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【人民日報】劉永定馭藻(自然之子)
作者: | 2020-01-13 | 浏览量:

圖爲劉永定實地考察荒漠藻結皮效果。

  江南山區水庫裏鮮紅的藻樣、黑龍江土地裏的“青苔”、昆侖山下大漠邊緣的“原土”——那些似乎無處不在,卻又形態各異的小藻,在劉永定眼中卻是寶貝。

  北京、重庆、昆明、武汉,这是记者采访刘永定时,他前一周的日程安排。刘永定是中國科學院水生生物研究所研究员,尽管退休10年了,但仍然十分忙碌。赤潮、蓝藻,很多人对藻类的印象多是因为它对水质的破坏,但刘永定眼中的藻是多面的。“我现在主要忙两件事,治水和治沙。”刘永定说,藻类并不都是有害的,它们可以用来治理荒漠化,甚至有可能帮助我们探索太空。

  與藻結緣,臨危受命治理滇池

  今年75歲的劉永定雖已從事藻類研究40年,但他起初卻是一名農業專家。上世紀70年代,在十分簡陋的條件下,他使用自制的微生物制劑大面積防治馬尾松毛蟲,一時間名聲大噪。1978年,他參加了全國科學大會,獲得“全國先進科技工作者”表彰。

  1979年,他考上了中科院水生所的研究生,師從我國著名的藻類學家黎尚豪院士,自此與藻結緣。研究生畢業後,他便留在水生所工作。

  “以前滇池水質還能滿足群衆飲水等需求,但是,隨著滇池汙染程度加劇,暴發了嚴重的藍藻水華。”劉永定說。

  本世紀初,國家設立了“滇池藍藻水華汙染控制技術研究”課題,劉永定出任首席科學家。經過長期的摸索,劉永定和他的團隊最終研究出控制藍藻的基本思路:在截汙控汙、加強水動力的基礎上,把湖泊分3個圈層、10個關鍵位點,分5個階段系統、綜合地采取措施,促使湖泊生態系統完成“穩態轉換”。2002年,他據此繪制了治理滇池藍藻水華的“路線圖”。

  隨著“以魚控藻”、恢複水生植被、建設藻水分離站等系統性防控治理的措施一步步落實到位,滇池藍藻水華逐漸得到控制,水質一天天好起來。2016年,劉永定獲得“護滇衛士”終身貢獻獎。

  千挑萬選,巧用良藻治沙

  從對陸生藻類的研究基礎出發,劉永定萌生了一個想法:在水中,藻類的強大繁衍力和蔓延力是危害。那如果換個地方,能否爲人類所用呢?

  在長期的研究中,他發現,沙漠中生長著一類“荒漠藻”,它們不怕曬、不怕凍,耐旱、耐高溫,還抗紫外線輻射。據劉永定介紹,只要有一點水,荒漠藻就能生長。它分泌出的多糖物質具有黏性,能將土壤粒子黏合在一起,其表面的正負電荷相互吸引,在沙面上逐漸形成一層“結皮”。這種結皮富含有機質和營養成分,能夠加速土壤的形成。

  2001年,中科院水生所與內蒙古自治區林業科學院合作,在庫布其沙漠東緣的達拉特旗建立了荒漠化綜合治理試驗站。然而,科研團隊很快遇到了難題。“理論上,1厘米土壤的自然形成需要100年,一個20厘米的耕作層形成則需要2000年。”劉永定說,荒漠藻自然形成結皮的時間太過漫長,另外,沙漠中風沙太大,荒漠藻還沒結皮就“全軍覆沒”。

  爲了解決這個問題,劉永定帶領團隊從各地采集的荒漠藻樣品中分離出數十個株系,並選出最優秀的藻種加以擴繁,再通過機械化手段“播藻”。“最快一年就可讓荒漠藻發育並産出持久有效的結皮。”劉永定說,結皮上會漸漸形成一個微型生物群落,菌類、苔藓、昆蟲等都會來,荒漠化的土地便朝著草地轉換。

  經過3—5年的治理,達拉特旗項目區林草覆蓋率由項目實施前的不足15%提高到80%以上,曾經肆虐的風沙得到了有效控制。如今,劉永定團隊運用藻類治理荒漠化的技術已經在庫布其沙漠、烏蘭布和沙漠、毛烏素沙地等地推廣開來。“生態治理有個原則是宜林則林、宜草則草、宜荒則荒。我們不是把原本就是沙漠的地區變成綠洲,而是要讓荒漠化的土地恢複曾經的綠色。”劉永定說。

  探索太空,小藻或成“探路先鋒”

  “藻類是一種古老的低等生物,目前已知的有3萬種左右。它們的適應能力和繁殖能力比較強,尤其是陸生藻類,被譽爲生命禁區的‘先鋒植物’。”劉永定介紹,藻類自身可以進行光合作用,將大自然的二氧化碳和水合成有機物;在合成的過程中,大多數植物需要氮肥,而一些藻類則不需要,它自己可以固氮,生物學中稱爲“全自養”。

  神奇的藻類世界,激發了劉永定進一步探索的動力,他還把目光轉移到外太空。1987年,從德國留學回國的劉永定接到了一項重要任務:開展空間生物學研究,探索利用藻類幫助宇航員在太空長期生存。他帶領的團隊先後參與6次返回式衛星實驗和2次神舟飛船實驗,研究在太空微重力、強輻射、極端溫度等不利條件下,通過生物的手段建立生命保障系統。實驗中,他們通過人工培育藻類植物,保證了魚、螺蛳等小動物在太空中存活,爲我國載人航天的相關探索提供了重要的理論支持。

  劉永定還大膽設想:“能不能把荒漠藻結皮的技術應用到火星上?”中科院水生所研究員、中國空間科學學會微重力科學專業委員會委員王高鴻認爲,藻類植物是地球上最早出現的植物,對物種起源和生命演化發揮了重要作用;火星上的環境特點與早期地球陸地極爲接近,那麽,人類探索火星,藻類植物或許能幫上大忙。

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