七八月的清華園，草木蔥蘢。一間靜謐的圖書(shū)室內(nèi)，記者見(jiàn)到了地球系統(tǒng)科學(xué)系副教授王焓與博士生張瀚。近日，師生兩人并肩合作，收獲了一篇《科學(xué)》成果。
隨著話(huà)匣子打開(kāi)，能感受到兩人日常相處時(shí)的融洽。兩人向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》回憶，初次見(jiàn)面時(shí)，王焓曾和張瀚分享了自己長(zhǎng)期思考的一個(gè)科研問(wèn)題：為什么自然界在演化的過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)“達(dá)爾文魔鬼”，即具備使繁殖力達(dá)到最大的一切特征的物種。
這個(gè)問(wèn)題引發(fā)了張瀚的共鳴，她最終選擇師從王焓攻讀博士學(xué)位。盡管相差16歲，這對(duì)師生有時(shí)卻像一對(duì)“姐妹”，總能看到對(duì)方身上的優(yōu)點(diǎn)。王焓認(rèn)為，張瀚身上有著科研所需的認(rèn)真與嚴(yán)謹(jǐn)。而張瀚也坦言，王焓對(duì)科學(xué)的專(zhuān)注和品味讓她看到了科研工作者應(yīng)有的樣子。
如今，這對(duì)師生已并肩合作4年。此次采訪(fǎng)中，兩人向記者介紹了最新的研究成果，并回憶了4年相處中的點(diǎn)滴故事。
錨定“樹(shù)干”，一次“反常識(shí)”的試驗(yàn)
在最新的研究中，王焓帶領(lǐng)張瀚與來(lái)自澳大利亞、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、捷克等全球各地的合作者證明了一件事：樹(shù)干呼吸具有熱適應(yīng)性。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)理解全球氣候變化具有重要意義。
傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，升溫會(huì)急劇增強(qiáng)植物的呼吸作用，進(jìn)而加劇氣候變暖。然而，近年來(lái)的研究表明，植物可通過(guò)熱適應(yīng)機(jī)制減弱呼吸作用對(duì)升溫的響應(yīng)。長(zhǎng)期以來(lái)，葉片和根系組織的呼吸熱適應(yīng)已得到較多關(guān)注。但樹(shù)干是否也存在呼吸熱適應(yīng)現(xiàn)象？這個(gè)問(wèn)題始終缺乏系統(tǒng)研究。
“所謂的呼吸熱適應(yīng)，就是說(shuō)植物不會(huì)因?yàn)闅夂蜃兣蜔o(wú)限制地加速釋放二氧化碳，而是會(huì)通過(guò)自我調(diào)節(jié)，進(jìn)入一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)?！蓖蹯式忉屨f(shuō)，“就像運(yùn)動(dòng)員或經(jīng)常鍛煉的人，平靜情況下心跳會(huì)比不常鍛煉的普通人慢。”
可樹(shù)干呢？王焓表示，大家可能以為樹(shù)干只有“死結(jié)構(gòu)”，像建筑的承重墻，只負(fù)責(zé)支撐。“但樹(shù)干是活的！”王焓加重了語(yǔ)氣，只要是活生生的機(jī)體就會(huì)有呼吸，可惜鮮有人關(guān)注它的“呼吸”，更別提“熱適應(yīng)”了?！八褚慌_(tái)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，需要呼吸維持細(xì)胞活性，怎么能夠被忽視？”
為解答這個(gè)“少有人問(wèn)津”的問(wèn)題，師徒倆跳出了生態(tài)學(xué)“觀(guān)察—?dú)w納”的常規(guī)路徑，借鑒類(lèi)似于物理學(xué)研究中“理論預(yù)測(cè)—觀(guān)測(cè)驗(yàn)證”的方法，為得出結(jié)論打下更加堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?！拔覀兿韧茰y(cè)：升溫1℃，單位質(zhì)量樹(shù)干的基礎(chǔ)呼吸速率大約會(huì)下降十分之一 ——這不是拍腦袋，是基于生理機(jī)制和適應(yīng)理論推導(dǎo)的定量預(yù)測(cè)?！蓖蹯收f(shuō)，“這種定量的預(yù)測(cè)不僅關(guān)注方向性，還強(qiáng)調(diào)對(duì)強(qiáng)度的可靠預(yù)測(cè)，可以確保模型的嚴(yán)謹(jǐn)性。”
驗(yàn)證之路卻步步是坎。樹(shù)干呼吸的觀(guān)測(cè)研究始于20世紀(jì)五六十年代，但老方法缺乏統(tǒng)一的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)代紅外傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)寥寥無(wú)幾。
“沒(méi)數(shù)據(jù)？自己測(cè)！缺文獻(xiàn)？全世界找！”張瀚回憶，她們翻遍了全球各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的文獻(xiàn)，從熱帶雨林到寒帶針葉林，逐篇篩選可用數(shù)據(jù)；又聯(lián)合澳大利亞、英國(guó)、美國(guó)的合作者開(kāi)展聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，在陡坡上爬樹(shù)，在雨林里蹲守，一點(diǎn)點(diǎn)攢數(shù)據(jù)。
歷時(shí)四年，她們建起全球首個(gè)樹(shù)干呼吸數(shù)據(jù)庫(kù)：涵蓋68個(gè)野外站點(diǎn)、187個(gè)物種，共8782條數(shù)據(jù)。結(jié)果令人振奮：全球空間溫度每升1℃，樹(shù)干基礎(chǔ)呼吸速率的熱敏感性下降10.6±0.5%，與理論預(yù)測(cè)高度吻合。
這意味著什么？“到2100年，僅樹(shù)干的熱適應(yīng)，就可能讓陸地生態(tài)系統(tǒng)少排24%～46%的碳。”王焓解釋?zhuān)F(xiàn)有氣候模型沒(méi)算上這部分，可能高估了未來(lái)碳排放——她們的研究，相當(dāng)于給地球系統(tǒng)模型“校準(zhǔn)了刻度”。
一個(gè)失誤，導(dǎo)師的反應(yīng)卻出乎意料
2024年7月，稿件投出一個(gè)多月后，《科學(xué)》期刊編輯的回復(fù)出現(xiàn)在王焓的郵箱里：interested（感興趣）。
這一積極信號(hào)讓她們備受鼓舞，但同時(shí)也收到了“6周內(nèi)完成修改意見(jiàn)”的要求。其中一位審稿人對(duì)數(shù)據(jù)處理提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的建議，對(duì)這項(xiàng)研究而言，這意味著要重新分析近萬(wàn)條數(shù)據(jù)，將研究工作全盤(pán)翻新。
張瀚進(jìn)入了“連軸轉(zhuǎn)”模式，開(kāi)始晚睡早起地修改論文。臨近最后期限時(shí)，她依舊坐在屏幕前調(diào)試代碼。然而，就在即將大功告成時(shí)，她卻發(fā)現(xiàn)一個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)從最開(kāi)始就搞錯(cuò)了……一時(shí)間，自責(zé)與焦慮涌上心頭。
起初，張瀚不愿告知導(dǎo)師，試圖加班加點(diǎn)解決問(wèn)題。王焓察覺(jué)她狀態(tài)異常后主動(dòng)詢(xún)問(wèn)，得知情況后，只是平靜地說(shuō)：“先休息一下，我們一起看看怎么處理?！?/p>
導(dǎo)師平靜的反應(yīng)讓張瀚感到意外的同時(shí)，也讓她意識(shí)到，科學(xué)探索中，遇到問(wèn)題、困難和挫折是常態(tài)，在困境中保持冷靜才能更好地解決問(wèn)題。
2021年暑假，張瀚本科畢業(yè)。當(dāng)時(shí)，清華的宿舍還未對(duì)新生開(kāi)放，王焓邀請(qǐng)張瀚住在家里，讓她能專(zhuān)注于工作，也方便隨時(shí)交流討論。王焓發(fā)現(xiàn)，這個(gè)開(kāi)朗愛(ài)笑的女孩工作時(shí)十分認(rèn)真，有時(shí)自己站在她身邊好一會(huì)兒，她看見(jiàn)時(shí)“會(huì)嚇一跳”。文獻(xiàn)中的測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)——有的采用“單位質(zhì)量”，有的采用“單位體積”，張瀚就邊換算、邊記錄，像拼圖一樣，一點(diǎn)點(diǎn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，建起全球首個(gè)以“單位質(zhì)量”為基準(zhǔn)的樹(shù)干呼吸數(shù)據(jù)庫(kù)。
面對(duì)這個(gè)“突然冒出來(lái)”的數(shù)據(jù)庫(kù)，王焓的同事一邊感到震驚，一邊感嘆這項(xiàng)工作的不易。在王焓看來(lái)，科研中師生需要相互配合、互相成就。而張瀚，是一個(gè)她覺(jué)得“可以放心托付的人”。
回憶起那段跟導(dǎo)師“同住在一個(gè)屋檐下的日子”，張瀚覺(jué)得既忙碌又溫馨。除了每天窩在房間，對(duì)著電腦分析數(shù)據(jù)，她們也會(huì)在傍晚一起到公園散步，看植物、聊科研。有時(shí)，師徒兩人會(huì)為對(duì)方秀一把“廚藝”。張瀚對(duì)自己當(dāng)時(shí)做的一道紅燒魚(yú)感到十分滿(mǎn)意，王焓笑著“拆臺(tái)”：“哪有那么好吃？”
科研是一種共同奮斗、彼此陪伴的生活方式
作為一名植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家，王焓愛(ài)野外就像候鳥(niǎo)依戀森林。她會(huì)帶著學(xué)生們“扎進(jìn)”山林——在福建龍巖的常綠闊葉林里，她們抱著樹(shù)干裝儀器；在海南雨林里，踩著泥濘爬坡，像“猿人”一樣用藤蔓做秋千“蕩”過(guò)陡坡。
“只有真的站在樹(shù)下，才能感受到樹(shù)干的呼吸有多奇妙。”張瀚說(shuō)。
每當(dāng)學(xué)生流露出對(duì)野外的熱愛(ài)時(shí)，王焓都倍感欣慰，“這才是做生態(tài)研究該有的樣子?！?/p>
“生態(tài)學(xué)家們往往正是在野外的測(cè)定、觀(guān)察和追問(wèn)中，捕捉到了那些關(guān)鍵的變異來(lái)源，以及那些對(duì)理論構(gòu)建最具啟發(fā)性的靈光乍現(xiàn)?！蓖蹯收f(shuō)。
在她看來(lái)，科研不是為了趕任務(wù)、發(fā)文章，而是“集結(jié)一群真正熱愛(ài)自然、充滿(mǎn)探索精神的人”，在輕松自由的氛圍中，“用眼睛去發(fā)現(xiàn)、用心去提問(wèn)、用思維去延伸”。
在張瀚和同門(mén)師兄弟姐妹的心里，王焓既是良師，更是益友。王焓指導(dǎo)學(xué)生不會(huì)僅僅停留在技術(shù)層面，而是著重培養(yǎng)其科研品味、自主思考能力和對(duì)學(xué)術(shù)問(wèn)題的理解方式。
張瀚本科學(xué)的是地理學(xué)，這使她剛進(jìn)入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域時(shí)，在思維方式上存在一定的不適應(yīng)。因?yàn)榈乩韺W(xué)研究更偏向宏觀(guān)視角與空間特征分析，而生態(tài)學(xué)更注重機(jī)制探索與問(wèn)題導(dǎo)向的研究方法。在王焓的指導(dǎo)下，她的思維逐漸打開(kāi)。
“我們的實(shí)驗(yàn)室就是王老師為大家搭建起的自由探索的科學(xué)天地?！睆堝f(shuō)。
王焓來(lái)自陜西，張瀚來(lái)自山東，課題組的其他成員也都來(lái)自五湖四海。盡管背景不同、研究方向各異，但大家相處得卻像一家人。每年年終，課題組都有一個(gè)傳統(tǒng)：每人用5分鐘回顧過(guò)往、展望未來(lái)。那不是嚴(yán)肅的匯報(bào)，更像是一場(chǎng)輕松的聚會(huì)。
2024年底的聚會(huì)上，王焓與學(xué)生們一起買(mǎi)了一個(gè)蛋糕，邊吃邊聊，慶祝這一年的收獲與成長(zhǎng)。張瀚和同門(mén)收集了一年中的照片，出野外、聚餐、放風(fēng)箏……在這樣的氛圍中，科研不再是冷冰冰的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)，而是一種共同奮斗、彼此陪伴的生活方式。
采訪(fǎng)尾聲，話(huà)題又回到最初?！八裕莻€(gè)‘達(dá)爾文魔鬼’你們找到了嗎？植物入侵物種算不算？”
“算一定程度上的‘小魔鬼’，但肯定不算全球霸主。這個(gè)問(wèn)題，我們會(huì)一直追下去?！蓖蹯收f(shuō)。
相關(guān)資料信息：
https://doi.org/10.1126/science.adr9978
https://mp.weixin.qq.com/s/SMkb-DPdzhC-18Im66J8UA
編輯：李華山
