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史大林，厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室教授，2020年科学探索奖天文和地学领域获奖者。获奖理由：肯定他在海洋酸化对初级生产的影响及其效应等方面的成绩，支持他在海洋生物地球化学与全球变化研究领域进行探索 | 图源：科学探索奖编者按年轻人，是科学创新的主力。在科学投入越来越受重视的今天，中国的科学家们中，尤其是年轻一代里，有许多在自己领域里做出了杰出成就，也承载着未来科研的希望。《知识分子》携科学探索奖设立 “探索者” 专栏，为读者速写一群青年科学家的画像，介绍他们所代表的科技前沿。这些青年学者们都不到45岁，但已在各自的领域内做出了重要贡献。谨以此系列文章记下他们拓展人类认知边界的努力，和对于科学、技术与人文的思考。

撰文 | 王一苇

责编 | 刘楚

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2011年，史大林和妻子洪海征前后脚回到母校厦门大学任教。夫妻俩是本科同学，一起去了香港又辗转到美国，博士毕业回国后在厦大的近海海洋环境科学国家重点实验室建起一个小小的课题组，研究海洋藻类与全球变化。但在选择研究方向时，两人犹豫了。

摆在他们面前的是两条路：做藻类与海洋痕量金属这项国内几乎无人涉足、实现起来困难重重的研究，还是选择更安全稳妥的传统方向，研究其他更易控制的因素对藻类生产力的影响。

他们选择了少人行走的那条。

今天，我们为什么关心海洋藻类？

刚回厦门的时候，史大林开讲座，近海海洋环境科学国家重点实验室的学术秘书施薇去听，发现这个老师 “挺好玩的”，“逢人必讲我就是养海带的”。后来才知道，史大林为了跟小外甥女解释他的专业，就想了这么个通俗易懂、接地气的切入点，连网名也起的是 “养海带的”。

他研究的海洋藻类看不见摸不着。史大林的实验室里，多个恒温藻类培养箱并排立着，打开是一个个方瓶子装着透明无色的液体，瓶子上用黑笔标记着藻种名、实验日期和浓度单位，瓶口连着管子，控制气体的流入。

史大林在实验室 一部分正在实验进行中的藻类在培养箱里，另一部分从海洋中采集的藻类样品则冷冻在零下80度的冰箱里 | 拍摄：王一苇

藻类虽然微小，却贡献了地球上70%的氧气 [1]。在阳光下，浮在海面上的藻类吞下空气和海水中的二氧化碳，并通过光合作用将其转化为动物能吸收利用的有机碳。海洋学家们把藻类称为海洋初级生产者，把它们将二氧化碳转变成有机碳的能力称为生产力。影响藻类生产力的因素很多：海水的pH值、温度、海水中各类营养物质的含量等等 [2]。

随着全球变暖，海水中二氧化碳的浓度也相应升高，海水平均pH值在过去一个世纪里从8.18降至8.07 [3]，换算起来，海水的酸度增加了30%。

海水酸度增加，泡在海里的藻类会生长得更快还是更慢？理想状态下，把海藻培养在不同酸度的海水里测一测，就能得到答案。但实际上，海洋中的各种因素和成分和实验室里不尽相同，这个看似简单的问题很难得到回答。

一些研究者，比如南加州大学的教授 David Hutchins 在2015年实验发现，在酸化程度高的海水里，一种叫做束毛藻的海洋常见藻类的固氮能力提高了 [4]。

从原理上，这似乎很好解释：海水中二氧化碳的浓度升高，藻类用于生长的原材料增加，生产力增加的同时，固氮自然也获益了。虽然二氧化碳溶解于海水会导致pH值下降，藻类的生产能力会受到影响，但根据Hutchins的研究结果，负效应没有超过正效应。

但是史大林对这些论文数据感到怀疑。他认为，Hutchins团队之所以得到上升的结论，是因为他们所用的人工海水配方很可能存在污染，混入其中的氨和铜等含量过高，影响了束毛藻的生长，实验中酸化条件下藻类长得更快，是 “一个假象”。

“从控制痕量金属的角度，它是一个mess（混乱），一团糟。” 史大林说，早期研究中，为了模拟真实海洋中的环境，一般需要调配人工海水。Hutchins团队用于培养束毛藻的人工海水配方源自1996年的一项研究，它自发表之后便被广泛使用。如果研究者采用不同公司生产的不同纯度的原材料配置人工海水，就可能引入不同的氨浓度和金属铜浓度。

铜虽然是藻类必需的金属，但一旦浓度稍微高一些，就可能产生毒性。史大林的团队剖析了人工海水培养液的化学组成，认为在酸化条件下，更多的铜会变成络合态，毒性会下降；同时氨在酸化条件下从NH3变成NH4+，对束毛藻的毒性同样也下降。毒性下降，意味着藻类所处的环境变好了。因此史大林认为，Hutchins实验结果中海水酸化后，束毛藻固氮之所以上升，很可能是这两个毒性下降的反映。

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