今年8月11-16日，美國生態(tài)學會第104屆年會在肯塔基州路易斯維爾舉行，會上，方精云獲頒“惠特克杰出生態(tài)學家獎”。該獎由美國生態(tài)學會設立，以紀念享譽世界的杰出生態(tài)學家羅伯特·惠特克，授予對生態(tài)學作出杰出貢獻的非美籍生態(tài)學家，每年僅評選一位獲獎者，是國際生態(tài)學界最具影響的獎項之一。方精云是首位獲得該獎項的中國科學家?！懊绹鷳B(tài)學會是生態(tài)學領域人數(shù)最多、國際影響最大的學會，能獲這個獎我還是挺高興的，這是對我們多年來工作的肯定?！眲傤I獎后回到北大的方精云坐在辦公室里，疲憊的臉上洋溢著笑容，對本報記者娓娓道來30年來他以及他帶領的課題組走遍祖國河山，為大自然“望聞問切”，在生態(tài)學的高峰上不斷攀登的故事。
2019年8月，方精云在美國獲頒“惠特克杰出生態(tài)學家獎”
科學的道路越走越寬
惠特克杰出生態(tài)學家獎評選委員會認為，方精云的工作發(fā)展了羅伯特·惠特克建立的多個概念，并為這些概念樹立了惠特克時代無法實現(xiàn)的科學嚴謹?shù)男聵藴?。對此方精云解釋道：“我們主要做了幾方面的工作，包括全球變化生態(tài)學、植被生態(tài)學與生物多樣性，以及生態(tài)遙感等。比如，我們最早在國內(nèi)系統(tǒng)地開展了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和植物群落生態(tài)學的研究，后來又較為系統(tǒng)地開展了我國植物化學計量學研究。無論是碳循環(huán)、植物群落還是植物化學元素，它們都有一個特點，那就是隨著環(huán)境的變化而變化，在南方熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)是不一樣的，沿著某一或某些環(huán)境梯度發(fā)生有規(guī)律性的變化。從熱到冷的溫度梯度、從多雨到干旱的降水梯度、土壤梯度等等都構(gòu)成環(huán)境梯度?！?span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; letter-spacing: 0.832px; background-color: rgb(238, 238, 243);">
雖然在做研究的過程中，方精云并沒有刻意去涉及惠特克的環(huán)境梯度理論，或者說沒有刻意按照惠特克理論去做研究，但經(jīng)過多年的野外考察和實驗室分析，他們發(fā)現(xiàn)隨著環(huán)境因子的變化，生態(tài)特征是發(fā)生變化的，這從理論的高度上進行總結(jié)，就是環(huán)境梯度理論?；萏乜嗽谏鲜兰o60年代就提出了環(huán)境梯度理論。當時他是通過較小范圍的調(diào)查，比如，他發(fā)現(xiàn)一座山的動植物分布是隨著海撥高度變化呈現(xiàn)出不同的分布特征的。
“惠特克當時提出的是一個比較寬泛的理論，而我們對更大范圍、更具體的生態(tài)特征的研究所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律與惠特克理論相吻合。而且，這種環(huán)境因子的變化不僅體現(xiàn)在空間上，也體現(xiàn)在時間上。大家都知道化石燃料燃燒排放大量二氧化碳到大氣中，大氣中二氧化碳濃度的增加造成溫室效應。大氣二氧化碳、氮化物的濃度是隨時間而變化的。自然界的生態(tài)特征也會隨著這種環(huán)境因子的時間變化而變化。我感覺，惠特克當年并沒有考慮到時間上的這種變化?！狈骄菩ρ?，因為惠特克提出的環(huán)境梯度理論是一個寬泛的理論，他們在發(fā)表論文的時候幾乎沒有提到過惠特克。但是，他們確實發(fā)展了惠特克提出的多個生態(tài)學概念，并且建立了科學嚴謹?shù)幕鶞剩渲泻芏喙ぷ髟诨萏乜藭r代是沒法實現(xiàn)的。?
中國的生態(tài)學研究起步比較晚?！吧鲜兰o80年代初，如果出現(xiàn)一個生態(tài)學的新概念，我們都覺得不得了，因為那之前中國幾乎沒有什么研究。”方精云認為，這跟中國人受的教育有關系，也跟中國人不太了解大自然有關系。如果一個人從小就經(jīng)常接觸大自然，就像西方的很多孩子一樣，從小就去野外觀鳥，去觀察各種動物和植物，那么他們可能就會對大自然、對生態(tài)學研究產(chǎn)生發(fā)自內(nèi)心的興趣和熱愛?！岸覀兊膶W生可能從大學才開始接觸生態(tài)學，內(nèi)心的感受跟從小就形成的對大自然的熱愛是很不一樣的?！眱?nèi)心真正地熱愛大自然，做生態(tài)學研究也就不覺得辛苦了。
“中國具有豐富的生境多樣性，環(huán)境梯度非常大，從海南到東北，從東部沿海到青藏高原，無論是氣候還是生物多樣性，中國都是最豐富的，這也是我能夠獲得惠特克獎的外部條件?！狈骄票硎緦ξ覈纳鷳B(tài)學發(fā)展充滿了信心。
生態(tài)學研究要走進大自然
“做生態(tài)學研究一定要走進大自然，去親身接觸和了解自然。生態(tài)學有時也稱為‘野外生物學’，這也說明了野外工作在生態(tài)學研究中的重要性。雖然現(xiàn)在的研究工具、方法都進步了，比如遙感、計算機模擬等可以不用去野外，但我還是建議學生要走出去，去看看大自然真正是什么樣子。”方精云其實是一個不太愛說話的人，但他談起生態(tài)學研究、談起大自然話就多了起來。
方精云所說的“走進大自然”就是野外調(diào)查，這是生態(tài)學研究的基本方法。方精云十分重視野外調(diào)查和數(shù)據(jù)采集工作。在近30年的時間里，他對中國和日本的主要植被類型都曾做過實地考察或定點觀測，研究地點涉及我國西藏、青海、新疆、黑龍江、海南等幾乎所有省區(qū)和日本的一些地區(qū)，初步發(fā)現(xiàn)了我國植物多樣性的某些地理分布規(guī)律。
野外調(diào)查非常辛苦，有時還有危險，尤其在早期，儀器設備和野外生活條件都比較落后。方精云和同事、學生們經(jīng)常得自己扛著儀器和工具，背上炊具和糧食，常常在野外露宿?！澳茏侠相l(xiāng)的拖拉機都是幸運的了，我們經(jīng)常得步行?！薄坝幸淮?，我們?nèi)S河上游考察，整整走了三天才到達目的地。沒有路，車不能通行，我們只能借用當?shù)啬撩竦捏H子馱著工具、干糧等?！狈骄苹貞浾f。
1992年，方精云（右二）在海南尖峰嶺做野外調(diào)查
1995年5月，方精云作為“遠征北極點”科考隊7名隊員之一參加了我國首次有組織的北極科學考察，對加拿大高緯度地區(qū)的生物、凍土、冰雪和大氣進行研究。方精云說，北極的凍土非常堅硬，取樣十分困難。當時同行的人民日報社記者孔曉寧在《走進北極》一書中有這樣的描述：方精云跳下洞，從不同的層次，把冰樣裝進小塑料瓶里。這事需要精細。他嫌戴手套礙事，于是把手套甩了上來。很快，他兩只裸露的雙手，凍得又紅又腫……
從北極回到北京后，方精云對帶回來的大量樣品進行了化學成分分析，發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的現(xiàn)象。從那以后，他便開始關注植物和環(huán)境中重要化學元素的分布及相互關系。2005年，他領導的研究小組在英國《新植物學家》上發(fā)表了關于中國氮、磷元素化學計量特征的論文，被國外著名學者評價為“填補了全球生態(tài)化學計量學研究的空白”。
雖然野外調(diào)查很辛苦，但能感受到大自然的富饒和美麗，這讓方精云覺得很值得。“當我在青藏高原的樟木地區(qū)，從海拔1700多米爬到海拔4000多米的地方，雖然空氣稀薄，爬的過程也很吃力，但我往下望去，視野那么開闊，景色那么美麗，我的心情頓時非常愉悅?！蹦鞘?990年夏天，方精云參加中日合作的喜馬拉雅山南坡生物多樣性調(diào)查，并在珠峰腳下海拔5000～5800米的高山凍原地帶采樣，以研究植物對高寒環(huán)境的生態(tài)適應性。
在2009年6月召開的我國首屆野外科技工作會議上，方精云因在野外科技工作中做出的突出成績，榮獲了“全國野外科技工作先進個人”稱號。
科研要解決實際問題
方精云高中畢業(yè)時參加了“文革”后第一次全國統(tǒng)一高考，他報考了安徽農(nóng)學院林學系?！拔以谵r(nóng)村長大，我們那里很缺木材，建房時屋梁椽子等都需要木材。所以我那時候就有一個樸素的想法，學林學，畢業(yè)后能做跟木材有關的工作?！笨墒巧狭舜髮W，方精云又覺得做科研是一件很體面的事情。于是他考上了北京林學院教育部政府派遣出國研究生。在國內(nèi)培訓一年后，他到日本攻讀碩士和博士學位。
在日本留學期間，方精云如饑似渴地汲取著知識的養(yǎng)分?！拔覐膩頉]有見過那么多書，恨不得一下子把它們都讀完?！狈骄普f他只要有空就一頭扎進書堆里，愛看書成了他人生的一件樂事。除了學習新知識，他還很注重思考。“讀碩士的時候，導師有一次給我提出一個跟統(tǒng)計有關的生態(tài)學問題，我就一直想啊想，連做夢都在思考那個問題，后來夢中‘化整為零’這個詞給了我靈感，終于成功解決了那個問題。”
2016年8月29日，在呼倫貝爾草牧業(yè)試驗區(qū)，方精云院士向汪洋副總理匯報試驗區(qū)工作進展
方精云認為，做科研不僅是為了探索未知世界的奧秘，還要運用科研成果去解決社會、經(jīng)濟發(fā)展中的實際問題?？蒲腥藛T不應只是追求多發(fā)表文章，還要結(jié)合國家需求和社會需要去做一些促進國家和社會發(fā)展的科研。對此，方精云不僅在理念上具有前瞻性，在行動上也敢想敢干。
方精云課題組經(jīng)過對森林、草地、農(nóng)作物、灌叢以及土壤等碳儲量的研究,建立了我國陸地植被和土壤碳儲量的研究方法，構(gòu)建了我國第一個國家尺度的陸地碳循環(huán)模式，為我國陸地碳循環(huán)的研究奠定了方法論。2009年，在哥本哈根氣候大會召開前夕，受中科院學部委托，方精云帶領他的團隊奮戰(zhàn)兩個多月，對全球主要國家的碳排放趨勢和排放量做了詳細測算，并據(jù)此對我國的氣候談判政策提出了建議，受到中央領導的高度重視，對制定我國的氣候變化政策產(chǎn)生了重要影響。
方精云說他喜歡“瞎琢磨”。他的大膽設想變成現(xiàn)實的一個例子是“內(nèi)蒙古呼倫貝爾草牧業(yè)試驗區(qū)”的建設。
過度放牧造成了草原植被覆蓋度低、生產(chǎn)力水平低、優(yōu)質(zhì)牧草比例低等問題。加上國內(nèi)的糧食生產(chǎn)主要面向居民口糧，給牲口吃的飼料用糧卻面臨巨大缺口。“現(xiàn)在我國基本不缺口糧，但老百姓對牛、羊肉等肉類食物，尤其是優(yōu)質(zhì)肉類食物的需求還很旺盛。”
方精云認為，要解決我國飼草料短缺的問題，必須改變農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，建設集約化人工草地，增加飼草在種植業(yè)中的比重。他曾這樣設想：把90%以上的草地都“圈”起來養(yǎng)著，只開墾剩下不足10%的耕地。這樣，一方面人工草地生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)飼草喂飽牛羊，進而豐富人們餐桌上的肉類食物；另一方面也保護了絕大部分的天然草地。2014年，方精云課題組將這一想法寫成咨詢報告《建立生態(tài)草業(yè)特區(qū)，探索草原牧區(qū)發(fā)展新模式》，呈交國務院。
在報告中，方精云率先提出“草牧業(yè)”的概念，即在傳統(tǒng)畜牧業(yè)和草業(yè)基礎上提升的現(xiàn)代化生態(tài)草畜產(chǎn)業(yè)的理念。他希望通過這一理念的實施落地，從根本上回答“要生產(chǎn)效益還是要生態(tài)文明”這一難題，解決草畜矛盾問題。
這一報告受到國務院領導的重視，2015年3月，呼倫貝爾生態(tài)草牧業(yè)試驗區(qū)建設啟動。由方精云領銜的中科院22個研究所、近200名科研人員，在呼倫貝爾農(nóng)墾集團提供的上萬畝草地上研發(fā)實踐。“經(jīng)過三年多的建設，試驗區(qū)取得了很好的效果。國務院副總理汪洋、胡春華都曾先后到試驗區(qū)視察。”方精云說道。
帶著倒時差的疲憊接受完采訪，方精云還要接著趕去云南大學，過兩天就開學了，他這個新校長要去歡迎新同學。
文字：北京大學校報記者 張寧
責編：燕元