七八月的清華園，草木蔥蘢。一間靜謐的圖書室內(nèi)，記者見到了地球系統(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。
隨著話匣子打開，能感受到兩人日常相處時的融洽。兩人向《中國科學(xué)報》回憶，初次見面時，王焓曾和張瀚分享了自己長期思考的一個科研問題：為什么自然界在演化的過程中，沒有出現(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。
這個問題引發(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，這對師生有時卻像一對“姐妹”，總能看到對方身上的優(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，王焓對科學(xué)的專注和品味讓她看到了科研工作者應(yīng)有的樣子。
如今，這對師生已并肩合作4年。此次采訪中，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。
王焓（右）與博士生張瀚（左）。受訪者供圖
錨定樹干，填補(bǔ)空白
在最新的研究中，王焓帶領(lǐng)張瀚與來自澳大利亞、德國、英國、美國、捷克等全球各地的合作者證明了一件事：樹干呼吸具有熱適應(yīng)性。這一發(fā)現(xiàn)對理解全球氣候變化具有重要意義。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，升溫會急劇增強(qiáng)植物的呼吸作用，進(jìn)而加劇氣候變暖。然而，近年來的研究表明，植物可通過熱適應(yīng)機(jī)制，來減弱呼吸作用對升溫的響應(yīng)。長期以來，葉片和根系組織的呼吸熱適應(yīng)已得到較多關(guān)注。但樹干是否也存在呼吸熱適應(yīng)現(xiàn)象？這個問題始終缺乏系統(tǒng)研究。
“所謂的呼吸熱適應(yīng)，就是說植物不會因為氣候變暖就無限制地加速釋放二氧化碳，而是會通過自我調(diào)節(jié)，進(jìn)入一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。”王焓解釋說，“運(yùn)動員或經(jīng)常鍛煉的人，平靜情況下心跳會比沒經(jīng)過鍛煉的普通人慢。”
可樹干呢？王焓表示，大家可能以為樹干只有“死結(jié)構(gòu)”，像建筑的承重墻，只負(fù)責(zé)支撐。“但樹干是活的！”王焓加重了語氣，只要是活生生的機(jī)體就會有呼吸，可惜鮮有人關(guān)注它的“呼吸”，更別提“熱適應(yīng)”了。“它像一臺持續(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“少有人問津”的問題，師徒倆跳出了生態(tài)學(xué)“觀察－歸納”的常規(guī)路徑，借鑒類似于物理學(xué)研究中“理論預(yù)測－觀測驗證”的方法，為得出結(jié)論打下更加堅實的理論基礎(chǔ)。“我們先推測：升溫1℃，單位質(zhì)量樹干的基礎(chǔ)呼吸速率大約會下降十分之一——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。”王焓說，“這種定量的預(yù)測不僅關(guān)注方向性，還強(qiáng)調(diào)對強(qiáng)度的可靠預(yù)測，可以確保模型的嚴(yán)謹(jǐn)性。”
驗證之路卻步步是坎。樹干呼吸的觀測研究始于20世紀(jì)五六十年代，但老方法缺乏統(tǒng)一的測定標(biāo)準(zhǔn)；現(xiàn)代紅外傳感器測量的數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)寥寥無幾。
“沒數(shù)據(jù)？自己測！缺文獻(xiàn)？全世界找！”張瀚回憶，他們翻遍了全球各類生態(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、美國的合作者開展聯(lián)動試驗，在陡坡上爬樹，在雨林里蹲守，一點(diǎn)點(diǎn)攢數(shù)據(jù)。
歷時四年，他們建起全球首個樹干呼吸數(shù)據(jù)庫：涵蓋68個野外站點(diǎn)、187個物種，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)測高度吻合。
這意味著什么？“到2100年，僅樹干的熱適應(yīng)，就可能讓陸地生態(tài)系統(tǒng)少排24%～46%的碳。”王焓解釋，現(xiàn)有氣候模型沒算上這部分，可能高估了未來碳排放——他們的研究，相當(dāng)于給地球系統(tǒng)模型“校準(zhǔn)了刻度”。
王焓與張瀚在福建龍巖亞熱帶山區(qū)的常綠闊葉林測量和記錄樹干的呼吸速率。受訪者供圖
問題是常態(tài)，冷靜是最優(yōu)解
2024年7月，稿件投出一個多月后，《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）。
這一積極信號讓她們備受鼓舞，但同時也收到了“6周內(nèi)完成修改意見”的要求。其中一位審稿人對數(shù)據(jù)處理提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的建議，對這項研究而言，這意味著要重新分析近萬條數(shù)據(jù)，將研究工作全盤翻新。
張瀚進(jìn)入了“連軸轉(zhuǎn)”模式，開始晚睡早起地修改論文。臨近最后期限時，她依舊坐在屏幕前調(diào)試代碼。然而，就在即將大功告成時，她卻發(fā)現(xiàn)一個基礎(chǔ)參數(shù)從最開始就搞錯了……一時間，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)解決問題。王焓察覺她狀態(tài)異常后主動詢問，得知情況后，只是平靜地說：“先休息一下，我們一起看看怎么處理。”
導(dǎo)師平靜的反應(yīng)讓張瀚感到意外的同時，也讓她意識到，科學(xué)探索中，遇到問題、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題。
2021年暑假，張瀚本科畢業(yè)。當(dāng)時，清華的宿舍還未對新生開放，王焓邀請張瀚住在家里，讓她能專注于工作，也方便隨時交流討論。王焓發(fā)現(xiàn)，這個開朗愛笑的女孩工作時十分認(rèn)真，有時自己站在她身邊好一會兒，她看見時“會突然嚇一跳”。文獻(xiàn)中的測量數(shù)據(jù)沒有統(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)，建起全球首個以“單位質(zhì)量”為基準(zhǔn)的樹干呼吸數(shù)據(jù)庫。
面對這個“突然冒出來”的數(shù)據(jù)庫，王焓的同事一邊感到震驚，一邊感嘆這項工作的不易。在王焓看來，科研中師生需要相互配合，互相成就。而張瀚，是一個她覺得“可以放心托付的人”。
回憶起那段跟導(dǎo)師“同住在一個屋檐下的日子”，張瀚覺得既忙碌又溫馨。除了每天窩在房間，對著電腦分析數(shù)據(jù)，她們也會在傍晚一起到公園散步，看植物、聊科研。有時，師徒兩人也會互相為對方秀一把“廚藝”。張瀚對自己當(dāng)時做的一道紅燒魚感到十分滿意，王焓笑著“拆臺”：“哪有那么好吃？”
2023年王焓被評為清華大學(xué)“良師益友”。圖為王焓（左前二）與課題組學(xué)生在“良師益友”活動中。受訪者供圖
師生相長，共建科研家園
作為一名植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家，王焓愛野外就像候鳥依戀森林。她會帶著學(xué)生們“扎進(jìn)”山林————在福建龍巖的常綠闊葉林里，他們抱著樹干裝儀器；在海南雨林里，踩著泥濘爬坡，像“猿人”一樣用藤蔓當(dāng)秋千跨過陡坡。
“只有真的站在樹下，才能感受到樹干的呼吸有多奇妙。”張瀚說。
每當(dāng)學(xué)生流露出對野外的熱愛時，王焓都倍感欣慰，“這才是做生態(tài)研究該有的樣子。”
“生態(tài)學(xué)家們往往正是在野外的測定、觀察和追問中，捕捉到了那些關(guān)鍵的變異來源，以及那些對理論構(gòu)建最具啟發(fā)性的靈光乍現(xiàn)。”王焓說。
在她看來，科研不是為了趕任務(wù)、發(fā)文章，而是“集結(jié)一群真正熱愛自然、充滿探索精神的人”，在輕松自由的氛圍中，“用眼睛去發(fā)現(xiàn)、用心去提問、用思維去延伸”。
在張瀚和同門師兄弟姐妹的心里，王焓既是良師，更是益友。王焓指導(dǎo)學(xué)生不會僅僅停留在技術(shù)層面，而是著重培養(yǎng)其科研品位、自主思考能力和對學(xué)術(shù)問題的理解方式。
張瀚本科學(xué)的是地理學(xué)，這使得她剛進(jìn)入生態(tài)學(xué)領(lǐng)域時，在思維方式上存在一定的不適應(yīng)。因為地理學(xué)研究更偏向宏觀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。
“我們的實驗室就是王老師為大家搭建起的自由探索的科學(xué)天地。”張瀚說。
王焓來自陜西，張瀚來自山東，課題組的其他成員也都來自五湖四海，盡管背景不同，研究方向各異，但他們相處得卻像一家人。每年年終，課題組都會有一個傳統(tǒng)：每人用5分鐘回顧過往、展望未來。那不是嚴(yán)肅的匯報，而更像是一場輕松的聚會。
王焓（右五）課題組合影。受訪者供圖。
2024年底的聚會上，王焓與學(xué)生們一起買了一個蛋糕，邊吃邊聊，慶祝這一年的努力與成長。張瀚和同門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)和實驗，而是一種共同奮斗、彼此陪伴的生活方式。
采訪尾聲，話題又回到最初。“所以，那個‘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。這個問題，我們會一直追下去。”王焓說。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adr9978
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