炎熱的夏夜，南開大學(xué)校園里，學(xué)生正在教室里晚自習(xí)，教室外，被路燈依稀照亮的花壇，看似一片寂靜，其實(shí)里面可能有幾十甚至上百只昆蟲正在覓食、爭斗……
多年前的這個(gè)場景一直印刻在王潤璽的腦海里，“看似平平無奇的花壇里，在一個(gè)人類主導(dǎo)的環(huán)境中，昆蟲可以在我們毫不知情的情況下，構(gòu)建出一個(gè)屬于它們的世界?！睆?014年在南開大學(xué)開啟求學(xué)之路，王潤璽就一腳踏入了昆蟲學(xué)研究的大門。
從南開大學(xué)畢業(yè)后，他來到香港大學(xué)深造，追尋專注于研究螞蟻多樣性和地理分布的管納德（Benoit Guénard）教授，希望借助螞蟻去探索昆蟲多樣性的奧秘。嘗試回答全球有多少只螞蟻、為螞蟻王國繪制一幅“疆域地圖”……近十年，他一直在螞蟻世界里探索。今年秋季學(xué)期起，王潤璽正式入職北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，繼續(xù)關(guān)于螞蟻的研究。9月10日，王潤璽也迎來了自己的第一個(gè)教師節(jié)。
今年秋季學(xué)期起，王潤璽將在北師大繼續(xù)開展螞蟻的相關(guān)研究。受訪者供圖
第一次夜間觀察帶來的“心動(dòng)”
趴在地上，看路邊的草叢里，一群小螞蟻忙碌地搬家，或是齊心協(xié)力地運(yùn)送食物，是很多孩子童年的回憶，有些甚至因此對昆蟲研究產(chǎn)生了濃厚興趣。
但王潤璽小時(shí)候并沒有那么鐘情昆蟲，甚至對許多昆蟲感到畏懼和厭惡，他更喜歡的是植物。“一個(gè)很重要的原因是我近視，昆蟲這種又小又到處跑的生物對我很不友好。植物就不一樣了，它們通常不會(huì)動(dòng)?！?/p>
出生在云南這個(gè)生物資源極其豐富的寶藏之地，王潤璽對大自然有著天然的親近感，一直對生物多樣性和自然生態(tài)感興趣。2014年，王潤璽進(jìn)入南開大學(xué)生物學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)。彼時(shí)，他還是對植物更感興趣。
轉(zhuǎn)變發(fā)生在大二的第一次夜間觀察。
“夜晚，不管視力好壞，大家能看到的都只有眼前燈光照亮的一小塊地方。我發(fā)現(xiàn)，即使一個(gè)平平無奇的小花壇里，可能同時(shí)有十幾種昆蟲生活在不同的角落?！蓖鯘櫗t決定將研究對象轉(zhuǎn)向昆蟲。最終，螞蟻成為他的主要研究對象。
“螞蟻是一種社會(huì)性昆蟲，互相之間有分工，也會(huì)像人類一樣有層級結(jié)構(gòu)，甚至它們還會(huì)放牧、飼養(yǎng)蚜蟲、培育真菌?！蓖鯘櫗t表示，人是一種社會(huì)性的動(dòng)物，但是螞蟻這種和人相差甚遠(yuǎn)的生物也有類似的分工情況，天然就會(huì)引起研究者的興趣，“如果有對照的生物類群，可以更好地理解人為什么會(huì)形成社會(huì)性、人的社會(huì)性會(huì)如何發(fā)展?！?/p>
王潤璽手中拿著的是跟隨其多年的吸蟲管。受訪者供圖
與此同時(shí)，螞蟻在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中也有著重要的作用。
生物分類學(xué)將生物按照其特征和親緣關(guān)系劃分為不同的層級，從大到小依次為 界、門、綱、目、科、屬、種 。螞蟻是膜翅目蟻科一類昆蟲動(dòng)物，“蟻科看著不是很大，但物種數(shù)量格外多，全球有16000種左右?！蓖鯘櫗t讀博期間參與完成的一份研究顯示，地球上的螞蟻至少有兩億億只，簡單來說，基于這個(gè)計(jì)算，地球上所有螞蟻的生物量大概達(dá)到了現(xiàn)在人類的五分之一，超過了所有野生鳥類和哺乳動(dòng)物的生物量之和。
這也意味著螞蟻在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。王潤璽舉例，在很多地方，螞蟻是霸主一樣的存在，“有時(shí)除了老虎之類的頂級捕食者，螞蟻基本上就是最強(qiáng)的。在非洲，許多螞蟻跟一種叫鐮莢金合歡植物形成了共生關(guān)系，鐮莢金合歡給螞蟻提供住所和蜜露，螞蟻會(huì)在其枝葉上巡邏。一旦有食草動(dòng)物來吃植物，螞蟻就會(huì)攻擊?！蓖鯘櫗t表示，螞蟻之所以能在當(dāng)?shù)氐南洳菰鷳B(tài)系統(tǒng)中占據(jù)很大的比重，很大程度上就是因?yàn)樗{(diào)控了生態(tài)系統(tǒng)。
此外，王潤璽也提到，目前，國內(nèi)還有世界很多地方都有學(xué)者在研究螞蟻，有很多的研究數(shù)據(jù)和一個(gè)很強(qiáng)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，方便開展后續(xù)的研究?！拔浵伿俏覀兇蜷_昆蟲世界的一扇窗?！?/p>
在森林里篩落葉找螞蟻
地圖，是人類認(rèn)識世界的語言之一。
站在生物多樣性研究的出發(fā)點(diǎn)，王潤璽想繪制一張中國螞蟻王國的地圖。昆蟲的多樣性正在發(fā)生劇變，那些我們甚至還沒來得及記錄的物種正在悄然走向滅絕，而原本數(shù)量眾多的物種，也在逐漸減少?！斑@些改變正在重塑生態(tài)系統(tǒng)，我們需要知道這些變化發(fā)生在哪里，會(huì)帶來什么后果，應(yīng)該采取哪些行動(dòng)以避免生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。沒有研究，就難談保護(hù)。”
帶著本科期間習(xí)得的學(xué)術(shù)能力和對螞蟻的好奇，王潤璽在本科畢業(yè)后申請到了香港大學(xué)攻讀博士，研究中國地區(qū)螞蟻的地理分布。
繪制螞蟻地圖，首先要搞明白每個(gè)地區(qū)的螞蟻種類。研究螞蟻的方法是什么？
“我們研究螞蟻、統(tǒng)計(jì)螞蟻的數(shù)量，主要是采取篩落葉的方法，也就是溫克勒凋落物提取法。”王潤璽解釋，簡單來說就是把特定區(qū)域里的落葉和表層土全部收集起來，先篩后晾，通過充分晾干，把里面的蟲子都“逼”出來，然后統(tǒng)一收集。
一把小鑷子、一個(gè)吸蟲管，帶著裝備，王潤璽開始了繪制螞蟻地圖的嘗試。同時(shí)，他也參與了團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室的研究，探究種植林和原始森林中螞蟻的差別。3個(gè)國家、6個(gè)地區(qū)、54天、172個(gè)樣點(diǎn)，2018年6月至12月，在半年的時(shí)間里，王潤璽帶隊(duì)參與了其中近三分之一地區(qū)的采樣工作，并在一次次采樣中，對生物多樣性有了更直觀的感受。
在王潤璽的辦公室里，放著一張?jiān)谝巴庾鲅芯繒r(shí)拍的照片。照片中，在原始森林里，王潤璽和團(tuán)隊(duì)成員站在一棵望天樹前，望天樹又粗又高，身高兩米的導(dǎo)師管納德站在樹下都顯得格外“小巧”。
“去泰國、越南采集螞蟻，是我第一次看到真的原始森林，很多地方?jīng)]有路，需要靠護(hù)林員用刀砍出一條路來?！蓖鯘櫗t發(fā)現(xiàn)，原始森林里樹木高大茂密，即使太陽耀眼，林子里也比較陰暗，讓人有一種原始的恐懼感。在這樣的環(huán)境里行走，大家會(huì)十分警覺，因?yàn)椴恢罆?huì)冒出什么生物。
2018年，王潤璽在越南的原始森林里進(jìn)行采樣。受訪者供圖
與原始森林相比，種植林里顯得很“荒蕪”?！胺N植林比較稀疏，里面的溫度也比較高，而且為了讓種植林生長得更好，人們會(huì)清理樹下的灌木和草，甚至?xí)虺輨?。所以種植林看著郁郁蔥蔥，但實(shí)際樹底下是光禿禿的，就像森林荒漠。在種植林，你可以明顯感受到，人類的開發(fā)活動(dòng)是如何侵蝕了生物多樣性?！?/p>
觀察數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn)。王潤璽發(fā)現(xiàn)，在原始森林中，平均每個(gè)樣方里能找到30只螞蟻，但是在橡膠林里面，可能就一半不到，“螞蟻這種頑強(qiáng)的生物在種植林里都很難活下去，由此可見種植林對生態(tài)的影響是很明顯的。”
繪制螞蟻地圖并非易事。在整理數(shù)據(jù)的過程中，王潤璽發(fā)現(xiàn)，目前的數(shù)據(jù)質(zhì)量還達(dá)不到可以做出扎實(shí)分析的程度，國內(nèi)還有很多地區(qū)沒有進(jìn)行過較為完整的調(diào)查，或者調(diào)查過的地區(qū)對于螞蟻的種類和標(biāo)本還沒有進(jìn)行很好的整理，“我們目前對中國螞蟻的了解程度，依然無法讓我繪制出一幅超越省級邊界的地圖。我只得將這個(gè)計(jì)劃暫時(shí)擱置，轉(zhuǎn)向更多的野外調(diào)查，期望能完善更多的信息。”
野外觀察的36個(gè)日與夜
在導(dǎo)師管納德的啟發(fā)下，王潤璽將繪制地圖的想法暫時(shí)擱置，開始關(guān)注螞蟻的晝夜動(dòng)態(tài)。
“我們對夜晚的生物多樣性，以及晝夜生物多樣性的關(guān)系知之甚少。事實(shí)上，夜間環(huán)境相對穩(wěn)定，適應(yīng)了夜間穩(wěn)定氣候的物種可能更容易受到氣候變化的影響，目前這方面的評估和研究并不是很充分。”對于野外徹夜觀測這個(gè)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，王潤璽躍躍欲試。
由于歷史因素和后期植樹造林，香港的自然生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出從草地到林地的自然梯度?！跋鄬Χ裕愀鄣囊巴庖归g沒有太多自然威脅，不會(huì)出現(xiàn)豹子之類的猛獸，比較安全?！?/p>
為了研究螞蟻的晝夜活動(dòng)，僅在香港，王潤璽就進(jìn)行了36次晝夜觀察，每次觀察都持續(xù)24小時(shí)?！傲值睾筒莸囟家^測，然后根據(jù)香港的海拔，在不同的海拔上都選了點(diǎn)，一共有18個(gè)樣點(diǎn)?？紤]到香港亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，這些調(diào)查在干季和濕季都做了一次?！?/p>
“觀察螞蟻的晝夜活動(dòng)主要用的是誘捕法，把香腸裹上蜂蜜制成誘餌，用一個(gè)小盤子裝著放在地上。”王潤璽會(huì)在一個(gè)樣方內(nèi)，每隔十米放上一個(gè)誘餌，每兩個(gè)小時(shí)去查看一次，“篩落葉的方法研究的是一個(gè)橫切面，可以相對完整地看到特定時(shí)間一個(gè)地區(qū)所有的螞蟻種類和數(shù)量。誘捕的完整性會(huì)比較差，因?yàn)檎T餌能吸引到的螞蟻種類是有限的，但好處是可以觀察到螞蟻的活動(dòng)狀態(tài)?！?/p>
香港白天溫度高，相對燥熱；晚上溫度逐漸變低，水汽也會(huì)慢慢多起來，“凌晨3點(diǎn)到7點(diǎn)，山里都是霧，濕度可以達(dá)到90%以上，我的眼鏡片上都是水霧。”王潤璽發(fā)現(xiàn)，環(huán)境發(fā)生變化的同時(shí)，螞蟻的行為也有變化，溫度太高，螞蟻就走了，“它不喜歡這個(gè)溫度。但溫度下降，可能螞蟻就又出來了。看似晝夜溫差也就是10℃到15℃，但是對于生物來說，這是一個(gè)很劇烈的變化，而且不僅溫度在變，濕度、光線、風(fēng)速也在變，因而螞蟻活動(dòng)也在變?！?/p>
在博士資格考試的時(shí)候，王潤璽把這些野外觀察的收獲畫成了一張影響螞蟻活動(dòng)的因素圖，其中包括日出、溫度、濕度等。
在王潤璽眼里，每次野外觀察都是有趣的體驗(yàn)?！坝袀€(gè)學(xué)生助手跟我一起去，我倆在觀察樣點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)玩猜謎，看誰能猜中哪些螞蟻出來。”王潤璽笑著說，多次游戲結(jié)果顯示很難猜中哪個(gè)樣點(diǎn)有哪些螞蟻出沒，“變化真的很大。因?yàn)槊總€(gè)樣點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的物種是不同的，相互作用也不同?！?/p>
柳暗花明的螞蟻地圖繪制研究
值得慶幸的是，螞蟻地圖的繪制也有了新方向。
在管納德的建議下，王潤璽從數(shù)據(jù)較為充足的歐洲螞蟻入手開始了地圖繪制。未曾涉足歐洲，如何研究歐洲的螞蟻？七位來自歐洲不同地區(qū)的分類學(xué)家為王潤璽提供了諸多幫助，將關(guān)于螞蟻的各種未發(fā)表數(shù)據(jù)發(fā)給了他。
整合所有數(shù)據(jù)、為750多個(gè)潛在物種繪制詳盡的分布地圖，在經(jīng)過多次專家驗(yàn)證后，王潤璽完成了數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，并結(jié)合諸多物種之間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，通過定量分析繪制出了歐洲螞蟻區(qū)劃地圖，勾勒出了歷史氣候和地理屏障對螞蟻分布和演化的影響：一個(gè)同質(zhì)化的北部和一個(gè)多樣化的南部。
許多有趣的結(jié)論在地圖上顯現(xiàn)出來。王潤璽在一篇文章中解釋：簡單來說，在阿爾卑斯山脈以北，如果你從倫敦或者巴黎跨越一千多公里到莫斯科，你在野外看到的螞蟻多半是大同小異的種類，這些螞蟻大多是一萬年前冰河時(shí)期結(jié)束后的幸存者，或者是它們從南部搬來的親戚；而在南部的地中海沿岸，還有安托尼亞和高加索地區(qū)，你只需跨越一百多公里，也許就能發(fā)現(xiàn)許多不同的物種，它們在相對溫暖、地形各異的地區(qū)生存和演化了上百萬年，適應(yīng)了多種多樣的環(huán)境。
但僅有歐洲的螞蟻地圖還不夠。
恰在此時(shí)，導(dǎo)師管納德團(tuán)隊(duì)研究取得新進(jìn)展，在機(jī)器學(xué)習(xí)算法的助力下，他們?yōu)橐阎奈浵佄锓N開發(fā)了高分辨率的分布模型。王潤璽把已經(jīng)核驗(yàn)完成的歐洲螞蟻數(shù)據(jù)“喂”給了大模型，并根據(jù)需求對螞蟻的分布模型進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化，繪制出了每個(gè)物種更加清晰的分布邊界。
一次次嘗試中，王潤璽終于完成了對全球螞蟻“帝國疆域地圖”的繪制，并將成果發(fā)表在了《自然-通訊》雜志上。
全北界、北美南界、新熱帶界……這張五彩斑斕的地圖上，螞蟻的全球領(lǐng)土被劃分為了九大生物地理領(lǐng)域，借助這幅地圖，人們得以更清晰地描繪和理解現(xiàn)存螞蟻多樣性的起源與演化過程。“看著這幅地圖，我心中激動(dòng)不已，這是我們第一次能為一個(gè)昆蟲類群繪制如此清晰且完整的圖景，在被脊椎動(dòng)物占據(jù)的熒幕中發(fā)出了微弱但清晰的光亮?！蓖鯘櫗t坦承，模型無法代替實(shí)地觀測和調(diào)查，但是能為以后的工作標(biāo)記重點(diǎn)。
“我們腳下的這片土地，跨越了三個(gè) ‘螞蟻王國’，還有許多新物種等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和保護(hù)?！?/p>
野外會(huì)讓一切好奇自然發(fā)生
王潤璽是一個(gè)喜歡野外的人，在他看來，野外會(huì)讓一切好奇自然發(fā)生。
“去野外，學(xué)生才能把書本上的知識跟實(shí)際情況聯(lián)系起來?！蓖鯘櫗t舉例說道，研究鳥類的學(xué)生可以通過紀(jì)錄片或者圖片觀察，但是去野外可以聽到鳥叫、看到鳥的各種行為，比如鳥兒在哪兒筑巢、如何取食、親鳥給雛鳥找食物的頻率等等。
王潤璽提到，北師大的老師在給學(xué)生講解鳥類的領(lǐng)域行為時(shí)，在野外利用音響設(shè)備播放了其他同類的聲音，“聽到這個(gè)聲音，那只鳥立刻飛了過來，它以為來了一個(gè)入侵者，想把入侵者趕走。”觀察這一行為的學(xué)生們特別興奮，“野外是很生動(dòng)的。”
即使是偏重于實(shí)驗(yàn)室研究的分支，必要的野外研究也有助于學(xué)生理解生物多樣性的差異，“跟野外接觸才能有更真實(shí)的體驗(yàn)，才能從自然界中獲得更多的研究素材和靈感。”
但極具魅力的野外，也充滿著危險(xiǎn)因素。
“我們有一次去四川做野外考察，走的山路，正好趕上下雨。我們做完觀察，趕緊往回趕，怕雨下大了把路沖斷，就回不去了。結(jié)果返程的時(shí)候真的遇上了幾次輕微的泥石流，坐在車?yán)铮芨杏X到車在水上滑過去。”
還有一次在泰國的野外，采樣快要結(jié)束之前，突然響起了雷暴，大雨傾盆而下，原本踩著石頭就能過去的小河，水位瞬間暴漲，“水快漫到我腰了，我們?nèi)齻€(gè)人各自拎著一根棍子，彼此拉著棍子才順利過了河。”
一次次身處復(fù)雜而危險(xiǎn)的情況之中，讓王潤璽對自然始終保持敬畏，“在野外一定要非常專注，有足夠的知識經(jīng)驗(yàn)，也要保持很高的注意力。”
對于大學(xué)生如何做好野外研究，王潤璽以過來人身份提出了三個(gè)建議，“第一是不能怕臟怕麻煩。很多學(xué)生不怎么接觸野外，平時(shí)都是生活在干凈整潔的環(huán)境里，突然一下子來到了環(huán)境復(fù)雜、臟亂的野外，容易感到焦慮或者窘迫，會(huì)覺得野外很可怕。第二，要格外謹(jǐn)慎。最后，要對野外感興趣、有好奇心?！?/p>
“現(xiàn)在科技發(fā)展很快，不太需要像前輩們一樣，每個(gè)地方都要一步一步地背著很重的設(shè)備翻山越嶺去做野外研究。心態(tài)變得更加重要，野外不都是紀(jì)錄片里拍攝的藍(lán)天白云、綠意盎然，也會(huì)臟亂潮濕。”
王潤璽在一篇《為什么野外研究很重要》的科普文章中寫道，在還原論統(tǒng)治科學(xué)方法論的今天，野外研究的不確定性和難重現(xiàn)性讓它有時(shí)看起來真的好像“不夠科學(xué)”，但不確定性和復(fù)雜性也是真實(shí)世界的特征。恰是難以捕捉，才更加需要將自己有限的知識、經(jīng)驗(yàn)、猜測，通通直接投入到真實(shí)的野外中去質(zhì)疑、去錘打、去驗(yàn)證，再從被打碎的經(jīng)典中尋找新的答案、新的方向。
“當(dāng)學(xué)生可以聚焦一個(gè)主題，完成學(xué)術(shù)訓(xùn)練的閉環(huán)。當(dāng)老師肯定要開辟新的主題?！蓖鯘櫗t計(jì)劃，未來在全球現(xiàn)有螞蟻分布研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)做好中國乃至東亞地區(qū)的螞蟻分布，“以前更多是整體，未來我可能更加聚焦某一個(gè)地區(qū)，研究清楚這個(gè)地區(qū)的螞蟻到底是怎么樣的?！蓖瑫r(shí)，他的研究領(lǐng)域也將不斷拓展，“不只是螞蟻，也要研究螞蟻和其他生物之間的關(guān)系是什么樣的?！?/p>
新京報(bào)記者 楊菲菲
編輯 繆晨霞 校對 翟永軍
