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)院賀強研究員

賀強

近年來，作為人與自然、海洋與陸地過渡區(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。因其獨特的地理位置，海岸帶已成為全球人口最密集、經(jīng)濟最繁榮、社會發(fā)展最具活力的地區(qū)，人類活動極為頻繁，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)工程教育部重點實驗室研究員、2019年啟明星計劃入選者賀強。希望借著這次訪問了解到更多關(guān)于海岸帶生態(tài)保護的情況，以及關(guān)于他如何走上生態(tài)保護這一科研道路的背后故事。

本科生導(dǎo)師制打下科研根基

賀強是河北邢臺人，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填報的第一志愿，但他逐漸在這個專業(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。

賀強對生態(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。北師大很早就鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生在大二時即可選擇自己感興趣的科研項目，并能得到導(dǎo)師一對一的指導(dǎo)，這種對本科生的導(dǎo)師制可能當(dāng)時在全國都是少見的。

環(huán)境科學(xué)專業(yè)是北師大的優(yōu)勢專業(yè)，賀強從大二開始（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)計軟件和數(shù)學(xué)方法，并由此開始了到黃河口對當(dāng)?shù)刂脖贿M行實地調(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。賀強告訴我們，當(dāng)時，大部分自然保護區(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，并進一步取土樣和植物樣運回實驗室進行研究。

這些野外調(diào)查補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)進行的黃河口植被分布規(guī)律及其形成機制研究，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，更重要的是在這個過程中，他接觸到了海岸帶生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的前沿知識，并初步掌握了一些基本的研究方法。這也讓他對海岸帶生態(tài)學(xué)有了更感性的認識和興趣，而這些也深深影響了他日后的科研道路。

但也因為賀強花了較長時間在野外進行科研工作，他四年的綜合成績并不是太靠前，從而失去了保送本校碩士研究生的資格。不過，塞翁失馬，焉知非福。賀強在尋找其他讀研的機會時，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可，加上專業(yè)上的優(yōu)勢，最終賀強順利通過了上海交大的面試。

堅定海岸帶生態(tài)學(xué)研究之路

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

也許對于其他研究生來說，一年級還是以學(xué)習(xí)專業(yè)知識和科研方法為主，而賀強卻在本科時已經(jīng)接受了這方面的訓(xùn)練，因此安教授對他有更高的期望。因為上海交大在分子生物學(xué)研究上很強，所以一開始安老師希望賀強從分子生物學(xué)角度來研究植物對鹽分、水分、重金屬污染等脅迫因素的響應(yīng)機制，從而選育出一些抗污染的植物品種應(yīng)對環(huán)境污染。但賀強反復(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，而不是在實驗室做分子生物學(xué)實驗。”幾次交流后，善解人意的安老師理解并認同了賀強對自己研究方向的選擇。

就海岸帶生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，我們請賀強作了一些科普介紹：由于氣候變化和人類活動的影響，濱海濕地正趨于退化，但導(dǎo)致退化的原因尚無定論，一種曾占主導(dǎo)的說法是，退化是水鹽失衡所致。但賀強等人在研究黃河口植被的分布與環(huán)境因素的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，原因不止如此！在這個過程中，食物網(wǎng)等生物互作過程也起著非常重要的作用。食物網(wǎng)本身是動態(tài)平衡的，但干旱等氣候災(zāi)害會導(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通過影響食物網(wǎng)上層生物對下層生物的控制作用而對河口地區(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。這項發(fā)表在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域頂尖雜志《生態(tài)學(xué)快報》（Ecology Letters）上的科研工作把食物網(wǎng)過程與濱海濕地植被退化之間的關(guān)系做了清晰的表述，也使這一研究進入更多同行的視野。

采訪至此，我們開始進入濱海濕地食物網(wǎng)過程及生態(tài)效應(yīng)這一賀強傾力投入的研究方向，顯然這也是環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域的一個研究熱點。為讓更多非專業(yè)讀者了解這方面研究的概念及意義，我們讓賀強舉例并做了解讀：例如，一種包含天地與海陸植物和動物的食物網(wǎng)——鳥類-魚類-蟹類-植物——生態(tài)系統(tǒng)原本是動態(tài)平衡的，由于很多濱海濕地鳥類是遷徙動物，就算其在我國長江口得到良好保護，但遷徙到其他地方時受到的保護不周全，鳥類沒有辦法飛回來，那么就有可能造成長江口的生態(tài)失衡，因此鳥類是濱海濕地食物網(wǎng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，人是食物網(wǎng)中的“超級頂端捕食者”，近海水域中過渡捕撈可導(dǎo)致位于海陸過渡區(qū)的濱海濕地中的魚類減少，進而影響到濱海濕地食物網(wǎng)的動態(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)最易受到人類活動影響，如何通過調(diào)控這些食物網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)來促進濱海濕地生態(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

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

憑借博士期間扎實的研究和取得的成果，賀強順利找到了美國杜克大學(xué)海洋實驗室的博士后工作崗位。事實上，這并不是賀強第一次到國外學(xué)習(xí)。在讀博期間，他曾作為訪問學(xué)生到美國布朗大學(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、交叉性極強為特色，并建有世界一流的海洋實驗室——杜克海洋實驗室。博士后期間，賀強得以繼續(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)過程對美國濱海濕地的影響。值得一提的是，他在杜克大學(xué)將食物網(wǎng)過程對濱海濕地的影響研究擴展到了全球尺度，分析了食物網(wǎng)過程對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際期刊上。賀強的研究表明，食物網(wǎng)過程對濱海濕地生態(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價為對濱海濕地生態(tài)學(xué)理論的豐富和發(fā)展。

當(dāng)問及在美國做科研的感受時，賀強回答道，除了得到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國際著名教授在專業(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驗的結(jié)合。例如，如果一位研究人員開展了一些實驗研究，通常的做法是會把實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，并發(fā)表在一本期刊上。“但是當(dāng)我把實驗結(jié)果發(fā)表后，杜克大學(xué)的導(dǎo)師又讓我進一步思考這項研究對生態(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)，我們的實驗結(jié)果可以使多項經(jīng)典生態(tài)學(xué)理論得到豐富和完善。后來這些理論思考也發(fā)表在了生態(tài)學(xué)頂級期刊《生態(tài)學(xué)與進化趨勢》（Trends in Ecology &Evolution）上。這種從基于實驗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遠的。”

美國科學(xué)界對于科學(xué)理論的重視、對從實驗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)展歷史來看，只有那些做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的科學(xué)家們對觀測到的科學(xué)現(xiàn)象不斷進行思考和概括，并上升到理論的高度，才能將人類的認識提高到新水平。這種從實驗和觀察中總結(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)實踐發(fā)展的行動指南，從而進一步實現(xiàn)科學(xué)研究的真正價值。從這個意義上看，賀強介紹的“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：我們在平時的科研中是否缺乏這思考和升華的最后一步并如何來克服這一短板？

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

即將回國時，賀強瞄準了國內(nèi)一流的研究型高校，而上海是他的首選之地。因為在上海從事海岸帶生態(tài)學(xué)研究具有得天獨厚的優(yōu)勢，長江口和黃河口都是賀強曾經(jīng)研究過且非常熟悉的地區(qū)。復(fù)旦大學(xué)也許正是看中了賀強在海岸帶生態(tài)學(xué)研究方面長達十多年的堅持與積累，向他伸出了橄欖枝。

回到國內(nèi)，來到復(fù)旦，賀強先后獲得了國家級和上海市級層面的人才計劃的資助。其中，啟明星計劃的研究課題就是濱海濕地食物網(wǎng)過程及其生態(tài)修復(fù)。賀強希望利用野外模擬實驗，通過人為調(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)過程，并為下一步的生態(tài)修復(fù)找到方向和思路。

盡管回國已一年有余，但賀強和美國杜克大學(xué)的同事們一直保持著很好的聯(lián)系，賀強辦公室的書櫥里就有杜克大學(xué)的校刊。賀強介紹說，國際上對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的保護和修復(fù)十分重視，24位國際頂級生態(tài)學(xué)家曾在《科學(xué)》雜志上發(fā)文呼吁加強食物網(wǎng)過程對海岸帶等生態(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，我國的海岸帶生態(tài)學(xué)研究有待加強。談及自己下一步的科研目標，賀強說希望在濱海濕地生態(tài)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)打造一個在國際上有重要影響力的實驗室，既為豐富和發(fā)展我國海岸帶生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，也為我國海岸帶生態(tài)環(huán)境的保護和修復(fù)找到一條對癥之路。

鏈 接

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

過去數(shù)百萬年間大型頂級動物遍布全球。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)有過大型動物群系。大型頂級動物的喪失可以說是人類對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間尺度上是潛在可逆的。

近期的研究揭示了大型頂級動物的喪失在生態(tài)系統(tǒng)中具有顯著的營養(yǎng)級聯(lián)效應(yīng)（食物網(wǎng)上層的捕食動物通過鏈式反應(yīng)對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)于營養(yǎng)級聯(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。

許多實踐生態(tài)學(xué)家一直把大型動物（尤其是頂級消費者）視為騎在營養(yǎng)級金字塔頂層的“生態(tài)過客”，認為其對下層的營養(yǎng)金字塔結(jié)構(gòu)影響不大。然而，日益豐富的理論和實證證據(jù)表明，食物網(wǎng)的下行效應(yīng)其實是自然界中一種具有普適性的生態(tài)現(xiàn)象。下行效應(yīng)和營養(yǎng)級聯(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。頂級消費者的喪失甚至可對疾病、物理過程（如水文過程、土壤過程、污染物過程等）、生物入侵、生物多樣性維持等產(chǎn)生關(guān)鍵影響。

過去幾個世紀，人類社會經(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驅(qū)動的頂級消費者喪失或外來物種引進引起的食物網(wǎng)下行效應(yīng)改變導(dǎo)致或促進的。

科學(xué)家對于這些生態(tài)問題通常難以準確預(yù)測或調(diào)控，這不僅是由于自然本身具有復(fù)雜性，更是由于對根源問題的重大誤解所致。物理過程在生態(tài)系統(tǒng)中的上行效應(yīng)是普遍存在的，管理者通常基于“物理過程是生態(tài)變化的終極驅(qū)動力”的假設(shè)來管理生態(tài)資源，今后,對于自然界生態(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