APP下载

刘建国的可持续发展研究之路

2018-08-22段风华

神州学人 2018年8期
关键词:耦合人类环境

段风华

2018年春天以来,中美贸易争端引发了国人对于中美贸易和食品安全等诸多问题的思考。作为一位生态学家和可持续性发展科学家,美国密歇根州立大学系统综合与可持续性发展中心主任刘建国教授对此有着更深层次的思考。

早在5年前,刘建国就开始与中国农业科学院农业资源与农业区划研究所的研究员孙晶、吴文斌和中国工程院院士唐华俊、张福锁,以及美国科学院院士、斯坦福大学教授哈罗德·穆尼等专家展开了有关粮食进口问题的研究。2018年5月,他们在《美国科学院院报》发表了中美科学家最新研究成果揭示,粮食进口也会给进口国带来环境污染。

传统观点认为,由于粮食生产需要消耗土地资源、水资源,过量施用化肥和农药会导致出口国环境污染,因此“粮食进口国是环境受益者”。

在该项研究中,刘建国和合作团队首先进行了全球尺度的数据分析,涉及全球6大洲168项大豆和4种常见作物(小麦、玉米、水稻、蔬菜)的氮营养平衡研究。团队选取从巴西、美国进口大豆数量前10位的国家,计算这些国家由于大豆进口,带来本国大豆种植转变为小麦、玉米、水稻、蔬菜种植过程中的氮营养平衡变化。结果表明,全球主要大豆进口国因作物种植转换造成了巨大的氮污染。

该研究表明,有必要对国际贸易中进口其他商品货物带来的环境影响进行分析。同时,在国际贸易谈判和相关政策制定中,关于进口国环境问题的研究具有重要价值。由大豆进口带来的环境问题是一个国际问题,联合国粮农组织等应当帮助中国和其他国家的农民,如通过技术和资金支持来增强大豆和其他作物种植的技术,从而达到提高产量并减少污染的目的。

该项研究弥补了传统观点的不足,发现了进口国中隐藏的环境问题,并强调了对国际贸易中系统分析的重要性,可为我国与美国、巴西等国家进行诸如大豆粮食贸易谈判时,阐述粮食进口的环境污染风险提供重要科学依据。

此次关于粮食进口导致环境污染的研究,只是刘建国20多年来一直在构建和完善的人与自然耦合理论的一次验证。在接受本刊记者采访时,刘建国说:“中国以前是大豆的原產地,现在是世界第一进口国,中国食品生产所需的大豆中超过80%需要从外国进口,主要进口国家是巴西和美国。我们以大豆贸易为例,构建了多尺度远程耦合模式,通过各种数据分析,建立模型,让大家了解全球的贸易生产消费对社会、经济、环境的影响,这也是远程耦合理论的具体运用。”

除了贸易之外, 刘建国认为人口迁移、旅游、物种扩散、技术转移、投资等都是重要的远程耦合过程(远距离社会经济和环境相互作用)。

4月18日,美国人文与科学院(American Academy of Arts and Sciences,英文缩写为AAAS)公布了新增院士名单,刘建国是入选的6位华人学者之一。AAAS 1780年成立,是美国历史最悠久的独立学术团体和政策研究中心之一,总部位于马萨诸塞州的剑桥市。AAAS负有双重职能:从科学、人文、商业、政治、艺术等领域选举最优秀的学者及最具影响力的领袖成为其院士,以及针对社会的需要进行政策研究。

入选该院院士,也是刘建国多年来学术积累的结果。1992年,刘建国获得美国佐治亚大学博士学位,随后赴哈佛大学做博士后,没想到做博士后时近在咫尺的AAAS却让他在学术道路上走了20多年才得以进入。“我在哈佛大学的时候也关注过他们的活动,因为都在剑桥市,离哈佛大学不远。”

刘建国的学术之路始于湖南农学院,毕业后他考入中国科学院动物所攻读硕士学位,师从马世骏教授和陈永林教授。硕士毕业后,他被分配到中国科学院生态环境中心系统生态室工作。刘建国的学术方向深受导师马世俊影响,马世俊教授是我国著名的生态、环境学家,1948年赴美留学,先后获得理学硕士和哲学博士学位。1987年马世俊与许多国际著名学者一起起草了全球环境与发展报告《我们共同的未来》。他主张变消极的环境保护为积极的生态调控,提出了“整体、协调、循环、再生”的战略方针。

在导师支持下,1988年刘建国赴美留学,师从佐治亚大学教授H. Ronald Pulliam和Eugene P. Odum教授等。那个时候刘建国的英文还不过关,上课常常听不懂,他就用了笨办法,用录音机把老师的课录下来,然后反复听。在美国,老师经常要求学生在课堂上做演示,这对刘建国来说无疑是极大的挑战。美国的学生从小就在批判式思维方面久经沙场,很有想法,勤于思考,善于提问。而中国学生从小习惯了要听从老师的教导,上课比较害羞,不愿当众发表观点,更很少提出反对意见。

到了博士阶段后半期,刘建国开始找到一点感觉了。论文读多了,他开始摸索出来一些经验,有了自己的想法,开始琢磨自己写论文。

从佐治亚大学获得博士学位,到哈佛大学从事博士后研究,再进入密歇根州立大学,刘建国的学术研究之路有了坚实的基础。

刘建国把研究重点放在生态学与社会科学和政策的综合性研究上。他对看似无关的问题很感兴趣,如:离婚与环境影响、家庭数量增加与生物多样性热点地区、人类与自然耦合系统的复杂性,等等。2003年,刘建国和Gretchen Daily、Paul Ehrlich、Gary Luck等几位合作者共同在《自然》发表了封面文章——《家庭动态变化对资源消耗和生物多样性的影响》。他们研究发现,人类生活方式与生活行为的改变,导致家庭数量迅速增加。

刘建国说:“人和自然的关系非常复杂。比如过去20多年,中国人口增长速度在下降,但是家庭增长速度却特别快,从1985年到2000年的15年间,中国家庭住户的增长速度是人口增长速度的3倍,多出了8000万个家庭,是苏联和加拿大家庭住户的总和。小家庭对能源的利用效率较低。一是离婚率上升;二是三代、四代同堂的家庭越来越少;三是人口老化。因而导致家庭户数迅速增长,每户人口数量下降,这样资源利用效率就低了。例如不管一家有两口人还是四口人,都要使用冰箱、空调和暖气……为了提高资源利用率,一些产品可以多个家庭共享,而不需要每家每户都去买。”

刘建国是学生态的,但他自认为不是一个传统的生态学家。“传统生态学家着重于自然生态系统,把人都排除在外,认为人不是生态学的研究对象。但现在人口这么多,人类活动无处不在,在地球上已经基本找不到一个没有受人类直接或间接影响的自然生态系统。”从上世纪80年代开始,刘建国就把人放在生态系统里加以考虑,把人作为生态系统的一部分,而不是以前人定胜天那种传统观念。他认为,现在看来,把人作为生态系统的一部分非常重要,了解生态系统的机制,必须要把人考虑在内,因为好多影响都是人类造成的。要制定有效可行的政策,也要把社会经济文化因素考虑在里面,不能想当然,否则政策是不会成功的。把人和自然考虑成一个耦合整体,促进人与自然和谐,是刘建国研究的重点。

随着刘建国在生态学及可持续发展性研究的推进,他开始将一部分研究重点转向中国,大熊猫研究是其中一项重要课题。刘建国和中国科学院生态环境研究中心欧阳志云研究员,以及四川卧龙自然保护区张和民局长等合作,20多年来在四川卧龙自然保护区和中国其他地区采用野外调查、遥感、地理信息系统和数理统计等方法,定量探讨了大熊猫的生境变化及人类活动(人口、住户、旅游、退耕还林、天保林工程等)对其影响。通过与世界其他地区人与自然耦合系统的对比研究,可将卧龙的局地研究成果与方法应用到区域及全球尺度。

“在中国,我和我的合作者、博士后、学生等研究人类活动和大熊猫生存的关系,怎样改善当地人们的生活,减少当地居民对大熊猫生存环境的破坏,既能帮助当地居民,也能保护大熊猫。过去砍伐森林对大熊猫的生存环境破坏严重,当地人不砍树无法生存,他们要吃饭,要住房,还要抚养小孩,只能利用当地的资源,怎么办呢?我们就一直在研究怎么平衡人类需求和野生动物保护。近10多年来中国野生动物保护政策注重帮助当地居民从而使大熊猫生存环境在逐渐恢复。”刘建国说。

2005年,刘建国与普利策奖获得者、加州大学洛衫机分校Jared Diamond教授合著了一篇题为《全球化下的中国环境:中国与世界各地如何相互影响》的文章,并发表在《自然》上。“全球各个国家联系紧密,如果要使得中国的环境有所改善,全世界都必须为之努力。”刘建国道出了其中一个原因就是,中国向别国出口产品,中国利用了自己的自然资源,却把污染留在了本国,所以,进口中国产品的国家对于中国的环境问题负有责任。

Diamond教授是环境、地理和人类文明等领域的世界权威。刘建国与他在斯坦福大学相识,因为兴趣相同,第一次见面就决定合作。两人自2001年开始这项研究,其间这篇文章大大小小修改了几百次。刘建国说:“我一直都在研究人类与环境的关系,中国环境问题是我的研究兴趣之一。我们想对中国的环境及其对社会、经济和人类健康的影响,以及与世界各国的关系有全面的认识,我们想从系统的角度来分析。中国的环境问题,有的是中国人自己造成的,有的是其他国家间接引起的,比如外国在中国设立工厂,把一些比较陈旧落后的技术设备卖给中国。在中国生产的产品出口了,但是污染物却留在中国。现在不仅仅是经济全球化,也是环境全球化。”

刘建国与合作者通过研究中国和世界其他主要国家,发现印度国土面积只有中国的三分之一,人均二氧化碳排放量只有中国的二分之一,人均二氧化硫排放量只有中国的三分之一。一个重要的原因就是,印度的资源利用效率比中国高。

2010年,刘建国在《科学》上发表了《中国的可持续发展之路》一文,呼吁发达国家如果希望中国的环境得到改善,应该从技术上给予支持。不只是中国有责任改善中国环境,发达国家也有责任。因为大家都生活在地球上,一个地方污染了,其他地方也受影响。帮助中国改善环境,除了转让对环境污染较小的技术,还可以从其他许多方面(例如信息、资金等)提供协助。

近十几年来,刘建国主要从事可持续性发展、保护生物学、人类与自然的相互关系、人类活动对环境和生物多样性(如大熊猫和鸟类)的影响、系统模型及模拟等领域的研究等。他尤其热衷于生态学与社会科学(如社会学、经济学和人口学)的交叉性和综合性研究。他提出人与自然耦合系统包括社会生态系统、社会经济生态系统、人与环境系统、社会-经济-自然系统等诸多类型。

刘建国与合作者重点研究和完善的是远程耦合系统理论。以前很多可持续研究都是通过某个特定地点进行,很少注重多个地点之间远程相互作用可持续性所产生的影响。虽然有些研究涉及到远程因素,但通常都把他们看作外在变量,而非反馈。刘建国与合作者首先提出人类与自然耦合系统,研究在特定地点发生的相互作用,远程耦合概念则是人类与自然耦合系统研究的自然延伸。他们用远程耦合这一综合概念来描述远距离人类与自然耦合系统之间社会经济和环境的相互作用。远程耦合概念的提出是人类与自然耦合系统、社会与生态耦合系统、人类与环境耦合系统研究的自然逻辑延伸。它是对远程连接、全球化,以及世界体系理论概念的归纳和综合。近年来,他们在该领域的研究成果已陆续发表,并得到学界认可。

由于刘建国的科学贡献与研究成果,他先后获得美国国家科学基金会职业成就奖、美国生态学会可持续性发展科学奖、美国景观生态学会杰出景观生态学家奖、中国国家杰出青年科学基金,以及密歇根州立大学杰出教授等多项荣誉。

在密歇根州立大学工作的20多年间,教书、育人,学术、科研是刘建国的工作重点。随着自己在研究方面的科研成果日益丰硕,他的一批批学生也逐渐成长起来,成为学科骨干。刘建国希望自己的团队今后在国际学术界有更多成果,在学术领域有更好的传承,从专业领域为中国及全球可持续发展发挥更大的影响力。刘建国充满期待地说:“过去20多年来,中国创造了一个经济奇迹。我们希望在未来的20年內,中国会创造一个环境奇迹。” (题图摄影|张劲松)

猜你喜欢

耦合人类环境
人类第一杀手
新疆人口与经济耦合关系研究
新疆人口与经济耦合关系研究
瑞萨电子推出光电耦合器适用于工业自动化和太阳能逆变器
基于INTESIM睪ISCI的流固耦合仿真软件技术及应用
电感耦合等离子体质谱用于多组分免疫分析研究进展
谁变成了人类?
机器人会伤害人类吗?
论环境雕塑
环境雕塑与人