科学家如何“智斗”入侵物种?深海里的小地震也会引发大海啸?如何在道路交通设计中为野生动物留出“生命通道”?近日,由广州市科技局主办,广州物联网研究院和广东科学中心承办的格致论道·湾区第18期在广东科学中心举办。
本期讲坛以“守护的力量”为主题,邀请来自不同科研领域的6位嘉宾,聚焦不同话题分享了他们汇聚科学力量、守护共同家园的故事。
□ 邱强:深海里的小地震也会引发大海啸
最常见且造成严重损失的海啸灾害,往往是由于俯冲带地震引起的。俯冲带多位于深海,作为物质消亡和能量交换的重要区域,这里地震频发,能引起大范围水体扰动,从而引发海啸。因此,搞清楚俯冲带的地震破裂特征、震后形变的规律和孕震区域岩石的物理属性,对地震和海啸灾害预警和评估至关重要。
“然而,俯冲带大多在深海区域,观测研究难度大。”中国科学院南海海洋研究所研究员邱强分享了他和同事的研究成果:通过实地参与海啸灾后调查和分析其他陆域俯冲带地震数据,他们发现,复杂的断层会影响地震破裂的传播,而俯冲带的外增生楔里,存在着大量高角度的逆冲结构,这类结构发生滑动时,能抬高大幅度的水体,从而引发放大效应的海啸。“通过数据建模,我们可以提前评估其他俯冲带区域的地震海啸情况。”
邱强介绍,“我国华南沿海历史上曾发生过强震并引发海啸,主要受滨海断裂带和马尼拉俯冲带影响。其中威胁最大的马尼拉俯冲带,如果发生特大地震,那么华南沿海很可能会受到严重的海啸威胁。”目前,我国自然资源部海啸预警中心已经自主建立比较完善的南中国海区域智能式海啸预警系统,24小时全天候运行,为沿海周边9个国家提供全天候海啸预警服务。
□ 王云:设计野生动物的“生命通道”
野生动物保护和道路交通设计有关系吗?交通运输部科学研究院研究员王云给出了肯定答复。据交通运输部规划研究院统计,2020年底,我国路网规模已居世界前列,特别是高速公路里程位居世界第一。其中,许多公路延伸到了山区,为人们提供交通出行便利的同时,也在阻碍着野生动物迁徙移动。 据统计,全球4677种兽类,其中124种受“路杀”威胁。
王云及其团队在东北长白山区开展了多年野生动物与道路交通设计的研究。他介绍,这里两栖类动物分布广泛且占“路杀”比例高达77%,因此在公路建设中采取一些动物保护措施是很有必要的。
他们通过实验观察发现,两栖类动物过路至少面临七重障碍,包括动物难以穿过的隔离栅、过高陡峭的排水沟、深且小的涵洞、高温干燥的沥青路面等。于是,他们以中国林蛙和中国蟾蜍为对象,设计各种动物通道模型,观察它们跳跃高度、攀爬角度以及成功穿越概率,得出了隔离栅、排水沟和涵洞等道路设计模型的最佳值。
在青藏公路沿线,王云和团队针对藏羚羊、野牦牛等也做了动物通道分析及设计,提出了适合不同体型动物的道路通道设计尺寸,并且被纳入了交通运输部行业推荐性标准中。
□ 谢黎炜:人类肠道里有组“胖瘦菌”
许多人不知道,人类全身上下遍布各种微生物,和人体细胞数量几乎等同。而肠道里的微生物数量更是占据了成人体内微生物的90%。肠道内微生物对人类有何影响?
广东省科学院微生物研究所研究员谢黎炜告诉观众,我国肥胖人口总数已稳居世界第一,而肠道菌群是肥胖的重要诱发因素。“在众多的饮食干预方法里,低碳水化合物饮食能显著改善肠道菌群。但是,低碳饮食的减重也存在较强的个体差异,这种差异与肠道菌群的组成和多样性密切相关。”
有没有其他手段去避免个体差异的问题呢?他进一步发现,益生菌分泌的代谢产物——后生元能有效减轻肥胖症以及相关代谢性综合征表型。于是,谢黎炜团队选择健康小鼠、肥胖型小鼠以及潜在肥胖小鼠进行实验。在健康饮食组补充后生元后,健康小鼠具有显著提高的胰岛素敏感性,并且促进脂肪燃烧;在潜在肥胖型小鼠模型中,后生元能预防代谢综合征的发生,降低肝脏中脂肪的合成和累积。这些实验结果充分证明后生元能独立于饮食,提高机体抵抗代谢性综合征的功能性成分。
“饮食的调整可以改善一部分人群的代谢,但具有较强的依赖性。维持一个健康的生活状态,比任何的干预形式都更有效。”谢黎炜补充道。
□ 李军:“智斗”入侵物种草地贪夜娥
据统计,截至目前我国共有660多种入侵物种,对我国的生态安全造成严重威胁。作为世界性的重大迁飞性害虫,草地贪夜蛾于2019年初传入我国,凭借“能吃、能生、能飞、能适应、抗药性强”等特性,一年蔓延了我国26个省,对粮食安全尤其是玉米造成非常大的危害。而广东生产的甜玉米占全国种植面积的50%,面临极大冲击。
广东省科学院动物研究所研究员李军及其团队在草地贪夜蛾入侵之初就深入田间调查,采集虫卵进行孵化饲养,最终在虫卵上发现了两种自然状态下的本地寄生蜂天敌。同时对所内已保存的30多个品系寄生蜂进行实验筛选,最终也成功选出了12种具有良好防治效果的寄生蜂。通过大量人工饲养寄生蜂,进行室外释放,以达到可持续控制草地贪夜蛾的目标。
此外,他和团队对所内存放的20多种病原微生物进行筛选,发现白僵菌对草地贪夜蛾的杀卵性强,后期将考虑通过寄生蜂携带病原微生物,主动寻找寄主进行感染和寄生,以达到防治增效作用。
“物种入侵对我们国家的威胁非常大,作为普通公众,也应时刻警惕,网购时不要随意购买国外新奇物种,更不要随便放生巴西龟、观赏鱼等,否则有可能会违反生物安全法。”
□ 全洪:在南越王墓窥见两千多年前的饮食文化
南越国时期是古代岭南地区第一个发展高峰,是岭南文化形成和发展的一个重要的阶段。“南越王墓作为岭南地区规模最大、保存完好、随葬器物最丰富的一座墓葬,为岭南文明的研究提供了相当丰富的材料。”活动上,广州市文物考古研究院二级研究员全洪通过一件件南越王墓里的珍贵文物,再现岭南古国文明。
“南越王墓中出土了大量的炊具,蒸煮煎炊具一应俱全,再现了王宫的钟鸣鼎食之象。出土的食物种类多样,水果有荔枝、杨梅等,还有如禾花雀、鹿以及龟类等动物,可见当今广东人会吃的形象早在两千多年前就有迹可循。”全洪说。
同时,南越王墓还出土非常多的丝织品,如丝缕玉衣,这是我国迄今所见唯一一套形制完备的丝缕玉衣。除此之外,南越国时期还开启了海上丝绸之路,出土的文物如波斯银盒、玉角杯等也体现出异域风情。
□ 庞伟:用自然的力量塑造公园
我国的木本植物多达8000种,而一般大城市风景园林里只用了200到400种。 “我们身边并不缺姹紫嫣红的公园,但缺乏以自然意志生长的公园,只有放弃一些人的意志和挑选,尊重和信任自然,才能形成城市里稀缺也不可或缺的自然生态公园”。 资深景观设计师庞伟说。
以庞伟及其团队设计的第19届国际植物学大会纪念公园为例,他们提出只改善公园表层土壤、不种一棵植物而让“风种、鸟种、昆虫种”、留一条观察小径的方案。
起初,方案遭到了绝大部分人的质疑,植物学纪念公园怎么能不种植物呢?放任自然只会让外来入侵的恶性植物占据整个公园。经过努力,一个光秃秃的公园还是开起来了,一段时间后,公园变得郁郁葱葱,虽然外来入侵物种确实占据很大的优势,但本土品种也在倔强生长。公园甚至还吸引了一些国家级的野生保护动物,形成了一个相对完整的生态系统。深圳市政府针对公园出台了“2121计划”,打算进行一个为期百年的自然科学实验,让非政府科普组织、青少年植物爱好者等持续观察“自然的力量”。
除了科学演讲外,本期活动还特别策划了圆桌对话,主持人蔡凌就“科学家是否是一份理想的职业”“科学研究的现实意义”以及“科研工作中的精神支撑”等话题与众嘉宾进行了深度交流和讨论,共话科学力量如何保卫人类共同的家园。
文/广州日报·新花城记者: 方晴 通讯员:雷锦萍
图/广州日报·新花城记者: 王燕 通讯员:雷锦萍
广州日报·新花城编辑:苏琬茜