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刘永定驭藻

2020-01-13 人民日报 范昊天
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图为刘永定实地考察荒漠藻结皮效果。

  江南山区水库里鲜红的藻样、黑龙江土地里的“青苔”、昆仑山下大漠边缘的“原土”——那些似乎无处不在,却又形态各异的小藻,在刘永定眼中却是宝贝。

  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。刘永定是中国科学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。

  与藻结缘,临危受命治理滇池

  今年75岁的刘永定虽已从事藻类研究40年,但他起初却是一名农业专家。上世纪70年代,在十分简陋的条件下,他使用自制的微生物制剂大面积防治马尾松毛虫,一时间名声大噪。1978年,他参加了全国科学大会,获得“全国先进科技工作者”表彰。

  1979年,他考上了中科院水生所的研究生,师从我国著名的藻类学家黎尚豪院士,自此与藻结缘。研究生毕业后,他便留在水生所工作。

  “以前滇池水质还能满足群众饮水等需求,但是,随着滇池污染程度加剧,暴发了严重的蓝藻水华。”刘永定说。

  本世纪初,国家设立了“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”课题,刘永定出任首席科学家。经过长期的摸索,刘永定和他的团队最终研究出控制蓝藻的基本思路:在截污控污、加强水动力的基础上,把湖泊分3个圈层、10个关键位点,分5个阶段系统、综合地采取措施,促使湖泊生态系统完成“稳态转换”。2002年,他据此绘制了治理滇池蓝藻水华的“路线图”。

  随着“以鱼控藻”、恢复水生植被、建设藻水分离站等系统性防控治理的措施一步步落实到位,滇池蓝藻水华逐渐得到控制,水质一天天好起来。2016年,刘永定获得“护滇卫士”终身贡献奖。

  千挑万选,巧用良藻治沙

  从对陆生藻类的研究基础出发,刘永定萌生了一个想法:在水中,藻类的强大繁衍力和蔓延力是危害。那如果换个地方,能否为人类所用呢?

  在长期的研究中,他发现,沙漠中生长着一类“荒漠藻”,它们不怕晒、不怕冻,耐旱、耐高温,还抗紫外线辐射。据刘永定介绍,只要有一点水,荒漠藻就能生长。它分泌出的多糖物质具有黏性,能将土壤粒子黏合在一起,其表面的正负电荷相互吸引,在沙面上逐渐形成一层“结皮”。这种结皮富含有机质和营养成分,能够加速土壤的形成。

  2001年,中科院水生所与内蒙古自治区林业科学院合作,在库布其沙漠东缘的达拉特旗建立了荒漠化综合治理试验站。然而,科研团队很快遇到了难题。“理论上,1厘米土壤的自然形成需要100年,一个20厘米的耕作层形成则需要2000年。”刘永定说,荒漠藻自然形成结皮的时间太过漫长,另外,沙漠中风沙太大,荒漠藻还没结皮就“全军覆没”。

  为了解决这个问题,刘永定带领团队从各地采集的荒漠藻样品中分离出数十个株系,并选出最优秀的藻种加以扩繁,再通过机械化手段“播藻”。“最快一年就可让荒漠藻发育并产出持久有效的结皮。”刘永定说,结皮上会渐渐形成一个微型生物群落,菌类、苔藓、昆虫等都会来,荒漠化的土地便朝着草地转换。

  经过3—5年的治理,达拉特旗项目区林草覆盖率由项目实施前的不足15%提高到80%以上,曾经肆虐的风沙得到了有效控制。如今,刘永定团队运用藻类治理荒漠化的技术已经在库布其沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地等地推广开来。“生态治理有个原则是宜林则林、宜草则草、宜荒则荒。我们不是把原本就是沙漠的地区变成绿洲,而是要让荒漠化的土地恢复曾经的绿色。”刘永定说。

  探索太空,小藻或成“探路先锋”

  “藻类是一种古老的低等生物,目前已知的有3万种左右。它们的适应能力和繁殖能力比较强,尤其是陆生藻类,被誉为生命禁区的‘先锋植物’。”刘永定介绍,藻类自身可以进行光合作用,将大自然的二氧化碳和水合成有机物;在合成的过程中,大多数植物需要氮肥,而一些藻类则不需要,它自己可以固氮,生物学中称为“全自养”。

  神奇的藻类世界,激发了刘永定进一步探索的动力,他还把目光转移到外太空。1987年,从德国留学回国的刘永定接到了一项重要任务:开展空间生物学研究,探索利用藻类帮助宇航员在太空长期生存。他带领的团队先后参与6次返回式卫星实验和2次神舟飞船实验,研究在太空微重力、强辐射、极端温度等不利条件下,通过生物的手段建立生命保障系统。实验中,他们通过人工培育藻类植物,保证了鱼、螺蛳等小动物在太空中存活,为我国载人航天的相关探索提供了重要的理论支持。

  刘永定还大胆设想:“能不能把荒漠藻结皮的技术应用到火星上?”中科院水生所研究员、中国空间科学学会微重力科学专业委员会委员王高鸿认为,藻类植物是地球上最早出现的植物,对物种起源和生命演化发挥了重要作用;火星上的环境特点与早期地球陆地极为接近,那么,人类探索火星,藻类植物或许能帮上大忙。

  (原载于《人民日报》 2020-01-13 14版)

打印 责任编辑:侯茜
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