第十一讲生态科学前沿简介

生态科学前沿简介
一、20世纪生命科学发展的历史回顾
记者：没有人会否认生物学是20世纪发展最迅猛的学科之一。

我们应该如何评价生命科学在当代自然科学中的地位，她对人类与社会有哪些重大影响呢？
孙儒泳院士:说到生命科学在整个自然科学中的地位和意义，科学院有许多专家们和国家的科学规划里面都已经讨论的不少了。

比较明确、肯定的认为生命科学在自然科学中起了一个领头学科的作用，就像18、19世纪物理学所起的作用一样。

一方面有很多有名的物理学家、数学家、化学家等等，把自己的研究与生命科学相结合。

另一方面，国际上巨大数目的科研经费投入到生命科学领域。

这当然包括基因组计划、与生物多样性和自然生态系统保护有关的课题。

还有就是自然科学期刊中有一半以上是有关生命科学的，新出版的著作中生物学也占了很大比例。

一些知名的大学如加州大学等等纷纷成立与生命科学有关的综合性研究所。

我想整个21世纪都将受这样的趋势的影响。

因为生物学与我们的关系太大了，包括我们人类都是生物体嘛。

对这个问题以前还有一些看法，认为人高于其他生物。

当然从某些方面讲，人在技术发展，知识程度上确实超过了其他生物。

人类利用已知的科技可以把自然界改变得面目全非，甚至毁坏掉。

所以越来越多的人认识到人类与其他生物共同生活在地球家园中，不能为所欲为，以主人自居。

还要考虑地球的容纳量的问题。

所谓的“征服自然”，是在把自然当作敌人的基础之上的，而不是把自然当作朋友。

这是极其错误的。

确实现在有人说21世纪是生物学的世纪，当然也有人说21世纪是信息科学的世纪。

作为一门学科，生物学也不要以主人自居，非要高于其他兄弟学科。

各种科学之间应该是相互融会贯通的。

划地为牢，一个萝卜一个坑的做法有百害而无一利。

人说科学无国界，我看学科之间特别是人
文科学和社会科学之间应该是坦途而不是鸿沟。

记者：为什么这么多其他学科的科学家把注意力转移到生物学上来？
孙儒泳院士：这里有两方面。

一方面是实践,人类认识到要继续生存下去,就不得不重视人类生存的环境问题。

科学家开始认识到，人类再也不能为所欲为。

因为自然界的破坏主要有两个因素。

首先是人口的增长，有人预计到下世纪中叶，人口将达到100亿。

其次，人在发展中有提高生活水平的欲望。

人要生存下去，就要吃，要穿，要用……这些东西很多来自于自然，很多就是自然界中的生物。

人的数量越多，生活水平越高，他所占用的自然资源也就越多，制造的废物也就越多。

第二方面是理论方面的问题。

因为生命是运动的最高级形式，比一般的无生命系统的运动规律要深刻的多。

拿人类基因组计划来说，把它解密以后，人类的很多疾病可能得以攻克，同时也促进很多深藏的问题的解决。

另外，生命科学正往两个方向上发展，一个是微观，另一个是宏观。

宏观方面不能被忽视，因为生物学所研究的对象，从小到基因，分子水平，到组织，器官到有机体，不同种的有机体构成了种群，种群相互之间又构成了群落，直到生态系统。

整个生态系统的各种成分都是相互联系的，所以现在提倡全球生态学的发展，没有现代科学是做不了这么大的尺度的研究的。

比如全球生态学的研究需要借助的卫星，扫描技术就依赖于物理学的进步；如果没有计算机技术的发展，人很难从大量的数据中找到规律。

所以人类要想把人与自然的关系协调好，寻找其中的规律，就需要其他科学的参与。

很多其他科学的研究也需要生命科学的参与。

我认为，这是一件很自然的事情。

因此，一方面是实践应用提出的要求，另一方面是理论证据的进一步深入，越来越多的其他学科的科学家加入到生命科学的研究中。

整个世界自然科学发展的特点，各个学科互相交叉、融合，诞生了一个个科学的“混血儿”。

二、当前生物学发展的特点和趋势
记者：当代生物学中有两个现象引人注目：一是分子
生物学向生物学的二级学科渗透，连您的老本行——生态学中也出现了分子生态学。

二是人们开始把分析手段与综合手段结合起来，运用整体观去解决生命系统中的复杂问题。

请问当代生物学有哪些发展特点和趋势呢？
孙儒泳院士：你这里所说的分析和综合在科学上始终是辩证统一的关系，谁都不可或缺。

所以我们既要做分析也要做综合。

即使在以前一段时期，科学家们更多的走了分析这条路。

像生物学研究器官，然后是细胞，甚至再底下如分子、基因，这是一方面。

但是科学家也在注意另一方面，生态科学一开始就比较重视综合能力。

可是生态科学也不是完全宏观的，也受微观生物学的影响，也有分子生态学、生理生态学，所以我想这两个方面的关系是一个哲学问题。

我们中国对世界科学一个重大贡献就是早期的传统思想重视整体上的认识，像天人合一就包含着这种思想。

尽管它如恩格斯所讲仍是比较朴素的，只有对它进行分析才会更深入。

可见，分析与综合是相辅相成的，相互交叉的，谁也不能忽视了谁，必须同时的发展。

现在搞生态学的也在关注微观，搞基因的人也逐步认识，一个基因拿出来要找它的功能也要把它放到有机整体中去考虑，去
图１所有的生物都由蛋白质构成。

例如肌肉，是由成串的蛋白分子构成
图2 工业用酶对环境没有危害，它们会很快被自然界产生的酶降解
图3 酶可高效地分解生物物质
研究，而不能孤立的看待。

基因测序之后蛋白质组又兴起了，要在整体方面已经基因、蛋白的功能。

我想必然的，通过这样一个交互的发展，未来对问题的看法会越来越准确。

记者：您常年从事生态学研究，请您就生态学本身的发展特点与趋势谈谈看法。

孙儒泳院士：现代生态学比较多的还是属于宏观领域，但是宏观还没宏到最宏呢。

以前所谓宏观，像种群、生态系统，现在提高到全球生态系统，全球生态系统也提出没多少年，最多二三十年。

这样问题摆出来了，生态学会有一个更大的发展，这是毫无疑义的。

所以我想从方法论上讲这两个方法不应当偏废。

当然大家当前更多的看到的是比较宏观的生态学，因为迫切需要解决资源环境问题，人与其他生物共存的问题来保护好我们共同的家园——地球。

生态学现在比较强调全球生态，或者叫生物圈的生态。

按照空间尺度来讲应该是非常大的，它的发展依靠着其他学科和技术，比如全球定位、遥感等。

我们北师大的资环系不也在搞生态吗？另外还有超级计算机，数学模型去分析海量的信息资料。

还有就是多学科，现在要组织多学科的队伍，包括人文学科。

现在有一种提法叫生态系统服务
图4 从微生物到植物再到人，酶是所有有机体体内的组成成分
图5 湿地的蓄水功能
图6 缺乏湿地保护造成水土流失
图7 无湿地存储洪水，造成洪水
泛滥
Ecosystem Service，意思是说，生态系统存在本身就是给
人类提供了一种服务。

你给我提供服务，我就要给你报酬。

自然生态系统，如大海、森林、湿地存在的同时也在为我们人类提供服务。

森林提供给我们不仅是木材，还提供了良好的气候。

如果把森林砍伐了水灾旱灾就要找上门来。

湿地很重要，像长江水域的两大湖泊：鄱阳湖和洞庭湖。

它们本来面积很大，后来缩小了，结果怎么样大家都知道。

1998年总书记、总理都去治水去了。

国家为什么这么重视，因为它的影响实在太大了。

为什么那一年闹了那么大的水灾？原因很多，当年的降水是多了一些，可是并没有超过50年代的历史最高水平，那怎么洪水一下就来了呢？现在分析，从生态学而言，有两个非常重要的原因，一个是中下游的湿地的面积变小了，湖泊被围起来割了草种庄稼。

人们称湖泊为自然之肾。

人的肾是调节水分的，水多了以后由尿排出，水少了重吸收大量水分。

自然界地面的水分过多时，作为自然之肾的湿地可以把水容纳储存起来，干旱时又流出来，这样就可以调节。

它被破坏以后，洪水，干旱的概率都变大了。

另外就是破坏森林。

后来朱总理下命令，长江上游绝对停伐森林，原来的伐木工转业为护林员，这个决心是前所未有的。

98年的教训还告诉我们森林能保持水土。

雨下在森林里，树木吸收了很多，叶子储存一部分，水分降下的也慢了，地下的根系可以固着
图8湿地的存水功能，有效地缓解了洪水带来的压力
土壤。

长江上游像四川云南能够储存多少水呀。

遭破坏以后连水带泥都被雨水冲刷下来。

以前我们人类不认识，不知道生态环境的作用，就知道砍木材，造房子，打家具。

没有想到这就是自然给你提供的服务。

森林还净化了空气，吸收了CO2，人们称之为自然之肺。

现在美国出了一本书叫《自然资本》，几个月前翻译出版了。

这本书着重讲了自然资本，以前人们没有算过这笔帐，把自然资源当作天的恩赐。

树谁都可以去砍，鱼谁都可以去捞。

投资工厂要多少钱，多少人力、物力，那么自然资源值多少钱呢。

所以片面强调人定胜天必然招致天的惩罚。

记者：自然环境需要保护，那些森林、湿地丰富的地区多是贫困落后地区，那里也需要发展，需要提高生活水平。

如何协调这个关系？
孙儒泳院士：你这个问题提得很好。

世界热带雨林主要分布于三个地区：南美，东南亚和非洲，这些地方总比不上美、日、欧发达地区。

过去就没想到自然资本嘛。

那里的森林吸收这全球的二氧化碳，为全人类提供着免费的氧气服务。

有远见的人看出了自然资本在白白的流失，现在要算这笔帐。

以前穷国向富国的某些借款，现在就可以免掉不还了。

现在我们国家的西部开发也有这样的问题。

西部比较落后，但是西部的云南、四川、贵州的森林不保护好，下游能发展好么？在这一方面，西部的人为养活了东部的人，作了重大的贡献。

长江中下游的富饶有西部的功劳，为什么东部不为西部提供些资金支持，让他们保护好资源，大家可以持续发展。

还可以帮助西部提高技术，发展无害工业呢？否则是不公平的。

人类现有的对自然的知识还是极为有限的。

例如“生物圈2号”的失败。

美国在亚利桑那的荒漠里建立了一个人工的封闭的生态系统，叫“生物圈2号”。

里面有土壤、动植物，物质和能量循环，八位科学家生活在其中，靠系统内部的生物资源生活。

搞了两年宣布失败，人活不下去。

这说明人尽管应用了一些生态学原理，但对自然的认识还远远不够。

人类目前的知识，还不能建造一个人工的生物圈。

三、个人研究领域和对我国生物人才培养的看法
记者：您从事生理生态学多年，能不能谈谈这个领域的发展问题。

孙儒泳院士：我现在已经基本不做一线的研究工作了。

因为各学科发展都很快，
以我的年龄应该让其他老师多做些工作。

我从苏联回来搞了能量代谢，产热机制的研
究。

这方面越来越微观，向生化方面发展。

我们研究非偶联蛋白在不同地区的动物中
抗低温的作用，这种蛋白主要在高等动物中起作用。

现在开始做到mRNA的表达，以
后还要做到基因的水平。

这样学科的界线又打破了。

生理生态解决适应性的问题，不
能只是一般般的这种动物怎么适应，那种动物怎么适应。

应该深入到分子机制。

记者：我们谈了这么多，我现在很想知道您本人的成长经历，求学之路和为师之
道。

也许广大中小学教师可以从中得到培养学生科学素养的启迪。

孙儒泳院士：50年代我刚从苏联回来时很年轻，没有科研经费。

当时汪堃仁先生用自己的科研经费支持我做研究，我至今难忘。

80年代，我根据条件能做什么就做什么。

我那时从来不休寒暑假。

做研究工作要想深入就要找文献，找最近的进展，别人的工作，不怕时间长。

凭着这股劲儿，就能成功。

开始发文章可能不成功，以后慢慢的会好的。

一定要有决心。

当然这个过程中会有许多困难。

我回国后满腔热情要来报效祖国，但是被扣上“白专”的帽子。

这个打击对我很大，但是还要继续在学术方面刻苦的钻研，埋头苦干，用实际行动为祖国服务。

记者：孙先生，您给我上了生动的一课。

相信广大的读者必定能够从中大受裨益，忠心感谢！。