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    北京会员陈效逑:四十载物候情缘

    作者:刘婉茹   信息来源:科学中国人   发布时间: 2019年06月19日
      
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      人物简介:

      陈效逑,现任北京大学城市与环境学院二级教授。1994年在德国法兰克福大学地球科学系获博士学位,主要从事植物物候学和全球气候变化方面的研究,现任国际生物气象学会物候学委员会副主席。发表学术论文70余篇,出版英文、德文和中文专著各1部,高等学校教材3部。1996 获北京市优秀图书三等奖;1997年获北京市科技进步奖三等奖;2004年获第十届北京大学“十佳教师”称号;2005年获北京大学优秀博士后奖和北京大学教学成果一等奖;2007年主讲的“自然地理学”被评为北京市精品课程;2008年编著的《自然地理学原理》被评为北京高等教育精品教材;2009年主讲的“自然地理学”被评为国家级精品课程,并获得北京市高等学校教学名师奖;2015年获得北京大学唐立新奖教金教学名师奖;2018年获得北京市高等教育教学成果奖二等奖。

      1996年9月加入民建,2006-2012年担任中国民主建国会北京大学支部主委,2012年至今担任民建北京大学委员会主委,现任第四届国家特邀国土资源监察专员,中国民主建国会第十一届中央委员会经济委员会副主任。2009年参加民建中央《加快节能减排促进可持续发展》大考察调研课题,并作为执笔人参与起草了调研报告,该调研报告获得温家宝总理批示。2003年被评为民建北京市委调研工作优秀会员,2015年被评为2012-2014年度民建北京市委优秀会员。

      从2013年开始,陈效逑带领民建北京大学委员会发起并建立了一个学术交流的平台——民建“城市发展论坛”,现已成功举办了七届,分别围绕“城市文化建设与城市繁荣之路”、“市场、政府与城市资源配置”、“新常态下城市经济转型”、“生态文明与城市发展”、“城市发展与社会治理”、“新经济与城市发展”和“打造具有国际影响力的消费枢纽城市”开展了广泛的学术研讨,取得了很好的社会效果。2019年6月16日下午,第七届民建北大 “城市发展论坛”在北京大学成功举办,郝明金主席出席论坛并致辞。通过论坛的举办,达到了凝心聚力、发挥优势和创立民建基层组织建设的特色模式的目的,并为提高民建作为参政党的社会形象,起到了积极作用。2011年民建北大支部获得2009-2010年度民建海淀区参政议政先进支部优秀奖,2014年民建北大委员会被评为海淀区民主党派先进基层组织。

      陈效逑:四十载物候情缘

      在世界上,物候知识的起源以中国为最早。在两千多年以前,中国古代人民就把一年冷暖干湿的变化分为二十四节气,把在冷暖干湿变化影响下所出现的自然现象分为七十二候。这些都反映了早期物候知识的积累和传播。

      “花深叶暗耀明日,日暖众鸟皆嘤鸣”,“飒飒西风满院栽,蕊寒香冷蝶难来”,“夏至无雨三伏热,处暑难得十日阴”,从古至今,无论是诗人、学者还是平民百姓都在运用关于物候的诗词和谚语,抒发着对于生活的感悟。

      陈效逑认为,“身处于大自然之中,观察和体验生命的季节律动”是物候学研究区别于其他研究的独特魅力。从温带到亚热带和热带,从平原到山地和高原,从森林到草原......陈效逑的物候学研究覆盖了大半个中国。投身物候学研究四十载,他始终如一地坚持着物候观测,用心发现着自然界的节律和美感,感受着世事的变迁。一年一岁,随着花开花落、叶绿叶黄,他追寻着大自然季节的踪迹,“捕变幻于瞬时,怀永恒于心间”。如今的陈效逑已迈进了耳顺之年,他与物候的40年情缘,春夏秋冬的花草树木皆可见证。

      兴趣使然,走近物候

      1977年,中断了10年的中国高考制度得以恢复。在国家恢复高考的第二年,陈效逑考入了北京师范学院(现首都师范大学),步入了地理学的殿堂。

    2004年在内蒙古巴彦胡硕测量羊草叶片光合速率

      在陈效逑的印象中,高考制度的恢复让沉寂了10年的大学校园回归了往日的活力,教师和学生对于教学和学习都充满了热情。因为喜欢植物,入学后不久,他便阅读了竺可桢和宛敏渭先生撰写的《物候学》一书,并对物候观测与研究产生了强烈的兴趣。于是,他利用业余时间参加了物候观测小组,时常与老师、同学们一起在校园里观察植物的萌芽、开花、展叶、果实成熟、叶变秋色和落叶。

      竺可桢一直是陈效逑所敬佩的前辈。如今,陈效逑仍能对竺可桢生前的一些事迹娓娓道来,“竺可桢先生自从来到北京一直到去世的前一年,都在坚持物候观测。当时,先生的家住在北海公园附近,每天早晨他都要穿过北海公园观测物候,然后才去上班,对于物候学的坚守与执着,在他的身上得到了完美体现”。这些事迹潜移默化地影响着青年时代的陈效逑,并激励着他坚持不懈地投身于物候学研究中。在陈效逑看来,物候学研究不仅十分有趣,而且对地理学研究有着独特的意义。“地理学最讲究综合,那么,什么指标能够体现自然环境的综合特征呢?其实,生物就是自然环境的综合指示器,生物适应一个地方的光、热、水、土、气等环境条件才能生存和繁衍,而生物的物候变化则是自然环境季节变化的综合指示器。物候是大自然的语言,我们捕捉到大自然的语言就等于抓住了它的本质特征。”

      以前辈的榜样为指引,以对物候学研究的重要性认识为动力,陈效逑在导师杨国栋教授的指导下,从1979年开始在北京植物园开展物候观测,已坚持观测30多年。“春雪满空来,触处似花开。不知园里树,若个是真梅。”至今,他仍记得在一个雪后的晴日,和老师一起去观察腊梅开花的情景。雪罩花蕾的美感激发了他对于物候现象的好奇心,让他记忆犹新。通过细心的观察和探索,陈效逑在大学二年级时就与导师合作发表了第一篇学术论文《北京地区物候季节的初步研究》。

      陈效逑对于物候观测的坚持与热爱,老师们都赞赏有加。杨国栋教授曾赋诗一首这样鼓励他:“相约看物候,效逑最认真。春惊红烂漫,夏喜绿深沉。细察山水性,穷追草木心。投身大自然,奥秘任搜寻。”这无疑是对他巨大的鞭策,并坚定了他在物候学研究中不断开拓进取的决心。

      大学本科毕业后,因学习成绩优异且具有从事科学研究的潜质,陈效逑被留在本校任教。在之后的8年中,他多次带领学生登华山、入关中、访蓉城、渡三峡,进行历时3个星期的自然地理野外实习,这让他体验到与学生亲如手足,共同探索大自然奥秘的无限乐趣。在此期间,他还参与组建了北京地区物候观测网,获得了丰富的第一手物候数据,并与导师合作发表了10余篇论文。

      1990年10月,陈效逑受国家公派到德国中央气象局进行访问交流,继续进行物候学研究。德国具有全世界站点最稠密的物候观测网,各类物候资料充足,这为他走向物候学领域的学术前沿,提供了十分难得的机遇。在这一年中,陈效逑主持了两项气象局的科研项目,为了更好地完成科研任务,他联系了法兰克福大学地学系的两位教授,并顺利考取了法兰克福大学的博士研究生。其博士论文经同行专家的严格审查,作为《德国气象局丛书》第189卷于1994年正式出版,被德国学术界认为是第二次世界大战之后物候学方面的重要文献。

      1994年12月,陈效逑回到了祖国。次年4月他来到了北京大学,从事植物物候与气候变化的博士后研究工作。在这段期间,他参与了1979—1987年北京地区物候观测资料的系统整理工作,编辑完成了16部物候日历,并于1995年与杨国栋教授合作出版了《北京地区的物候日历及其应用》一书,该成果获得了1995年版北京市新闻出版局优秀图书奖三等奖和1997年度北京市科技进步奖三等奖。1997年3月,陈效逑留校任教,开始了在北京大学的科研与教学生涯。

      纵贯南北、跨越经纬的物候学研究

      “兴趣”“坚持”“习惯”是陈效逑从事物候学研究不同阶段的动力。他对于物候学的研究倾尽心力,真正达到了“读万卷书、行万里路”的境界。从北方到南方,从内蒙古到青藏高原,从树木到草本,从个体到景观,多年来,他坚持植物物候学、气候变化与植被动态等方向的研究,取得了一系列科研成果。

      在北京大学从事科研工作以来,陈效逑立足于从自然地理学的视角,针对植物开花、展叶、果实成熟、叶变秋色和落叶的发生时间及其影响因素,开展区域物候学的研究。在植物物候学基础理论研究方面,他的团队通过不断探索,揭示了物候现象发生的顺序相关节律、准年周期节律和多年波动节律及其与气温节律性变化的关系,从而深化了对物候现象发生时间的基本规律及其环境机制的认识。在植物物候季节划分研究中,他们提出了频率分布型法和累积频率拟合法,进行温带和亚热带植物群落的物候季节划分,弥补了物候季节划分局限于单种植物物候期的不足。在遥感物候研究中,提出基于植物群落物候期频率特征与遥感植被指数相结合的物候提取方法,实现了由点及面地确定区域植被生长季节及其对气候变化的响应。陈效逑认为,“在获得了系统的物候数据之后,下个阶段的主要任务就是物候期的过程模拟与预测。”到目前为止,他的团队已经针对中国北方温带和东部亚热带-热带地区的树木开展了基于温度的春季物候过程模拟和预测研究,揭示了温带和亚热带—热带春季树木物候对气候波动响应的不同机制;构建了基于温度和水分条件的内蒙古和青藏高原草本植物返青期的物候过程模型,揭示出草原返青对温度和水分耦合响应的区域差异及其成因。进而,将对植物个体展叶期的小尺度模拟与大尺度遥感物候的过程模拟打通,通过两种不同数据过程模拟的模型结构与参数比较,评价遥感物候提取的有效性,并预测了未来几十年我国北方落叶阔叶林展叶期的变化趋势。

      目前,陈效逑团队将主攻方向集中在秋季物候的影响因子分析和过程模拟方面。近期,他们提出了一种基于光周期和低温耦合预测叶片衰老的全新过程模型,大大简化了前人的光周期和低温耦合模型。新模型将光周期和低温作为叶片衰老的独立条件,当二者之一达到阈值时,叶衰老过程即可启动,而叶片的衰老速率则由光周期与日最低气温乘积的指数函数予以描述。该模型在反映叶衰老生理生态机理的真实性、模拟与预测的准确性和模型结构的普适性方面均优于现存的模型,具有显著的理论和方法创新。模拟结果表明,在夏季光周期较长的北方,叶衰老过程主要由气温的降低启动,而在夏季光周期较短的南方,叶衰老过程主要由光周期的缩短启动,这一结果得到了大量野外和室内实验的支持,相关成果即将发表在《农业与森林气象学》杂志上。

      此外,他们在2018年的《全球变化生物学》上发表了一篇关于中国北方树木秋季叶变色影响因子的论文。“以往的研究表明,树木叶变色主要由秋季短期而快速的温度降低所决定,因为低温会限制光合作用和叶绿素的生产,使叶绿素水平降低,这样,类胡萝卜素便逐渐显现出来,从而导致叶片由绿变黄。”然而,陈效逑团队却发现:树木叶变色期的发生时间不仅与叶变色发生之前一段时期的秋季温度呈正相关,还与整个绿叶期间的均温呈负相关,其机理是树木叶片从展叶到衰老也需要一定的积温。因此,绿叶期温度越高,叶片代谢和衰老速率越快,便会较早地进入叶变色期;反之,绿叶期温度越低,叶片代谢和衰老速率越慢,便会较晚地进入叶变色期。此外,绿叶期温度还可以抵消秋季低温对叶变色的影响,即一旦较高的绿叶期温度已经加速了叶片的衰老,则需要较少的秋季低温刺激便可引起叶变色的发生。在这一发现的基础上,陈效逑团队根据绿叶期温度和降水量对叶变色的影响,改进了前人基于光周期和秋季温度耦合的过程模型。该成果已经发表在《生态模型》杂志上。

    2018年在墨尔本与物候学委员会主席Marie Keatley教授(左)、副主席Mark Schwartz教授(中)合影

      作为30多年来从事植物物候观测与研究的阶段性总结,陈效逑的新著《植物物候的时空过程:模拟和预测》于2017年由德国施普林格(Springer)出版社出版。该书从地理学的视角阐述了植物物候现象的基本规律和植物物候时空序列模拟与预测的方法及其应用。

      由于在物候学研究中所取得的突出成就和良好的国际声望,陈效逑在2005年就当选了国际生物气象学会执行理事和物候学委员会主席,近10年来一直担任物候学委员会副主席。

      探究不辍、耕耘不倦

      尽管在他人看来,陈效逑的科研之路顺风顺水,但他也曾度过了一段在科研生涯中的艰难时期。

      在德国留学期间,他面临的最大问题就是语言障碍,而博士论文要求用德文撰写,这对于只学习了7个月德文的他来说,无疑是巨大的挑战。由于在20世纪90年代,国内的计算机还不是很普及,而在德国进行物候学的相关研究,从数据处理、绘图到论文写作,都要在计算机上进行,每前进一步,都面临着重重的困难。

      为了攻克语言难关,陈效逑结交了很多德国朋友,每天都与他们交流思想并时常与他们一起踢足球,语言水平有了很大的提升,最终,以蚂蚁啃骨头的干劲,顺利撰写完成博士论文,并以优异成绩通过了答辩。最令陈效逑感动的是,在他博士答辩的那天,除了导师和答辩教授之外,他在德国气象局和居住小城的20多位德国朋友都从各地赶来旁听,还为他的答辩会做了全程的录像,如今,这盒录像带已经成了他永远的珍藏。

      回顾过去30多年的教师生涯,陈效逑最深的感触是宝贵的时光没有虚度。他曾认真研究了十几种欧美的《自然地理学》教材,通过精心钻研本科教学,逐步摸索出了“自然地理学”课程的全新教学模式,一改过去几十年该课程按照自然地理要素分别叙述、平行地罗列知识的讲授模式,运用系统论的思想,将地球表层系统的大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈、人类圈加以贯通。在新教学体系指导下的课堂教学赢得了本院和其他院系学生的普遍喜爱,如今这门课程已经获得了“北京市精品课程”和“国家级精品课程”的称号。2009年,陈效逑还获得了北京市高等学校教学名师奖。

      春华秋实,在物候学研究领域风风雨雨四十载,陈效逑从未忘记自己的理想与初衷。2018年1月,在60岁生日之际,他写下这样的诗句:“读书立论为求真,功利人间不染尘。独往独来凭兴趣,自由自在品清纯。宁拙毋巧操心智,破旧开新探果因。学问从来需尽力,梅香浓郁苦寒寻。”将他人生的点滴心得都凝萃在了这首七律诗中。

      “一生执着,不为名利”,陈效逑的科研人生还在续写着新的篇章。办公室里悬挂着的物候钟二十年如一日地运转着,就如同陈效逑对于物候研究的热情,丝毫未褪、历久弥新。

      (来源:科学中国人2019年1期)

    责任编辑:范可新
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