读《雪域天府----再造一个生态圈》

    雷凯冲我读过雷奕安教授翻译的《量子夸克》和《宇宙极问》两书，都非常喜欢。但当我读到2018年5月21日他的博文《雪域天府----再造一个生态圈》时，我就不仅喜欢，更是非常赞成了。因为2016年6月我在西藏自费旅游时，在拉萨看到那里的阳光充足，时常有小雨、中雨落下，除了氧气不足，早晚有点严寒外，山沟里还是适宜植物生长的，就想，青藏高原是个好地方，如果能利用我国的制度优势，大量培养和输送类似生物基因再造技术人才，到这些地方，让拉萨周围无树木的群山，也像西藏林芝地区一样山上有森林，该多好啊！因为人工环境打造理想生态圈，青藏高原自然环境恶劣，主要是海拔高，气温低，无霜期短，有些地区不存在无霜期，依靠光合作用的自养生物无法生存。但在存在充足光照的条件下，人工改变环境非常简单。高原条件下，普通结构的温室也可以有效提高气温40到50℃。即使在最冷的冬天，也可以很容易维持植物生长需要的温度和光照条件。因为高原地区的冬季几乎没有阴天，白天可以升温并蓄热，维持夜间不霜冻，夜间的低温又可以有效保持植物养分。而在夏天，青藏高原不存在高温。在青藏高原，仅利用低成本的被动控温，温室就可以常年维持植物的最佳生长条件。在实现被动型人工环境的条件下，青藏高原几乎是理想的天府之国。种植发展起来后，养殖业顺理成章。根据计算，在人工环境条件下，西藏每一亩土地可以生产十亩东部自然环境下土地的产量。但东部因为自然环境（夏天温度太高，有破坏性自然灾害）的原因，不适合发展被动型人工环境农业，而主动型人工环境农业成本太高。由于人工环境可以控制所有的环境要素，种植业和养殖业的发展没有限制，无论是热带作物，温带作物，还是潮湿，干旱需求，都可以满足。因此人工环境下，可以打造各种各样不同的生态圈，培养不同的生物群落。如果结合可再生能源开发，利用青藏高原十分之一的自然生态极端贫瘠国土，可以完全满足全国的能源需求和种植养殖业需求。种植养殖产业发展起来之后，城市，休闲，观光的发展自然而然。青藏高原发展的缺点在于基础设施还不够完善，人才缺乏，高原缺氧不适合长时间户外工作。但西藏的基础设施正在不断完善，川藏铁路将很快通车。牧民定居和社区化，人才培养等，也取得了长足的进步。高原缺氧在人工环境中可以解决。随着技术的进步，由于温室环境温和，发展以机器人为主的精细自动化目前看来并不存在原则性的障碍。由于可再生能源丰富，大规模工程施工可以考虑电气化。前期只需要在目前的农业开发区逐步完善规划的技术和种植模式。这里有人工生态圈案例。例如，美国生物圈2号，位于美国亚利桑那州图森市北部，是一个人造封闭生态系统。占地1.3万平方米，大约有8层楼高，是密封钢架结构玻璃建筑。该地区日照充足，海拔较高（1100米），类似西藏，但西藏特点更突出。该项目是为了验证完全封闭的生态圈，成本较高。西藏建设生态圈并不需要完全封闭，可以降低成本和有效利用环境。生物圈2号中建有多个生态群落，包括海洋，热带草原，海岸浓雾沙漠，热带雨林等。再例如，看英国伊甸园计划外景，可见伊甸园计划的热带生物群落，可知英国的伊甸园项目----这位于英国康沃尔郡，是英国的最受欢迎的旅游景点之一。伊甸园计划由多个巨大温室组成，养殖了大量植物，每个温室模仿一个生物群落，包括热带雨林环境，地中海环境等。英国纬度高，冬季漫长，但在人工环境下，仍然可以形成各种类型的生物群落。我国的制度优势，能为西藏等青藏高原地区大量培养和输送类似生物基因再造技术人才。例如，四川农业大学李明洲教授就是一个典型的案例。如果我国向金砖五国之一的印度学习，多生孩子，多学高科技，就定能富国强民。因为李明洲教授，在四川就只是一个真正的“土学者”。他没有海外镀金经历，从幼儿园到博士，在“3平方公里”的范围内长大。可见成为一个“科研达人”，按此可大量培养和输送类似生物基因再造技术人才----因为科研成果突出，青年长江学者、四川农业大学李明洲教授多次被媒体聚焦。而且李明洲教授正是藏猪基因科研取胜的。据《中国教育报》记者张俊贤报道，2012年以李明洲为第一作者的《猪脂肪和肌肉组织的基因组甲基化图谱》论文，发表在《自然?通讯》上。一夜之间，这篇论文就被付费下载了2808次，而该杂志每篇文章平均每年的下载量，也就1900—2800次，出乎意料的火爆。更让人意外的是，关注该论文的专家，95％都来自医学界。这可能因为猪与人类具有相似的代谢功能、心血管系统、成比例的器官大小等特性，且与人类在遗传学上，也具有高度相似性。而李明洲教授在研究中，在世界是首次构建了猪不同部位脂肪和肌肉组织的DNA甲基化图谱，这为研究人类肥胖、糖尿病及其并发症等疾病提供了重要的参考。更惊人的是，李明洲教授和他的团队，第二年的研究成果又登上了《自然?遗传》杂志----《比较基因组学鉴定藏猪和家猪的自然和人工选择》这个研究成果，本来是为挖掘地方猪种蕴藏的优良基因资源，以在肉质改善、抗病性、抗逆性和繁殖性能等方面取得新突破，却意外地为“四川为什么会有熊猫”提供了理论依据，引发了新一轮追捧。在研究中，李明洲教授比较分析了欧洲、亚洲、非洲等多地猪群体的基因组数据，结果发现距今2万年前的末次冰盛期，欧洲和中国东南地区的野猪群体急剧下降，而中国西南野猪群体不降反升，首次从哺乳动物基因组水平证明了中国西南，特别是素有天府之国、熊猫故乡之称的四川盆地，作为冰期生物的避难所，是世界范围内生物多样性最为丰富区域之一的有力证据。据统计，近15年来，世界范围内以猪为研究对象的论文，影响因子10分以上的仅有10篇左右，李明洲教授作为第一作者或通讯作者就有3篇。李明洲教授称，自己在“3平方公里”的范围内长大，身为雅安人的他，本科、硕士、博士一路都在四川农大雅安校区就读，没有海外镀金经历，是学校自己培养的“土学者”。但他并不是一个保守封闭的人，他做的研究不少都是集合中、美、英、加等多个国家的研究人员合作完成。例如，他在猪的遗传研究上有优势，但是课题也需要医学、物理、数学和化学等多方面的知识。国际合作，互相取长补短，很有帮助。李明洲教授说他养成了每天看国外研究文献的习惯，随时了解国际生命科学研究的前沿动态。夜里12点是李明洲教授一天愉快时光的开始，他利用Skype、QQ、email等方式，与国外的专家教授对话、讨论，碰撞出思维的火花，常常带来意外的灵感。每天凌晨两三点才睡，已是李明洲的习惯。李明洲教授的成长，与他的博士生导师李学伟教授很有关。李学伟教授上世纪80年代留学德国，在哥廷根大学攻读了博士学位。这为李明洲打开视野创造了良好条件。通过李学伟教授导师的引荐，他认识了国外很多专家学者，并与他们保持着密切的交流。李明洲也说导师李学伟对他的影响很大----“我现在取得的这一点成就，全都是李学伟教授手把手培养出来的。他从学识、科学道德、科研经费等方方面面影响和帮助着我。” 李明洲教授因为研究成果突出，学校给予了这位“80后”教师连升三级的奖励，从副教授一跃成为教授二级岗，这也引发了众多媒体的关注。为此，他换了电话号码，推掉了一切采访，导师李学伟也给予了他极大的支持。他很快摆脱了这种不适应，重新回到自己喜欢的科学世界中，当起了标准的“宅男”，在家看看资料，或者上网跟国外的同行探讨问题，有时候周末连门都可以不出。正是因为一直做自己最喜欢的事，所以，当李明洲被问及在研究中有什么困难时，他乐呵呵说：“没觉得有什么困难啊。”在科学的世界里，每一刻都是新鲜的、有趣的，他乐在其中。所以我读《雪域天府----再造一个生态圈》，似乎雷奕安教授也有这种愿望。但雷奕安是北京大学物理学院教授，博士生导师。他1995年在北京大学物理系获得理学博士学位；1995年至1997年在中科院理论物理所从事博士后研究；1997年7月开始在北京大学物理学院任教，从事原子核理论、量子力学、计算物理等方面的研究。2002年1月至2003年7月他在美国内布拉斯加大学林肯分校访问，从事高性能计算，分子动力学等方面的研究；2007年1月至2007年4月在美国加州大学访问，从事等离子体理论和聚变方面的研究等。我不知雷奕安教授怎么也对生态也感兴趣的？我是一个四川人，对人类远古史很感兴趣，写过《非洲多贡人与四川贡嘠山初探》的网文，说的是，按四川地图比例构建实景浓缩，把蜀山之王贡嘎山搬到现场有让人身临其境的感觉----用类似有超常史前人类文明、智力及外星人、神力等作用解释非洲多贡人的“高科技”，并不需要，因为是这种浓缩，历程就类似“贡嘎山”。因为我赞成中科院古脊椎动物与古人类研究所副所长邓涛教授，以及四川省社会科学院党委书记李后强教授等专家，认为世界最早远古人类，起源于喜马拉雅山脉等青藏高原的严寒地区。因为联系远古巴蜀盆塞海的蜀人，在第四纪大冰期前后的移民，能说明非洲多贡人与四川贡嘠山有关联----地质第四纪大冰期，是地球生物的一场自然大灾难，说它是地球翻转引起的也行。然而它让人类的进化和文明分为了两个孵抱期，特别是第二个孵抱期体现的人类命运共同体和人类精神共同体的起源，和后来墨子的仁爱、和平等学问，是一脉相承的。这第二个的孵抱期，就是巴蜀盆塞海的蜀人移民或海归的后代造就的远古联合国。这个由全球几十万年不断的自然大灾难，才自然产生的人类命运和人类精神共同体的远古联合国，也是产生的上古全球移民、世界贸易，以及神话与宗教文化有相似的来源。其理想的大同世界和世界大同，也是后来类似共产主义的信仰，容易被感染的因素。《华夏上古神系》说人种基因、语言基因、神话基因等三大原创，都起源于非洲，但这也不能脱离远古巴蜀贡嘎山智人。因为远古巴蜀智人的后代，不但可以在20万年前走出非洲，回到东亚故土，重建人类进化的第二个孵抱期----远古联合国巴蜀盆塞海文明。而且还可以早在200万年前，就走进非洲，加入到非洲人类进化的第一个孵抱期的建设和杂交。原因是巴蜀盆塞海古智人，不但因他们是来自青藏高原的雪山，有不怕严寒的基因，而且更重要的是，他们是最早吃熟食的古人，如吃烧烤的笋子虫。而烧烤的“苏、苏”声，使巴蜀盆塞海古智人兴奋得常学着“苏、苏”叫嚷。这是人类语言起源原语中的一个集体语音。“蜀”人----吃“熟”食的人-----吃“苏”食的人----脑子会变得聪明的人----这就是类似联系最早的苏美尔人和最早最高苏美尔文明的起源----而“蜀”人、“熟”人、“苏”人，与“丝”、“瓷”的古读音相近----“丝”人与嫘祖养蚕联系；“瓷”器与陶器联系盘古陶场文明大爆炸，等等，所以当后来古蜀人的非洲杂交后代，成为全球移民、世界贸易，以及神话与宗教等交流的领跑者，是其原因的所在。中科院金力院士研究团队通过DNA分析，证实现代中国人带有非洲起源的基因，就不难理解。人类共同基因起源和人类文明起源，有两个孵抱期，一是非洲到中东的地区，一是四川盆塞海及周边东南西北中的地区。人类的大迁徙在这两个方向，有过多次的来回。因此构成的完整全球历史演化序列，必须说明世界文明，还起源于8 000多年前的四川盆塞海洋文明和山寨城邦文明，这是有类似远古四川海啸遗迹的标志。例如，从平武到黄龙寺、九寨沟路上，看到的延绵数十里，不见一只飞鸟、不见一棵草木的怪石嶙峋的大山，像刚发生过大地震的景象，就是一本教科书书。云南大学高能天体物理学家喻传赞教授，1992年在平武第四届全国数学、物理、力学及高新技术研讨会上，曾拍案而起讲这本书，说这不是近万年产生盆塞海灾变的证据是什么？他在会上，放弃了原准备好的发言稿，专讲“喻传赞曲线”。即证明中国远古史中，存在女娲突变纪和大禹突变纪的科学认识方法。这是他在完成国家交给的“近万年的气候变化曲线”的高能实验测定项目中，发现该曲线在6000多年前和4000多年前有两处出现特高的奇峰，大大超过曲线全段其他地方的峰值。喻教授虽不是研究历史的，但在惊异之余，终于在远古女娲补天、大禹治水的传说中找到了答案，即中华远古文明传说中有真实成分。“喻传赞曲线”是女娲王表、大禹王表存在的第一批科学根据；它支持的《盘古王表年表》为中国上古编年史，比王大有先生的三皇五帝的断代，更能“提供可靠的依据”。这里，四川文史馆研究员何拔儒老先生，就曾提出过以“人类文明起源于大地震假说”为基础，建立“远古联合国及盆塞海山寨城邦文明”的话题。而2018年5月21日雷奕安教授说的是：“人类需要不断开拓生存空间”----最后一个冰期在12000年前结束，地球正式进入人类时代，人类在非常短的地质时期内，不断开拓，进取，发展，迅速扩散到全球，占领了几乎所有的宜居地区。大开拓导致了人类社会的大发展，大跨越。但是，单一模式的大开发，也引起了地球环境的巨大变化。雷奕安教授说，土地退化，资源匮乏，污染，极端天气增加，全球气候变化，等等，正在成为全人类面临的紧迫问题。但雷奕安教授说：其实即使从远古蛮荒时期开始算，甚至远在人类出现以前，可利用的资源永远不够，环境永远承受着巨大压力。人类社会还在发展，人口还在增加，整体生活水平还在提高。我们需要更多的粮食和生存空间，需要更好的环境和生态。我们必须继续开拓，但要注意保护地球原始的生态环境。首先，我们应该开发自然条件恶劣的地区，比如沙漠和荒原，自然条件下，这些地方生态贫瘠，开发不会对地球的整体生态环境产生大的影响。其次，我们应该尽量封闭开发，让我们建立的环境与自然环境隔离，将对自然环境的影响降到最小。第三，开发的成本不要太高，尽量被动地利用天然资源，降低总的能源和材料消耗。因为俯视地球，看看有多少荒原可以开拓？雷奕安教授的博文说，先来看两张图：一是全球初级生长量分布图，也就是全球自养生物，主要是通过光合作用合成有机物的产量分布图（称图一）。由于自养生物处于食物链的底端，初级生长量的多少一般也决定了本地区生物质的总量，或者生物多样性。我们先不看海洋，只看陆地。可以看出，植被发育良好的地区包括热带雨林，及北半球亚热带，温带与寒带的森林。这些资源中，被人类占用的部分，可以看图二，这是人类占用的净初级生长量图。图一是每年的占用量，单位是克碳每年。再就是人类占用量占本地生产量的比例。图二下半部分是人类占用初级生产量占本地总生产量的比例。颜色最深的紫色表示占用量为本地生产量的2到400倍。可以看出，人类占用陆地全部初级生产量的比例已经非常大。所有的人口稠密地区，如东亚，南亚，欧洲，美国东部，都有大量的紫色区域。这些区域的本地资源完全无法供养区内人口。占比低的地区，基本都是无人区，也就是不适合人类生存的热带雨林，沙漠，极地冰原等（除阿拉伯半岛）。在适当的技术支持下，北非，西亚，澳洲的沙漠地区是可以开发的。简单的做法就是利用海水降温增湿，目前已经有成功的案例，如Charlie Paton的海水温室计划。这些地区大规模开发可以让地球人口增加一倍。中国还有可战略开发的土地吗？看中国的总初级生产量分布图。可以明显看出，为什么中国人口集中在东南部。东南部的土地资源矛盾已经非常突出，西北部却极端贫瘠。中国的粮食自给率连年下降，目前已降至约80%。那么还有什么地方可以战略开发呢？东北已经开发，西北自然条件太恶劣，非常缺水，冬季苦寒，另有沙尘，大风危害，开发成本高。中国版图上唯一一块可以开发的处女地就是青藏高原了。如果采用人工环境，青藏高原具有许多得天独厚的优势，比如可再生能源丰富，光照充足，温度适宜，季节温差小，昼夜温差大，没有破坏性自然灾害，水资源丰富，土地资源丰富，等等。看中国总初级生产量分布图，单位是克碳每年每平方米，那么开发青藏高原会不会破坏本地自然环境呢？首先要知道，青藏高原，特别是高海拔地区，自然生态极度贫瘠。但从青藏高原的卫星图，也可以来看青藏高原的总初级生产量分布图----高海拔地区的自然初级生产量极低，甚至不到南部雨林地区（藏南非实控区）的百分之一。即使气候比较温和的中部，也只有南部或东南沿海的十分之一左右。我们知道，在人工环境下，如果折合成初级生产量，可以达到10000克碳每年每平方米左右，是热带雨林的四五倍，西藏本地自然初级生产量的一百倍到一千倍。如果我们保留具有一定自然生长量，也就是一定本地生态的地区不开发，或者只开发其中的贫瘠区域，可以最大限度地保留本地自然生态，但仍然有面积巨大的绝对贫瘠区域可以开发。再说李明洲教授研究藏猪，在西藏那么高的海拔生长，却没有高原反应，这也是非常神奇的。因为在我们四川的成都、雅安、内江，三地的距离不远，却有着各自不同的地方猪品种，也是很神奇的。对此，所有的问题，在李明洲教授那里，都变得越研究，越思考，越觉得“非常有趣”。而年青的李明洲教授，专注于“猪经济性状的功能基因组学”研究领域，在李他看来，就是解决一个又一个有趣问题的过程。因为我国猪的养殖和猪肉消费量，均占全球总量一半以上。现在全球猪育种学家，都在致力于猪生长和肉质性状的共同改良，让猪肉更营养、健康、美味。李明洲教授做的基础性研究，也许短期内并不能见到什么实际成效，但是却需要人去研究。李明洲教授在享受研究过程带来的乐趣时，常常沉浸于想象中，专注于数据里，在科学的世界里遨游。这位“80后”教授，有时候更像个孩童。他喜欢看科幻小说，他说：“科研需要想象力，你想，如果编码叶绿素的基因，可以转给人体，人就可以不吃饭了。”他的思维极为活跃，脑洞开得很大----“你找我聊科研，多久都可以，但是要谈其他的，我真的说不出，感觉很别扭。”李明洲教授说：“他最大的爱好就是科研，只要跟他探讨科研内容，无论什么时候、什么地点，他都特别高兴，特别有兴趣。”中国需要李明洲。

（摩罗编辑）