湖泊科学的美与思

    如果说河流孕育了人类文明，那么湖泊作为“活泼的慢河”，无疑为人们提供了另一种意义上的家园。湖泊不仅蕴藏着丰富的饮水、渔业资源，也为人类提供了精神的栖息地。美国自然主义作家亨利·戴维·梭罗曾栖居于瓦尔登湖畔，践行着一种简朴的生活理念，并思考物质和精神的关系。瓦尔登湖作为一个载体，承托着他对自然的观察和思考。世界上各个民族和文化中都流传着关于湖泊水怪的传说，在有的神话中湖泊甚至养育了文明的创建者。然而，湖泊科学的一面直到近代才被揭开面纱，这一切源于一个年轻的科学家在瑞士阿尔卑斯山脚的日内瓦湖畔所做的决定，现代湖泊科学由此开启了它的发展之路。

    1867年，弗朗索瓦·A.福雷尔在接受完科学和医学训练后回到了日内瓦湖畔，他所做的决定是：放弃传统的只研究湖泊某一方面的细分路径，而采取从各个学科角度全方位研究日内瓦湖的策略。比如，不仅研究湖泊的波浪、水流、阳光在湖水中的穿透，湖水的化学性质，也研究湖中生活的动植物以及微生物。在对日内瓦湖开展了数十年的深入研究后，他最终于1892年将自己分散的研究成果汇集为一本专著《日内瓦湖：湖沼学专论》，奠定了自己“湖沼学之父”的美名。一百多年后的今天，湖泊学已发展成为一门成熟的学科，人们越来越认识到这一陆生水体系统的巨大价值以及它与人类密不可分的关系。

    在“牛津通识读本”《湖泊》一书中，加拿大拉瓦尔大学的沃里克·文森特教授秉承这一全方位和系统性的理念，从多学科的角度带领我们领略湖泊科学的美。在这本书中，我们不仅可以从地质学的角度了解湖泊如何诞生与死亡，也可以从物理学角度了解湖面波浪乃至湖下水流的运动规律；我们不只能了解湖泊内部重要的化学物质循环，也可以在作者的带领下去发现湖水中那看不见的微观世界：“即使从清澈的湖中舀起的一杯水，也蕴含着一个看不见但又拥挤的世界：在这之中也许悬浮着十万个光合细胞，一千万个细菌细胞，和一亿个‘野生病毒’，而这些肉眼都看不见。”表面平静的湖泊实际上是一个热闹非凡的场所，里面发生着规律的湖水混合运动，各种物质循环和生产活动，并充斥着各种生命活动。除此之外，湖泊并非一个封闭的微观世界，而是与周遭环境不断进行信息交换：湖泊和表层大气持续进行气体交换，这影响了湖水的含氧量，并间接影响湖中生物的分布；湖水不断流进流出，与其他地区进行物质交流，互相影响。可以说，湖泊一直处于一种不断流动和循环的状态，是一个活泼的自然要素。

    湖泊当然具有一些共同的基本物理、化学和生物特质，但是不同的湖泊又各自拥有与众不同的个性，其中最明显的当属一些极端湖泊。文森特在书中介绍了一些很有意思的极端湖泊，如咸水湖、极地和高山湖泊以及一些喷发性湖泊。比如他提到，咸水湖因为盐度高，所以湖水在极寒的情况下也不会结冰，由此出现了南极洲的迪普湖在周围天寒地冻时湖心仍然可以划船的现象；南极洲冰盖下的沃斯托克湖是一个具有5400立方千米的巨大水体，从其中采样的冰芯能帮助我们认识温室气体在过去40万年的自然循环；火山湖不时的喷发有时会引发灾难性的后果，但其释放出的燃烧性气体却可以被我们用来发电。对这些极端湖泊的研究能够加强我们对地球和环境的认识，也能帮助我们对未来环境和气候的变化做出预测。

    早在福雷尔正式开始全方位研究湖泊之前，自然主义者亨利·戴维·梭罗就已经在日记中详细地记录了瓦尔登湖的许多特征，包括湖水上暖下冷的分层，因此他可以称得上是北美的第一个湖泊学家。但梭罗不知道的是，瓦尔登湖的沉积物也在记录着环境的变化。通过对近三百年来沉积物中花粉变化的分析，文森特指出，“讽刺的是，在梭罗体验湖泊和森林的精神价值的同时，全面破坏森林的规模达到了顶峰”。人类其实也是湖泊生态系统的一部分，影响着湖泊和周边环境的生态。福雷尔在开始给日内瓦湖的动植物分类时，第一个考虑的物种就是智人。既然本书是对湖泊多学科、全方位的研究，就必然要探讨人类与湖泊的关系。人类的生产活动对湖泊产生了巨大的影响，其中最为突出的就是水坝的建设。为了管控洪水、农业灌溉、饮用水供给等种种用途，几千年来人类一直在截断湖水，建造水坝。文森特提醒我们，虽然大坝创造了巨大的经济效益，但是为此付出的环境代价却是我们不得不深思的。大坝截断了湖泊的入流，可能会导致下游的湖泊萎缩乃至消失；大坝还会阻碍鱼类的迁徙以及繁殖，并因为截留了营养物而影响海洋生物的活动。此外，全世界内的湖泊所面临的一个非常严峻的问题就是富营养化引起的藻类过度繁殖现象，也叫“水华”。这不仅会导致湖泊含氧量急剧下降而变成“死湖”，还会因为有毒藻类而致使湖水中产生毒素，危及饮水安全。文森特指出，保护湖泊的生态，也是保护我们自己。

    “湖泊是生物多样性的核心；是活泼的‘慢河’，水在其中流动、混合和反流；是连接大气和海洋的渠道；是周遭环境的集合体；是过去和现在变化的哨兵。”书末的这几句话非常精准地概括了湖泊在自然界中的重要地位，以及它对人类的巨大价值。沃里克·文森特的这本《湖泊》提供了一条简洁的路径，帮助我们在科学层面重新发现和认识湖泊的价值，并提醒我们要保护人类这一美好家园。