▲劉宣調(diào)查牛蛙入侵棲息地狀況

▲魏輔文院士在秦嶺進行野外工作

▲周旭明團隊在云南普洱觀音洞進行蝙蝠生物學(xué)背景研究

▲周旭明研究組在云南進行蝙蝠物種多樣性野外科考

▲工作人員在三江源國家公園攀巖查巢

▲研究人員在三江源國家公園給猛禽戴上環(huán)志

■本報記者 李晨陽

長江、黃河、瀾滄江——三條大江滾滾東去。而它們共同的家園，正守望在青藏高原的西南腹地。

這就是三江源——中國第一個國家公園即將在這里成立。

上世紀(jì)50年代，中國科學(xué)院動物研究所（以下簡稱動物研究所）的科學(xué)家開始了三江源地區(qū)的科學(xué)考察。進入新時代，動物研究所和三江源國家公園管理局深度合作，他們將共同編制三江源野生動物未來的保護規(guī)劃。

“好的科學(xué)故事一定在大自然里！”動物研究所主持工作的副所長詹祥江研究員說。他們迫不及待地，要把自己在實驗室里練就的一身本事，放到祖國西部的廣闊天地里去接受錘煉，去書寫傳奇……

傳奇寫在高原

多年來，三江源地區(qū)鼠兔泛濫成災(zāi)，政府斥巨資消滅鼠兔。最初采用的方式是播撒農(nóng)藥，不僅污染環(huán)境、破壞中下游水質(zhì)，也會誤傷狼、狐貍等獵捕鼠兔的食肉動物。后來人們開發(fā)出了無二次毒害的生物防鼠藥，但這同樣會造成食物鏈的斷裂。

詹祥江團隊帶著一樣“寶貝”來了。

這是一個申請了專利的人工猛禽巢箱。一巢可以兩用——下面帶蓋的部分適合獵隼等居住，上面開放的部分可供大鵟等居住。

“三江源的猛禽喜歡在裸崖上筑巢。但是近來鼠兔種群猛增，猛禽盡管有充沛的食物，卻沒有足夠的自然巢可以利用。猛禽急了，在高壓電線桿、路邊廣告牌上做窩時有發(fā)生。”詹祥江說，“正是在這種背景下，我們和位于黃河源頭的瑪多縣政府一起在當(dāng)?shù)亟��?00多個人工巢，目前40%以上都有猛禽使用，可以說是相當(dāng)受歡迎了。”

不過，在“世界屋脊”給鷹隼搭巢并非易事。要避開繁殖季、冰凍期，每年可開工的時間只有9月前后。一根桿子8米高，在氧氣稀薄的高原上，至少要10個精干小伙合作才能豎起來。算上人工和運輸費，一個巢的成本超過5000元。

剛開始，當(dāng)?shù)匕傩詹焕斫膺@些外來人。慢慢地，看到猛禽在人工巢里安家繁衍，看到猛禽捕食鼠兔保護了草原，老百姓打心底歡迎他們的到來。

“出于宗教意識和文化傳統(tǒng)，當(dāng)?shù)厝瞬⒉幌矚g直接去打擾野生動物，而猛禽捕食這種原生態(tài)的滅鼠兔方式，與當(dāng)?shù)厝说男叛鲞_(dá)成了高度的契合。”詹祥江說。在當(dāng)?shù)匕傩盏恼J(rèn)可和歡迎下，他們以三江源國家公園管理局為基地，把科普工作真正做到了高原上：讓藏族小朋友知道家鄉(xiāng)有多少寶貴資源，培養(yǎng)他們成長為小小“生態(tài)管護員”。

詹祥江團隊的主要研究對象就是獵隼。這種被阿拉伯貴族視若珍寶、千金難求的鳥類，在科學(xué)家眼里，是生態(tài)鏈上的頂級環(huán)節(jié)，是亟待保護的瀕危物種，更是蘊藏著許多科學(xué)秘密的神奇生靈。

“盡管一些中東國家把獵隼視作國寶，但獵隼最大的遺傳資源庫卻在中國。”詹祥江等人曾遠(yuǎn)赴蒙古，給獵隼背上衛(wèi)星定位追蹤器，一路追尋，證實蒙古的大部分獵隼都會在冬天飛上青藏高原，在這里組成世界上最大的越冬種群。

青藏高原和蒙古的自然環(huán)境有諸多不同，海拔高度更是差異懸殊。長期生存在青藏高原的獵隼，都天生具有耐受低溫和低氧的生理機制。蒙古來的獵隼沒有這些先天優(yōu)勢，卻又要在這樣的高寒之地度過冬天——它們的小身板受得了嗎？

“有個專業(yè)名詞叫‘高原習(xí)服’——普通人來到高原一段時間后，會暫時性地發(fā)展出對缺氧環(huán)境的適應(yīng)能力。但離開高原后，這種能力會逐漸消失。”詹祥江說，“蒙古的獵隼也表現(xiàn)出這種特性。”

如果說追蹤獵隼的遷徙路徑，靠的是宏觀的生態(tài)學(xué)方法，那么探究獵隼的習(xí)服機制，就要用到微觀的生物學(xué)技術(shù)。利用分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)等精細(xì)的實驗手段，他們初步闡明了獵隼適應(yīng)高寒缺氧環(huán)境的內(nèi)在機制。

宏觀方法和微觀技術(shù)的融合，是中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室（以下簡稱“動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室”）的一大特色，也是他們一直以來孜孜以求的目標(biāo)。

傳奇寫在歷史

在動物研究所，動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室是歷史最悠久的實驗室之一，可以追溯到1962年創(chuàng)建的動物生態(tài)學(xué)研究室。

壽振黃、夏武平、朱靖……在這個實驗室的名單上，涌現(xiàn)過許多熠熠生輝的名字；開辟中國獸類學(xué)、動物生態(tài)學(xué)和保護生物學(xué)等研究領(lǐng)域，開展大熊貓、朱鹮、金絲猴、普氏原羚等瀕危物種的研究和保護……在這個實驗室的歷史中，也書寫過許多輝煌傳奇的故事。

然而，隨著整個生命科學(xué)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的宏觀動物生態(tài)學(xué)日漸式微，過去那種靠著兩只眼睛兩條腿打天下的研究方法，在各種高端儀器、先進技術(shù)的夾擊下，越來越顯現(xiàn)出局限性。

“生命科學(xué)從宏觀走向微觀，就是從現(xiàn)象走向本質(zhì)。”中國科學(xué)院院士、動物研究所研究員魏輔文說，“過去我們在自然界中觀察到許許多多現(xiàn)象，現(xiàn)在則需要我們走進實驗室，去探究這些現(xiàn)象背后的機制。”

2006年，也就是動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室成立前的籌備時期，實驗室的人員和資金都處于一個并不豐沛的階段。大家已經(jīng)意識到微觀研究方法是大勢所趨，幾名研究人員每人湊了5萬元，建立起一個微觀儀器設(shè)備基本完備的公共實驗室。

“這是我們實驗室發(fā)展的一個重要轉(zhuǎn)折點，大家真正團結(jié)在一起，開始從宏觀研究向微觀研究邁進。”魏輔文說。

當(dāng)數(shù)十年的野外科考和宏觀生態(tài)學(xué)傳統(tǒng)優(yōu)勢遇上風(fēng)頭正勁的微觀生物學(xué)技術(shù)，催生出一系列過去想都想不到的成果。以魏輔文課題組為例，他們率先將種群基因組學(xué)、宏基因組學(xué)、比較基因組學(xué)等新技術(shù)引入到大熊貓研究中，描繪了大熊貓種群在800萬年間的歷史變遷，揭開了大熊貓從吃肉到吃素的適應(yīng)性演化之謎，闡明了棲息地破碎化威脅大熊貓種群的內(nèi)在機制，為“國寶”大熊貓的保護事業(yè)提供了有力的科學(xué)支持和理論依據(jù)。

傳奇寫在世界

這個實驗室的工作，總有一種“大氣”。

2020年6月，發(fā)表于《自然—通訊》的一篇論文揭示了全球自然保護區(qū)面對外來入侵動物時的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)。研究覆蓋了全球19萬個陸地自然保護區(qū)，分析了11個類群共計894種外來動物。結(jié)果顯示，保護區(qū)抵御了部分外來動物的入侵，然而近九成保護區(qū)周邊地帶已出現(xiàn)外來動物的自我繁殖種群，對保護區(qū)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。保護區(qū)建立越早，防控外來物種的效果越好；當(dāng)?shù)匚锓N多樣性越高，保護區(qū)抵抗外來動物的能力越強。

這份全景掃描式的研究結(jié)果，為制定全球自然保護區(qū)的生物安全對策提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

“保護生物學(xué)是一門應(yīng)對危機的學(xué)科。”上述研究的第一作者及共同通訊作者、動物研究所副研究員劉宣說，“國家現(xiàn)在把生態(tài)安全和生物安全擺在極其重要的位置上，這正適合我們實驗室發(fā)揮戰(zhàn)略支撐作用。”

在劉宣看來，只有真正走進野外、走進自然，才能找到科學(xué)研究的靈感，才能對真實世界的危機保持必要的敏感和警覺。從在動物研究所攻讀博士起，劉宣一直開展入侵生態(tài)學(xué)和兩棲動物保護研究，常常于夜間開展水體調(diào)查。

傍晚的湖畔河邊，處處是蛙聲一片，劉宣卻無心陶醉——這主要來自原產(chǎn)北美洲的牛蛙的“合唱”實在太齊整了。這種牛蛙一口下去，可以吃掉三四只本土蛙，還會傳播兩棲動物壺菌病，可謂外來物種中的“大殺器”。

“當(dāng)?shù)厝嘶貞�，以前這里的蛙類豐富多樣。但這幾年牛蛙來了，其他蛙類大幅減少。”劉宣感到急切和痛心。自然保護區(qū)被譽為全球生物多樣性保育的基石，野外調(diào)查過程中，劉宣發(fā)現(xiàn)保護區(qū)管理者普遍具有防控外來物種的強烈意愿，但即使這樣，很多外來物種仍然會見縫插針，擴張入侵范圍。“我一直在思考，如果連保護區(qū)都有外來物種，那全球的物種入侵已經(jīng)嚴(yán)重到什么程度了呢？”

在劉宣等人的科研之路上，這些來自大自然的警鐘既是鞭策，也激勵他們?yōu)榫G水青山一路奮斗下去。

構(gòu)建全亞洲最大的國家動物標(biāo)本資源庫，沿“一帶一路”追尋物種交流遷移的軌跡，研究全球氣候變化對地球物種進化的影響……無論擁抱微觀技術(shù)，還是堅持宏觀視野，動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室的研究宗旨之一，就是把論文寫在祖國大地上，也寫在全世界更廣闊的天地間。

傳奇寫在未來

今年起，動物研究所布局了抗疫攻關(guān)科技專班。由動物研究所研究員杜衛(wèi)國、周旭明等牽頭，聯(lián)合所內(nèi)外相關(guān)研究背景的課題組，開展疫源動物研究。疫情期間，周旭明團隊開赴河北、云南、安徽等地，開展蝙蝠資源調(diào)查及相關(guān)數(shù)據(jù)收集工作，摸清蝙蝠的種類和分布。

“早在2018年，我們就在醞釀相關(guān)工作了。”周旭明說，“因為要真正實現(xiàn)預(yù)測和防治人畜共患病，光靠研究病毒的微觀特性是不夠的，要主動出擊，到大自然中去尋找線索。”

疫源野生動物的分布、行為、遷徙路線，以及與家養(yǎng)動物的距離和接觸，都對傳染病的暴發(fā)和傳播影響重大。但長期以來，對疫源動物生物學(xué)背景的研究一直沒有得到應(yīng)有的重視。

疫源動物專班剛成立，就吸引了一些研究病原微生物和SARS的團隊前來合作——“我們需要你們幫忙研究蝙蝠”。而一些研究免疫問題和藥物研發(fā)的團隊，也借助動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室的國內(nèi)最豐富的蝙蝠細(xì)胞庫，做出了很有影響力的成果。

“病毒無法預(yù)測，但我們有可能預(yù)測新發(fā)傳染病熱點地區(qū)。”周旭明說，“疫源動物研究需要全國統(tǒng)一布局，也需要動物學(xué)、生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)乃至生理學(xué)、信息學(xué)等諸多學(xué)科的共同發(fā)力。”他們正在多方呼吁，開啟以疫源動物為中心的科技項目，創(chuàng)建疫源動物融合科學(xué)，以在未來的傳染病遭遇戰(zhàn)中把握先機。

“經(jīng)過今年的疫情大考，我們意識到，在建立國家生態(tài)安全與生物安全防控體系的重任中，動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室是一支不可或缺的重要力量。”詹祥江說，“我相信，實驗室將續(xù)寫傳奇與輝煌！”

誰說宏觀研究不“高級”？

2019年元旦剛過，一群虎皮鸚鵡的故事在網(wǎng)上刷了屏。

在專為適齡鸚鵡打造的“非誠勿擾”舞臺上，鸚鵡小姐很快選出了更符合潮流審美的“高富帥”鸚鵡小伙。就在落選的鸚鵡小伙暗自神傷時，科學(xué)家卻悄悄伸出援手，給它們開起了小灶。

為期一周的“特訓(xùn)”開始了。先訓(xùn)練鸚鵡從一只培養(yǎng)皿中取食，只要掀開蓋子就能拿到食物。等鸚鵡熟練掌握后，培訓(xùn)升級，換成經(jīng)過特殊設(shè)計的食盒，需要揭開蓋子、打開門、拉出抽屜才能吃到東西。

一周之后，所有接受培訓(xùn)的鸚鵡都熟練掌握了從食盒中取食的本領(lǐng)——不愧是鳥類中的智力擔(dān)當(dāng)。

“留學(xué)”歸來的鸚鵡小伙重返愛情競技場。這一次，在它們和上次勝出的“高富帥”面前，都擺上了經(jīng)過設(shè)計的食盒。鸚鵡小姐左看右看：接受過“高等教育”的鸚鵡小伙有條不紊地打開了食盒，手法純熟、姿態(tài)優(yōu)雅。反觀另一邊，曾經(jīng)憑外表備受青睞的“高富帥”，卻顯得笨手笨腳，無可奈何。

毫無懸念，“高學(xué)歷”鸚鵡小伙憑借一技傍身，贏得了美人心。

雌性動物喜歡聰明能干的異性——這個簡單直白的結(jié)論，經(jīng)由設(shè)計精巧的實驗娓娓道來，展現(xiàn)出強烈的科學(xué)魅力。這項研究不僅被《科學(xué)》雜志接收，還收獲了美國加利福尼亞大學(xué)教授Striedter的高度評價：“這種研究方法在推進認(rèn)知水平與擇偶行為的研究方面，具有相當(dāng)大的前景。”

“我們起初并沒有想著要發(fā)《科學(xué)》，更關(guān)注的是科學(xué)問題本身。”論文通訊作者、中國科學(xué)院動物研究所研究員孫悅?cè)A說。

在生命科學(xué)領(lǐng)域，不涉及分子機理的宏觀行為生態(tài)學(xué)研究，通常很難問鼎頂級期刊。“大家一說起宏觀生物學(xué)，就是研究周期長、不好發(fā)文章，好不容易發(fā)一篇，影響因子還不高。”孫悅?cè)A半打趣半認(rèn)真地說。

但在以傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)起家的中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室，宏觀研究是不容放棄的基石。要把這塊基石打得更加牢固，就要繼續(xù)產(chǎn)出像“鸚鵡擇偶記”這樣的原創(chuàng)性宏觀研究成果，讓宏觀生物學(xué)的研究工作得到應(yīng)有的認(rèn)可。

“宏觀研究，特別是宏觀生態(tài)學(xué)研究，風(fēng)里來雨里去，非常辛苦。能來動物所做這些工作的科研人員，都懷抱著一腔熱忱。”中國科學(xué)院動物研究所主持工作的副所長詹祥江研究員說，“但我們作為領(lǐng)導(dǎo)，不能光講情懷。宏觀領(lǐng)域人才培養(yǎng)和評價體系的問題，將是實驗室今年改革計劃的重中之重。”

宏觀生物學(xué)放眼四方，微觀生物學(xué)鞭辟入里——二者原無高下之分。中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室正在同時打磨兩把寶劍，期待未來雙劍合璧，炫目出鞘。（李晨陽）

中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室簡介

中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室，依托單位為中國科學(xué)院動物研究所。其前身是由著名動物生態(tài)學(xué)家壽振黃教授和夏武平教授在1962年創(chuàng)建的我國第一個動物生態(tài)學(xué)研究室，對我國獸類學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。2004年根據(jù)動物所新時期發(fā)展戰(zhàn)略，與保護生物學(xué)研究室合并成立動物生態(tài)與保護生物學(xué)研究中心。2006年11月，經(jīng)中國科學(xué)院批準(zhǔn)，中國科學(xué)院動物生態(tài)與保護生物學(xué)重點實驗室正式成立運行。

實驗室面向國家生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)安全的戰(zhàn)略需求，致力于動物生態(tài)與物種保護的重大科學(xué)問題研究。以野生動物為主要研究對象，圍繞瀕危動物保護生物學(xué)、動物生態(tài)與進化、野生動物疫源疫病與生態(tài)安全三個重要研究方向，著重闡明全球變化背景下動物的響應(yīng)和適應(yīng)策略，揭示動物瀕危與疫源疫病傳播的生態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)機制，發(fā)展前瞻性的野生動物保護對策與關(guān)鍵性技術(shù)，為我國生物多樣性保護、國家公園建設(shè)、生態(tài)安全、生物安全等戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐，將實驗室建設(shè)成為動物生態(tài)學(xué)與保護生物學(xué)領(lǐng)域的國家級“智庫”。