在中国“植树造林”的瑞士教授:友谊至上 | 专访苏黎世大学自然科学院长伯纳德·施密特

从2009年开始,由中、瑞、德三国科学家组成的科研团队在中国江西建立了全世界最大的野外生物多样性实验基地,研究中国亚热带森林的生态系统功能。作为实验的主要设计者,施密特教授和我们分享了他在跨国科研团队中工作的经验与感悟,以及他在中国的感受。

 

摄影:Meinrad Schade

 

swissnex China:请您和我们聊聊这个研究项目吧,它是怎样缘起的呢?

Bernhard Schmid: 我是这项研究最初的发起人。那是在2004年,当时我正和一个叫作Wetlands Ecology的德国研究团队共同来中国考察。就是在那一次的中国之旅,我和同事们聊到,如果做一项关于森林物种多样性与碳贮存的研究可能会很有意思。经过几次讨论之后,这个主意就渐渐地发展成了一项庞大的研究计划,我们后来有了中国科学院、德国自然科学基金会、瑞士联邦科学基金会和欧盟基金的支持。

swissnex China: 在《科学》杂志上发表的这篇论文的作者栏上足足列有60多位科研工作者的名字。

Bernhard Schmid:做这种大型跨国科研项目确实很有挑战性。但当我现在再回头看,发现它其实是也一种值得感恩的过程。我们最初就发现,团队中的德国同事通过他们之前的研究项目积累了许多在复杂的科研团队里的合作经验。因此,在申报课题时,德方团队非常高效地总结了提案,使我们很快便成功获得了基金会的赞助。

三个国家的研究团队在一起合作,这真的不是一件容易的事。中方团队的两位带头人都是我私下里比较熟悉的科学家,他们在项目初期起了很重要的作用,特别是中科院的马克平教授,他为德方的每个子项目都在中科院找到了一个相应的中国团队进行合作,这样一来,我们就总是有在内容上互补的成对课题组了。在我看来非常关键的是,我们会通过非常民主的讨论方式将整个项目进行细化,例如哪一组负责测量树木的生长进度,哪一组进行土壤分析,等等。

在这种大规模的科研项目中,通常都有一位总负责人。但是在我们这一次的研究中,由于德方团队从一开始就是由几个同等资历的教授组成的,因此瑞方团队也保持了这种步调,是一个总体上共同领导的团队。来自德国的Helge Bruelheide教授是我们项目的对外发言人。中国方面的团队领头人则是我的好朋友、非常优秀的植物学家马克平教授。

摄影:Stefan Michalski

swissnex China:作为连接瑞中两国教育和科研团队的机构,瑞士科技文化中心很想了解,您和中国科研团队共事的方式是怎样的?

Bernhard Schmid:和中国同事工作的过程真的很愉快,他们都非常开放、灵活。我就是用瑞士人的沟通方式和大家接洽,也并不会有任何交流障碍。有的时候,我甚至觉得他们在一些方面和瑞士人有点相似。

Bernhard Schmid: 您之前过有和中国团队合作的科研项目吗?

Schmid: 从来没有过。但是这次合作中的两位主要的中国同事,其中的一位是我当年在哈佛大学做访问学者的时候认识的,那会儿他是哈佛大学的博士后;另一位是我在巴黎的DIVERSITAS研究课题组中结识的。后来,他们成为了我的好朋友。所以其实就是在2004年那次我和德国的团队一起来中国的时候,我联系了他们两位教授见面,本来只是为德方寻求合作的建议,没想到后来竟然促成了一项如此大规模的科研合作。

swissnex China:现在您平均每年都来中国两三次。您会说中文吗?

Bernhard Schmid:我一直以来都没有时间学中文,但是我已经把这一项列入近期的计划之中了。因为我发现中国同事们在日常交流、上课和研讨的时候更愿意讲英语,其实他们更想和我们练习英语吧。

swissnex China:在这样的跨文化科研团队中,您觉得语言是个问题吗?

Bernhard Schmid:语言的差异在科研合作中完全不构成障碍。听不懂中文并不是一件坏事,毕竟各团队都有自己内部沟通的需要,小组内部用母语完成交流之后,再总结出合作要点,这种方式更高效。我认为双方更需要了解并尊重文化差异的存在,这是一个非常重要的前提。中国同事给我推荐了一本叫做《思想地图(The Geography of Thought)》的书,我觉得很有意思。另外,我还读了一些中国古代小说。和语言相比,我认为需要在文化方面了解更多。

swissnex China:您认为这个团队在此次科研项目中最让你难忘的是什么?

Bernhard Schmid:几乎是从无到有的过程,我们建立起了这个全世界最大的野外生物多样性实验基地,或许也是全世界最大的一项生态实验。所以我们的团队也是复杂而庞大的。但是经过明确合理的分工,我们摸索出了一种非常高效的协作模式。比如说,我是那个负责实验设计的人,而中国同事大多数都比较擅长管理,德国同事的工作则非常精细。

摄影:Stefan Michalski

就我个人而言,我很荣幸能在合作中结识这么多优秀的中国科学家。在开展这次研究之前,我还只有两位中国朋友,但现在我有很多啦。有了这些科学家朋友们的帮助,我才能够更多地了解这个国家,更好地体验这里的文化,更方便地深入偏远地区开展田野研究。

swissnex China:在任何合作的过程中,总会有一些棘手的事情发生。您能给我们举一些这次合作中的例子吗?

Bernhard Schmid:比如说,在研究的评估阶段,德方和中方都希望各自国家的科学基金会能参与到评估环节中来,这类问题解决起来就比较麻烦。在我看来,大型研究团队之中最难处理的是权责问题。比如,德国科学基金会向我施加了一部分压力,督促我把整个项目的管理权从德国的 BEF-China 小组转移给中方团队。但这并不是一件容易的事,因为在变更之前,每个人都必须要提前弄清楚自己应该对项目负有多大程度的责任,同时估量自己今后的参与程度。经历了一系列沟通之后,总算实现了移交,项目后期一直由中方团队进行全权管理。但是我一直见证着他们在科研工作内容繁重的压力下,同时还要承受后勤管理的负担。因此他们值得在研究成果中享受更多的声望。

swissnex China:您在调和的过程中具体做了什么呢?

Bernhard Schmid:我需要去调解中德双方团队之间的合作。有的时候我觉得,德国人的做事风格实在是太直接了,比如他们曾经要求中方立刻提供一组需要花费些时间才能处理好的研究数据。我和我妻子两人就成了他们两方之间弥合文化差异的交接人。我们必须承认,文化差异确实会在一定程度上影响研究的进行。但是遇到分歧的时候,我其实都会在中国同事这边多帮助一些。

swissnex China:通过这次合作,您有没有遇到接下来在中国可以进一步研究的新课题呢?

Bernhard Schmid:想到我这次能够在中国认识了这么多科学家朋友,我觉得自己非常幸运。因为他们的帮助,我们才能够敲定接下来一系列将要开展的中瑞合作科研项目。其中有些是和早已熟悉的中国同事们联络的,与刚结束的这次研究有关。另外,我们还将会在青藏高原地区举办一个夏季博士研修班;以及一些在欧洲进行的项目。

有了这些在科研工作中与我志同道合的好友,科研工作的纽带就能够被连接起来。两位我之前便熟识的中国教授,以及后来所认识的新的中国同事,他们从未让我失望过。我和很多我的朋友都认为,如果希望建立有效的国际合作科研机会,在学术考察交流团安排的访问行程之外,与有着共同科研志向的同事建立联络,这同样很关键。对我来说,同事之间的友谊是最重要的。

伯纳德·施密特 1983年在苏黎世大学获得植物学博士学位,后在哈佛大学做博士后研究工作。他曾经在国际上多所大学中担任教职。2009年至2014年在北京大学担任客座教授,2014年至2016年担任苏黎世大学自然科学院院长。目前,他主要从事全球变化、生物多样性和生态系统科学方向的研究。

 


 

背景研究:混交林的碳存储量是纯种林的两倍

 

作为“地球之肺”的森林生态系统能够将大气中的二氧化碳吸收和固定。为了减少温室气体排放,缓解全球气候变暖问题,根据2005年正式生效的《京都议定书》,中国积极推动森林碳汇发展,建立了清洁能源发展机制。但是长期以来,造林和再造林项目大多数采取的是规模种植单一树种的传统模式。

来自中国、瑞士和德国的联合科研团队发现亚热带混合种植林地的碳存储能力比单作林的多一倍,研究结果发表于国际期刊《Science》。该团队在中国建立了一个占地面积约40公顷(约合600亩)的林地,这是目前全球最大规模的野外生物多样性实验,种植树木量超过20万棵。该研究成果建议,种植多物种混交林能促进保护生物多样性和减缓气候变化的双赢,是比种植单一作物林地更好的植树造林策略。

 

摄影:Helge Bruelheide

2009年7月,来自中国、瑞士和德国的科学家们共同合作,在江西与浙江两省交界处建立了一个大型野外生物多样性实验 —— 中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验(BEF-China)。该实验在不同样本林地种植了多样性程度不同的的树种组合,从单物种纯林到由16个物种组成的混合种植林地,旨在研究树木多样性对森林生态系统功能的重要性。8年以后,每公顷16个物种的混合种植林地的平均碳存储量约为32吨。而每公顷纯林的碳存储仅约为12吨,不及混交林碳存储量的一半。植物通过光合作用从大气中吸收CO2,并转化成自身的生物能量。如果种植的森林能存储更多碳,我们能在增加木材产量的同时,还可以缓解温室效应。

 

混交林的碳存储量是纯种林的两倍

该研究结果与BEF-China此前发表于《Proceedings of the Royal Society B》杂志的一个野外观测研究结果一致,即树种多样性与碳存储量关系在自然林地中也呈正相关。这一系列论文的通讯作者,中国科学院植物研究所的马克平教授指出,“此前的研究是基于不同多样性水平的自然森林样地,因此无法证明更高的生物多样性是直接导致更高碳储量的原因。但现在我们通过一个野外控制实验,严格控制森林树木物种多样性,并得出了同样的结论。这证明了物种多样性是森林高产的原因。”

 

生物多样性能提高植被生产力,这一点在此前欧洲和美国的草地生态系统中已有实验证明。相比于草地生态系统,森林生态系统具有更丰富的生物多样性,树种间的生态位可能更相似。因此,科学家们曾推测森林生态系统生物多样性作用很小,或这基本没有作用。但是BEF-China的实验结果推翻了这个推论。“在中国的森林生态系统实验中,生物量随生物多样性的增加而快速增长,与草地生态系统类似。仅仅在种植4年之后,我们就能明显看到纯种林与混交林的区别”德国马丁-路德大学的Helge Bruelheide教授同中科院植物所科学家们一同视察野外实验样地时说,“这些差别在接下来的4年里越来越显著”。

图片来源:苏黎世大学

更高的森林生产力能缓减气候变化

目前,全世界很多地区都在开展大型的植树造林项目,希望种植更多的树木以缓解气候变化。在2010至2015年间,仅在中国每年新种植的森林就超过150万公顷。但这些新造林大部分为快速生长的纯林。“我们的研究表明,不同的森林在保护环境缓减气候变化中所起的作用并不相同:纯种林只能达到理想预期一半的生态系统服务。最大限度地提高碳存储及缓减全球变暖只能通过种植混种林来实现。此外,混种林也能贡献于保护世界濒危物种。”瑞士苏黎世的 Bernhard Schmid 教授是 BEF-China 实验的主要设计者之一,他解释道,“遗憾的是,目前整个林业仍存在一个普遍的误解:认为提高生产力和促进生物多样性,这二者不能同时实现。而事实则完全相反,种植多物种混交林反而能促进森林生产力”。研究还另外发现,种植多样性高的森林对虫害和越来越频繁的极端气候事件通常具有更高的抵抗力。与此同时,这也意味着全球生物多样性得到了保证。

 

从经济角度上,该研究结果也证明了混合种植的树林至关重要。如果将实验中观察到的结果推广到世界上所有的森林,那么全世界的树种多样性每降低10%,就会造成每年200亿美元的经济损失。