張 文,劉 昕,李國(guó)榮,趙文濤,夏楚林
1.青海大學(xué) 地質(zhì)工程系,青海 西寧 810016;2.青海大學(xué) 青藏高原北緣新生代資源環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 西寧 810016
實(shí)踐教學(xué)
青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能的地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建
張 文1,2,劉 昕1,2,李國(guó)榮1,2,趙文濤1,2,夏楚林1,2
1.青海大學(xué) 地質(zhì)工程系,青海 西寧 810016;2.青海大學(xué) 青藏高原北緣新生代資源環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 西寧 810016
青藏高原具有世界公認(rèn)的獨(dú)特地學(xué)價(jià)值和高寒條件,高海拔帶來(lái)的低氧及其引發(fā)的高原疾病威脅高原地學(xué)實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)考察活動(dòng)?;谇嗪4髮W(xué)野外地學(xué)基地,綜合國(guó)內(nèi)外高原醫(yī)學(xué)工作者對(duì)高原醫(yī)學(xué)生理學(xué)的研究成果,充分利用青海大學(xué)青海湖地學(xué)實(shí)習(xí)基地,突出高原地學(xué)特色,優(yōu)選2400~3000m、3000~3700m、3700~4200m、4200~5000m四個(gè)梯級(jí)野外實(shí)踐區(qū)域,確定最優(yōu)教學(xué)路線,完善教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建具有階梯習(xí)服功能的高原地學(xué)實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)考察體系,旨在對(duì)短期赴青藏高原開(kāi)展地學(xué)實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)考察的人員予以正確的指導(dǎo),避免高原反應(yīng)的發(fā)生,發(fā)揮青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)考察及其地學(xué)研究輻射功能。
青藏高原;梯級(jí)習(xí)服;高原特色;實(shí)踐教學(xué)體系;習(xí)服功能;
青藏高原位于北緯25°~40°,東經(jīng)74°~104°,平均海拔4500m 以上,是世界上海拔最高、分布面積最大、地質(zhì)背景和地質(zhì)環(huán)境最為復(fù)雜的高原,被稱(chēng)為地球“第三極”;對(duì)于地球科學(xué)的研究,具有極為特殊的意義,被認(rèn)為是“打開(kāi)地學(xué)動(dòng)力學(xué)大門(mén)的金鑰匙”和“生命環(huán)境的試驗(yàn)田”。特別是19世紀(jì)以來(lái),探究地球動(dòng)力、地球物理、地球化學(xué)、地球生物等過(guò)程和機(jī)制的許多重大的、國(guó)際上關(guān)注的地球科學(xué)問(wèn)題,都聚焦于青藏高原或是需要聚焦于青藏高原,還有日益為政治家和決策者所重視、全球變化研究的全面性和完整性也都離不開(kāi)青藏高原[1]。
青海省位于青藏高原東北部,具有研究青藏高原的優(yōu)勢(shì)地理位置,擁有科學(xué)研究、科學(xué)考察和地學(xué)實(shí)踐教學(xué)的豐富的地質(zhì)資源(表1)。
青海大學(xué)居于青藏高原的東部地區(qū),擁有探索青藏高原地球科學(xué)的優(yōu)勢(shì)地理位置,教育部安排中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)對(duì)口支援建設(shè)。自2007年以來(lái),青海大學(xué)以東部地區(qū)為核心,建設(shè)青海大學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)青海湖地學(xué)實(shí)習(xí)基地。一方面,滿(mǎn)足西北地區(qū)地質(zhì)院校的專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué);另一方面,為來(lái)自國(guó)內(nèi)外地學(xué)同行開(kāi)展青藏高原科學(xué)考察與研究提供支撐。
青海湖地區(qū)在地質(zhì)發(fā)展過(guò)程中,經(jīng)歷了巖漿活動(dòng)、高原隆升、海陸變遷等,古地理、古環(huán)境的變遷信息被記錄在這里的地質(zhì)地貌中。目前已發(fā)現(xiàn)34處地質(zhì)地貌遺跡資源。其中,達(dá)到世界級(jí)2處,達(dá)到國(guó)家級(jí)17處,達(dá)到省級(jí)15處。這些地質(zhì)地貌遺跡資源組合性強(qiáng)、類(lèi)型多樣,具有稀有的自然屬性及特殊的地學(xué)意義,是一座少有的地質(zhì)地貌遺跡資源寶庫(kù)。青海大學(xué)正在建設(shè)的青海湖地學(xué)實(shí)習(xí)基地主要包括西寧—大通實(shí)習(xí)站、互助北山實(shí)習(xí)站(北山國(guó)家森林地質(zhì)公園)、貴德實(shí)習(xí)站(貴德國(guó)家地質(zhì)公園)和青海湖站(青海湖地質(zhì)公園)、格爾木站(昆侖山國(guó)際地質(zhì)公園)等(圖1)。然而,青藏高原低含氧量、強(qiáng)紫外線等惡劣自然環(huán)境威脅著人類(lèi)的健康與工作安全,高原缺氧環(huán)境引起的高原疾病,隨時(shí)威脅來(lái)高原學(xué)習(xí)和科考的廣大師生的健康。因此,以青海大學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)青海湖地學(xué)基地為核心區(qū)域,構(gòu)建和探索青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能的地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系,有利于培養(yǎng)高原地學(xué)人才和高原科考工作的順利開(kāi)展。
表1 青海典型地學(xué)資源主要類(lèi)型[2]
圖1 青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能的地學(xué)實(shí)踐教學(xué)與科考路線分布示意圖
高原地區(qū)自然環(huán)境的高海拔、低含鹽量、高溫差、高干燥和強(qiáng)日照輻射等因素,導(dǎo)致人體生理產(chǎn)生一系列改變,在高原醫(yī)學(xué)上總稱(chēng)為急性高原病,這是發(fā)生在青藏高原、中西亞地區(qū)高海拔低氧低壓環(huán)境的一種特發(fā)病(圖2)。
急性高原病進(jìn)一步分為急性高原反應(yīng)、急性高原肺水腫、急性高原腦水腫、急性高原混合型。
圖2表明,急性高原反應(yīng)一般會(huì)在抵達(dá)海拔2500m~3000m 以上地區(qū)發(fā)生,其多發(fā)生于剛剛進(jìn)入高原數(shù)小時(shí),以及1~3天的時(shí)間段內(nèi)。
圖2 急性高原病(AMS)發(fā)病率海拔變化散點(diǎn)圖[2-3]
急性高原肺水腫病是高原環(huán)境下引起的急性高原病,多發(fā)于海拔4000m以上的高原地區(qū),但是,對(duì)缺氧敏感者,在海拔2500~3000m區(qū)間的高原地區(qū),就會(huì)發(fā)生高原反應(yīng)的先兆癥狀,如不及時(shí)救治,進(jìn)一步加重,并迅速出現(xiàn)肺部水腫。該病的特點(diǎn)是發(fā)病急促,死亡率高,發(fā)病不受年齡限制。除高原低氧環(huán)境外,高原肺水腫發(fā)病的其他誘因主要是上呼吸道感染,過(guò)度勞累和寒冷等。
急性高原腦水腫是最為嚴(yán)重的一種急性高原病,與患者進(jìn)入高原地區(qū)的速度、區(qū)域海拔高度及自然條件密切相關(guān),其主要癥狀表現(xiàn)為劇烈頭痛、頻繁的惡心嘔吐等。
急性混合型高原病,指同時(shí)出現(xiàn)高原肺水腫和高原腦水腫癥狀,屬重癥急性惡性高原病,較單純肺水腫或腦水腫急性高原病嚴(yán)重,稍有大意,則會(huì)導(dǎo)致死亡,急性混合型高原病的死亡率高。
(1)高原習(xí)服與適應(yīng)。
盡管高原低氧環(huán)境及急性高原病對(duì)人體影響極大,但人體對(duì)高原環(huán)境也具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力,從低海拔地區(qū)進(jìn)入高原后,人體在神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)下發(fā)生一系列的代償適應(yīng)性變化,以適應(yīng)高原環(huán)境,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為習(xí)服[4]。研究表明,進(jìn)入高原地區(qū)方法和途中各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的優(yōu)劣與高原急性病的發(fā)生有密切關(guān)系,在一定限度內(nèi)通過(guò)采取適當(dāng)?shù)拇胧┖褪侄?,可以有效地促進(jìn)人體對(duì)高原的習(xí)服。此種改變不具有遺傳性,是可逆的,習(xí)服可產(chǎn)生對(duì)高原低氧的耐力。適應(yīng)則是指人類(lèi)長(zhǎng)期在高原居住,經(jīng)過(guò)許多代,基因發(fā)生改變后,適應(yīng)高原環(huán)境,是一種對(duì)低氧環(huán)境真正的遺傳選擇性反應(yīng)。此種改變具有遺傳性,并發(fā)展為具有生化、生理和解剖學(xué)特征,并使之能在高原環(huán)境達(dá)到最佳境地[5]。
(2)高原梯級(jí)習(xí)服。
高原梯級(jí)習(xí)服是指在進(jìn)入高原的過(guò)程中,不宜連續(xù)直接上升到更高海拔的地區(qū),需要在一定的時(shí)間段內(nèi),逐步上升到更高海拔的地區(qū)活動(dòng)或工作,即先在較低海拔的區(qū)域停留一段時(shí)間,使人體系統(tǒng)對(duì)較低海拔的高原環(huán)境有一定的習(xí)服之后,然后上升到中等高度地區(qū),然后再停留一段時(shí)間,最后到達(dá)預(yù)定高度[4-5]。Singh等(1969) 研究人體系統(tǒng)高原梯級(jí)習(xí)服規(guī)律后建議,進(jìn)入高原以后,宜在2440m、3350m 和4270m海拔高原各停留1周后,再進(jìn)入5500m以上的高原環(huán)境是大有好處的[6]。印度軍隊(duì)從平原地區(qū)調(diào)往中印邊境 (海拔約4400m) 的過(guò)程中,分別在2400m、3000m 和3700m作三次停留[7]。牛文中等[8]在研究人體系統(tǒng)高原反應(yīng)及習(xí)服規(guī)律后,建議初上高原者,應(yīng)安排一個(gè)適應(yīng)期,適應(yīng)調(diào)整期以7 天為宜,便于人體機(jī)能適應(yīng)從低海拔環(huán)境到高海拔環(huán)境變化,以避免急性高原病的發(fā)生。高山生理學(xué)家的研究表明,3000m及5000m 左右的海拔高度,對(duì)初到青藏高原者比較重要,若能逐漸適應(yīng)這兩個(gè)高度環(huán)境的缺氧條件,那么,在青藏高原上活動(dòng),一般不易出現(xiàn)急性高原病。目前,高原階梯習(xí)服的原理和方法,已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外登山運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和登山活動(dòng)中[2-3]。
梯級(jí)高原習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系,包括野外實(shí)踐教學(xué)環(huán)境海拔梯級(jí)抬升體系、野外實(shí)踐教學(xué)資源、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系(表2)。
地學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),主要包括室內(nèi)實(shí)踐教學(xué)和野外實(shí)踐教學(xué)兩方面[9-10]。室內(nèi)地學(xué)實(shí)踐實(shí)習(xí)主要圍繞所講授課程,利用圖件、放大鏡、顯微鏡、素描筆等基本工具,對(duì)巖礦標(biāo)本等進(jìn)行觀察與描述,強(qiáng)化對(duì)基本地學(xué)理論的理解。核心課程一般開(kāi)設(shè)為期1~2周的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)。通過(guò)學(xué)習(xí),加深學(xué)生對(duì)基本地學(xué)理論的深入細(xì)致的理解、實(shí)踐綜合分析能力和動(dòng)手能力,為進(jìn)一步開(kāi)展野外地學(xué)實(shí)踐活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。
野外實(shí)踐分為兩部分:第一部分是隨課實(shí)習(xí),即隨著課程進(jìn)程,在西寧—大通地區(qū)(海拔2400m左右),進(jìn)行典型地質(zhì)現(xiàn)象的觀察、描述、量測(cè)方法等,培養(yǎng)大一學(xué)生對(duì)地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和專(zhuān)業(yè)精神;第二部分的野外地學(xué)實(shí)踐教學(xué)分4個(gè)階段(針對(duì)本科四年制,從大學(xué)一年級(jí)到四年級(jí)),分別在上述的4個(gè)梯級(jí)海拔高度習(xí)服區(qū)域,開(kāi)展野外地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)、地質(zhì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)。野外地學(xué)實(shí)踐由簡(jiǎn)單到綜合,主要圍繞野外地質(zhì)踏勘、繪制信手地質(zhì)剖面、測(cè)制地質(zhì)剖面、地質(zhì)取樣、地質(zhì)填圖、報(bào)告編寫(xiě)等野外地質(zhì)專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng),逐步展開(kāi),以培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、綜合分析能力、應(yīng)用能力為目標(biāo),使學(xué)生從地學(xué)基本理論到野外綜合實(shí)踐能力得到升華和鞏固。
表2 青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建
探索和構(gòu)建青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系,將承載許多高原地學(xué)人才和研究者的夢(mèng)想。根據(jù)我國(guó)目前西部地區(qū)優(yōu)質(zhì)地學(xué)教學(xué)資源閑置較為突出,輻射作用發(fā)揮不夠,未能在高校之間實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)資源的有效共享現(xiàn)狀。因此,探索和構(gòu)建青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系,完善科研基礎(chǔ)條件,充分發(fā)揮基地的地域優(yōu)勢(shì)和避免急性高原病的發(fā)生,保護(hù)進(jìn)入高原開(kāi)展地學(xué)實(shí)習(xí)和科研的師生,既能開(kāi)展各項(xiàng)地學(xué)實(shí)踐學(xué)習(xí),又能健康平安地開(kāi)展科考工作,使其真正成為西部高校培養(yǎng)地質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才的高原地學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)基地、地質(zhì)科考基地、社會(huì)實(shí)踐基地和青少年科普基地。通過(guò)不斷補(bǔ)充完善青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系的教學(xué)內(nèi)容,凸顯該地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系的梯級(jí)高原習(xí)服功能的特色,將其打造為具有青藏高原特色的野外地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系,面向全球地學(xué)工作者開(kāi)放,體現(xiàn)其輻射功能。
[1] 趙鵬大.提高中國(guó)地質(zhì)調(diào)查戰(zhàn)略地位的若干問(wèn)題思考[J].地質(zhì)通報(bào),2003(1):860-862.
[2] 薛華菊,方成江.高原人體生理適應(yīng)學(xué)理論在進(jìn)藏旅游中的應(yīng)用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(2):183-189.
[3] 薛華菊,馬耀峰,黃毅,等.基于旅游者健康視角下的青藏高原旅游適應(yīng)區(qū)開(kāi)發(fā)研究—以青海高原旅游區(qū)為例[J].旅游論壇.2012,5(5):77-81.
[4] 張彥博,汪源,劉學(xué)良,等.人與高原[M].西寧:青海人民出版,1996: 320-321.
[5] Wu T Y,Tu D T,Zhau G L,et al.The physiological differences between the Tibetans and the Andeans.In:Ohno HKobayashiT,Masuyama Sand Nakashima M(eds):Progress of Mountain Medicine and High Altitude Physology JSMM[C].Tokorozawa,Matsumoto,1998,190-194.
[6] Singh I, Khanna P K,Srivastava M C,et al.Acute mountain sickness[J].New England Journal of Medicine,1969,280:175.
[7] 林水成.有關(guān)調(diào)兵高原的醫(yī)學(xué)問(wèn)題及印軍醫(yī)學(xué)措施情況[J].解放軍醫(yī)學(xué)情報(bào),1991,5( 3):154.
[8] 牛文中,李耀明.快速進(jìn)入高原部隊(duì)預(yù)防急性高原病措施探討[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志,1997,15( 1) ∶ 29-31.
[9] 劉建朝,薛春紀(jì).實(shí)踐教學(xué)是保證地學(xué)教育質(zhì)量的關(guān)鍵[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2004,13(1):24-25.
[10] 王心源,張廣勝,賈冠忠,等.安徽省巢湖野外地質(zhì)實(shí)習(xí)基地建設(shè)與改革研究[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2007,16(2):47-51.
Title: Geological practice-instruction system construction of stepwise acclimatization in Qinghai-Tibetan Plateau
Author(s):ZHANG Wen,LIU Xin,LI Guo-rong,ZHAO Wen-tao,XIA Chu-lin
Qinghai-Tibetan Plateau;Stepwise acclimatization;plateau characteristics;practice-instruction system;acclimatization function;
A
1006-9372(2017)03-0070-05
2017-01-09。
青海省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目(2012-Z-Y14);青海省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012-Z-705);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51468055);青海省高原地學(xué)實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2012-09)。
張文,男,教授,主要從事寒區(qū)巖土工程及防災(zāi)減災(zāi)的教育和研究工作。
劉昕,女,講師,主要從事地質(zhì)工程的教學(xué)和研究工作。
投稿網(wǎng)址:www.chinageoeducation.net.cn聯(lián)系郵箱:bjb3162@cugb.edu.cn
張文,劉昕,李國(guó)榮,等.青藏高原梯級(jí)習(xí)服功能的地學(xué)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2017,26(3):70-74.