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序 言
沈吉

譯 林 出 版 社 出 版 了 一 套牛 津 通 識 讀 本（Very Short Introductions），邀請我為其中的《湖泊》一書作序。該書作者是加拿大魁北克市拉瓦爾大學(xué)生物學(xué)教授沃里克·文森特（Warwick Vincent），他擔(dān)任加拿大水生生態(tài)系統(tǒng)研究院首席研究員，也是加拿大皇家學(xué)會會員、加拿大皇家地理學(xué)會會員，在湖泊研究方面享有很高的國際聲譽(yù)。他曾于2018年來南京參加第34屆國際湖沼學(xué)大會，我對他的研究工作印象深刻也非常欣賞，因而欣然答應(yīng)，也深感榮幸。
1922年，擁有401名建會會員的國際理論與應(yīng)用湖沼學(xué)學(xué)會（SIL，又稱國際湖沼學(xué)學(xué)會）在德國基爾成立，這對于湖沼學(xué)的發(fā)展具有里程碑式的意義，會員幾乎覆蓋五大洲。此后，每兩到三年舉行一次學(xué)術(shù)交流大會。 2018年， SIL第34屆國際湖沼學(xué)大會在中國南京召開，是學(xué)會創(chuàng)建 96年以來首次在中國舉辦，由中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所承辦。我當(dāng)時作為研究所所長承擔(dān)了大會的組織工作，并與埃里克·耶珀森（Erik Jeppesen）教授共同擔(dān)任大會主席，同時作有關(guān)湖泊生態(tài)系統(tǒng)長期演化的大會特邀報告。大會期間結(jié)識了本書作者。
拿到本書書稿，如同舊友新逢，欣然花了兩天時間，奉讀完成。一個非常鮮明的印象是：作者敬畏先賢，非常推崇弗朗索瓦·A. 福雷爾先生的研究工作。全書通篇穿插福雷爾關(guān)于日內(nèi)瓦湖研究的片段，由此提供湖泊研究的思路、對湖泊認(rèn)識逐步提高的過程，以及所獲得的階段性成果。洛桑大學(xué)（瑞士）的生理學(xué)教授弗朗索瓦·A. 福雷爾于 18921902年間陸續(xù)發(fā)表了湖泊綜合研究專著《日內(nèi)瓦湖：湖沼學(xué)專論》（Le Léman: Monographie limnologique）（共三卷），從而宣告了這門學(xué)科的誕生。因此，福雷爾也被譽(yù)為湖沼學(xué)之父。
本書以講故事的方式，生動敘述了關(guān)于湖泊的那些枯燥的基本概念。比如：通過觀察水之運(yùn)動來闡述波浪和湖流的基本概念；從湖水的季節(jié)變化與混合過程的角度敘述溫躍層的概念。作者善于對大家日常慣見的現(xiàn)象提出問題，闡述蘊(yùn)藏于現(xiàn)象背后的科學(xué)原理。比如，純凈的湖水為什么是深藍(lán)色？因為水分子能夠吸收綠光和紅光，后者的吸收程度更高，剩余的藍(lán)光光子則被散射至各個方向并回到我們的眼中，湖水從而顯示為藍(lán)色。
作者講述了湖泊中非常有趣的捕食現(xiàn)象，展示了自然界的盎然生機(jī)。比如：黃庫蚊主要生存于湖泊和池塘，日間潛入水底，以沉積物中的動物為食；夜間它們會遷徙到湖面捕食浮游動物，由此躲避魚類的捕食。借此，作者介紹了湖泊中非常重要的食物鏈層次：下層的被稱為生產(chǎn)者，是能夠通過光合作用將環(huán)境中的無機(jī)物制造成營養(yǎng)物質(zhì)的自養(yǎng)生物，如水生植物和藻類；第二層被稱為消費(fèi)者，指那些以其他生物或有機(jī)物為食的異養(yǎng)生物，食草動物為一級消費(fèi)者，肉食性魚類為二級消費(fèi)者；第三層被稱為分解者，主要是各種異養(yǎng)細(xì)菌和真菌，它們把復(fù)雜的動植物殘體分解為簡單的化合物，后分解成無機(jī)物歸還到環(huán)境中去，被生產(chǎn)者再利用。
作者非常重視新技術(shù)在湖泊研究中的應(yīng)用，比如同位素方法在食物鏈研究方面的應(yīng)用。作者提到，貝加爾湖中浮游植物硅藻在攝取無機(jī)氮后，它們的 15N比大氣增加了約4 ppt。硅藻隨后被端足類動物吃掉，并將氮在食物鏈中一路向上傳遞，經(jīng)中
上層魚類（杜父魚），終到海豹時15N增加了14 ppt。這種方法對研究食物網(wǎng)中誰吃誰的關(guān)系提供了寶貴的參考。
作者對于湖泊外來物種的入侵有著十分警覺的意識，列舉了當(dāng)前已經(jīng)發(fā)生的一系列生態(tài)災(zāi)難。例如，我們較為熟知的原產(chǎn)南美洲的鳳眼蓮，俗名水葫蘆，在亞洲、非洲和美國南部肆虐，將水面覆蓋致使水生棲息地窒息，水生生物大量死亡。19681975年間，一種叫 Mysis diluviana的糠蝦被引入美國蒙大拿州弗拉特黑德湖上游的三個小湖，以改善鮭魚漁業(yè)。到了 1981年，這種糠蝦順流而下進(jìn)入了弗拉特黑德湖，并于1980年代末在數(shù)量上經(jīng)歷了爆炸性的增長。幾年后，湖中浮游動物中的枝角類和橈足類因眾多糠蝦的過量捕食而消失殆盡，淡水紅鮭變得沒有浮游動物可吃，又因為糠蝦只在夜間才出沒于浮游區(qū)的水面，紅鮭無法看見它們因而不能攝食。在弗拉特黑德湖流域，鮭魚的競技性捕撈量從 1985年的超過 10萬條直線下滑到 1988年的0條。禿頭鷹會在淡水紅鮭產(chǎn)卵的溪流聚集捕食紅鮭，其數(shù)量也經(jīng)歷了從1980年代早期的 600余只到十年后的基本絕跡。
作者還介紹了湖泊一些引人入勝的奇異現(xiàn)象。比如南極洲麥克默多干谷地區(qū)的萬達(dá)湖，這里的湖面終年結(jié)冰，但當(dāng)批科學(xué)家在冰面上鉆洞，并將熱敏電阻探頭伸入下方水柱時，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)溫度在隨著深度上升，并在底部達(dá)到驚人的 26℃。又如南極洲西福爾丘的迪普湖，鹽度非常高（270 ppt），以至于湖水在冬季也不結(jié)冰，可以在周圍天寒地凍的湖心劃船，而這種液態(tài)鹽鹵湖水的溫度達(dá)到 18℃。此外，一些長年深埋在冰川下的極地湖泊也令人著迷。
在后一章湖泊與我們中，作者提醒人們，未來應(yīng)關(guān)注全球變暖對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響。他著重提到，世界各地筑壩攔水，建造了數(shù)以萬計的人工湖泊水庫，這些水庫的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)已經(jīng)開始顯現(xiàn)；其次是全球范圍內(nèi)湖泊面臨的富營養(yǎng)化趨勢，這些都是湖泊研究領(lǐng)域亟待解決的世界性難題。
作為一名湖泊科學(xué)工作者，我認(rèn)為本書是絕佳的科普和通識教育讀物。作者在短短的八萬字篇幅內(nèi)，將百年來的湖泊研究娓娓道來，內(nèi)容豐富有趣，令人目不暇接、心馳神往。湖泊擁有供水、防洪、旅游、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及維系區(qū)域生態(tài)平衡等多種功能，被譽(yù)為大地的明珠。本書引導(dǎo)人們從多學(xué)科的視角認(rèn)識湖泊，并連接湖泊基礎(chǔ)研究、湖泊環(huán)境治理與管理全過程，必將對推動大眾科普教育做出貢獻(xiàn)。

中文版序
2018年8月，我有幸受邀前往南京參加第34屆國際湖沼學(xué)大會。國際湖沼學(xué)學(xué)會（SIL）致力于內(nèi)陸水體的研究，自1922年成立以來，每兩到三年會在世界不同的地方舉辦大會。這是大會第二次在亞洲舉辦，也是次在中國舉辦。
南京的會場坐落于美麗的建鄴區(qū)，這里有寬闊的馬路、閃亮的酒店和有著玻璃外墻的辦公樓，有些還在建，在我看來似乎每天晚上都在增高。中國主辦方的接待非常出色，我也很高興能夠認(rèn)識許多來自中國和世界各地的學(xué)生與研究者。
值此良機(jī)，我們也向我的博士導(dǎo)師，來自加州大學(xué)戴維斯分校的杰出的湖沼學(xué)教授，時年88歲的查爾斯· R. 戈德曼博士表示祝賀。為向戈德曼教授致意，我們舉行了一場特別的研討會，主題為世界湖泊給全球的啟示，由我的同事，日本湖沼學(xué)學(xué)會前會長熊谷道夫教授主持。會后我們舉辦了一場令人難忘的中式晚宴，戈德曼教授在他的友人、同事和曾經(jīng)的學(xué)生的陪同下出席。晚宴由太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站前站長、杰出的中國湖沼學(xué)家濮培民教授主持。
那個周末，我在漢斯· 帕埃爾教授（也曾是戈德曼教授的學(xué)生）的帶領(lǐng)下對太湖進(jìn)行了實地考察。我們了解到這一廣闊水體作為逾四千萬人口水源供給的重要性，以及正在進(jìn)行的理解和管理水質(zhì)問題的各項研究，后者面臨著全球氣候變化帶來的額外挑戰(zhàn)。
南京之旅使我萌發(fā)了將我的湖沼學(xué)通識讀本譯成中文的想法。這本書在2018年經(jīng)牛津大學(xué)出版社出版，后被翻譯成法語在魁北克市和巴黎發(fā)行。當(dāng)我聽說中譯本的出版社譯林出版社就坐落在南京時，我特別高興，因為這座城市在我于中國介紹湖沼學(xué)的過程中有著舉足輕重的地位。許丹女士和她在譯林出版社的同事在翻譯項目上給予了許多鼓勵和無價的幫助，我為此向他們致謝。我要特別感謝鄧天旸先生，他在拉瓦爾大學(xué)攻讀化學(xué)博士期間勇敢地承擔(dān)起英譯中的工作。作為他博士論文的聯(lián)合指導(dǎo)老師，我總是擔(dān)心翻譯會占用他研究工作（即開發(fā)微流控和高級圖譜技術(shù)在環(huán)境分析系統(tǒng)中的聯(lián)用）的時間，但幸運(yùn)的是他能平衡這幾項工作，而且我對他在翻譯過程中對湖沼學(xué)有了深入認(rèn)識感到非常高興。
我要向許多湖沼學(xué)家致謝，他們在英文原版書出版前后給予了專業(yè)反饋和修改意見。他們包括： B. 拜森拿、 S. 博尼利亞、R. 科里、 A. 卡利、 G. 克林、熊谷道夫、 U. 萊明、 I. 洛里昂、 C. 洛夫喬伊、S. 麥金泰爾、S. 馬卡格、F. 皮克、R. 皮耶尼蒂茲、M. 勞蒂奧、G. 施拉多、 P. 旺羅萊根和A. 維涅龍。我還要感謝阿曼達(dá)· 托佩羅夫繪制了超高質(zhì)量的插圖，以及加拿大機(jī)構(gòu)對我湖泊研究的資金支持，包括自然科學(xué)與工程研究理事會（NSERC）、魁北克自然與技術(shù)基金會（FRQNT）、加拿大研究講座（CRC）、加拿大創(chuàng)新基金會（CFI）、卓越中心網(wǎng)絡(luò)計劃北極網(wǎng)絡(luò)計劃（NCEArcticNet）以及加拿大研究卓越基金北部哨兵計劃（CFREFSentinel North）。
后，我想再次感謝南京國際湖沼學(xué)大會的主辦方，感謝他們的溫馨接待以及他們對中國多樣的湖泊和河流生態(tài)系統(tǒng)的精彩介紹。我希望此書能夠幫助環(huán)境科學(xué)的學(xué)生們捕捉他們對湖泊的想象，以及鼓勵所有讀者去進(jìn)一步了解世界湖泊水面下潛藏的秘密。
沃里克· F. 文森特
于加拿大魁北克市拉瓦爾大學(xué)