生态学与环境学都关乎智慧生存
2021-05-04郑挺颖罗梦雁崔鸿青
郑挺颖 罗梦雁 崔鸿青
云南大學生态与环境学院是我国生态学与生物多样性研究的学术重地。该学院之得名,缘于其最早在高校系统打通生态学与环境科学的“任督二脉”。
1月26日,《环境与生活》记者通过视频连线,采访了云南大学生态与环境学院创院院长段昌群教授。请段教授回顾了云南大学生态学的发展历程,当初他创建生态与环境学院的考虑。段教授也和记者分享了他对生物多样性保护与生态环境保护治理问题的深入、独到理解。
植物生态学三大国际著名学派20世纪50年代曾齐聚云南大学
《环境与生活》:当初,是怎样的机缘让您从陕西来到云南,并扎根昆明进行生态学研究的?云南大学的生态学研究力量雄厚,请问生态学在云南大学又是怎么发展起来的?
段昌群:1987年7月,我从陕西师范大学本科毕业,获得生物学专业的学士学位。随后,我就来云南大学读硕士研究生。在当年4月参加云南大学研究生复试的时候,我就爱上了这片土地。昆明的天特别蓝、空气特别清新,在这个地方,你能感受到天空离自己是那么近,碧蓝的天空是那么透明。与其形成反差的是,西安那时有沙尘,有雾霾。我报考的导师是曲仲湘先生、王焕校教授(曲仲湘先生的学生)。曲先生是20世纪20年代我们国家第一批留美的生态学研究生,他曾就读于美国东部生态学发源地之一的马里兰大学,是得到植物生态学英美学派真传的一位生态学家,也是我国最早倡导开展环境保护工作的生态学家,国务院成立环境保护专家小组的第一届成员。
新中国成立后,有很多深深眷恋着自己祖国的海外学者,在爱国情怀的感召下回国效力。20世纪50年代中期,我国开始第一次西部大开发,对西南、西北地区进行全面的建设。当时,西方国家对新中国处于遏制状态,比如,橡胶作为一种重要的战略物资,就被禁运往中国。面对这种情况,国家动员一批生态学家到我国的最南方寻找橡胶的宜林地。正是在这种背景下,曲仲湘先生于20世纪50年代初学成归国,在复旦大学、南京大学工作,再后来又到云南大学,据说当时是周总理亲自点名赴云南的生态学家。
植物生态学有3大著名学派,在我国,英美学派以曲仲湘先生为代表;法瑞学派以同期留法归国的朱彦丞先生(1935年毕业于北平中法大学生物系。后赴法国留学,导师为著名法瑞学派的创始人Braun-Blanquet)为代表,主流学界认为朱先生是Braun-Blanquet先生的大弟子;还有一位是苏联学派的著名学者苏克乔夫,他是中国政府点名邀请来支援中国建设的苏联生态学专家。当时,以云南大学为基地,汇集中国植物生态学界最顶级的专家,根据国家重大需求开展研究工作。因此,云南大学生态学在20世纪50年代的辉煌,除了解放前有一批老先生如吴征镒、秦仁昌等开展的工作外,还有就是三大学派齐聚云大,成为当时中国植物生态学的研究中心。
《环境与生活》:作为生态学研究者,您是怎么开始关注滇池的污染治理问题的?
段昌群:传统生态学研究的是:一个地方有什么样的生物?在哪些地方分布?分布多少?这些分布出现的特点和规律是什么?背后的因素是什么?这些也就是我们生态学常说的丰度、多度、分布度、优势度等等。
随着改革开放,我国经济社会活力增强,云南到处可见为发展工业而进行的采矿、冶炼。但也是在这一时期,滇池开始出现了污染。当时,滇池的污染主要是重金属污染,流域内有色金属矿产资源的开发、冶炼,化工印染企业集聚,对滇池产生污染,导致滇池水体中的重金属含量升高。曲先生就和他从南京大学带来的一个弟子——王焕校教授直接指导我沿着滇池进行很多调研,我发现滇池生物多样性的丧失现象十分突出,与我以前在文献记载中看到的差异很大。我们在文献上看到,20世纪50年代,曲先生他们到云南时滇池边,记录下丰富的植物物种多样性、动物物种多样性和生态群落的多样性。而我在滇池边调研时,很多地方都是光秃秃的,看不到我所期待的那些生物及其群落和种群,同时重金属污染严重。我们就着手展开这方面的研究工作,就此开启了我在云南30多年科研工作的历程。
最初,我主要研究的课题是“环境污染条件下植物的生态响应与生态效应”。因为我的研究偏向植物学,所以关注环境污染对植物种群和群落的结构有什么样的影响。在环境污染的情况下,有的植物具有一定抵抗性,有的比较敏感,有抵抗性的这些生物种群就能扩展,而缺乏抵抗性的敏感性物种就会削减。此长彼减,就会导致这个地区的生物种群和群落结构出现明显变化。有的地方甚至会出现高度的单一化,比如20世纪80年代在滇池,有一种叫做水葫芦(又名凤眼莲)的植物,对重金属的耐性程度比较高,所以滇池有一段时间相当多的水面就被水葫芦所覆盖。水葫芦如果用得好,可以用来净化水环境,但如果让它恣意生长,就会侵占滇池本土植物的生态位,整个生态系统就会变得单一。从那时起,我就环境污染的植物生态遗传效应、植物生物多样性的响应以及对湖泊生态环境功能的影响,开始进行系统研究。1991年,我开始主持省级和国家自然科学基金的相关课题,一直延续到今天。
以前只顾切断污染源如今还要恢复生态系统
《环境与生活》:滇池以前的环境污染物主要是重金属,是不是和现在不太一样?另外,昆明这么多年经济高速发展,人口迅速增加,人类活动对滇池的影响越来越大。生物多样性受到怎么样的影响?研究生物多样性,对我们治理环境污染有什么帮助?
段昌群:可能现在很多年轻一代不一定知道当时的情况,我前面说的滇池的污染问题,20世纪80年代其主要污染源是重金属污染。后来,随着城市经济社会发展,大量的生活污水进入滇池,那时候我们的污水处理能力以及防控水平还是比较低的,这一轮的污染叫做富营养化污染。滇池富营养化污染是在以前重金属污染的基础之上形成的新的污染,再和以前的重金属污染叠加在一起,就给滇池带来了严重的冲击。这样一来,滇池在相当长的一段时间内,生态环境严重恶化。滇池水环境的治理很长时间都难以逆转,和这些复合性污染的叠加高度关联。
我前后主持过十余个国家自然科学基金项目,从开始的一般项目到后来的重点项目,一直围绕环境污染与生物多样性关系开展研究。在云南,不仅是滇池不断受到影响和冲击,很多地方由于石油农业的扩展和工业化、城市化的发展,生物多样性的构成都受到不同程度的影响。生物多样性表面看起来不显眼,但一个地方生物的种类、生物的丰富度、生物的遗传变异性以及种群的生态多样性,一旦出现降低或丧失,这个地方的生态功能很快就会下降,会表现在河湖水质很难恢复,土壤质量对农业生产的支持能力减弱。比如云南有些地方是重要的茶叶生产基地,这种下降就意味着茶叶的产量可能需要更多的农药、化肥才能够维持。因此,生物多样性不仅是一个生态学上研究的对象和重点,更是整个宏观生命科学领域的一个常讲常新的主题,也是我们研究地球环境系统、维持区域生态环境质量最重要的建设性力量,是我们人类社会最重要的财富。
在研究中,我們首先关心如下科学问题:环境污染导致的生态退化到底对我们生态系统的结构、功能产生了什么样的影响?对于这种影响,我们应该采取什么样的途径和方式进行恢复和修复?过去,在生态环境的恢复和修复过程中,我们的理解比较简单,认为切断污染源就可以了。但现在看来,这就和人一样,生病后治疗时,主要靠人体自身的免疫力和新陈代谢逐渐恢复,才能逐渐进入一个正常的生命状态。自然界也是如此,我们仅仅将污染源去掉是远远不够的,我们必须恢复这一区域的自然生态系统,提高它自身的修复能力。生态系统自我修复功能的维持和重建,就要靠生物多样性。我们在生物多样性方面的一些领悟和研究成果,能够给环境污染的治理和环境修复提出很多新理念、新思路,进而产生一系列相关的技术创新。我们的一些思路和想法,都已经运用到云南一些自然保护区和一些退化环境建设中,用到大江大河和高原湖泊的环境保护中,也应用于农业生产、生活条件改善等方面。
学院名称合二为一生态学与环境学“本是同根生”,都是探究如何智慧生存与发展的学问
《环境与生活》:请您介绍一下,当初是什么契机和信念促使您主导创建云南大学生态学与环境学院的?您当时把生态学与环境学合二为一,作为学院名称,今天看来非常具有前瞻性。您当时是怎么思考的?
段昌群:在20世纪90年代的中后期,我们国家的生物学科的发展出现了很大的变化。随着分子生物学的快速发展,特别是生物学进入分子或者基因组时代以后,从事生物学研究的学者大多数都开始做微观的分子生物学和基因这方面的工作。这时,传统的生物学学科中,包括植物学、动物学、微生物学、生态学等,在当时要想申请经费或者拿到课题,获得支持的难度就比较大,这在当时全世界范围内都属于共性问题。在生物学领域中,生态学比较尴尬,好像是不从事分子、基因的研究,就不具备高、精、尖,赶不上潮流,所以在当时一度被边缘化。
生态学当时在危难时候,专业教学指导方面被当时的环境科学所接纳。我当时参加了教育部高等学校环境科学与工程教学指导委员会(简称“教指委”)的工作。在环境科学这一领域,尤其是环境科学与工程中,很多人认为,环境问题就是要通过工程的手段去解决,所以“偏软”的生态学在环境科学与工程这一领域当时也不被看好。所以,生态学在当时整个学科体系中的地位是十分尴尬的。
我们在教指委工作的几位老师,包括我本人,还有东北师范大学当时的党委书记盛连喜教授、内蒙古大学的杨持教授、厦门大学的郑海雷教授(后来是严重玲教授)四个人,一起反复讨论,都认为这种情况不能再持续下去了。我们保护环境的目标是为了什么呢?就是要维持自然界的完整性和自然的功能,让它能持续不断地为人类提供生态服务,虽然环境工程解决环境问题比较直接,但是依然是工程的手段,离修复生态系统及其生命的功能还是有距离。生物学在微观、分子层面也不能直接解决宏观生命、生态健康这一层面的问题。为此,我们觉得一定要全力挽救生态学。因此,自2002年开始,我们就着手要让生态学在我们现有的专业领域、学科体系中存活下来,要找到它的立足之地。另外,我们坚信生态学不仅仅是一个值得进行学术研究的学科,而且还是能解决问题的一个学科,未来人类社会维持生命体系永续存在是离不开生态学的。生态学在整个学科体系中应该是一级学科。经过长达十多年的努力,在每次“教指委”的会议或者相关会议中,我们都反复呼吁要重视生态学的作用、重要性以及在未来的不可替代性等等。
通过发动社会各方面的力量呼吁,盛书记作为全国政协委员提出提案等,经过我们四个人坚持不懈的努力,终于在2011年通过了国务院学位委员会的认可,将生态学提升为一级学科。此前,生态学一直是属于生物学下面的二级学科,而且在相当长一段时间内,生物学本科教学和人才培养不含生态学,生态学在本科教学中被归到环境科学。
在2004年前后,我们提出了两个建议,一个是要将生态学独立出来成为一级学科,另一个是伴随着生态学成为一级学科后,环境保护部应该更名为生态环境部,当时发表的文章和相关的文字材料中都有记载。伴随着大环境的变化,我们这两个愿望都实现了(注:2018年,国务院机构改革,环境保护部组建为生态环境部)。云南大学的生态学科于2004年就进入国家重点学科,自从生态学成为一级学科后,也获得全新的发展机会,此后生态学就一直作为重点进行建设。
生态学不仅要活下来,而且应该成为一个具有建设性、引领性的学科。我以前一直是在生命科学学院,当时我觉得生命科学关注的人多,即便我们不做,别人也会做,没什么太大问题,但是一定要把生态学做起来,而且还要能解决问题。从学理上来看,生态学是探讨包括人在内的自然界的经济学,是生物如何智慧生存的学问,环境科学是探讨人如何解决自身生存发展所需环境支撑的学科,主题都是如何智慧生存与发展。当学理上清楚了,我就开始筹划创建生态与环境学院,学校的领导也特别支持。同时,我国进入生态文明新时代后,社会环境也具备支持的土壤。那时,我们还戏称,生态环境部成立后在全国有两家对口单位,一个是中国科学院的生态环境研究中心,另一个就是云南大学的生态学与环境学院。
云南大学围绕习近平总书记对云南的三大战略定位建设学科群
《环境与生活》:高校里面,大多数与生态环境领域相关的学院名称是“环境学院”、“环境科学与工程学院”,或者是“能源与环境学院”、“资源与环境学院”,在全国范围的高等院校中,生态与环境学院是不是云南大学独有?
段昌群:的确,一开始云南大学是国内最早成立生态学与环境学院的。现在,其他高校也有类似的了,比如华东师范大学生态与环境科学学院,而且最近几年好多高校开始成立生态环境学院。云南大学是“双一流”建设高校,生态学与环境学是“一流”建设学科。我们比较自豪的是,自从生态学成为一级学科后获得了重点和优先发展,短短几年的时间,全国高校的生态学科像雨后春笋一样快速推进。生态学在2011年才开始升为一级学科,到现在全国拥有生态学一级学科博士点的高校和研究单位超过60所,这样的速度超过了很多学科。还有一个数据让我们感到自豪,在本次国家“双一流”学科建设的过程中,全国有11所大学将生态学作为“双一流”学科进行重点建设,生态学在中国的111个一级学科中,是排在第六位,说明全国很多学校都充分认识到生态学的重要性。生态学在我们学科建设、人才培养、支撑国家未来发展中,体现出了应有的地位和重要性。
这11所大学中有很多现在的“双一流”大学,比如东部地区的北京大学、复旦大学、浙江大学、厦门大学等,西部地区的云南大学、兰州大学,还有青海大学、西藏大学等自助设立进行一流学科建设,基本涵盖了我们国家从南到北、从东到西,涉及不同生态环境、不同发展阶段、不同高校类型的状况。因此,我们觉得,生态学的发展得益于国家生态文明发展战略。另一方面,生态学作为一级学科成立后,也快速助推我国生态文明建设。云南大学的生态学和民族学都是A类学科,在地方大学进入国家的“双一流”大学中,拥有A类学科的院校是很少的,甚至有的985大学进入“双一流”大学,都没有A类学科。云南大学进入“双一流”,既有国家层面关注相关问题的原因,也有自己具备解决国家重大问题能力的学科因素。
2015年1月,习近平总书记考察云南并作出重要指示,要求云南“主动服务和融入国家发展战略,闯出一条跨越式发展的路子来,努力成为我国民族团结进步示范区、生态文明建设排头兵、面向南亚东南亚辐射中心,谱写好中国梦的云南篇章”。云南大学的学科建设主要就是围绕着习近平总书记给云南的三大战略定位来建设相关的学科群,生态学以高原山地生态与地球系统科学学科群进行建设,民族学也是以学科群进行建设,另外围绕建设面向东南亚、南亚地区的辐射中心,我们云南大学也成立了好多相关的研究院,有的研究院已经成为国家重要的智库。
继承学科传统和弘扬学科优势生态与环境学院“抓住山、抓住河”
《环境与生活》:生态与环境学院成立后,您是怎样来主导学院发展的?您当时有哪些思考?取得了哪些成绩?
段昌群:事实上,生态与环境学院的成立,首先是继承我们这一个学科的传统和优势,因为有老先生已经在云南大学耕耘了半个多世纪,他们在植被生态学方面有很好的积累。进入新世纪以后,我们则需要思考怎么能在以前的工作基础上巩固优势,并进一步创新和发展。所以,我们主要围绕着以下几个方面来设计学科的发展架构:第一方面,立足于云南有特别重要的生态区位,这个生态区位就是云南处于青藏高原的东缘和中南半岛的结合部位,这个地方是世界生物多样性的特丰地区,这是其他地方不可替代的。第二方面,云南处在我国重要的江河上游,长江在云南的北边,与西藏、四川、重庆边缘穿流而过,长江上游的金沙江在云南的穿越距离有1560多公里,涉及6个地州、40多个县,可以说云南的半壁江山都处于长江流域,我们国家长江经济带的首发地区就是云南,云南生态环境会影响长三角地区和长江经济带的发展,所以这一学科既具有科学研究意义,又对国家生态和战略贡献都很大。另外,云南还是珠江的起源地,粤港澳大湾区是世界性的大都会区域,此区域的发展也需要上游生态环境来保障。云南还是其他一些江河,包括澜沧江、怒江、独龙江、红河流经地,这会直接影响东南亚好几个国家和地区。因此,云南生态环境的好坏会影响将近10余个国家、10亿人的环境安全。习近平总书记提出要让云南成为中国生态文明建设的排头兵,云南做好生态环境保护工作是国家重要战略的一环,因此云南的生态学人也必须围绕国家的战略需求来筹划学科的发展和定位。
我们学院的定位,简单来说就是“抓住山、抓住河”,这是指云南的山和河都富集宝贵的生态资源,山上的生态环境好,就能把充沛的水资源、优质的水环境源源不断地贡献下游的人群。云南的生物在全球生命体系中有什么特点?如何分布?怎么适应环境?怎么进化?在全球变化的环境当中,它们会有什么样的变化?这些是我们要研究的。
另一方面,云南的生态环境质量怎么维持?怎么保护?在保护的过程中,怎样做到既给国家做好生态贡献,同时又能给当地人提供民生福祉、帶动当地老百姓生态致富?这是我们要考虑的两大问题。为此,我们学院就在四大领域开展工作,一是云南的生物多样性;二是云南生态系统的功能;三是在人类影响干扰的情况下,云南生态系统的多样性和功能会退化,环境会受到污染,如何对退化和污染的环境进行恢复和修复;四是跨境生态安全,因为云南周边有多个不同国家,所以要面向“一带一路”地区,面向东南亚、南亚地区处理好相关国家之间的关系,通过生态功能连接并建立生命共同体。这四个方面是我们这一个学科建设的重要对象范畴和重要立足点。
围绕这四个方面,我们就以生态学为中心,与其他相关学科交叉、融会、贯通起来,这样也带动了其他学科的发展,比如生物多样性问题,云南省占中国国土面积的4%不到,但是拥有我国50%以上的高等植物,52%以上的高等动物,80%以上的微生物类型,特别是一些大型真菌。云南除了没有沙漠和海洋,具备我国所有生态系统类型。所以,云南是一个天然的研究生态学的实验地和生命博物馆。只要你有能力有意愿,这个地方是生态学人最好的疆场。因为这个地方有天然的实验室、天然的博物馆,更不用说云南这个地方的地质历史条件特别复杂多样。
例如,云南有个地方叫抚仙湖,精美的化石体系记录了地球寒武纪时期生命大爆发最壮观的图景,云南大学有一批学者专门研究地球生命爆发时期生命是怎么起源、适应、演化的。在研究生物多样性的时候,也必须有古生态学来解释现有生物多样性的形成格局。所以,我们在“双一流”建设中称为学科群,涉及七八个不同的学科,比如生态学、生物学、地理学、地质学、环境学、资源学和一系列相关的地球科学等,也就是说,多年来,我们是以学科群的形式来建设生态学重点学科的。我们的学科群建设思路在去年国家组织的专家评估中获得高度评价,我们还是感觉比较欣慰的。
高原湖泊治理要跳出水环境来治理水环境
《环境与生活》:您如何理解生物多样性保护与环境保护的关系?学院的科研工作目前侧重具体哪些领域?
段昌群:生物多样性不仅仅是一个概念,更是环境保护的目标,是环境建设的重要指向。因为在生态系统中,只有生命才具有建设性、成长性。任何一个地方要想环境质量和生态水平提高,都必须具备丰富的生物多样性。我们现在将这一思想理念应用于三个方面:
第一个方面,是对高原湖泊进行污染治理和生态保护,目标是保护和修复生物多样性,因为如果没有生物多样性,就没有水的生态循环,就不能有效去除过多污染。良好的湖泊必须具备生物多样性,才能促进污染物的分解和转化,形成良好的自我净化能力。这些年,在高原湖泊的保护中,我一直力推“要跳出水环境来治理水环境”,水环境的良好状态是靠生命系统的良性运转来维持和实现的。就像在一个杯子里装上清水,如果放上两三天、一个星期左右,里边就可能长出青苔,那就是富营养化了。实际上,这就是空气里的氮等物质沉降入水中导致的,但如果是一个鱼缸或小水族箱,只要管护比较好的话,哪怕放一个月,里面的水依然是清的。所以,现在保护水环境、治理湖泊不能就水谈水,就湖治湖,而且任何一个湖泊不可能没有外边的水进去,只要有外面的水进入,就有营养物进入湖泊里,这些湖泊里的污染物怎么才能去除呢?一是要靠食物链、靠生态系统的生物网,水体中的营养物质进入浮游植物、浮游动物,再到鱼里,然后人类通过末端获取这些生物资源,既保证了生态系统中物质的畅通流动,也在获得经济产品的同时去除污染。为此,云南的高原湖泊要及时进行整个湖泊生态系统的建设和维护,生物多样性是其中的核心。
第二个方面,我们现在农业生产的过程中,要想生产出绿色、有营养、对环境没有危害的农产品,必须建立一个良好的农业生态系统,要从土壤开始,种植全部环节按照生物多样性的原理来实现农业生产过程,这样才能减少不必要的农药投放和过度的化肥使用。
第三个方面,云南水土流失嚴重地区的水保工作,要想办法恢复这些地方的植物群落,有了良好的生态结构才能实现治水、改土、保土的功能。
最近几年,我们按照生物多样性与生态系统的功能关系进行环境的治理、生态的修复和环境的重建,一些青年教师每年都有很好的科研产出,就在受疫情影响很大的2020年,我们团队也有五六位老师发表了20多篇高水平的论文,得到了国际社会相关方面的认同。我们未来还要围绕生物多样性进一步拓展,还要想办法建构起中国在世界生态学领域中的思想体系、知识体系,不能是世界生态学界的打工者,而要成为思想的建构者和理论的引领者。
高原湖泊易污难治应“离湖发展、远湖建设”
《环境与生活》:您刚才提到的抚仙湖,我们杂志以前也有报道。能不能请您介绍一下,高原湖泊有什么特点?污染来源是什么?污染物有什么特征?常见的治理的方法有哪些?如果从生态学的视角下进行生态修复、生态重建,可以做哪些事情?已取得了哪些成效?
段昌群:在一个高原区域,天上降雨形成的地表径流汇集到最低点,就形成了高原湖泊,其特点是湖泊的封闭性比较高。通江达海的湖泊一般是在河流边上冲积形成的,它和大江大河有很好的连通关系。每到雨季,水就注入湖泊中,洗刷一遍。雨季过后,水又慢慢释放出去。
高原湖泊都比较封闭,一旦封闭起来就比较敏感,敏感是指只要在这个流域范围当中有人类的干扰、破坏,不管是先天性的还是后天性的,大量的物质就会向湖心汇集,时间长了,湖水就容易变脏。在水资源被过度利用时,水会变得越来越少,水少则更容易导致水脏。
云南的很多高原湖泊地区恰恰是人口最密集的地方,是城镇广泛布局的地方,也是农业生产和工业生产密集进行的地方,因此高原湖泊具有生态环境敏感、脆弱,容易受到影响、破坏,一旦出现环境问题,其治理难度也比较大,因为它不像通江达海的湖泊每年都可以洗刷一次或几次,高原湖泊是不具备这个条件的。抚仙湖换一次水需要两百多年时间,滇池如果不从域外调水,则需要三四年才能换一次,因此这些地方的污染物一旦进去就很难出来。高原湖泊的特点决定了要以保护为基础,而不能等到出现问题了再去解决,如果那样就会很被动,花的代价和成本更高。
我们认为,要想保护好高原湖泊需要做到以下几点:第一,尽可能减少对它的破坏和影响;第二,将高原湖泊的流域汇水区与其本体保护合二为一,不能就水治水,因为湖水的所有问题根子是在流域中;第三,要看到水环境的很多问题是源于流域的经济社会失当的发展方式。
如果这三点被接受,那么就可以系统性开展科学的、技术的、工程的方式来解决它,因此高原湖泊的治理和保护不能就水治水,就环境谈环境。从这些方面看,高原湖泊的治理与太湖、巢湖、洞庭湖等湖泊的治理可能是完全不同的思路和方式。高原湖泊的治理未来要想有更新、更好的进展,就需要人类“离湖发展、远湖建设”,我在最近一段时间,包括前几天在云南省政协讨论“十四五”期间云南高原湖泊的保护规划当中,已明确地提出了这个建议。“离湖发展、远湖建设”要作为基础来处理保护和发展的关系,不能环湖布局、环湖造城,因为只有在源头上将导致水环境恶化的经济社会压力纾解掉,才可能换来治理的空间和时间,减少不必要的生态灾害带来的生态损失。这不仅适用于云南的高原湖泊,整个青藏高原地区的湖泊都要注意这方面的问题。
滇池周边湿地生态修复别再用外来物种了
《环境与生活》:美丽的滇池是云南人民的骄傲,也是全国人民高度关注的另一个高原湖泊。根据您的观察和研究,滇池的水质是否在逐步好转?其生物多样性是否有所恢复?
段昌群:应该说,滇池经过近20年的坚持治理,还是取得了一些积极的成效,滇池的水质和20年前相比确实提高了一个档次,从以前的劣5类到现在基本稳定在4类,这是个历史性的变化。按国际经验来看,湖泊的治理周期很长。国际学界一般认为日本琵琶湖的治理是一个成功案例,琵琶湖的治理前前后后是经过了40多年,而且其经济成本比滇池的治理要大得多,但是琵琶湖的水质逆转不如滇池。琵琶湖可能在某些方面,比如水动力学条件要比滇池好,因为它是海洋性气候,降雨量比较大,水的更新周期比滇池短。这说明滇池的治理总体来看已经取得重要的、积极的进展。
目前,滇池也存在一些问题,其中一个重要的问题就是在湖泊的生物多样性方面,也就是湖泊里最有活力、最能够自身进行修复的要素,目前其恢复的程度还远远不够。首先是由于此前的重金属污染,加之后来的富营养化污染对其损害太大,这些物种恢复起来难度比较大;其次,一个地方水环境要素变好后,里边的生物恢复起来会有滞后效应,可能需要一段时间才能出现变化;最后,滇池恢复用的很多物种都是外来物种,比如滇池边上一些湿地在生态修复的时候,经常用园林园艺上造景用的物种,而不是在一个湖泊本身生态系统所需要的物种;最后,在湖泊里投放的一些鱼类、虾类、蟹类,大多是人类能吃、能用的经济物种,而不是这一个生态系统良性运转所需要的物种,不仅仅是滇池,我们国家几乎所有的湖泊和开放水体的治理在这方面都有走入误区的猜疑。我观察到,国内很多湖泊的恢复和修复,其景观效果很好,但是没有生态功能,没有环境功能。一个湖泊作为一个生命体,其本身恢复健康需要什么?很多环境治理的工作者并没有思考这个问题,这是需要尽快扭转的。
投喂红嘴鸥给滇池带来新的污染负荷
《环境与生活》:确实如您所说,我们也发现国内不少地方的绿化质量很低,甚至是事与愿违,没有在生态学指导下去进行生态文明建设。那么,也请您给大家科普一下高原湖泊与植物的关系,比如高原湖泊有什么水边植物,有哪些特有种类,对湖泊的生态有什么意义?
段昌群:上世纪50年代,云南大学曲仲湘先生指导的第一位研究生就是从事滇池植物群落研究的,研究滇池的沉水植物、浮水植物以及挺水植物群落的多样性。它们覆盖的面积占滇池整个水域的面积30%至50%。现在,滇池边上的人工湿地可能还能够见到不少植物,但植物的种类与以前变化很大了。滇池现在存在的沉水植物很少,并且相当一部分沉水植物不是以前本土的,而是外来的沉水植物。
我认为,未来滇池的生态修复比以前的环境治理可能需要花更长的时间,要做更加精细的工作。可以这样说,滇池治理的救命阶段已经过去,但要想身体恢复元气,更需要耐心、毅力和定力,病来如山倒、病去如抽丝,不能再乱折腾。要精心地给它的生命系统恢复创造条件,最重要的一点就是不能在滇池边建过多的人工构筑物,包括房子和旅游度假设施,一定要终止环湖造城,我们一直强调离湖建设、远湖发展,要给湖泊的生态修复和生命健康恢复创造条件,这是特别重要的。
最典型的是红嘴鸥,从1983年飞到昆明城里后,红嘴鸥一直被昆明人民视为市鸟或吉祥鸟,持续了三四十年。每一年,大家都翘首期盼,因为红嘴鸥来了以后给昆明带来了活力。但是,红嘴鸥实际上也给滇池带来了新的影响,这個新的影响主要是人工不合理的投食。几万只红嘴鸥每天都要吃东西、代谢,然后食物和排泄物都进入湖泊,给滇池带来很大的、新的污染负荷。真正对红嘴鸥的保护,是要坚持将滇池的湖滨带的生态恢复好、保留好,让那里生长出鱼虾,红嘴鸥自己去捞鱼、捞虾吃,而不是人工投食,这既对红嘴鸥不好,又对滇池不好。
所以,要冷静科学地看待红嘴鸥,投食更多是满足我们人类的心理需要,而不一定是鸟的真正需要,更不是湖泊的需要。在极端天气情况下,人工投食是必要的,但在大多数情况下,我们应通过营造良好的自然环境,让它们在这个地方生存,这才是对红嘴鸥最好的保护。
联合国生物多样性大会选址昆明有必然性
《环境与生活》:受疫情影响,原计划2020年在昆明召开的联合国生物多样性大会推迟举行。但联合国生物多样性大会选址在昆明,是不是也与云南的物种比较丰富、生物多样性保护方面的科研力量较强有关?您对这次会议的期待是什么?
段昌群:这次联合国生物多样性大会在中国昆明举办,首先是因为云南在生物多样性方面是具有世界意义和全球价值的;其次,云南在生物多样性保护方面确实做了很多富有成效的工作;再次,云南生物多样性保护面临的问题也是全球很多国家共同面临的问题。所以,在云南这个能展现出一些全球共性问题的代表性地方,共同来讨论、制定未来全球生物多样性保护的行动方案,它的意义不言而喻。
在我国甚至世界范围内,像昆明这样,一个城市拥有这么多以生物多样性、生态学为自己重要研究领域的科研机构的,并不多见。昆明有中科院植物研究所、动物研究所、热带植物园等,还有云南大学、云南农业大学、西南林业大学等高校,还有中国林业科学院、中国医学科学院系统的研究机构也都汇聚此地。国家还要在昆明建设国家植物博物馆,据称已经立项,昆明也完成了土地的征迁,即将启动建设,眼下因疫情受到一些影响,但应该还是会稳步推进。我们也非常欢迎世界各地的专家学者、外交官员、媒体记者、NGO代表等来云南交流,一起讨论人类需要共同保护的生物多样性资源,怎么来修复被人类伤害了的生态环境,谋求人与自然和谐共处的路径,真正建立起生命共同体来助推人类的生态文明建设。
精准扶贫用适当的生物替代农药化肥
《环境与生活》:生物多样性保护工作也可以帮助广大农村地区的贫困农民脱贫,科技扶贫也包括用适当的生物对策来替代农药、替代化肥。云南大学有没有做相关的工作来精准扶贫?
段昌群:云南的经济是发展中国家典型的经济形式,即以农业经济为其主要的经济形式,而现有的农业经济当中又是以多样性的农业经济为代表。几乎世界上能够种的经济作物、粮食作物、油料作物,云南都在种。所以,云南本身就是生物多样性带来的农业生产和经济发展方式多样化的一个代表。而且不同的民族在不同的发展阶段中,也不断地提炼一些新的品种,培育一些新的生物物种资源,这既是自己生存的需要,也是给全人类的新贡献。
如何通过优化生态环境,减少病虫害的发生,从而在农业生产过程中减少农药、化肥的使用,云南大学的生态学者一直在开展相关研究。减少农药、化肥的使用,本身就是在保护生物多样性,同时也是用最小的经济成本获得最高的净收益。现在很多地方的农业是大投入、大产出,如果仔细分析产投结构,不一定有净收益,而我们现在特别强调要减少投入,只要合理的产出,追求最大的净收益,这才是对人类自己的保护,也是对自然界的保护。
帮助矿山修复生态正在探路“近自然修复”
《环境与生活》:在云南乃至全国,金属矿藏的开采和开发也带来一系列环境问题,云南省也面临迫切的矿山修复、污染治理问题,作为生态学家有没有参与相关的治理工作、修复工作,能够发挥哪些作用?
段昌群:这是一个世界性难题,全世界需要修复的矿山有一百多万处,大家都面临着类似的一些难题。云南是一个矿产资源大省,大概有20多种矿产资源的储量在全国排前两位,矿产资源的开发给国家建设发展提供了高贵的资源支持,但给云南带来一系列环境问题,特别是一些历史遗留问题。矿山地质环境保护的原则是——“谁开发谁保护、谁破坏谁治理”,而云南现在大概有6000多处业主灭失的矿山,也就是找不着主的废弃矿山。这些废弃的矿山,修复起来要付出艰苦的努力。过去的修复,很多是按照城市里搞房地产那种方式和形式来修复环境,成本和代价很高。有时一亩地就要花一两万元,在一些比较偏僻、偏远的地方,这是无法承担的。现在,我们正在推进仿自然的演进修复——“近自然修复”,即低成本、免维护或者少维护,按照自然界的修复能力,人工正确地干预和推进它进行修复。
我去年年底获得资助、近年将开始的一个国家自然科学基金重点项目,就在做这方面的工作。具体有两方面:
一是研究不同矿区的废弃地,自然界在这种情况下哪一类植物可以生存和发展,我们就用这一类植物将地表先覆盖上,减少冲刷淋雨带来的污染转移,同时通过这一类植物又能改善环境、增强地表覆盖,恢复一定的生态功能;
二是研究让环境至少恢复到什么程度,将相关的植物通过演替建立起一个相对完整的一个生物群落,可以达到一个地方污染不再转移的目标。
我们从这两个方面来推进研究工作,进而形成相关的技术思路。当前,这个项目还处于基础研究层面,我想经过几年的积累,基础研究会转化到应用基础研究,进而形成技术性的成果,那时再进行推广会更好一些。
《环境与生活》:您认为生态环境保护还是要多依靠大自然自身,也就是生态的力量,但当人类已经创造出太多类似塑料这样非自然的东西,生态环境学者应该用什么样的思路去应对?
段昌群:有一篇文章公布的数据,人类每年自己生产制造出来的东西已经超过了自然界每年自己生产创造出来的东西,所以人类对自然界的影响已经超出了自然界能够接收、同化、吸收的能力,塑料就是这些东西中的一个。在西太平洋有一个长达两千多公里的塑料带,那地方几乎变成了海洋沙漠,类似的问题在陆地环境中也有。人类的制造物到底对地球的生命环境产生了什么样的影响,全世界科学家都已经开始关注了。但是,我们生态环境工作者也要让社会公众认识到,“每个人都是环境污染的制造者,每个人都是環境污染的受害者,但每个人都应该是环境问题的拯救者”,要三位一体,不能老是责怪别人,要从自身做起,要成为一个对地球没有损害的地球公民。
【环境人物】
段昌群
段昌群,博士,二级教授,博士生导师,国家万人计划领军人才,国务院学位委员会生态学科评议组成员。云南大学生态学与环境学院首创院长、特聘教授。
长期从事污染与恢复生态学研究和人才培养,主攻持续污染条件下植物的适应进化、生物多样性动态与生态系统结构响应与功能效应,主持完成国家和省部级重大重点研究项目30多项,发表论文300多篇,在国际重要学术刊物发表论文80多篇,首开持续污染环境中植物进化生态学研究者之一,对滇池等高原湖泊的面源污染防控和治理有深入研究,对滇池等湖泊出现企稳向好转变做出了重要科技支撑。出版专著和大学教材12部,取得经鉴定达到国际领先水平的研究成果8项,获得省级教学成果一等奖、特等奖3项,国家教学成果二等奖1项,获得国家和省部级科研成果16项。主讲课程8门,其中有3门(次)入选国家精品课程,主编的大学教材有4部入选国家规划教材或精品教材,主持建设的生态学专业、环境科学专业入选国家一流专业建设点或国家特色专业,主持建设的生态学科入选国家重点学科、国家一流建设学科,在全国学科评估中位居第二(平行),进入A类学科行列。他是鼎力推进生态学成为国家一级学科的主要发起人和推动者四人团成员之一,在生态学不断发展壮大支持国家生态文明建设中做出了积极努力。他把科研成果转化为资政建言提案和建议,在长江上游生态环境保护、农村环境建设、高原湖泊治理与区域绿色发展方面的建议得到党和国家及地方领导与部门的关注和采纳,建设的云南生态文明智库入选中国核心智库,近20年的政协委员工作中,有10余件提案入选重点提案、优秀提案或好提案,被评为九三学中央优秀社员、参政议政先进个人等。培养研究生百余名,多名成为所在行业或领域的业务骨干或带头人。他先后入选教育部新世纪优秀人才、云南省十大杰出青年、国家级教学名师、中国侨界突出贡献人才、云南省教育功勋奖、云南省教书育人楷模。
现任教育部高等学校环境科学类教学指导委员会委员,九三学社中央人口资源环境委员会副主任,九三学社云南省委副主委,云南省政协常委、人口资源环境委员会副主任,云南大学国家“双一流”建设生态学科带头人,云南高原山地生态与退化环境修复重点实验室主任,云南生态文明建设智库(中国核心智库)首席专家。