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弘扬科学家精神 | 传承精神,追寻脚步——刘永定研究员事迹记述
访问数量:1815发布时间:2022-09-05

1944年11月出生的刘永定研究员,1968年毕业于北京农业大学,于当年12月参加工作,在基层微生物试验站工作9年,后在中国科学院水生生物研究所攻读硕士、博士,并留所工作至今。曾任国际宇航科学院生命科学部通讯院士、中国科学院资源环境生态专家委员会委员、国家自然科学基金生态学学科组二审专家、中国海洋湖沼学会常务理事、中国海洋湖沼学会生态学分会副理事长等职。

刘永定研究员是国家973项目“湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究”首席科学家、国家863“滇池入湖河流水环境治理技术与工程示范”责任专家组组长、国家环境重点课题“滇池蓝藻水华污染控制技术”课题首席科学家。他在国家项目研究中提出了分阶段解释湖泊富营养化过程的理论认识和蓝藻水华生产力控制的技术路线,推进了该领域研究的发展,发展了成套水体富营养化、蓝藻水华污染和河流水环境治理技术。

刘永定研究员虽在藻类研究方向做出了杰出的贡献,可最先让他声名大噪的是使用自制的微生物制剂大面积防治马尾松毛虫,还一举获得了“全国先进科技工作者”的表彰。他与藻类结缘的机遇是1979年考入水生所,师从我国著名的藻类学家黎尚豪院士。

21世纪初,滇池污染程度迅速加剧,暴发了严重的蓝藻水华,引起了国家与当地政府的高度关注,决定对滇池开展大力整治。刘永定研究员临危受命出任“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”课题的首席科学家,经过和团队紧急讨论和实验操作,刘永定研究员最终研究出控制蓝藻的基本思路:在截污控污、加强水动力的基础上,把湖泊分3个圈层、10个关键位点,分5个阶段系统、综合地采取措施,促使湖泊生态系统完成“稳态转换”。2002年,他据此绘制了治理滇池蓝藻水华的“路线图”。



2005年刘永定研究员在第10届国际应用藻类学大会上与秘书长Roberto de Philips交流


经过近20年的治理,目前滇池水质企稳向好,2015年滇池综合营养状态指数与2010年相比下降9.2%,从重度富营养转为中度富营养,2016年国家考核中入滇河道水质全部达标,滇池水质达到20年来最好水平,实现了"与湖争水"向"还水于湖"的历史性转变。也在2016年,刘永定研究员获得“护滇卫士”终身贡献奖。

从对陆生藻类的研究基础出发,刘永定研究员萌生了一个想法:在水中,藻类的强大繁衍力和蔓延力是危害。那如果换个地方,能否为人类所用呢?

在长期的研究中,他发现,沙漠中生长着一类“荒漠藻”,它们不怕晒、不怕冻,耐旱、耐高温,还抗紫外线辐射。据刘永定介绍,只要有一点水,荒漠藻就能生长。它分泌出的多糖物质具有黏性,能将土壤粒子黏合在一起,其表面的正负电荷相互吸引,在沙面上逐渐形成一层“结皮”。这种结皮富含有机质和营养成分,能够加速土壤的形成。于是“荒漠藻人工结皮综合治沙技术”项目应运而生。

我国荒漠地区具有丰富的藻类物种资源。刘永定研究员团队从荒漠地区生物土壤结皮中分离、纯化得到特有的丝状蓝藻,并通过工程化措施大量培养,再喷施接种到流动沙丘(地)表面形成人工的生物土壤结皮。通过该方法,他们在内蒙古、青海、新疆等地的不同类型沙地、沙漠试验,已经实施近6万亩,起到了“固沙、抑尘、成土、培肥、生态修复”的作用。

2001年,水生所与内蒙古自治区林业科学院合作,在库布齐沙漠东缘的达拉特旗建立了荒漠化综合治理试验站。然而,科研团队很快遇到了难题。“理论上,1厘米土壤的自然形成需要100年,一个20厘米的耕作层形成则需要2000年。”刘永定研究员说,荒漠藻自然形成结皮的时间太过漫长,另外,沙漠中风沙太大,荒漠藻还没结皮就“全军覆没”。

 

刘永定研究员实地考察荒漠藻结皮效果


为了解决这个问题,刘永定带领团队从各地采集的荒漠藻样品中分离出数十个株系,并选出最优秀的藻种加以扩繁,再通过机械化手段“播藻”。“最快一年就可让荒漠藻发育并产出持久有效的结皮。”刘永定说,结皮上会渐渐形成一个微型生物群落,菌类、苔藓、昆虫等都会来,荒漠化的土地便朝着草地转换。

经过3至5年的治理,达拉特旗项目区林草覆盖率由项目实施前的不足15%提高到80%以上,曾经肆虐的风沙得到了有效控制。如今,刘永定团队运用藻类治理荒漠化的技术已经在库布齐沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地等地推广开来。该成果在内蒙古自治区达拉特旗库布齐沙漠推广应用后,疏林草原景观得以恢复。

而刘永定研究员对藻类世界的探索从未停止,去年天问一号登上火星引起了广泛热议,而早在1987年,从德国留学回国的刘永定研究员就接到了一项重要任务:开展空间生物学研究,探索利用藻类帮助宇航员在太空长期生存。他带领的团队先后参与6次返回式卫星实验和2次神舟飞船实验,研究在太空微重力、强辐射、极端温度等不利条件下,通过生物的手段建立生命保障系统。实验中,他们通过人工培育藻类植物,保证了鱼、螺蛳等小动物在太空中存活,为我国载人航天的相关探索提供了重要的理论支持。而刘永定研究员也曾经大胆假设“能不能把荒漠藻结皮的技术应用到火星上?”这为探索火星或许能够提供很好的帮助。


2012年刘永定研究员荣获法兰西金棕榈统帅勋章


刘永定研究员在一次会议上曾用伽利略的一句名言作为结束语激励广大的学者们,笔者将这句话作为本篇文章的结束语,希望学生们、科研工作者们谨记刘永定研究员的勉励与建议,读懂大自然。

科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找,而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙,就是自然本身,人们必须去读它。——伽利略


本文来源:中国科学院水生生物研究所

作者:耿毓辰、彭成荣

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