倾心研究海岸带，只为生态更相宜——小记复旦大学生命科学学院贺强研究员

贺强

近年来，作为人与自然、海洋与陆地过渡区的海岸带备受关注，它也是海陆两大生态系统交互作用最集中的地带。因其独特的地理位置，海岸带已成为全球人口最密集、经济最繁荣、社会发展最具活力的地区，人类活动极为频繁，因此海岸带也是生态环境问题尤为突出、生态系统退化尤为严重之地。鉴于海岸带生态系统的健康、稳定直接关系到人类社会的可持续发展，全球众多生态学家、海洋学家、地理学家都把研究目光投向于此，其中就有一位中国的年轻学者——复旦大学生命科学学院生物多样性与生态工程教育部重点实验室研究员、2019年启明星计划入选者贺强。希望借着这次访问了解到更多关于海岸带生态保护的情况，以及关于他如何走上生态保护这一科研道路的背后故事。

本科生导师制打下科研根基

贺强是河北邢台人，本科毕业于北京师范大学环境科学专业，这虽然不是他高考时填报的第一志愿，但他逐渐在这个专业上找到了自己的科研志趣——生态学研究，也许这将成为他终其一生为之奋斗的科研领域。

贺强对生态学的兴趣是从大二开始受到激发的，这要得益于北师大的本科生导师制。北师大很早就鼓励学有余力的学生在大二时即可选择自己感兴趣的科研项目，并能得到导师一对一的指导，这种对本科生的导师制可能当时在全国都是少见的。

环境科学专业是北师大的优势专业，贺强从大二开始（2006年）就跟着导师崔保山教授和课题组的博士后学习专业上的统计软件和数学方法，并由此开始了到黄河口对当地植被进行实地调查这一生态学研究的必修课历练。野外调查的通常都是滩涂沼泽，条件的艰苦可想而知。贺强告诉我们，当时，大部分自然保护区的路都是泥泞的土路，他每天要骑行二十多公里去选定的区域做野外调查，并设立取样调查样方，观察样方中的植被情况，如包含哪些种类的植物、每种植物的盖度等情况，并进一步取土样和植物样运回实验室进行研究。

这些野外调查补充和丰富了黄河口植被的基础数据，为后续开展研究工作奠定了良好的基础，如后续进行的黄河口植被分布规律及其形成机制研究，包括植被与水土因子之间的定量关系、植物种间相互作用对植物分布格局的影响等。大学本科期间的科研锻炼带给贺强的直接收获是发了多篇中文核心期刊文章，更重要的是在这个过程中，他接触到了海岸带生态学领域的前沿知识，并初步掌握了一些基本的研究方法。这也让他对海岸带生态学有了更感性的认识和兴趣，而这些也深深影响了他日后的科研道路。

但也因为贺强花了较长时间在野外进行科研工作，他四年的综合成绩并不是太靠前，从而失去了保送本校硕士研究生的资格。不过，塞翁失马，焉知非福。贺强在寻找其他读研的机会时，在网上搜索到上海交通大学安渊教授课题组正在招收直博生的信息。贺强在本科阶段的大量科研经历和积累让他得到了安教授的认可，加上专业上的优势，最终贺强顺利通过了上海交大的面试。

坚定海岸带生态学研究之路

2008年，贺强入读上海交大农业与生物学院。在上海交大的求学经历贺强至今仍历历在目，特别是交大浓厚、务实的科研氛围非常适合年轻人专心做科研。安老师也是一位认真负责、待学生如家人、让学生十分敬重的好老师。

也许对于其他研究生来说，一年级还是以学习专业知识和科研方法为主，而贺强却在本科时已经接受了这方面的训练，因此安教授对他有更高的期望。因为上海交大在分子生物学研究上很强，所以一开始安老师希望贺强从分子生物学角度来研究植物对盐分、水分、重金属污染等胁迫因素的响应机制，从而选育出一些抗污染的植物品种应对环境污染。但贺强反复考虑后向导师提出希望能继续做海岸带生态学方面的研究，“一方面我已经有了一定的研究基础，另一方面我对观察大自然更感兴趣，可能更适合到野外做生态学研究，而不是在实验室做分子生物学实验。”几次交流后，善解人意的安老师理解并认同了贺强对自己研究方向的选择。

就海岸带生态学研究领域，我们请贺强作了一些科普介绍：由于气候变化和人类活动的影响，滨海湿地正趋于退化，但导致退化的原因尚无定论，一种曾占主导的说法是，退化是水盐失衡所致。但贺强等人在研究黄河口植被的分布与环境因素的关系时发现，原因不止如此！在这个过程中，食物网等生物互作过程也起着非常重要的作用。食物网本身是动态平衡的，但干旱等气候灾害会导致食物网的某些环节发生紊乱，这样气候变化因素就会通过影响食物网上层生物对下层生物的控制作用而对河口地区的湿地植被造成破坏，并可导致滨海湿地生态系统的大幅退化。这项发表在生态学领域顶尖杂志《生态学快报》（Ecology Letters）上的科研工作把食物网过程与滨海湿地植被退化之间的关系做了清晰的表述，也使这一研究进入更多同行的视野。

采访至此，我们开始进入滨海湿地食物网过程及生态效应这一贺强倾力投入的研究方向，显然这也是环境生态领域的一个研究热点。为让更多非专业读者了解这方面研究的概念及意义，我们让贺强举例并做了解读：例如，一种包含天地与海陆植物和动物的食物网——鸟类-鱼类-蟹类-植物——生态系统原本是动态平衡的，由于很多滨海湿地鸟类是迁徙动物，就算其在我国长江口得到良好保护，但迁徙到其他地方时受到的保护不周全，鸟类没有办法飞回来，那么就有可能造成长江口的生态失衡，因此鸟类是滨海湿地食物网的一个关键环节。此外，人是食物网中的“超级顶端捕食者”，近海水域中过渡捕捞可导致位于海陆过渡区的滨海湿地中的鱼类减少，进而影响到滨海湿地食物网的动态平衡。研究食物网中哪些是关键环节，哪些环节最易受到人类活动影响，如何通过调控这些食物网的关键环节来促进滨海湿地生态系统的健康和稳定已成为当前海岸带生态学研究的前沿问题。

与美国和智利生态学家在智利考察滨海盐沼湿地

重视理论提升才能走得更远

2013年贺强临近博士毕业，他的理想是去高校继续做科研。博士答辩时，在场的教授们都建议他再去国外学习一段时间，感受国外科研氛围、开拓国际眼界，这样归国后到高校做科研才能更好地把握国际前沿问题。

凭借博士期间扎实的研究和取得的成果，贺强顺利找到了美国杜克大学海洋实验室的博士后工作岗位。事实上，这并不是贺强第一次到国外学习。在读博期间，他曾作为访问学生到美国布朗大学交流学习一年。杜克大学的尼古拉斯环境学院是全美最大的环境学院，以学科分布广、交叉性极强为特色，并建有世界一流的海洋实验室——杜克海洋实验室。博士后期间，贺强得以继续从事滨海湿地生态学研究，但转向了研究食物网过程对美国滨海湿地的影响。值得一提的是，他在杜克大学将食物网过程对滨海湿地的影响研究扩展到了全球尺度，分析了食物网过程对滨海湿地植被的影响在全球尺度上的普适性及变化规律。这些科研成果发表在了《生态学专论》（Ecological Monographs）等有重要影响力的国际期刊上。贺强的研究表明，食物网过程对滨海湿地生态系统功能和健康的维持起着重要的作用。这些研究工作被同行评价为对滨海湿地生态学理论的丰富和发展。

当问及在美国做科研的感受时，贺强回答道，除了得到生态学领域国际著名教授在专业上的指导外，最让他印象深刻的是：他所接触受教的科学家都特别注重理论与实验的结合。例如，如果一位研究人员开展了一些实验研究，通常的做法是会把实验结果进行统计分析，并发表在一本期刊上。“但是当我把实验结果发表后，杜克大学的导师又让我进一步思考这项研究对生态学基础理论的发展有什么作用。这些思考使我发现，我们的实验结果可以使多项经典生态学理论得到丰富和完善。后来这些理论思考也发表在了生态学顶级期刊《生态学与进化趋势》（Trends in Ecology &Evolution）上。这种从基于实验上升到理论思考的科研思维方式，是让我感受最深也获益长远的。”

美国科学界对于科学理论的重视、对从实验升华到理论层面的思维方式的训练值得我们借鉴。从科学的发展历史来看，只有那些做出科学发现的科学家们对观测到的科学现象不断进行思考和概括，并上升到理论的高度，才能将人类的认识提高到新水平。这种从实验和观察中总结和凝练出的带有普适性的科学规律和科学理论才能成为引领实践发展的行动指南，从而进一步实现科学研究的真正价值。从这个意义上看，贺强介绍的“他山之石”值得更多的科学界同仁，尤其是年轻一代科学从业者深思：我们在平时的科研中是否缺乏这思考和升华的最后一步并如何来克服这一短板？

希望为海岸带生态环境的保护和修复找到一条对症之路

即将回国时，贺强瞄准了国内一流的研究型高校，而上海是他的首选之地。因为在上海从事海岸带生态学研究具有得天独厚的优势，长江口和黄河口都是贺强曾经研究过且非常熟悉的地区。复旦大学也许正是看中了贺强在海岸带生态学研究方面长达十多年的坚持与积累，向他伸出了橄榄枝。

回到国内，来到复旦，贺强先后获得了国家级和上海市级层面的人才计划的资助。其中，启明星计划的研究课题就是滨海湿地食物网过程及其生态修复。贺强希望利用野外模拟实验，通过人为调控食物网中的关键环节，研究调控后会出现何种连锁反应，从而找到影响滨海湿地健康和修复的关键食物网过程，并为下一步的生态修复找到方向和思路。

尽管回国已一年有余，但贺强和美国杜克大学的同事们一直保持着很好的联系，贺强办公室的书橱里就有杜克大学的校刊。贺强介绍说，国际上对海岸带生态系统的保护和修复十分重视，24位国际顶级生态学家曾在《科学》杂志上发文呼吁加强食物网过程对海岸带等生态系统影响的研究（见本文链接）。与海岸带研究的其他分支领域相比，我国的海岸带生态学研究有待加强。谈及自己下一步的科研目标，贺强说希望在滨海湿地生态学领域内打造一个在国际上有重要影响力的实验室，既为丰富和发展我国海岸带生态学的基础理论研究，也为我国海岸带生态环境的保护和修复找到一条对症之路。

链 接

生态系统大型捕食动物丧失及其生态效应

过去数百万年间大型顶级动物遍布全球。除了海洋小型岛屿外，在人类出现之前，地球上所有区域都曾经有过大型动物群系。大型顶级动物的丧失可以说是人类对自然界最普遍的影响，一方面是由于它在全球范围内发生，另一方面是由于灭绝本质上是永久性的，而大多数其他环境影响在十年或千年的时间尺度上是潜在可逆的。

近期的研究揭示了大型顶级动物的丧失在生态系统中具有显著的营养级联效应（食物网上层的捕食动物通过链式反应对非直接捕食的下层生物产生影响），这些研究支持了食物网下行效应（食物网上层生物对下层生物产生影响）在生态系统中起重要作用这一经典理论。目前，世界所有主要的生物区都有关于营养级联的记载——从两极到热带，从陆地到淡水和海洋生态系统，有关虎鲸、狼、美洲狮、鲨鱼、海獭等。

许多实践生态学家一直把大型动物（尤其是顶级消费者）视为骑在营养级金字塔顶层的“生态过客”，认为其对下层的营养金字塔结构影响不大。然而，日益丰富的理论和实证证据表明，食物网的下行效应其实是自然界中一种具有普适性的生态现象。下行效应和营养级联效应显著影响自养生物的丰度与物种组成，并导致了生态系统格局转换和多稳态的产生。顶级消费者的丧失甚至可对疾病、物理过程（如水文过程、土壤过程、污染物过程等）、生物入侵、生物多样性维持等产生关键影响。

过去几个世纪，人类社会经历的诸多生态问题，如流行病、珍稀物种剧减、危害物种爆发、生态系统服务功能丧失等，很多都是由人类活动驱动的顶级消费者丧失或外来物种引进引起的食物网下行效应改变导致或促进的。

科学家对于这些生态问题通常难以准确预测或调控，这不仅是由于自然本身具有复杂性，更是由于对根源问题的重大误解所致。物理过程在生态系统中的上行效应是普遍存在的，管理者通常基于“物理过程是生态变化的终极驱动力”的假设来管理生态资源，今后,对于自然界生态系统的理解应将食物网的下行效应也纳入到总体概念框架中。

——译自Science