参加南极科考，是中国科技大学教授孙立广科研生涯的转折点，在那里，他取到了一段层叠着3000年企鹅粪的泥芯…… 破译藏在鸟兽粪里的“天书”
本报记者 许琦敏
开栏的话
在探索科学的道路上，总有一些特立独行者。他们有的默默坚守着鲜为人知的研究领域，寂寞地沉醉其中；有的偏不爱走寻常路，喜欢天马行空地“胡思乱想”，却在不经意间开创出一个个新鲜有趣的新学科。从今天起，本报推出这组“科学趣派”报道，讲述这群“奇人”、“怪人”的探索故事，以及那些我们不了解的学科领域和分支。
探索未知，快乐而有趣，但往往，只是身在其中的人独享其乐，而公众零星地看到、听到的，却是艰涩的术语和枯燥的公式。我们希望“科学趣派”讲述的人和事，能将科学之趣传递给希望亲近科学的公众，而这正是人类探寻未知世界的最初的原动力。
有人“视金钱如粪土”，那反过来，有“视粪土如珍宝”的人吗？中国科技大学教授孙立广就是。在他的实验室里，取自南极的企鹅粪、海豹粪，采自北极和西沙群岛的鸟粪……都被当作宝贝装进试管，小心地贮藏在-18℃的恒温冰箱里。
十几年来，孙立广孜孜不倦地破译着留存在鸟兽粪中的生态信息，进而解读近1万年来的气候变化。他带领课题组，从中读到了早在工业革命开始之前，人类活动已将污染带到南极的讯息；读到了气候变化通过食物链对企鹅、海豹种群数量施加的影响；还读出了海平面上升与下降的变化规律……
他是世界著名的“挖鸟粪者”。这些天，60多岁的孙立广又带着学生赶赴西沙群岛，再一次去向大自然求教。临行前，他在电话中对记者说：“粪土中藏着的自然之谜一个接一个，我真是欲罢不能了！”
3000年企鹅粪泥芯
南极科考是孙立广科研生涯的转折点。他的专业是地质化学，出发参加中国第15次南极科考前，他不停地想：我该去研究什么？他想在这项事业上做些独特的工作。
前14次南极科考，已有很多科学家去过，做出了很多成果。当他看到南极的明星动物企鹅的照片，脑子里闪过一丝灵感：生态学家能根据熊猫、东北虎的粪便探寻它们存在的痕迹，那能不能根据企鹅粪标型元素的浓度，来确定含粪量的相对变化，进而推断出企鹅种群数量的变化呢？
可到了南极，孙立广如同迎面遭遇一场暴风雪，出发前的美妙设想立时被冰冻：大自然是个勤快的清扫工，企鹅生活在海边的岩石小丘上，它们喷射出的粉红泛白的粪流，很快会被风雨和冰雪的融水冲洗掉。
那个晚上，他和同事赵俊琳久久沉默。科考100天。第97天，孙立广在企鹅岛上很偶然地发现了一个临海湾的小型古泻湖（一种在高潮位时会倒灌进海水的湖），在湖底的沉积中，他终于找到了梦寐以求的企鹅粪层，并取到了泥芯。
后来，经实验室测定，这段泥芯竟有3000岁高龄！据此，他们不仅确定了企鹅粪层中的标型元素组合，还推断出过去3000年里，在人类未曾干预的情况下，企鹅种群数量发生过4次显著的波动。
2000年10月，这项研究成果发表于英国《自然》杂志。这是自1984年开展南极科学考察和研究以来，中国科学家独立完成的极地科学论文首次在世界顶级学术刊物上亮相。《自然》杂志称，“这是研究南极大陆各湖区企鹅种群变化史的一种创新的生物地球化学方法，它很可能在不久的将来成为一个活跃的研究领域。”
从南极到北极、南海
“你研究企鹅粪的方法，也能用于研究鸟粪。”物理海洋学家苏纪兰院士的指点，把孙立广的目光引向西沙群岛，这次他把大气环流、海平面升降的历史，一并纳入破译范围。
大洋上那些无人涉足的小岛，堆积着厚厚的不同年代的鸟粪，而鸟粪中混杂着沙子——如果哪几年雨水多，沙粒就会较粗，雨水少则沙粒细。就根据这个线索，课题组重建了缺失的古代水文数据，并进一步还原出过去2000年东西太平洋上空大气环流南方涛动的变化，还发现它与太阳活动有关。这篇论文刊登在去年8月的《自然·地球科学》上。
藏在鸟兽粪里的“天书”，孙立广越读越来劲。南极科考之后，2004年他又去北极挖北极鸥的粪层；2003年、2008年去过两次西沙群岛，今年他再次踏足那些人迹罕至的小岛。在他的学术视野里，从鸟兽粪中挖掘出的信息，正在构成一幅纵贯古今、包揽全球的生态大拼图：沉积的粪层，不仅反映着鸟兽本身的数量变化，还反映着它们的食物链的变化——这不正是鸟兽对于气候变化的一种响应么？
“古生物学家的研究尺度是千万年、上亿年，但近1万年来的全新世，尤其是近3000年来的气候生态变化，才与人类的关系最为密切，却缺乏有效的研究手段。”他说，生态地质学或许能为揭开地球这段隐秘的历史提供一种新角度，“我们还在研究东海、黄海，希望把不同纬度、不同经度的数据联系起来。”
合作是新学科的生命
推开新的研究领域的门，很费力。孙立广说，一定要沉住气。他有关南极的研究成果，有不少做了十年八年，一篇论文好像接力棒，从好几个学生手里传过。“生命体十分敏感，因此我们每确定地前进一步，都要排除很多干扰因素。一旦浮躁，就很容易出错。”
孙立广说，在这样一个全新的交叉领域中探索前行，多亏了很多其他学科的学者给予帮助。这不是一句客套话。孙立广在研究海豹粪便时，碰到一个问题：随粪便一同沉积下来的海豹毛成分有改变，这是因为受到惊吓，还是食谱发生了变化？为此他养了不少小白鼠，分成两组，一组不断受惊吓，另一组则过着天天听莫扎特的逍遥日子——他想看看两组小白鼠体毛成分是否会有不同。后来，一位生物学家告诉他，就算做出结果，你也没法把那结论从小白鼠类推到海豹身上。
去年8月刊发于《自然·地球科学》的论文在投稿后，编辑要求孙立广提供一个降雨量差值的模型。可是，依据鸟粪中沙粒粗细变化而重建的古代水文数据，很难做到像现代水文数据那样精确。最后，他求教于美国国立卫生研究院的王玉红教授，结果做出了漂亮的数据模型，论文得以顺利发表。
2012-03-27 文汇报 作者：许琦
