁云硕士研究的课题就是要解决黄腹角雉的人工繁育问题、壮大人工种群。

  想起读研究生时的自己,张雁云至今还是感慨万千。那时候恰至初春,为了让黄腹角雉多产卵,他们利用黄腹角雉补卵的习性,将卵从巢内取出放入孵化器孵化,孵化器必须保持恒定的温度。由于线路老化和负荷太大,那时候的北师大会突然没有征兆地断电,而且会经常发生断电情况,孵化器也就经常不能正常工作。为了解决这个问题,张雁云就住在实验室里、睡在孵化器旁。他准备了许多暖水袋和暖瓶,每天晚上习惯性地设定好闹钟,每隔2个小时就起来看看孵化器的状况,遇到停电马上将热水袋放在孵化器中保持温度。

  也正是靠着这种刻苦劲,原来面临的一个个繁育难题终于被攻克了。北师大饲养的黄腹角雉由原来的10多只繁殖到最多时候的100多只。2010年,他们还在湖南实施了笼养黄腹角雉野化训练和放飞自然的项目,这成为我国继朱鹮之后第二个人工种群放归到野外的鸟类物种。

  2005年,张雁云得到德国一个基金会的支持,赴德国Mainz大学从事了一年的鸟类研究工作。回国后,张雁云向导师郑光美院士汇报了自己的学习成果,提出未来拟在分子系统、鸣声、形态等方面开展鸟类研究。张雁云清楚地记得,郑光美院士给他分析了这几个方面国内的现状,建议他更多地投入到鸟类鸣声领域,希望他能在这方面有所作为。郑先生的点拨对张雁云后来学术发展的影响非常大,他开始在鸟类鸣声研究领域沃土深耕。目前北京师范大学鸟类鸣声生态学研究团队已在国内本领域发挥着引领作用,在国际知名鸟类学和行为学期刊发表了一批研究成果。

  需要强调的是,张雁云不仅是一个出色的研究者,更是一个深受学生喜欢的任课老师。他目前承担着生命科学学院、环境学院的本科专业课和学校的本科通识课,在教学管理部门和学生中的口碑都非常好。他认为大学里的教学工作不像科研成果那样,能通过文章发表的期刊排出个1、2、3、4区,教学更像个良心活。从教数十年来,他认真准备每一节课、用心地讲好每一堂课。

  谈起这些年里所取得的一些成绩,张雁云谈到了几个因素,他认为没有这几方面的支撑,自己在鸟类研究领域很难取得什么成绩,更不可能走到南极参加科考。

  一方面,张雁云说,如果说我在科学研究和教学工作上取得了一点成果,那么与郑光美老师的言传身教密不可分。郑老师虽已耄耋之年,却仍旧笔耕不辍,每周至少来办公室工作五天,每年还参加本科生的野外实习。郑先生的言传身教和大事上的高瞻远瞩,凡此种种无一不让他受益匪浅。而这种对学生关怀备至的精神也时时刻刻影响着张雁云。就在这次南极考察中,当张雁云到达中山站时,与网络隔绝了1个月时间后看到电子邮箱有学生刚发过来的博士论文初稿章节。他立刻将一天野外工作的疲惫放在身后,挑灯夜读,及时将论文修改后反馈给学生。他觉得这样做,不仅对学生是一种激励,还是对师道的传承,更是对自己的一种鞭策。

  另一方面,生态学科的发展离不开国家和社会的支持。本次南极科考中,外出时装备的铱星电话、高频对讲机等设备让队员们心里特别有底;由于恩克斯堡岛上风大无法启用帐篷,船载直升机很快吊来一个800公斤、玻璃钢的“苹果屋”;本次调查使用的大批野外装备助力事半功倍;调查期间还时不时能看到远方海面上大洋科考作业的雪龙船,每每都能感觉到强大祖国的支撑。

  像鸟类学一样的生态学科早些年不仅属于较为冷门的学科,甚至国内还有点没落感,不论是人员、资金或者科研的设施都相对于其他学科来讲没有优势。随着社会和经济的发展,特别是近年来国家加强生态文明建设的大环境下,北师大生态学科多年厚重的积淀显示出来了。在2012年学科评估中,北师大生态学科取得了全国第一的成绩,2017年也被确定为一流建设学科。在社会认同感提升的同时,北师大鸟类研究团队拥有了一流的科研设备和一批志同道合的“合伙人”,张雁云相信未来会更好!

  采访结束前,张雁云强调,“郑光美院士带领的北师大鸟类研究团队于20世纪八九十年代在浙南山地等地区的工作条件远比我在南极艰苦,他们几乎没有支撑保障条件,但仍取得了国家自然科学二等奖的成果,‘艰苦奋斗、实事求是,踏实做人、努力做事’的座右铭深深印在每个师大鸟类学工作者的脑海中。此外,我去南极就是为了完成正常的科研任务,希望报道中不要用褒扬词汇修饰,因为如果有机会前往,相信你们大多数人都愿意奔赴南极,并能在南极取得优秀科考成果,我只是有幸参加了两次科考而已。”

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