西伯利亚的灵魂岌岌可危

近20年来,玛丽安·摩尔(Marianne Moore)、托马斯·霍奇(Thomas Hodge)和他们的学生自愿前往西伯利亚,从科学和文化两方面研究贝加尔湖。当摩尔从韦尔斯利学院退休时,她回顾了湖泊的奇观

西伯利亚贝加尔湖的景色。

拉尔夫·怀特摄/盖蒂图片社

T贝加尔湖有一些东西对不远万里到西伯利亚观看的人产生了深远而持久的影响。对一些人来说,这是一个纯粹的,令人难以置信的广阔的湖;它是世界上最深、体积最大的湖,拥有世界上20%的淡水。另一些人则着迷于它是地球上生物多样性最丰富的湖泊,生活在那里的许多生物都可以只有从幼小眼睛的贝加尔湖海豹到一种令人毛骨悚然的半透明鱼,都可以在那里找到golomyanka是世界上最深的淡水鱼。每个人都提到西伯利亚人民的善良、热情和好客,他们渴望分享他们的湖泊和环境的奇观,包括偶尔一碗野生蘑菇。但要想真正了解贝加尔湖的独特之处,你必须亲自去看看。

弗罗斯特环境科学名誉教授和生物学名誉教授玛丽安·v·摩尔(Marianne V. Moore)有13次游览贝加尔湖的好运气——这在很大程度上是她自己创造的——其中8次是和卫尔斯理的十几个学生一起去的。这些学生是与她和俄语教授托马斯·霍奇(Thomas Hodge)一起来的,这是他们2001年开始合作教授的一门跨学科课程——贝加尔湖:西伯利亚的灵魂——的一部分,旨在让学生直接接触与贝加尔湖相关的科学和文化。

对生物学家来说,这个湖是一个宝库——它是2500多种动物的家园,其中一半以上是在其他地方找不到的——而且它的文化重要性怎么强调都不为过。在俄罗斯人的想象中,它是祖国未受破坏的美丽和原始荒野的有力象征。摩尔说:“所以,这有点像美国人的大峡谷和黄石国家公园。”“但俄罗斯人与贝加尔湖的关系比我们与任何自然资源的关系都要深厚。有一首写给贝加尔湖的赞歌,所有俄罗斯人都知道或认识,我们韦尔斯利学院的学生也学习这首歌。”

尽管贝加尔湖面积巨大,深受人们的喜爱,但它却受到全球变暖和人类带来的其他变化的威胁。摩尔的贝加尔湖之行直接促成了在这些问题上卓越的科学合作和重要的研究成果。她发表了关于气候变化导致贝加尔湖变暖的论文,并帮助获得了数百万美元的国家科学基金会(National Science Foundation)拨款,她和美国和俄罗斯的同事正在利用这笔资金研究湖中的物种如何应对这种变暖。多亏了她和她的博士后的一个偶然发现,她还进行了一项关于20世纪30年代湖中重金属的研究,她和她的学生(包括科学和人文专业的学生)也一直在研究湖泊的最新威胁,由旅游业的繁荣和糟糕的卫生条件导致的臭气腾腾的藻类入侵。

隐藏的世界

摩尔第一次对湖泊中的微观生物着迷是在她在科罗拉多学院读大二的那个夏天。她在加拿大边境明尼苏达州的边界水域独木舟区荒野的一个生物站上了一门课程,那里拥有数千个湖泊和溪流。她经常划着独木舟出去采集水样,并对她在那里发现的生活感到惊讶。

摩尔说:“我觉得自己发现了一个大多数人都不知道的新世界,我完全被迷住了。”“我记得我告诉父母,我想继续研究这些生物,直到我厌倦它们为止。”

“摩尔教授教我在工作中要坚持不懈,对自己要求很高。不知为何,她能够克服各种政治、后勤和通讯障碍,进行贝加尔湖的研究,这为她的学生树立了一个榜样:一切皆有可能。”


——海伦娜·麦克蒙纳格,16年

在经历了漫长而充实的职业生涯后,摩尔的热情并没有减弱。当她描述浮游动物不同寻常的生活路径时,她那年轻的、小精灵般的脸庞顿时容光焕发。摩尔说:“一些浮游动物会产卵——它们被称为滞育卵——这些卵会在沉积物中存活数十年,有时甚至数百年。”

摩尔的职业生涯把她带到了世界各地,从爱荷华州的河流系统到新西兰的湖泊,再到韦尔斯利的瓦班湖。她和丈夫尼克·罗登豪斯(Nick Rodenhouse)都接受了韦尔斯利学院的工作,因为“这里的研究支持很好,这对我们很重要,”她解释说。尼克·罗登豪斯是生物科学荣誉教授,研究气候变化对候鸟的影响。她对瓦班湖的研究包括研究天光的影响——夜间从城市投射到云层中,然后向下辐射——以及浮游动物在夜间从湖深处到水面觅食的距离。

非常措施

摩尔的研究从瓦班湖转移到了贝加尔湖,这要归功于20世纪90年代中期与霍奇的一次午餐聊天。他是校园里新来的教授,作为一个钓鱼爱好者,他很快就找到摩尔,了解当地的好钓鱼洞。但是,不到10分钟,谈话就直奔贝加尔湖。我敢保证,只要你把一个俄罗斯主义者和一个水生科学家放在一起,这种情况就会发生,”摩尔说。

霍奇表示同意。“这意味着,从人文和科学的各个领域,每个人都对这个湖感兴趣。于是玛丽安说:“你知道吗?有资金开发实验课程。我们应该考虑有一天合作并开设这方面的课程,’”霍奇说。五年后,两人一起坐在霍奇家的后甲板上,起草了一份教学大纲。2000年夏天,在学院的资助下,他们前往西伯利亚进行一次侦察之旅。

摩尔和霍奇进行了为期两天的史诗般的旅程,从韦尔斯利来到伊尔库茨克州立大学拥有的一个生物站,这个生物站位于波尔希科蒂,是一个只有200名常住居民的小村庄,只能乘船到达。该生物站建于1918年,当时严重破旧:没有室内管道,两栋建筑的屋顶已经倒塌。但摩尔和霍奇希望俄国人能在第二年夏天到达之前把这些建筑修好,于是他们决定用韦尔斯利学院的老办法来试一试。“汤姆和我一致同意,我们只带一群非常顽强的学生过来一次。我们真的认为我们会提供一次,那就是... .我不是很乐观。然后,事情进展得非常顺利,”摩尔说。

当两位教授在霍奇的露台上制定教学大纲时,他们不知道这门课程将持续近20年。霍奇说:“我认为最重要的是,这证明了玛丽安的坚持不懈,她对这个领域的奉献精神,以及她对湖泊的奉献精神。”“这是对另一边的俄罗斯人的证明,他们从一开始就在帮助我们。而且,我可以告诉你,这个湖的一些东西打动了你。它就是这样。这让我很生气。玛丽安听到了。它会影响到我们的学生。在一个人的生命中,在一个人的意识中,它成为一件非常宝贵的事情,因此,一个人愿意并且能够采取非常措施继续参观这个湖,继续带其他人去那里。”

科学的黄金

摩尔第一次听说这个影响了她多年研究兴趣的数据集时,她认为这是一个翻译错误。2001年,摩尔去贝加尔湖教授韦尔斯利学院的课程时,在一名翻译的俄罗斯学生的帮助下,她与一名俄罗斯科学家谈论了长期的浮游生物数据。“学生说,‘这是60年的数据集,’”摩尔说。她无法想象这么古老的数据集,也没有再问任何问题。令人高兴的是,2003年摩尔再次去俄罗斯时,她看到了一张真实的图表,证实了确实有关于这个湖的数据可以追溯到1946年。

“我真的很惊讶,我开始问问题。那一年,有一位俄罗斯科学家也会说英语。我开始不停地问他问题,然后我意识到这是一个在西方找不到的数据集。我也知道西方没有人见过这些数据,”摩尔说。“这是科学的黄金。”

这个异常丰富的数据集是一个俄罗斯科学家家族长期项目的结果。1946年,米哈伊尔·科若夫(Mikhail Kozhov)教授开始对贝加尔湖进行采样,因为他对贝加尔湖的季节和年度变化感到好奇。他的女儿Olga kozova和孙女Liubov ' Izmest ' eva继续这项工作。这个敬业的家庭的研究项目经历了斯大林、苏联解体和许多严酷的冬天。

一年四季,即使气温降至零下50华氏度,他们也会每隔10到14天从船上取一次离岸水样。他们从250米以下的9个不同深度采集样本,测量水温、水的透明度、浮游生物的丰度和物种组成。计算和识别浮游生物是一项艰巨的任务,需要长时间在显微镜前观察和大量的分类学训练。“俄罗斯人是一流的分类学家。它们不仅可以识别所有不同的物种,还可以识别特定物种的所有不同生命阶段,”摩尔说。

所以在2005年,当生物站的俄罗斯科学家邀请摩尔与他们合作一个她选择的项目时,她想要研究什么是毫无疑问的:她想用新的统计技术分析这个数据集。摩尔和她的同事斯蒂芬妮·汉普顿(Stephanie Hampton)获得了加州大学圣巴巴拉分校国家生态分析与综合中心的资助。汉普顿当时在爱达荷大学工作,是长期数据分析方面的专家。这笔资金让四名俄罗斯人得以前往圣巴巴拉参加两次会议;摩尔坚持最后一次会议在贝加尔湖举行。

“我说服主任让我们小组去贝加尔湖参加最后一次会议,因为我觉得对美国科学家来说,亲身体验贝加尔湖是非常重要的。我还想让他们看到俄罗斯人在艰苦的条件下收集这些数据,”摩尔说。两名卫尔斯理的俄语专业学生对这些会议至关重要。“他们是那里唯一能在英语和俄语之间架起桥梁的翻译;我说俄语的能力只有两岁小孩的水平。”“我非常依赖学生。他们做得非常好。”

在分析了几十年的数据后,摩尔和她的同事们发现贝加尔湖的地表水显著变暖,以及与这种变暖相一致的生物变化。他们发现,自1946年以来,湖水变暖了超过1.2摄氏度。摩尔说:“这个增长听起来微不足道,但湖中的年平均温度是5摄氏度,所以这是非常可观的。”另外,客观地说,贝加尔湖变暖的速度几乎是全球年气温的三倍。摩尔和她的同事还发现,喜欢温暖的浮游生物种类大量增加。这些发现让水生科学家感到惊讶,他们曾认为贝加尔湖相对来说不受气候变暖的影响,因为贝加尔湖非常寒冷,而且湖泊经常经历上升流,将寒冷的水带到水面。

这项研究导致了2011年开始的更大规模的合作。美国国家科学基金会(NSF)的一笔数百万美元的赠款汇集了来自美国五所大学(包括韦尔斯利学院)的15名科学家,以及伊尔库茨克州立大学(Irkutsk State University)的科学同事。亚博电竞官网研究小组提出的最大问题是:贝加尔湖独特的喜冷物种能否在气候变化中生存下来,还是会被世界各地湖泊中的喜暖物种所取代?

该团队仍在分析所有的数据,但摩尔的团队正在研究浮游动物的生态学,他们发现贝加尔湖特有的主要物种对变暖的地表水的耐受性比他们想象的要高,部分原因是它在一天的时间里在湖中上下迁移。然而,他们还发现,并非贝加尔湖特有的温暖物种有所增加。例如,独眼龙,一种毫米长的迷你龙虾,在整个湖泊的几乎所有站点上数量急剧增加。与此同时,摩尔急切地等待着她的同事们的发现。“有许多喜欢寒冷的浮游植物对这个湖非常重要,我渴望了解[我的同事们]的工作。可能会发生什么?他们能够适应并坚持下去吗?”

海豹和意外发现

摩尔描述为“非常有趣”的另一个研究项目完全是偶然发生的。夏天的一天,她和博士后特德·奥泽斯基(Ted Ozersky)去伊尔库茨克市送一些水样进行分析。“我们在实验室的办公室里,我看到这些抽屉一直延伸到天花板,每个抽屉上都有一系列数字。每个抽屉都说天sibirica我知道这是贝加尔湖海豹的名字,”摩尔说。

事实证明,这是一组从20世纪60年代到现在收集的大约400个海豹头骨。摩尔解释说,由于海豹的牙齿上有年轮,类似于树木的年轮,奥泽尔斯基立即意识到“这是一个金矿,我们可以对头骨本身或头骨上的牙齿取样,并研究湖中重金属污染的历史。”

奥泽尔斯基和摩尔获得了从114个头骨中取出牙齿的许可,并将它们带回韦尔斯利进行研究。许多学生用地球科学系提供的通常用于切割岩石的特殊锯子帮助切割牙齿,然后清洗牙齿切片,并将它们安装在显微镜载玻片上。奥泽斯基、摩尔和学生们把安装好的牙齿带到伍兹霍尔海洋研究所,在那里他们用“花式质谱仪”量化了8种不同金属的含量。他们对汞和镉的浓度特别感兴趣,因为这些物质在水生系统中毒性特别大。

摩尔和她的团队发现,这两种金属的浓度在20世纪60年代和70年代达到峰值,当时的汞含量高到足以危害海豹的健康,并对以海豹为食的土著群体布里亚人构成威胁。然而,自那以后,污染水平已降至20世纪30年代观察到的低水平。他们怀疑海豹中这些金属的浓度与大气中与煤炭燃烧和冶金相关的金属排放有关,这些金属在20世纪最后几十年有所下降。摩尔说:“总体信息是,尽管这个湖面积巨大、位置偏远、停留时间长,但食物网对这些金属输入的变化反应非常迅速。”

“我可以告诉你,这个湖的某些东西打动了你。它就是这样。这让我很生气。玛丽安听到了。它会影响到我们的学生。在一个人的生命中,在一个人的意识中,它变成了一件非常珍贵的东西。”


-托马斯·霍奇,俄语教授

实习学生

与摩尔发表的研究成果一样令人印象深刻的是,她同样认真对待贝加尔湖学生的研究实验。最近两次去贝加尔湖的学生们决定研究沿海危机——包括污水在内的营养物质流入湖中导致有害藻类的增加。

“他们(2016年)的假设是,流入贝加尔湖的溪流是过量营养物质的来源,这些营养物质促进了藻类的生长。所以我们在溪流口采样氮,然后在湖中采样,”摩尔说。“这个特殊领域问题的结果让我们所有人都感到困惑。从整体数据来看,并没有强有力的迹象表明河流是问题的源头……从那时起,我一直与俄罗斯同事一起工作,看起来地下水是比河流本身更重要的污水管道。”

Helena McMonagle ' 16,谁参加了贝加尔湖课程在她的大四,说她从摩尔学到了大量的东西,在课堂上和在现场。“摩尔教授教我在工作中要坚持不懈,对自己要求很高。不知为何,她能够克服各种政治、后勤和沟通障碍,对贝加尔湖进行研究,这为她的学生树立了一个榜样,即一切皆有可能,”现在是伍兹霍尔研究所研究员的麦克莫纳格尔说。

伊尔库茨克湖沼研究所水生无脊椎动物实验室负责人奥列格·提莫什金(Oleg Timoshkin)对此表示赞同。“玛丽安表现出了作为科学家和教师最好的个人品质。她对世界文学(包括最现代的观点)的了解是惊人的;她在(写论文发表的)过程中提出的建议是有话题的、聪明的、新鲜的,”他说。“她总是乐于助人(而且总是非常真诚)——这种类型的人已经越来越少了。我一直在想,为什么玛丽安如此热情,经常去贝加尔湖?她为什么要把她的学生带到这里来?答案很简单——她真的很喜欢贝加尔湖!”

摩尔和霍奇说,尽管他们在贝加尔湖之旅中取得了令人印象深刻的研究成果,但他们多年的旅行最重要的结果是,学生们和俄罗斯人之间建立了联系,以及这次旅行激励学生们成为环保主义者的方式。

霍奇说:“我第一次去(贝加尔湖)时,我完全被它迷住了,现在我仍然被它的复杂性、它的文化、它的生物群落以及关于它的一切迷住了。”“所以我想,我能做些什么来帮助这个地方?我只是个研究19世纪俄罗斯文学的人。我能为贝加尔湖做些什么?我立刻意识到,我们能做的就是尽可能多地带十几个真正有才华的韦尔斯利本科生来这里,让他们自由发挥,他们会做一些最终会帮助这个湖的事情。”

当想到贝加尔湖的未来,或者更广泛地说,地球的未来时,摩尔还说,她在人们身上找到了希望,从她在韦尔斯利学院的学生,到她忠诚的俄罗斯同事,再到承诺在美国离开之际维护巴黎气候协定的市长们。“这给了我希望。我不知道改变是否会很快到来。”她承认。“但在这个领域,你必须保持乐观。”

高级副主编丽莎·斯坎隆·莫戈洛夫99年在新罕布什尔州恩菲尔德的科尔池塘(Cole Pond)孩提时代就爱上了淡水山地游泳。她估计,贝加尔湖大约可以容纳5200万个科尔池塘。

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