刘东生院士
□刘东生 孙鸿烈 郑 度
(中国青藏高原研究会 北京大屯路917大楼 100101)
西起帕米尔高原，东迄横断山区，北界昆仑山-祁连山，南抵喜马拉雅山的青藏高原面积达250万平方公里，是全球海拔最高的一个独特地域单元，素有“世界屋脊”之誉。它的隆起是近数百万年来地球自然史上最重大的事件之一。青藏高原是研究岩石圈形成演化、探讨地壳运动机制的理想区域；晚新生代以来高原的隆起对其自身及毗邻地区自然环境的演化和分异影响深刻；高原自然环境和生态系统在全球占有特殊席位，并且与全球环境变化息息相关，区域响应明显。因此，青藏高原是我国地学、生物学、资源与环境科学有特色的优势研究领域，对解决岩石圈地球动力学和全球环境变化有重要意义，对高原区域可持续发展也有广阔的应用前景。
一、综合科学考察历程及主要成就
自19世纪下半叶起，一些外国探险家和科学家在青藏高原进行过各种考察和调查。1930年代我国科学家刘慎谔、徐近之、孙健初等曾分别在高原对植物、地理和地质进行考察。这一阶段的考察对于科学地认识高原的自然界有积极意义，但由于比较零散、局限，高原大部分地区仍处于科学空白状态。1950 年代以后进入我国科学家独立自主地对青藏高原开展科学考察研究的新时代，在青藏高原的基础理论及应用研究方面都取得了举世瞩目的成就。
1 青藏高原综合科学考察历程
从1950 年代以来，国家对青藏高原环境和资源的调查考察极为重视，要求查明并评价高原的自然条件和自然资源，探讨自然灾害及其防治，以适应高原建设的需要。中央和地方，科研和生产部门多次组织对青藏高原的各种科学考察和调查，并在青海和西藏建立机构，从事观测、试验与研究工作。其中规模较大的综合科学考察有：1950 年代~1960 年代对西藏东部和中部、青海与甘肃的祁连山、柴达木盆地、昆仑山、珠穆朗玛峰地区、横断山区以及西藏中南部的考察；1960 年代中期对希夏邦马峰和珠穆朗玛峰地区进行的登山科学考察。
中国科学院于1972年制订了“青藏高原1973 ~1980年综合科学考察规划”，1973年组建成立的中国科学院青藏高原综合科学考察队开始了新阶段的科学考察工作：1970 年代对西藏自治区进行全面系统的综合考察；1980 年代对横断山区、南迦巴瓦峰地区、喀喇昆仑山—昆仑山地区和可可西里地区的综合科学考察等，这一时期的工作可称之为第一阶段。在 1990 年代“青藏高原形成演化、环境变迁与生态系统研究”和“青藏高原形成演化及其环境资源效应”被分别列入国家攀登计划和国家重点基础研究计划项目，青藏高原综合考察研究工作进入第二阶段。与1980 年代以前的第一阶段研究工作相比较，它针对国际研究领域的前沿和过去区域性路线考察的薄弱环节，强调了从以定性为主向定量、定性相结合研究，从静态、类型研究向动态、过程和机制研究，从单一学科研究向综合研究，从区域研究向与全球环境变化相联系上研究的转化和深入。
2 主要进展与成就
近50年来我国科学家在青藏高原综合科学考察研究领域，积累了大量科学资料，发表了数以千计的论文、报告、图件和专著。由《青藏高原科学考察丛书》和《珠穆朗玛峰地区科学考察报告》等组成的“青藏高原隆起及其对自然环境与人类活动影响的综合研究”项目于1986年获中国科学院科技进步奖特等奖，1988年获第三次国家自然科学奖一等奖。1990 年代以来，又出版了《青藏高原研究丛书》、《可可西里地区综合科学考察丛书》和《青藏高原喀喇昆仑山—昆仑山地区科学考察丛书》等系列专著以及数百篇高质量学术论文，在青藏高原的基础理论及应用研究方面均取得许多开拓性的重要进展。
高原岩石圈结构和形成演化 建立了完整的青藏高原区域地质历史系统和国际一流的若干典型地学剖面；查明了高原地壳结构和深部壳幔结构的特征、不同岩浆岩带和地体的时空分布规律；提出了青藏高原形成演化和隆升机制的各种假说、模型以及动力学机制耦合作用的综合模式。
隆起过程与环境变迁 自印度次大陆与欧亚大陆碰撞以来，青藏高原的隆升是多阶段、非均匀的、不等速过程；青藏地区在新生代期间大致经历了三期地面抬升和两度夷平；在上新世末和早更新世初的转折时期，即3.6百万年以来，青藏地区开始整体强烈隆升；冰芯、湖岩芯和黄土剖面等揭示青藏高原在全球环境变化中有明显的区域性和特殊性。
生物区系与人类对高原环境的适应 青藏高原的隆起既保留了若干古老的生物种类，又产生了许多新的动植物种属；各类动物、植物都有许多新发现和新记录；高原隆升导致新植物种类的特化，横断山区成为植物科属分化和分布的中心之一；青藏高原是空气少氧的生物地球化学区域，探讨了低地居民进入高原后生理指标的变化规律与适应能力。
自然环境及其地域分异 全面系统地研究了高原各自然地理要素的类型、特征和形成演变规律；山地垂直自然带结构类型的分布模式显示出与高原热源作用相联系的、巨大的山体效应；揭示了水汽通道、干旱河谷、高寒灌丛草甸地带以及高寒干旱核心等引人瞩目的地生态现象和区域；根据青藏高原地表自然界地域分异特点和规律，将其划分为10个各具特色的自然地带。
资源、灾害及区域发展 基本查明青藏高原区域各种可更新自然资源的类型、特征和分布；提出土地资源的农林牧评价原则和指标，编制了部分地区土地系统图件；研究泥石流、雪害分布及其运动规律，开展了预测、预报及防治工作；在规划、部署和筹建各类自然保护区的过程中，科学研究工作起了重要作用；开展了高原农业自然区划工作，对雅鲁藏布江中游一江两河及尼羊河流域、昌都地区以及柴达木盆地等进行了区域发展规划研究。
二、青藏科学范式及其效应
当前国际上的自然科学计划都在根据当前社会发展的需求而力求在三方面下功夫。一是多角度来看问题，采取不同学科，不同国家或地区参加的办法，以加强全面性；二是预见性，尽可能地满足当前需求并超前来预见可能出现的问题及其解决的途径；三是长期性，从前面两个方面的要求看，必然需要一定的时间。像国际地圈与生物圈计划，准备阶段(1982~1992)要10年，第一步实施(1992~2002)要10年，而且具有可变性，如加强与人文研究计划的合作，以后为了顺应形势发展还可能会改变题目。
1 青藏研究的科学范式
1950 年代以来我国青藏高原综合科学考察在自然科学考察的历史上有它自己的地位。50年来青藏科学考察活动的特点，在时间上它基本上是连续的，在空间上考察地区由藏东南向西部、北部扩展，由点到线到面逐渐扩大，在参加人员的组成和学科结构上也在不断拓展。这一科学实践无论从其自然科学的特点，还是从其组织形式和进行的过程都是一项没有先例的、成功的、具有世界意义的科学活动。青藏高原研究这种科学范式有如下的特点：
长期基础研究的平台 科学考察以高原大自然为实验室，是认识自然的科学研究中一项基本的科学活动。50年来青藏高原科学考察在阶段性的基础上建立了连续性，吸引人们把新的思想不断的投入到青藏高原上来。从基层科考取得成果的基础上不断深化了科学上的认识，人们越来越认识到青藏高原研究不是一个以短期目标的完成为目的科学活动。青藏研究向四周扩大的趋势说明青藏高原的研究不是一个仅限于高原本身的局部问题。青藏高原科学考察所产生的效应使人们认识到区域性即全球性这一地球科学基础研究的根本性问题，区域性的深化研究是连接全球、与国际接轨的桥梁。
传播知识的过程 从科学考察这一科学活动的架构来看，把基层的科学实验本身和其上层的科学思考及其效应也作为科学考察的一部分，这种效应的产生是由于，科学考察除了它和自然的对话之外，还有一个较大的社会环境。在科学考察活动的同时，它也是一种传播知识的过程。不同学科、不同科学家之间的知识传播，互相启发、交流和渗透。因此，青藏高原的科学考察更像一个网络，它们相互依存，相互促进，协同发展。这种网络所构成的共同的科学认识(即存在于不同学科，不同科学家之间的共同认识)，是青藏高原科学考察中知识传播过程所取得的成果。
出成果又出思想 从青藏高原科学考察的研究架构来看，它属于抓实际科研工作的类型，但它又具有出思想的一面。青藏高原科学考察提出“青藏高原隆起及其对自然环境和人类活动的影响”是出思想，提出“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”也是出思想。它不仅是一个项目的名称，它代表了研究的方向和趋势，可以影响一段时间和一批人的研究工作，包括参加项目与不参加项目的在青藏高原科学网络中的单位和个人的研究。从青藏高原科学考察50年来看，出思想的影响和出成果的影响同样具有推动科学发展的力量。这也就是为什么国际上现代的科学计划既重视破除人为的划框框，更重视新的活跃思想出现的缘故。出思想对于基础性研究还有另外一种作用，就是有的科学思想可以在当前实现，有的科学思想可以在以后实现，但它也是科学创新的种子。
2 青藏效应
青藏科学范式在如下几方面产生了明显的结果，可称为“青藏效应”，即探索自然奥秘的凝聚效应、不同学科的相互渗透效应、人才涌现的催化效应和不断扩展的社会效应。
探索自然奥秘的凝聚效应 青藏高原是全球独特的地域单元，地球科学、宏观生物学都有许多奥秘蕴藏其中，高原自然界的各种现象密切相关，甚至互为因果。不同学科的学者对青藏高原自然探秘的兴趣使他们走到一起，奔向高原，互相切磋、共同研讨。青藏科学考察通过知识相互传播过程所取得的共同认识，拓展了学者们的科研视野，促进各自领域研究的深化，吸引人们将新思想投入到高原研究中。“青藏效应”的特点是青藏高原科学考察巨大的凝聚力，这种凝聚效应来源科学家探索高原自然奥秘的兴趣、来源于青藏高原科学考察知识的传播过程与作用。
不同学科的相互渗透效应 不同学科之间知识的传播过程和作用，加强了青藏高原科学考察中学科之间的互相渗透和转化，促进了科学新思想的萌生，吸引了青年们发挥出他们的智慧和才干。多年来我们提倡学科之间的相互渗透，但收效甚微。究其原因并非完全是人的因素，常由于学科渗透环境的不适，或是渗透的时间不够而未能成熟。青藏高原科学考察持续50年提供了时间，高原广阔的区域提供了条件，在青藏高原研究中出现了超越各自领域的工作不断出现，为创新开辟了道路。
人才涌现的催化效应 青藏高原科学考察知识的传播过程与作用为人才的涌现起到催化剂的效应，是一个凝聚广大科学技术力量的象征。科考队员们来自不同的学科，不同的单位，参加青藏高原科学考察以后又回到原来的学科，回到原来的单位。似乎青藏高原的工作给每个人都带来提高与成功。参加中国科学院青藏高原综合科学考察的队员们现在有20多位成为中国科学院院士和中国工程院院士(有关青藏高原的研究工作是他们科研成果的重要组成部分)，这是十分令人高兴和发人深思的青藏效应。青藏高原科学考察造就了许多中年科研骨干和学术带头人，涌现出了一些优秀的研究群体和一批国家杰出青年基金获得者，还吸引了许多研究生不断加入到青藏高原研究的行列中来。
不断扩展的社会效应 青藏高原科学考察作为一种知识传播过程还会产生一种放大作用。随着经济的不断发展，社会文化的逐渐提高，使我们看到在科技之外受科技影响的社会发展趋势。信息时代的到来，新闻媒体介入的增强，企业和企业家的介入使人们(包括我们自己)对青藏高原产生了新的认识和新的热爱。现在人们通过登山、旅游、夏令营，通过环境和生物多样性保护，通过科学技术进步和劳动者素质的提高，通过科学文化的继承和发展，一个新的认识青藏高原的时代正在形成。这一发展趋势使我们看到青藏高原科学考察的结果从资源开发利用、农牧业发展、自然环境保护等方面正逐步产生更为普遍的，全面的社会影响。
三、体制及创新文化
几十年来青藏高原的科学考察研究之所以能取得令人瞩目的成果，并培养造就了一大批优秀的科学家，除了上述青藏研究的科学范式外，国家的支持、体制的改革、学术民主的氛围以及加强国际合作等体制和创新文化是非常重要的。
国家支持及地方、部队的协助 几十年来青藏高原科学考察研究工作能够取得显著的成绩是与国家的长期支持和投入分不开的。1950 年代~1970 年代，在国家经济还比较困难的条件下，能够积极支持对高原的基础研究是有远见卓识的；1980 年代以来，随着科研体制和拨款制度改革，国家自然科学基金委等部门也仍然以各种形式积极支持对高原的基础研究工作；1990年代科技部又先后将青藏高原研究列入国家攀登计划和国家重点基础研究发展规划项目予以支持。在青藏高原进行科学考察研究，由于自然条件严酷，交通不便、工作和生活都遇到许多困难，地方政府、部队和当地群众在解决物资供应，组织民工、畜力协助运输，提供安全保障等方面给予了大力支持和帮助。
开放、联合、流动的体制 青藏高原综合科学考察队伍是由来自不同部门的科研人员组成，既有科研院所、高等院校的，也有来自生产部门和地方有关单位的。以中国科学院青藏高原综合科学考察队为例，近30年来累计有来自数十个单位的上千科研人员参加，同一学科也常由不同单位的人员组成。考察队领导、学科组长或课题组负责人均分别由来自不同单位能够团结协作、有组织能力的中青年学术骨干担任。自1980 年代后期起，研究课题由单一学科向多学科的综合研究转变，不同部门单位、不同学科专业之间的联合更为突出。随着时间的推移和科研人员年龄的增长，科研队伍也不断给更换流动。在科研人员的结构组成上，我们十分重视老中青相结合，这样既能发挥有丰富学识和经验的中老年科学家的作用，又能使具备思想敏捷、善于掌握新技术方法手段的青年科学家得到施展才华的机会，将继承和创新很好结合起来。
学术民主、鼓励百家争鸣 青藏高原综合科学考察研究面对的是大自然实验室，研究对象是复杂的圈层系统，涉及时间跨度长、空间范围广，且具有非线性和不确定性等特点。学者们对科学问题的观点不同、认识有别，是完全可以理解的。如对高原夷平面与隆升时代的观点不一，我们就组织不同看法的学者坐在一起，摆出考察发现的事实和现象，探讨存在的分歧和进一步研究的思路，促进了这一领域的深化探索与综合研究。对第四纪是否存在大冰盖也有相左的认识，中国科学家多数持否定的观点。但在1990 年代我们主持的两次国际学术研讨会均曾邀请德国科学家库勒(M. Kuhle)与会，阐述他的大冰盖观点。这有利于该领域科学问题的深入探索和研究。
走向世界、加强国际合作 作为我国具有特色和优势的研究领域，青藏高原也是国际科学界瞩目的关键区域。通过国际合作和交流，使我们了解国际上的最新动态和进展，开拓研究视野；收集到更丰富的第一手资料、数据和样品；利用国外先进的技术装备、实验室条件，使我们掌握新的方法手段，提高分析测试质量和效率；通过到毗邻地区和全球高山区域去考察，有利于互相比较，加强宏观整体的综合研究。所有这些都促进我们研究水平的提高。以冰芯研究为例，从与国外科学家合作开始，借助对方的资金、设备和实验室条件，合作钻取冰芯样品，而发表文章只能屈居第二；到后来以我为主，独立钻取冰芯，国外学者有求于我们，从而在高原冰芯研究上取得可与两极冰芯研究相媲美的成果。
四、青藏精神内涵
青藏高原科学考察具有如此巨大的凝聚力，产生突出的、意义深远的“青藏效应”，蕴藏在“青藏效应”中有以下几方面的精神内涵。
创新意识，瞄准国际前沿 青藏高原是我国有特色的优势研究领域，而地学和宏观生物学普遍性规律的认识则是和区域性密切结合的，具有鲜明的本土型特点。因此，必须抓准有区域特色又有全球意义的基础科学问题。1966～1968年对珠穆朗玛峰地区的综合科学考察，明确提出以“喜马拉雅山的隆起及其对自然界与人类活动的影响”为中心课题，在探讨高原地质发展历史和自然特征方面取得显著进展和较大的突破。1970 年代我国科学家根据西藏雅鲁藏布江古板块缝合线带的发现和研究，提出青藏高原形成演化的“大地构造模式”，推动了大陆板块学说的发展，得到国际同行的重视。中国科学院青藏高原综合科学考察队以“青藏高原的隆起及其对自然环境和人类活动的影响”为中心问题，在高原地区开展了持续的科学考察研究。第一阶段的成果于1980年在北京举行的“青藏高原国际科学讨论会”上引起国际学术界的瞩目，促进青藏高原研究的国际合作与交流，使高原的基础研究得以进一步深化。
在青藏高原宏观区域尺度研究的基础上，1990 年代相继提出的“青藏高原形成演化、环境变迁与生态系统研究”和“青藏高原形成演化及其环境、资源效应”项目，分别列入国家攀登计划和国家重点基础研究发展规划中予以实施。针对国际前沿领域的动态趋势，将青藏高原区域与全球环境变化研究密切结合，深化过程的研究，更注重精细的分析测试和定年，强调跨学科的综合集成，取得有国际影响的可喜进展。
立足实地，取得原创数据 青藏高原研究面对的是高原大自然这所实验室，过去受条件的限制，科学资料很少。我们从一开始就开展区域考察，各个学科不同专业都根据各自的特点布设考察路线，进行剖面观测记录，收集大量标本、样品，加以鉴定和分析测试。研究结果按照学科专业予以总结，填补了科学空白，初步揭示了青藏高原宏观的区域规律。在此基础上，发现并提出需要深入探讨的科学问题，选择重点区域和典型剖面开展研究；建立半定位和定位试验站对表生过程进行观测；钻取树轮、冰芯和湖泊岩芯，经过室内分析测试，建立演化序列和年表；对东喜马拉雅山南翼进行越冬考察等。以冰芯研究为例，需要在海拔6000~7000米以上工作50多天，高寒缺氧，困难可以想像。离开这些第一手的数据资料，不可能得出任何创新的科学结论；布设地球物理研究剖面进行综合观测，取得可靠的科学数据也同样要付出极其艰辛的劳动。
提倡协作，加强综合集成 学科之间的相互渗透、交叉和综合研究，已成为当代科学发展的主流。随着青藏高原科学考察的不断深入，涌现出许多超越本学科领域的科学问题，仅靠一两门学科无法解决，需要发挥集体的力量和多学科的优势，组织综合研讨和论证。例如在1970 年代末我们曾专门组织第四纪地质、地层、地貌、古植物、古脊椎动物、生物区系等十多个学科，从不同角度和侧面针对“青藏高原隆起时代、幅度和形式问题”进行研究、交流和综合论证，使对高原隆起问题的认识达到了一个新的水平。如鱼类学家根据高原隆起对鲤科裂腹鱼类演化影响的分析研究，认为裂腹鱼类三个特化主干属的演化发展和分布高度反映出高原隆起的阶段性。这一观点恰好与新构造及地貌演化等的研究结果互相印证。1990 年代根据对岩石圈地球物理和大地构造、岩石抬升年龄、侵入体剥离速度等的研究结果与从新生代地层、湖芯和夷平面等所获得的信息作了比较，揭示青藏高原的隆升是多阶段、非均匀的不等速过程。
由于青藏高原的基础研究涉及领域广，参加单位多，中科院青藏队一直强调课题之间、学科之间的密切协作和相互配合。例如1970 年代中和1980 年代末曾分别组织小分队对北羌塘无人区进行考察，前往的少数队员相互协作，为未能前往的学科和专业采集标本和样品，进行观测等。考察队不同岗位的成员之间相互理解、彼此尊重与合作，野外考察和室内分析研究也紧密结合。1990 年代虽然科学考察研究的形式有很大的变化，项目办公室仍然继承青藏科考大协作集体主义精神的好传统，想办法积极联系，协助解决野外考察队遇到的各种困难和问题。
结合实际，服务高原建设 青藏高原是我国开发程度低，经济尚不发达的边陲区域。在开展基础研究工作的同时，注意结合高原建设的需求和问题进行考察研究，为高原自然资源的合理利用，自然灾害的防治，生态与环境建设以及区域发展等提供科学依据。例如1970 年代对高原地热活动地表显示区的考察研究，既是重要的基础工作，又有实际意义。对拉萨附近羊八井热田的调查证实，它是我国大陆上第一座蒸汽高温热田，具有工业开发价值。根据考察队的建议，西藏自治区和有关部门已建成有较大容量的地热电站，向拉萨市输电供生产和民用。又如，在对自然地理各要素深入研究的基础上，对自然环境进行综合研究，将西藏自治区划分为七个自然地带，分别阐明了各自然地带的基本特征及其与经济建设的关系，为因地制宜开发西藏自然资源，特别是发展农牧林业提供了依据。近几年，对横断山区山地森林过度砍伐和高原高寒草甸草场过牧引起的土地退化和环境问题进行调查，结合有关定位、半定位试验研究成果，提出促进山地森林恢复更新和发展高原畜牧业的对策措施，促进了对青藏高原自然环境的建设与保护。1980 年代末以来，承担了西藏自治区“一江两河”地区发展规划、尼洋河区域资源开发与经济发展综合规划以及昌都地区发展规划等任务；在青藏公路和青藏铁路建设中负责有关冻土影响及其防治的试验研究工作；进入21世纪，又对西藏区域发展战略及农业结构调整开展咨询工作。
持之以恒，献身青藏事业 基础研究具有系统性、长期性的特点，需要保持研究工作的连续性。青藏高原人烟稀少、交通不便，过去研究程度很低，首先需要积累基本科学数据和资料，在此基础上探索自然规律。如果计划变动、工作不连续，队伍不稳定，所得数据资料零星分散，当然拿不出高水平的成果。我国对青藏高原的科学考察工作也有过教训，如1950 年代~1960 年代曾多次组织对青藏高原的考察，由于各种原因，未能持续进行。1970 年代开始的青藏高原综合科学考察研究，是在极其困难的“十年动乱”中开始进行的，由于汲取了过去的教训，排除各种干扰，克服重重困难，一直坚持下来。1980 年代在完成对西藏境内的考察研究后，及时转移到横断山区，1986年起又开始策划对喀喇昆仑山-昆仑山地区的考察研究。连续稳定的研究不仅获得了系统的成果，也培养了一批青藏高原研究的专家，他们的事业和高原结下了不解之缘。
青藏高原地区自然条件严酷，高寒缺氧、辐射强烈。由于高山反应，身体不适或功能失调，长期外出也给家庭带来不少困难。可喜的是这一研究集体的广大成员热爱高原科考事业，不畏艰难险阻，执着追求。当年参加“喀喇昆仑山-昆仑山地区综合科学考察”项目评审的老科学家风趣地形容这是“三五牌”的项目，就是指一批50岁上下被称为“老青藏”的中年科学工作者为骨干，要在海拔5000米的高山高原地区奋斗工作，为期五年的重大项目。无论是海拔6000～7000米以上的雪原冰川，还是旷无人烟的高原腹地无人区，或是深切的雅鲁藏布江峡谷，到处都留下了科学家的足迹。随着定位实验研究的深入，不少中青年科学家承受着生活和工作条件差、待遇低等困难，长期坚持进行各种观测试验研究，取得了许多新进展。
正是上述瞄准前沿的创新意识、立足实地的辛勤工作、大协作的集体主义思想、重视建设需求的务实原则以及献身高原科学事业的崇高精神，使几代科学家汇集在青藏高原研究的旗帜下，形成具有强大凝聚力的“青藏效应”，使青藏高原的科学考察研究事业得以持续发展，不断攀登新的科学高峰。
(2003/10/14) |
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