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重拾物候研究,读懂自然的语言

【提要】物候学是研究自然界生物的季节性现象同环境的周期性变化之间的相互关系的科学。物候学这门学科历史悠久,虽然目前在我国的研究力量十分单薄,但在倡导生态文明、崇尚人与自然回归和谐的今天,物候学也越来越受到人们关注。不久将上线的“中国物候观测网系统”有数据上报功能,欢迎大家届时关注和上传自己的观测结果。

四季

“生物是环境变化的忠实记录者,随着全球变暖的加剧,越来越多的生物将改变生活节奏。”中科院地理资源所自然环境变化与格局研究室副主任、“中国物候观测网”副主任戴君虎在接受科技日报记者采访时表示,物候学正是捕捉、研究这些变化,并且从这一点一滴的变化中,探寻气候乃至整个生态环境的全球之变。作为一门起源于我国的古老学科,物候学在全球气候变化的背景下,越来越受到关注,相较于国际热度,近年来我国的相关研究却显得有些力量单薄,对于公众甚或一些科研人员,这项研究好似一个最熟悉的“陌生人”。

何为“物候学”?

读懂“大自然的语言”,服务农业生产科学研究

物候学,被视为是“大自然的语言”和全球变化的“诊断指纹”。它的研究对象包括各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等;候鸟、昆虫及其它动物的迁 移、始鸣、终鸣、始见、绝见等;也包括一些周期性发生的自然现象,如初雪、终雪、初霜、终霜、融冰及河湖的封冻、融化、流凌等。通过认识自然季节现象变化 的规律,以服务于农业生产和科学研究。

2011年6月,《自然-气候变化》杂志“研究亮点”栏目刊登了以“北京花开” 为题目的物候研究报道,中国科学院地理科学与资源研究所戴君虎和葛全胜物候研究组关于北京春季花期与气候突变关系的研究显示,近50年“北京花开提前与气 温变化趋势一致”。他们在中国春季物候发生机制、植物物候时空变化规律和未来物候变化预测等方面取得显著进展,在学科领域引起较大关注。

渊源有多深

3000年前我国已有系统物候历

在我国,物候一词最早见于南朝梁简文帝的《皖春赋》,赋中说:“嗟时序之回翰,叹物候之推移”。但在未有“物候”一词之前,人们早已有物候的概念和认识 了。戴君虎举例说,例如甲骨文的“春”、“秋”两字,“春”字像树木抽出的柔枝嫩叶,“秋”字像禾穗成熟下垂,而抽枝条,禾成熟就是物候。

戴君虎告诉科技日报记者,3000年前,我国已经出现了像《夏小正》这样的系统的物候历。因为当时的天文历法刚刚萌芽,因此这样的物候历就是当时历法的主体。

春秋时期及其以后,天文历法渐趋成熟,特别是从24节气的出现,掌握农时靠节气加物候,是节气和物候历长期并存和相互补充的时期,一般以节气作为平均农时,因为气候是变化的,不同年分季节有早晚,物候历和物候指标用来调整农时,以适应气候年度变化。

从上世纪三十年代开始,经我国著名气象学家竺可桢大力提倡,中国物候作为农业气象学和生态学的现代边缘学科而发展起来,并广泛的应用于农业生产和科学研究。

1962年,中国物候观测网建立,60多个观测点基本覆盖全国。文革期间,物候观测网观测一度中断,至上世纪90年代中期,由于种种原因,物候网的部分站点开始萎缩。2002年起,中科院地理资源所葛全胜研究员等自筹经费恢复了中国物候观测网部分站点的观测。苦苦支撑十年后,2011年中科院正式批准恢复,中国物候观测网获得稳定支持。

日前,在北京颐和园内一套自行设计、专门针对植物物候的多光谱自动观测地面传感器安装调试完毕,标志着中国物候观测网的数据来源不再仅通过人工观测获得,也开始辅之以仪器自动监测。

物候学意义有多大

形成研究平台,带动相关学科突破创新

IPCC(联合国政府间气候变化专业委员会)的数据显示,在1906年到2005年的100年间,全球气候在波动中不断增暖,平均气温上升趋势达0.74℃。

“人类在面对剧烈的环境变化,对资源利用程度也远较历史时期更高,因而,物候变化研究也有着更为广泛的应用前景。”戴君虎介绍说,如在农业新品种的培 育、花粉预报与花粉过敏疾病及相关传染疾病的防治、植物观赏物候期(如花期、叶变色期等等)的搭配与园艺景观设计、关键花期的预报与旅游活动规划等等都与 自然物候变化密切相关。

前段时间,北京香山公园的红叶吸引了数十万游客登高赏秋,而公园发布的“红叶观赏指数”为游客提供了准确的出行参考,这个指数正是物候观测得出的结果。

在Science杂志一年一度的“十大科技突破”栏目中,2001年以后的连续几年内都有物候学和物候与气候变化的研究议题入选。戴君虎认为,这说明物候学研究不但已经成为了相关学科进行交叉和融合的重要研究平台,而且也是带动相关学科进行创新的重要力量。

差距在哪里

国内工作零星进行,深度广度都不够

目前,国外已建立了多个强大的物候资料共享网络,其中影响较大的有十余个,例如英国物候观测网有200多个站点,100余个物种,每年存档数据10万余 条,最早记录至1753年;美国物候观测网有7500余个站点,371种植物,76种动物,每年存档数据18万条,已积累资料近100万余条,最早记录至 1936年。

2007年,IPCC《第四次评估报告》采用大量物候研究结论,证明“气候变化已对自然环境产生了可觉察的影响”,但报告几乎无中国地区引文。

“中国在气候变化的影响研究上还缺少发声。”戴君虎认为,在应用和认识上,我们与国外基本一致,但国内的工作仍是零星和有限的,深度和广度都不够。由于 很长一段时间缺少重大研究项目的支持,目前大多数物候研究成果多停留在单站点(如北京、西安、民勤等)或局部区域(如华北平原)的植物春季物候变化分析 上,只有少数的工作涉及全国或较大区域,国家尺度上植物物候的荟萃分析还很缺少。

戴君虎建议,在现有基础上,我国物候观测数据的渠道需要得到拓宽。目前的观测虽然有专门的人员,但是人数十分有限。可以借鉴国外物候研究的先进经验,最大程度地利用便捷的通讯技术来收集广大志愿者的观测结果;将民间物候爱好者、中小学生和大学生志愿者的业余物候观测结果,通过互联网等工具收集、整理后加以利用。

戴君虎表示,不久将上线的“中国物候观测网系统”有数据上报功能,欢迎大家届时关注和上传自己的观测结果。

文章来源:科技日报

图片来源:网络

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