傾心研究海岸帶，只為生態(tài)更相宜
——小記復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院賀強(qiáng)研究員

賀強(qiáng)

近年來(lái)，作為人與自然、海洋與陸地過(guò)渡區(qū)的海岸帶備受關(guān)注，它也是海陸兩大生態(tài)系統(tǒng)交互作用最集中的地帶。因其獨(dú)特的地理位置，海岸帶已成為全球人口最密集、經(jīng)濟(jì)最繁榮、社會(huì)發(fā)展最具活力的地區(qū)，人類活動(dòng)極為頻繁，因此海岸帶也是生態(tài)環(huán)境問題尤為突出、生態(tài)系統(tǒng)退化尤為嚴(yán)重之地。鑒于海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定直接關(guān)系到人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，全球眾多生態(tài)學(xué)家、海洋學(xué)家、地理學(xué)家都把研究目光投向于此，其中就有一位中國(guó)的年輕學(xué)者——復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員、2019年啟明星計(jì)劃入選者賀強(qiáng)。希望借著這次訪問了解到更多關(guān)于海岸帶生態(tài)保護(hù)的情況，以及關(guān)于他如何走上生態(tài)保護(hù)這一科研道路的背后故事。

本科生導(dǎo)師制打下科研根基

賀強(qiáng)是河北邢臺(tái)人，本科畢業(yè)于北京師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)，這雖然不是他高考時(shí)填報(bào)的第一志愿，但他逐漸在這個(gè)專業(yè)上找到了自己的科研志趣——生態(tài)學(xué)研究，也許這將成為他終其一生為之奮斗的科研領(lǐng)域。

賀強(qiáng)對(duì)生態(tài)學(xué)的興趣是從大二開始受到激發(fā)的，這要得益于北師大的本科生導(dǎo)師制。北師大很早就鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生在大二時(shí)即可選擇自己感興趣的科研項(xiàng)目，并能得到導(dǎo)師一對(duì)一的指導(dǎo)，這種對(duì)本科生的導(dǎo)師制可能當(dāng)時(shí)在全國(guó)都是少見的。

環(huán)境科學(xué)專業(yè)是北師大的優(yōu)勢(shì)專業(yè)，賀強(qiáng)從大二開始（2006年）就跟著導(dǎo)師崔保山教授和課題組的博士后學(xué)習(xí)專業(yè)上的統(tǒng)計(jì)軟件和數(shù)學(xué)方法，并由此開始了到黃河口對(duì)當(dāng)?shù)刂脖贿M(jìn)行實(shí)地調(diào)查這一生態(tài)學(xué)研究的必修課歷練。野外調(diào)查的通常都是灘涂沼澤，條件的艱苦可想而知。賀強(qiáng)告訴我們，當(dāng)時(shí)，大部分自然保護(hù)區(qū)的路都是泥濘的土路，他每天要騎行二十多公里去選定的區(qū)域做野外調(diào)查，并設(shè)立取樣調(diào)查樣方，觀察樣方中的植被情況，如包含哪些種類的植物、每種植物的蓋度等情況，并進(jìn)一步取土樣和植物樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。

這些野外調(diào)查補(bǔ)充和豐富了黃河口植被的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為后續(xù)開展研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)，如后續(xù)進(jìn)行的黃河口植被分布規(guī)律及其形成機(jī)制研究，包括植被與水土因子之間的定量關(guān)系、植物種間相互作用對(duì)植物分布格局的影響等。大學(xué)本科期間的科研鍛煉帶給賀強(qiáng)的直接收獲是發(fā)了多篇中文核心期刊文章，更重要的是在這個(gè)過(guò)程中，他接觸到了海岸帶生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的前沿知識(shí)，并初步掌握了一些基本的研究方法。這也讓他對(duì)海岸帶生態(tài)學(xué)有了更感性的認(rèn)識(shí)和興趣，而這些也深深影響了他日后的科研道路。

但也因?yàn)橘R強(qiáng)花了較長(zhǎng)時(shí)間在野外進(jìn)行科研工作，他四年的綜合成績(jī)并不是太靠前，從而失去了保送本校碩士研究生的資格。不過(guò)，塞翁失馬，焉知非福。賀強(qiáng)在尋找其他讀研的機(jī)會(huì)時(shí)，在網(wǎng)上搜索到上海交通大學(xué)安淵教授課題組正在招收直博生的信息。賀強(qiáng)在本科階段的大量科研經(jīng)歷和積累讓他得到了安教授的認(rèn)可，加上專業(yè)上的優(yōu)勢(shì)，最終賀強(qiáng)順利通過(guò)了上海交大的面試。

堅(jiān)定海岸帶生態(tài)學(xué)研究之路

2008年，賀強(qiáng)入讀上海交大農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院。在上海交大的求學(xué)經(jīng)歷賀強(qiáng)至今仍歷歷在目，特別是交大濃厚、務(wù)實(shí)的科研氛圍非常適合年輕人專心做科研。安老師也是一位認(rèn)真負(fù)責(zé)、待學(xué)生如家人、讓學(xué)生十分敬重的好老師。

也許對(duì)于其他研究生來(lái)說(shuō)，一年級(jí)還是以學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和科研方法為主，而賀強(qiáng)卻在本科時(shí)已經(jīng)接受了這方面的訓(xùn)練，因此安教授對(duì)他有更高的期望。因?yàn)樯虾＝淮笤诜肿由飳W(xué)研究上很強(qiáng)，所以一開始安老師希望賀強(qiáng)從分子生物學(xué)角度來(lái)研究植物對(duì)鹽分、水分、重金屬污染等脅迫因素的響應(yīng)機(jī)制，從而選育出一些抗污染的植物品種應(yīng)對(duì)環(huán)境污染。但賀強(qiáng)反復(fù)考慮后向?qū)熖岢鱿Ｍ芾^續(xù)做海岸帶生態(tài)學(xué)方面的研究，“一方面我已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)，另一方面我對(duì)觀察大自然更感興趣，可能更適合到野外做生態(tài)學(xué)研究，而不是在實(shí)驗(yàn)室做分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?！睅状谓涣骱?，善解人意的安老師理解并認(rèn)同了賀強(qiáng)對(duì)自己研究方向的選擇。

就海岸帶生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，我們請(qǐng)賀強(qiáng)作了一些科普介紹：由于氣候變化和人類活動(dòng)的影響，濱海濕地正趨于退化，但導(dǎo)致退化的原因尚無(wú)定論，一種曾占主導(dǎo)的說(shuō)法是，退化是水鹽失衡所致。但賀強(qiáng)等人在研究黃河口植被的分布與環(huán)境因素的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，原因不止如此！在這個(gè)過(guò)程中，食物網(wǎng)等生物互作過(guò)程也起著非常重要的作用。食物網(wǎng)本身是動(dòng)態(tài)平衡的，但干旱等氣候?yàn)?zāi)害會(huì)導(dǎo)致食物網(wǎng)的某些環(huán)節(jié)發(fā)生紊亂，這樣氣候變化因素就會(huì)通過(guò)影響食物網(wǎng)上層生物對(duì)下層生物的控制作用而對(duì)河口地區(qū)的濕地植被造成破壞，并可導(dǎo)致濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的大幅退化。這項(xiàng)發(fā)表在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域頂尖雜志《生態(tài)學(xué)快報(bào)》（Ecology Letters）上的科研工作把食物網(wǎng)過(guò)程與濱海濕地植被退化之間的關(guān)系做了清晰的表述，也使這一研究進(jìn)入更多同行的視野。

采訪至此，我們開始進(jìn)入濱海濕地食物網(wǎng)過(guò)程及生態(tài)效應(yīng)這一賀強(qiáng)傾力投入的研究方向，顯然這也是環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。為讓更多非專業(yè)讀者了解這方面研究的概念及意義，我們讓賀強(qiáng)舉例并做了解讀：例如，一種包含天地與海陸植物和動(dòng)物的食物網(wǎng)——鳥類-魚類-蟹類-植物——生態(tài)系統(tǒng)原本是動(dòng)態(tài)平衡的，由于很多濱海濕地鳥類是遷徙動(dòng)物，就算其在我國(guó)長(zhǎng)江口得到良好保護(hù)，但遷徙到其他地方時(shí)受到的保護(hù)不周全，鳥類沒有辦法飛回來(lái)，那么就有可能造成長(zhǎng)江口的生態(tài)失衡，因此鳥類是濱海濕地食物網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，人是食物網(wǎng)中的“超級(jí)頂端捕食者”，近海水域中過(guò)渡捕撈可導(dǎo)致位于海陸過(guò)渡區(qū)的濱海濕地中的魚類減少，進(jìn)而影響到濱海濕地食物網(wǎng)的動(dòng)態(tài)平衡。研究食物網(wǎng)中哪些是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，哪些環(huán)節(jié)最易受到人類活動(dòng)影響，如何通過(guò)調(diào)控這些食物網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)來(lái)促進(jìn)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定已成為當(dāng)前海岸帶生態(tài)學(xué)研究的前沿問題。

與美國(guó)和智利生態(tài)學(xué)家在智利考察濱海鹽沼濕地

重視理論提升才能走得更遠(yuǎn)

2013年賀強(qiáng)臨近博士畢業(yè)，他的理想是去高校繼續(xù)做科研。博士答辯時(shí)，在場(chǎng)的教授們都建議他再去國(guó)外學(xué)習(xí)一段時(shí)間，感受國(guó)外科研氛圍、開拓國(guó)際眼界，這樣歸國(guó)后到高校做科研才能更好地把握國(guó)際前沿問題。

憑借博士期間扎實(shí)的研究和取得的成果，賀強(qiáng)順利找到了美國(guó)杜克大學(xué)海洋實(shí)驗(yàn)室的博士后工作崗位。事實(shí)上，這并不是賀強(qiáng)第一次到國(guó)外學(xué)習(xí)。在讀博期間，他曾作為訪問學(xué)生到美國(guó)布朗大學(xué)交流學(xué)習(xí)一年。杜克大學(xué)的尼古拉斯環(huán)境學(xué)院是全美最大的環(huán)境學(xué)院，以學(xué)科分布廣、交叉性極強(qiáng)為特色，并建有世界一流的海洋實(shí)驗(yàn)室——杜克海洋實(shí)驗(yàn)室。博士后期間，賀強(qiáng)得以繼續(xù)從事濱海濕地生態(tài)學(xué)研究，但轉(zhuǎn)向了研究食物網(wǎng)過(guò)程對(duì)美國(guó)濱海濕地的影響。值得一提的是，他在杜克大學(xué)將食物網(wǎng)過(guò)程對(duì)濱海濕地的影響研究擴(kuò)展到了全球尺度，分析了食物網(wǎng)過(guò)程對(duì)濱海濕地植被的影響在全球尺度上的普適性及變化規(guī)律。這些科研成果發(fā)表在了《生態(tài)學(xué)專論》（Ecological Monographs）等有重要影響力的國(guó)際期刊上。賀強(qiáng)的研究表明，食物網(wǎng)過(guò)程對(duì)濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)功能和健康的維持起著重要的作用。這些研究工作被同行評(píng)價(jià)為對(duì)濱海濕地生態(tài)學(xué)理論的豐富和發(fā)展。

當(dāng)問及在美國(guó)做科研的感受時(shí)，賀強(qiáng)回答道，除了得到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名教授在專業(yè)上的指導(dǎo)外，最讓他印象深刻的是：他所接觸受教的科學(xué)家都特別注重理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。例如，如果一位研究人員開展了一些實(shí)驗(yàn)研究，通常的做法是會(huì)把實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并發(fā)表在一本期刊上。“但是當(dāng)我把實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表后，杜克大學(xué)的導(dǎo)師又讓我進(jìn)一步思考這項(xiàng)研究對(duì)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)理論的發(fā)展有什么作用。這些思考使我發(fā)現(xiàn)，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以使多項(xiàng)經(jīng)典生態(tài)學(xué)理論得到豐富和完善。后來(lái)這些理論思考也發(fā)表在了生態(tài)學(xué)頂級(jí)期刊《生態(tài)學(xué)與進(jìn)化趨勢(shì)》（Trends in Ecology &Evolution）上。這種從基于實(shí)驗(yàn)上升到理論思考的科研思維方式，是讓我感受最深也獲益長(zhǎng)遠(yuǎn)的?！?/p>

美國(guó)科學(xué)界對(duì)于科學(xué)理論的重視、對(duì)從實(shí)驗(yàn)升華到理論層面的思維方式的訓(xùn)練值得我們借鑒。從科學(xué)的發(fā)展歷史來(lái)看，只有那些做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家們對(duì)觀測(cè)到的科學(xué)現(xiàn)象不斷進(jìn)行思考和概括，并上升到理論的高度，才能將人類的認(rèn)識(shí)提高到新水平。這種從實(shí)驗(yàn)和觀察中總結(jié)和凝練出的帶有普適性的科學(xué)規(guī)律和科學(xué)理論才能成為引領(lǐng)實(shí)踐發(fā)展的行動(dòng)指南，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究的真正價(jià)值。從這個(gè)意義上看，賀強(qiáng)介紹的“他山之石”值得更多的科學(xué)界同仁，尤其是年輕一代科學(xué)從業(yè)者深思：我們?cè)谄綍r(shí)的科研中是否缺乏這思考和升華的最后一步并如何來(lái)克服這一短板？

希望為海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)找到一條對(duì)癥之路

即將回國(guó)時(shí)，賀強(qiáng)瞄準(zhǔn)了國(guó)內(nèi)一流的研究型高校，而上海是他的首選之地。因?yàn)樵谏虾氖潞０稁鷳B(tài)學(xué)研究具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)江口和黃河口都是賀強(qiáng)曾經(jīng)研究過(guò)且非常熟悉的地區(qū)。復(fù)旦大學(xué)也許正是看中了賀強(qiáng)在海岸帶生態(tài)學(xué)研究方面長(zhǎng)達(dá)十多年的堅(jiān)持與積累，向他伸出了橄欖枝。

回到國(guó)內(nèi)，來(lái)到復(fù)旦，賀強(qiáng)先后獲得了國(guó)家級(jí)和上海市級(jí)層面的人才計(jì)劃的資助。其中，啟明星計(jì)劃的研究課題就是濱海濕地食物網(wǎng)過(guò)程及其生態(tài)修復(fù)。賀強(qiáng)希望利用野外模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)人為調(diào)控食物網(wǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究調(diào)控后會(huì)出現(xiàn)何種連鎖反應(yīng)，從而找到影響濱海濕地健康和修復(fù)的關(guān)鍵食物網(wǎng)過(guò)程，并為下一步的生態(tài)修復(fù)找到方向和思路。

盡管回國(guó)已一年有余，但賀強(qiáng)和美國(guó)杜克大學(xué)的同事們一直保持著很好的聯(lián)系，賀強(qiáng)辦公室的書櫥里就有杜克大學(xué)的?？?。賀強(qiáng)介紹說(shuō)，國(guó)際上對(duì)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)十分重視，24位國(guó)際頂級(jí)生態(tài)學(xué)家曾在《科學(xué)》雜志上發(fā)文呼吁加強(qiáng)食物網(wǎng)過(guò)程對(duì)海岸帶等生態(tài)系統(tǒng)影響的研究（見本文鏈接）。與海岸帶研究的其他分支領(lǐng)域相比，我國(guó)的海岸帶生態(tài)學(xué)研究有待加強(qiáng)。談及自己下一步的科研目標(biāo)，賀強(qiáng)說(shuō)希望在濱海濕地生態(tài)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)打造一個(gè)在國(guó)際上有重要影響力的實(shí)驗(yàn)室，既為豐富和發(fā)展我國(guó)海岸帶生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，也為我國(guó)海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)找到一條對(duì)癥之路。

鏈 接

生態(tài)系統(tǒng)大型捕食動(dòng)物喪失及其生態(tài)效應(yīng)

過(guò)去數(shù)百萬(wàn)年間大型頂級(jí)動(dòng)物遍布全球。除了海洋小型島嶼外，在人類出現(xiàn)之前，地球上所有區(qū)域都曾經(jīng)有過(guò)大型動(dòng)物群系。大型頂級(jí)動(dòng)物的喪失可以說(shuō)是人類對(duì)自然界最普遍的影響，一方面是由于它在全球范圍內(nèi)發(fā)生，另一方面是由于滅絕本質(zhì)上是永久性的，而大多數(shù)其他環(huán)境影響在十年或千年的時(shí)間尺度上是潛在可逆的。

近期的研究揭示了大型頂級(jí)動(dòng)物的喪失在生態(tài)系統(tǒng)中具有顯著的營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)（食物網(wǎng)上層的捕食動(dòng)物通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)對(duì)非直接捕食的下層生物產(chǎn)生影響），這些研究支持了食物網(wǎng)下行效應(yīng)（食物網(wǎng)上層生物對(duì)下層生物產(chǎn)生影響）在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用這一經(jīng)典理論。目前，世界所有主要的生物區(qū)都有關(guān)于營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)的記載——從兩極到熱帶，從陸地到淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)，有關(guān)虎鯨、狼、美洲獅、鯊魚、海獺等。

許多實(shí)踐生態(tài)學(xué)家一直把大型動(dòng)物（尤其是頂級(jí)消費(fèi)者）視為騎在營(yíng)養(yǎng)級(jí)金字塔頂層的“生態(tài)過(guò)客”，認(rèn)為其對(duì)下層的營(yíng)養(yǎng)金字塔結(jié)構(gòu)影響不大。然而，日益豐富的理論和實(shí)證證據(jù)表明，食物網(wǎng)的下行效應(yīng)其實(shí)是自然界中一種具有普適性的生態(tài)現(xiàn)象。下行效應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)顯著影響自養(yǎng)生物的豐度與物種組成，并導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)格局轉(zhuǎn)換和多穩(wěn)態(tài)的產(chǎn)生。頂級(jí)消費(fèi)者的喪失甚至可對(duì)疾病、物理過(guò)程（如水文過(guò)程、土壤過(guò)程、污染物過(guò)程等）、生物入侵、生物多樣性維持等產(chǎn)生關(guān)鍵影響。

過(guò)去幾個(gè)世紀(jì)，人類社會(huì)經(jīng)歷的諸多生態(tài)問題，如流行病、珍稀物種劇減、危害物種爆發(fā)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能喪失等，很多都是由人類活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的頂級(jí)消費(fèi)者喪失或外來(lái)物種引進(jìn)引起的食物網(wǎng)下行效應(yīng)改變導(dǎo)致或促進(jìn)的。

科學(xué)家對(duì)于這些生態(tài)問題通常難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)或調(diào)控，這不僅是由于自然本身具有復(fù)雜性，更是由于對(duì)根源問題的重大誤解所致。物理過(guò)程在生態(tài)系統(tǒng)中的上行效應(yīng)是普遍存在的，管理者通?；凇拔锢磉^(guò)程是生態(tài)變化的終極驅(qū)動(dòng)力”的假設(shè)來(lái)管理生態(tài)資源，今后,對(duì)于自然界生態(tài)系統(tǒng)的理解應(yīng)將食物網(wǎng)的下行效應(yīng)也納入到總體概念框架中。

——譯自Science