企鹅考古第一人——对话中国科大孙立广教授

在南极雪山上行走，我们悟出了一个道理：沿着前人的脚印走要轻松些，但永远走不出自己的脚印。有了打开企鹅生命史“大门”的钥匙，我们将在南极生态环境的历史隧道中自由地穿行，那些被烟云掩盖的往事将拨云见日。到时候，人类将会听到更多、更美、更古老的有关企鹅、海豹和磷虾的生命故事。可是，令我们没有想到的是，寻找这把钥匙是如此一波三折。值得骄傲和庆幸的是，这柄打开南极无冰区生态史大门的钥匙最后终于被找到了，它是我们中国人打造的。

——孙立广《风雪二十年：南极寻梦》

一个晴朗的周六早晨，我们有幸约到了孙立广教授接受我们的采访。孙立广教授是一位著名的生态学家，参加了中国第十五次南极长城站科学考察。他去南极，是科大的第一人；他的文章，也是科大的第一篇《Nature》。在南极做科考到底是什么样的呢？我们都十分期待与孙老师的这次会面。

怀着忐忑的心情，我们敲开了孙老师办公室的门。明媚的日光从南面的窗户倾泻而入，办公室非常通亮。孙老师正端坐在办公桌前，左右手边都放着很多关于南极的文献，身后墙上则挂着的一幅南极地图。而办公室主人正一边喝茶，一边翻看一本摄影集。

“孙老师好！”我们齐声说道。

孙老师非常和蔼和亲。我们坐下后，便开始了采访。

中国科学技术大学首次南极考察

1

八年地质队生涯锻炼基本功

孙老师于1968年从南京大学地质学系毕业前两年，正赶上文化大革命，于是毕业后去了福建煤炭部地质队工作。在121地质队，一待，就是八年。

“在地质队工作的那段经历对我而言很重要。”孙老师回忆道。“当时为了扭转国家北煤南运的状况，天天在山沟里钻。吃也没吃的，喝也没喝的。受了很多的苦，但是也涨了很多见识，掌握了地质学的基本功夫，把理论变成实践，最后实践又变成理论。”

60、70年代，地质队的野外工作条件之艰苦，可想而知。在那样的条件中保持对科学的热情相当不易。孙老师的启发，很大来源于当年徐克勤院士在1965年的毕业典礼上的一席话，他是这么说的：

“今天你们豪情满怀，但是一年以后当你们在山沟里住帐篷里面时，你们如果仍然能保持这种豪情，那就好了；如果十年之后，你们还能保持这种豪情，你们就有希望了；如果二十年以后，你们还有这样的豪情，那你们就可能成功了。”

孙老师说这话时，掷地有声，中气十足，让人感受到一种对探索自然的不灭豪情。

孙老师叮嘱到，虽然现在仪器先进了，野外工作条件也好了。但是千万不能忽视对野外思考问题能力的培养。因为只有在野外，才能发现新的问题。再用高精尖仪器去解决问题。

梦幻的南极世界（来源：徐春源摄影作品）

2

“去南极要做什么？”

1998年11月至1999年3月，时任中科大教授的孙立广老师参加了中国第十五次南极长城站科学考察。

孙老师去南极，也是经历了一番波折。好不容易争取到去南极的机会固然是好事，但是更重要的问题接踵而至：去南极要做什么？南极的水、土壤、大气等等都有人做很多年了，别人都做到了世界领先水平。南极对孙老师来说还是一片空白。况且中国之前派出了十四次南极考察队，都没有什么大的成果。对于已经53岁的孙老师，这可能是一辈子出成果最重要的机会了。他常常独自站在阳台上思索：从哪里做研究才能即具有独创性又出成果呢？最后孙老师决定从交叉学科入手，研究对象就是南极最有代表性的动物——企鹅。

孙老师要在水、土、气边界上做文章，企鹅是一个突破点：第一，企鹅是生物，会下海捕食磷虾，登陆后排泄物又沉积在陆地上。由生物知识我们知道，通过食物链的层层富集，自然界的变化能被食物链放大。所以，企鹅的粪便中该含有很多值得探究的信息。第二，如果有一个积水区，企鹅把粪便排在了里面，便会沉积下来，这样就可以用地质学的办法来进行分析。怀着这样的想法，孙老师决定去寻找企鹅粪土层。

“看得出金图企鹅对我不是很友好，虽然我满脸堆笑”

——孙立广老师

说起来容易做起来难。考察站靠海，从窗外望去，是蓝天雪山海滨，海鸥成群，景色靓丽，环境非常的好。但不过几天，孙老师就发现南极狂野不羁的一面。南极的夏天，冰雪融化，考察队员要爬雪山、过沼泽。在沼泽地里深一脚浅一脚——有时踩下去，腿就麻木了，拔不出来，可谓举步维艰。但孙老师没有畏惧这些艰难，他说道：“那时我五十三岁了，去南极不容易，我这辈子最重要的工作恐怕就要在这做出来了，所以我在南极的一百天很努力，是拼了命地去干。”

当时在雪地里行走时，总有一个经验丰富的队员在前面开路，后面的人沿着他的脚印走。孙老师就在这时悟到了他人生中最重要的一个道理——“沿着前人的脚印走，永远走不出自己的脚印。”

3

在企鹅粪中做出大文章

孙老师寻找企鹅粪的历程并没有一帆风顺。实际上，孙老师在南极的一百天中，找了九十七天都没找着企鹅粪土层的影子。

孙老师想研究企鹅粪，顶着很大压力。他的研究想法很不被看好，国家基金办知道他去研究企鹅粪时，都说：你的研究没有意义，企鹅粪除了臭，没什么研究价值。早知道你要研究这个，就不让你去南极了。然而，孙老师是个很“固执”的人，他研究企鹅粪的想法形成之后，就没有动摇过。在企鹅聚集地寻找企鹅粪失败后，到后面孙老师才逐渐知道，真正要找企鹅粪，不能去海边找，要去山上的积水区去找，也就是“到没有企鹅的地方寻找企鹅粪”。

在南极的第九十七天，就在孙老师已经绝望时，意外的收获到来了。

第九十七天时，孙老师对寻找企鹅粪已经绝望了，想去找找植物化石。经人指点，来到企鹅岛的山上，到了山中间的洼地里。按理说，那里岩性是玄武岩——火山喷发岩，意味着那儿不该有土壤，怎么可能有企鹅粪土层呢？更不可能有植物化石。抱着“死马当作活马医”的想法，孙老师还是去了。去了之后，发现有三个连着的湖泊，周围没有企鹅。但是低头一看，湖水是浑浊的，用榔头把泥敲开以后，发现里面是臭的。孙老师立即就怀疑这里面有企鹅粪。取样回来，二十七种元素一分析，发现磷含量高达5~15%，没有一种沉积物中有这么高的磷含量，除非沉积物中含有粪土。再一分析，其中有九种元素与企鹅粪高度吻合，且有着共同的源。

湖中取样

接着，孙老师和他当时的博士生谢周清，现在的谢教授开始了实验室内的研究，再将绘制出的曲线高低部分与气候变化对接，可以知道，曲线波峰的时候企鹅多，气候较暖；曲线波谷的时候，企鹅少，气候较冷；冰期的时候企鹅粪的标型元素几乎为0。这样一来，就把企鹅数量盛衰与气候变化对接起来了。过去，只能通过找企鹅的残骨定年来研究企鹅数量变化，但是这种方法是间断的，要测大量的数据。结果既不能对接气候变化，也不能很好反映企鹅数量的变化。这些问题，孙立广老师的研究结果都解决了。

开始，孙老师把写好的文章投到国内期刊上，结果都被拒了，编辑回信也很不客气。孙老师说：“辛亏被拒了，不然我们不可能发展这么好。”怀着初生牛犊不怕虎的精神，孙老师索性把文章改写成英文，投到了《Nature》杂志上，很快就被接收了。结果影响很大，那篇文章被全世界主要新闻媒体都刊登了，还都是头版刊登。值得自豪的是，那是通讯和第一作者为科大的第一篇《Nature》文章。

编辑给的评语是：“这是一个研究湖泊积水区新颖的生物地球化学方法，在不久的将来，很可能形成一个新的活跃的研究领域。”

南极企鹅考古

孙立广

1999年1月19日从长城站渡海到Baden半岛，首次发现企鹅粪土层沉积，喜不自胜，2000年实验室分析得出意外惊喜

万里寻她到霸登，千呼唤出美佳人。

锶氟磷硫硒铜钙，七彩霓裳百态生。

满城旧宠输颜色，一笑风情若断魂。

喜看娇羞鲸顿首，落潮迎客到“长城”。

冰山上的帝企鹅幼儿们已经走出了企鹅巢

（来源：自然资源部所属极地考察办公室）

4

“走出自己的脚印”

孙老师并没有止步于眼前的成功，他又从企鹅粪土层研究出发，开拓了一个全新的研究领域——南极无冰区生态地质学。

很多人可能认为，既然研究的对象是南极，那与我们的生活可就太遥远了，实际上并不是这样。地球系统是一个整体，南极，作为一块净土，对全球环境变化特别敏感。孙老师说：“人类对南极的影响，并不仅仅是从人类登录南极大陆开始的，而是早在古埃及文明和中国龙山文化时期，青铜器的加工冶炼活动就在南极的粪土沉积物中被保存了下来。这就说明人类生活对环境的影响是巨大的，对于当代人来说，也是一种提醒。由于南极自然界面对于人类文明与全球变化的响应非常敏感，有时候甚至连人类自己都没有感觉到的环境危害，却会在南极的沉积物中被记录下来。”

既要精准实验，也要对数据进行科学分析

（来源：中国科学技术大学极地环境研究室）

用与研究企鹅粪同样的思路，孙老师又指导博士刘晓东和尹雪斌生开展了对南极海豹毛的研究。

汞是挥发性物质，所以在人类文明冶金特别发达的时期，大气中的汞含量就会增加，既然这样，海豹毛中的汞含量也会增加。当时测出来汞含量有一个峰值，后面骤然降低。这是怎么造成的呢？孙老师百思不得其解之时，找到了科技考古系已故张秉伦老师，借来了一本世界冶金史，这才发现，由于独立战争的打响，所有的冶金矿山都封闭了。与曲线中的时间一比对，原来是南美的独立战争导致了汞含量的降低，新大陆的发现和黄金冶炼的繁荣导致了海豹毛中汞含量的快速上升。看起来，文明是把双刃剑啊，孙老师感慨地说。

后来，孙老师又与博士生生晏宏在南海西沙群岛开展研究，研究历史时期粪颗粒中铜的变化。结果发现绘制出的铜的丰度曲线与历史时期文明的盛衰非常一致，其中盛唐时期升起一个峰，鼎盛后又出现一个小小的深谷。与时间一对应，发现原来那个谷就是是安史之乱！

孙老师自豪的说：“用企鹅的考古方法就像找到一把钥匙，通过这把钥匙就找到了一个研究的新方法。对大学生来讲，研究的思想、角度，我觉得都是最重要的。”企鹅考古法只是一个开始，现在，孙老师的几位学生也都成长起来，在孙老师开创的领域中继续创新发展下去，其中就有科大的谢周清教授，朱仁斌教授、刘晓东教授等。对于当时怀疑过他的人，孙老师也能底气十足地说：“南极科考，有科大和没科大，就是不一样！”

朱仁斌与合作伙伴在澳大利亚戴维斯站采样

（来源：中国科学技术大学极地环境研究室）

当被问到在科大校庆一甲子之际，孙老师有什么寄语给同学们时，孙老师掷地有声地说：“我还是那句话——要沿着前人的脚印走，要走出自己的脚印。”

科学的美是经历了复杂的过程的，犹如从深邃的火山口中喷薄而出、直上天空的岩浆，人们只看到了那瞬息即逝的灿烂，但是他们没有看到在岩层深处那黑暗迷茫的过程。而这个过程的源是动能和热能，科学发现的源是人们常说的“思想”。

——孙立广《风雪二十年：南极寻梦》

孙立广教授

中国科学技术大学地球和空间科学学院退休教授。安徽庐江人，1945年5月出生于湖南临武，1963年毕业于安徽庐江中学，1963-1968毕业于南京大学地质学系，现任中国极地科学技术委员会委员，主要从事生态地质学研究。

参加了南极考察、首次北极考察和南海西沙考察。独创的企鹅考古法研究成果被教育部评为“中国高校十大科技进展”，被科技部等四部委联合评为“科技攻关优秀成果”，获安徽省自然科学一等奖，获得“中国科技大学杰出研究校长奖”。开创了“南极无冰区生态地质学”研究方向，出版《南极无冰区生态地质学》和《南海岛屿生态地质学》等多部学术专著和《南极100天》、《风雪二十年：南极寻梦》等科普著作。在《Nature》等学术期刊上发表论文近300多篇,其中SCI论文170余篇。

先后获“全国先进野外工作者”和 “中国极地考察先进个人”荣誉称号。被评为“省级教学名师”，3次获得“中科院优秀研究生导师”称号。他所培养的学生中，有3人次分别获得全国百篇优秀论文奖、提名奖及中科院优博论文奖。 

撰稿：渡鸦

校对：夕秀

美编：渡鸦

引用：

【1】孙立广老师口述资料；

【2】孙立广，《风雪二十年：南极寻梦》，浙江教育出版社；

【3】互联网资料。

来源：石头科普工作室

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