伍小東,姚 遠

(西北大學 科學史高等研究院,陜西 西安 710127)

劉慎諤(1897-1975),著名的植物分類學家和植物地理學家,中國近代植物學研究的開拓者和奠基人之一,與胡先骕同享“南胡北劉”的崇高地位.他留學法國有十年之久,被譽為“第一個研究法國植被的中國人”.[1]901929年,劉慎諤回國后創(chuàng)辦國立北平研究院植物學研究所并主持工作長達20年.1934年,他發(fā)表的《中國北部及西部植物地理概論》以獨特的視角填補了中國植物地理學研究的空白.[2]在抗戰(zhàn)全面爆發(fā)之際,他率領植物學研究所西遷武功與國立西北農林專科學校合組成立中國西北植物調查所.隨后又前往昆明籌備建所并積極開展研究.新中國成立后,他再次奔赴植物學研究的處女地——東北開展植物學研究.直至20世紀60年代,他結合自身豐富的科考經歷和中國植被的分布情況、發(fā)展歷史,對原有的相關理論進行了發(fā)展和創(chuàng)新,為中國創(chuàng)建了兩門閃爍著辯證法光輝的分支學科——動態(tài)地植物學和歷史植物地理學,從而成為國內研究植被演替、植物地理、植物區(qū)系成分和植物區(qū)劃等方面的重要理論基礎.劉慎諤去世后,以他的研究理論為支撐的“森林采伐更新理論的研究”和“西北沙漠地區(qū)修筑鐵路設計施工”兩項成果,獲得了1978年的國家重大科學技術成果獎,這是國家和社會對其一生工作的最大認可.

目前,國內對劉慎諤的研究十分有限,僅有的十余篇文章中,多數是在其逝世十周年和誕辰百周年時的一些紀念性文章,集中于生平事跡的概述和梳理.另有兩篇關于學術思想的研究文章,[3-4]也是對其學術貢獻的總結,缺乏宏觀分析和探討.文章從劉慎諤植物地理學形成的歷史經過談起,以辯證法的視角分析其中所蘊含的關于植被的永恒發(fā)展觀、植被與環(huán)境的辯證統(tǒng)一的科學思想.以期更為深入、全面地理解這位科學家的科學思想及其學術貢獻.

1 劉慎諤歷史植物地理學思想的形成

1.1 劉慎諤歷史植物地理學思想的基礎

劉慎諤出生于山東省牟平縣的一個農民家庭,幼年曾就讀于私塾、煙臺模范小學和濟南第一中學.1918年考入保定留法高等工藝預備班學習,1920年起便開始了長達10年的法國留學生活.他先后在郎西大學農學院(1920-1923)、蒙彼利埃農業(yè)?？茖W校(1923-1924)、克來孟大學理學院(1924-1925)、里昂大學理學院(1925-1926)和巴黎大學理學院(1926-1929)學習.他留法學習期間的一個重要工作是結合其博士學位論文的研究內容,對高斯山地區(qū)的植被分布情況進行考察,其間采集植物標本25000余號,解決了地植物學家布瑙-布朗喀(BraunBlanguet)教授提出的地中海植被是怎樣向中央山區(qū)過渡、高斯山有哪些植物群落、這些植物群落有哪些區(qū)系特征和生態(tài)特征等問題.1929年,他完成了博士論文《法國高斯山植物地理的研究》,并獲得法國國授理學博士學位.劉慎諤對法國植物的熟悉情況曾被導師勒諾瓦爾贊譽到:“法國學生也沒有像他那樣清楚地掌握法國的高低等植物”.[5]30在研究之余,劉慎諤還積極關注和推動中國生物學事業(yè)的發(fā)展,他先后參加了“新中國農會”“中國生物科學學會”等組織,與林榕、劉厚等人共同編輯《中國植物文獻匯編》,廣泛收集整理有關中國植物研究的著作、論文和雜志,推動中國植物學的發(fā)展.

關于劉慎諤學術思想形成的起源,首先要從其留學期間完成的博士論文——《法國高斯山植物地理的研究》談起.這是劉慎諤植物地理學學術思想形成的奠基之作.全文分為三個部分:第一部分從地質、氣候、地文、植被及其經濟意義四個方面介紹了高斯山區(qū)的基本情況;第二部分共有四章介紹了高斯山區(qū)的植物群落分布情況;第三部分指出高斯山地區(qū)的植物區(qū)系有六種成分,發(fā)展情況也各不相同,其中地中海成分是該地區(qū)植被的基礎,地中?！蜕匠煞峙c地中海成分混生,中歐成分為森林群叢的組成成分且分布于陰坡,大西洋成分僅局限于矽(化學元素“硅”的舊稱)質土上,北方成分是極少數的近代引進的種,最后一種薩馬第(東歐)成分主要分布于白山巖風化砂土上.總體來看,高斯山既是一個植物種類向外擴散的中心,又是一個植物種類發(fā)生的中心.劉慎諤在法國期間跟隨導師勒諾瓦爾的學習經歷,正是其思想的學理來源,他采用的方法基本上是法國地植物學家布瑙-布朗喀和巴維亞爾(J.Pavillard)在其所著的《植物社會學詞匯》中提出的方法,同時還吸取了美國考爾斯(Cowles)和克萊門茨(Clements)動態(tài)植物地理的概念.植物群落成分分析和植被地理的區(qū)劃是其學術研究中的核心概念,正是以此為出發(fā)點,劉慎諤開始了長達50年的植物地理學研究工作.

1.2 劉慎諤歷史植物地理學思想的形成

經歷過晚清民初時期社會動蕩的科學家,“科學救國”始終是他們心中難以割舍的情節(jié)和動力.1929年,劉慎諤懷著發(fā)展中國人自己的植物學科的雄心壯志,帶著在法國采集的植物標本和書籍資料,以及十年間形成的先進科學理念回到了祖國,并執(zhí)掌國立北平研究院植物學研究所.面對國內植物學研究“一窮二白”的現實,特別是在缺乏中國本土的研究材料的情況下,在他到所的第二天就和同事外出采集植物標本.1931年,他參加了中瑞西北科學考察團,考察范圍涉及內蒙古、新疆、甘肅以及青藏高原,后經印度返回上海,采集植物2000 余號.翌年,他再入天山、昆侖、喜馬拉雅山脈,采得2500余號標本,對中國華北、西北地區(qū)的植物區(qū)系有了初步認識.1936年,國立北平研究院植物學研究所西遷合組成立中國西北植物調查所,劉慎諤隨之西遷來到陜西.隨后他遍歷秦嶺山脈、秦巴盆地、關中平原等地,采集了大量的西北植物標本.1941年,他再次赴昆明開展西南地區(qū)的植物調查.新中國成立后,1950 年他又應邀前往東北,開展了長白山、大興安嶺、小興安嶺和內蒙古大草原等地的標本采集和調查研究工作.這種自歐洲西部,到東北亞、中亞、西亞、南亞的大范圍宏觀考察,目睹了植物區(qū)系豐富多彩的多樣性變化,是其植物地理學思想產生的直觀基礎.劉慎諤在這種大區(qū)域植物學考察基礎上相繼完成的《中國北部及西部植物地理概論》《中國南部及西南部植物地理概要》《陜西植物分布概要》《太白山森林植物之分帶》《中國西北之植物地理》《云南植物地理》《關于中國植被區(qū)劃的若干原則問題》等論文是他這一思想不斷成熟和完善的表現.在東北完成的《動態(tài)地植物學——基本理論的探討及其應用》(1963年)和《歷史植物地理學》(1964年)便是這一思想的系統(tǒng)總結和闡述,從而形成了結合中國實際的完整的植物地理學思想.由此在中國開創(chuàng)了這兩門新興的植物學分支學科.

總體而言,在法國區(qū)域植物分布考察的基礎上,回國后又進行大范圍考察是劉慎諤植物地理學思想形成的重要過程.雖然考察地點不同,但其野外標本采集、分類和研究方法都幾乎相同,即:從地質、氣候、地文、植被及其經濟意義五個宏觀角度切入,再對植物群落(比如鈣質土上的根莖短柄草、沖擊土上的短柄草、矽質土上的曲芒發(fā)草)做微觀考察,最后得到植物區(qū)系發(fā)生演變的規(guī)律.直到晚年,劉慎諤仍把這種方法運用于對中國歷史植物區(qū)系發(fā)展演化規(guī)律的研究,并以東北、華北、西北、西南的分區(qū)考察為支撐,完成了其動態(tài)地植物學和歷史植物地理學的重要研究成果,并展現了他一系列重要的科學思想.這清晰地反映了其法國植物學流派的學源,以及根據中國實際將這種思想中國化的發(fā)展歷程.

2 植物區(qū)系絕非一成不變的動態(tài)演變思想

植物區(qū)系的成分分析和植物區(qū)系的劃分是劉慎諤學術思想的重要基礎,也是其科學思想的核心概念.不論是在《動態(tài)地植物學》中強調一個地區(qū)的植被成分在不斷地發(fā)生動態(tài)的演替,還是在《歷史植物地理學》中從一個大尺度的宏觀歷史角度,來強調整個地球表面的植被區(qū)系由于多種因素的影響而在不斷地發(fā)生變化,他始終要闡述的一個核心就是植被的成分和區(qū)系在各種因素的影響下不斷地發(fā)生運動、變化和演替.因而,必須用動態(tài)的觀點來認識和研究植被.

關于植被的動態(tài)變化,劉慎諤先從單個的植物種的演變開始研究.劉慎諤回國后面對中國植物學研究剛剛起步,植物分類學被外國人所壟斷的實際情況,從植物地理學轉而從事植物分類學的研究,開展了真菌、地衣、苔蘚、蕨類及種子植物的分類學研究.他結合大量的研究基礎和分類工作中遇到的變種等實際問題,創(chuàng)造性地將發(fā)生學的觀點引入植物分類研究中.他主張在植物分類研究中一定要考慮種的分布,從哪里來的? 什么時候來的? 這樣才能從根本上做好分類工作.對此,他明確指出,植物種是在長期的歷史過程中,且長期在地理環(huán)境與大氣候等自然條件不斷變化的影響下,在移動之中動態(tài)地、系統(tǒng)地發(fā)生和演化所形成的.[6]用發(fā)生分類學的思想來觀察和研究植物分類過程中的形態(tài)變異規(guī)律、等級劃分及系統(tǒng)位置,是劉慎諤不同于同時代其他植物學家分類思想的重要方面,也是其植物地理學研究的思想基礎.

單個植物的種是在運動中產生、發(fā)展、衰亡,那么,由不同植物組成的植物群落也處在不斷的演替過程中.[4]35劉慎諤強調必須從動態(tài)的觀點來認識植被,在分析現在植被的基礎上,還要了解過去植被的特點和將來的發(fā)展方向,才能為植物區(qū)系的劃分提供翔實的依據.[7]因而,在植物區(qū)系的研究過程中,他在區(qū)分單元頂級和多元頂級概念的基礎上,提出了地帶性頂級和非地帶性頂級的概念,以及前頂級、后頂級、偏途頂級和轉換頂級,更是對以克列門茨(Clements)和坦斯黎(Tansley)為代表的動態(tài)學派的延伸和創(chuàng)新.正是基于這種植物群落不是靜止的,而是伴隨著環(huán)境條件的變化而不斷變化的思想,劉慎諤開始了對自然植被的改造和人工植被的建立兩方面的研究.這也最終發(fā)展成東北紅松林的伐育和沙漠治理兩方面的實際工作的指導思想,并為新中國的建設產生了重大的經濟效益.

同樣,這種植被動態(tài)變化的思想在植物區(qū)系的劃分中也有所體現,在《歷史植物地理學》中,劉慎諤以地質學與植物學交叉融匯的大尺度歷史演變觀論述了世界植物區(qū)系形成的歷史原因、植物區(qū)系起源、植物區(qū)系成分分析及其分布.隨后,又從極地擺動、大陸漂移和海陸陸橋等角度詳細分析了中國植物區(qū)系的形成和發(fā)展歷史,將地形因子、氣候因子和人為因子等納入植物區(qū)系的劃分和成分的分析中,闡明了影響中國植被歷史演變過程中的重要因素,以及各種因素的影響過程和改變方式.[8]229他強調,歷史植物地理學的任務并非靜止地描述植物的分布,而是要將他作為一個歷史的演變過程來描述.[9]地球植被和中國植被目前所展現出來的形態(tài),是在地形、氣候和人為等因素的影響下不斷形成的,而且這種影響也將持續(xù)下去.因而植被的成分和區(qū)系的劃分也將持續(xù)改變,只是這種動態(tài)的改變很難在較短的時間內被感知.在使用動態(tài)的觀點研究歷史植物地理過程中,劉慎諤進一步強調,同時還要結合靜態(tài)的思想,否則就只有方向而無法確定具體的內容.[8]231這種動態(tài)和靜態(tài)相結合的科學研究思想成為劉慎諤留給后人研究植物學的珍貴的思想資源.他的學生和助手王云章、王戰(zhàn)等人正是在此思想的長期熏陶下,成長為中國著名的菌類學家和林學家.

從單個植物種的發(fā)生,到一個地區(qū)的植物群落的演替,進而到一個國家甚至地球表面植被區(qū)系的劃分,劉慎諤在對這些理論的闡述中,始終圍繞著動態(tài)變化的核心思想,從而構成了其歷史植物地理學的基本理念.在強調從動態(tài)的和歷史的觀點來認識和研究自然植被時,劉慎諤更加著眼于如何通過這種動態(tài)變化來建立人工植被,進而解決中國社會建設中存在的問題,為解決生產問題、制定生產決策和規(guī)劃提出科學的理論依據,展現出這一代科學家將論文寫在中華大地上的豪邁與堅守,而這一思想也是他后期指導防沙治沙和森林伐育工作的重要理論基礎.

3 植物區(qū)系是地球歷史集中表現的辯證統(tǒng)一思想

如果說植被的動態(tài)演變是劉慎諤學術思想的基礎,那么,他提出的植被與環(huán)境的辯證統(tǒng)一就是其學術思想的集中體現.地球表面的植被狀態(tài)由其生存環(huán)境塑造,反之,對當前植被和過去植被狀態(tài)的綜合分析就能推斷出環(huán)境的變化過程,進而展現地球歷史的發(fā)展概貌.這種辯證思維是劉慎諤從植物學研究中留給我們的寶貴精神財富.

首先,這種植被與環(huán)境辯證統(tǒng)一的思想體現在劉慎諤植被頂級概念的闡述中.“頂級”一詞最早由瑞士學者蓋姆斯(H.Gams)于1918年提出,但是劉慎諤根據中國植被分布和發(fā)展的實際對這一概念做了延伸和創(chuàng)新,提出了地帶性頂極和非地帶性頂級,使其成為不同于國外地植物學研究的標志性特點.所謂頂級,是指在一個地區(qū)內,由于受大氣候條件的控制,植被演替的方向或早或晚終將向著相同的終點發(fā)展.劉慎諤把這種受大氣候控制的頂級稱為地帶性頂級.比如,由大氣候決定的地球表面不同緯度的國家和地區(qū),以及中國東北、華北及長江以南地區(qū),就分別生長著不同的植被.因而,通過對前頂極、后頂極和現在植被關系的分析就“可以為大氣候的變遷提供歷史資料”.[10]145具體而言,古氣候和古植被可以成為判定現在氣候和未來氣候的依據,分析現在的植被也可以了解過去氣候的發(fā)展特點,并且也可據此了解未來的發(fā)展方向.這是劉慎諤基于地帶性頂級對二者關系的最初表述.

以大氣候為基礎的地帶性頂級只是從地理分布和植被區(qū)劃上劃分植被的大類型時成立,但是當研究一個具體地區(qū)的植被類型時,則要考慮由局部環(huán)境條件所形成的非地帶性頂級.植物區(qū)系的形成是外部環(huán)境共同作用的結果,在很大程度上取決于之前存在過的歷史條件.[11]氣候因素、地形因素的變遷以及人為因素的變動都會影響到植物種類在形態(tài)上的變化,進而影響植物區(qū)系的劃分和植物地理的分布.因而,劉慎諤指出“現存植物區(qū)系的組成是過去各種歷史環(huán)境條件逐漸變化乃至反復變化集中反映的結果”.[8]232基于此,劉慎諤指出“地球歷史是歷史植物地理學的必要條件,反過來,歷史植物地理學又是地球歷史的集中表現”.[8]231這就是說,地球表面植被的形成和發(fā)展是氣候、地形、人為等多種歷史因素共同作用的結果,不同時期植被狀態(tài)的形成幾乎涉及了整個古代地球歷史的全部資料.那么,通過研究和分析不同時期植被的演變規(guī)律就可以展現出地球歷史的發(fā)展過程,通過這種反向推斷給重建地球的歷史做出重要貢獻.因此,歷史植物地理學也被蘇聯著名植物學家E.B.吳魯夫形象地描述為“一把了解地球歷史的鑰匙”.[12]1這種植被與環(huán)境的辯證統(tǒng)一思想,是劉慎諤對學生和同事一直強調的一個觀點,也是指導自己從事科學研究和實際生產工作的基本理念.[13]

當把這種辯證關系應用到具體的實際工作時,劉慎諤進一步強調,在分析植被的影響因素時還要根據不同的時間、地點和實際情況來尋找主導因子和次要因子.[14]181主導因子是造成目前植被分布類型的主要影響因素,同時,還要仔細辨認影響植被分布的次要因子.此外,還要注意在不同的情況下,主導因子和次要因子也會根據環(huán)境的變化而轉變,光線、水分、土壤、地形和氣候等因素會同時作用于植被,但既可以是主導因子,也可以是次要因子.他以東北小興安嶺帶嶺地區(qū)涼水溝的植被變化情況來說明這一點,此地有一片落葉松林,原來長得整齊有序,但隨后發(fā)現落葉松林邊緣的紅松、紅皮云杉、臭冷杉等不斷向落葉松林入侵.落葉松原本是濕生系列,而紅松、紅皮云杉等是旱生系列,為何會發(fā)生這種入侵的情形呢? 劉慎諤認為是濕生系列的落葉松地下水位的下降而引起的,原本地下水位是主要因子,而土壤的水分變化相對持平后,主導因子就由水分轉變成了光線,因而出現了邊緣高大的紅松、紅皮云杉等向低矮的落葉松入侵的趨勢.[14]182由于這種影響因素之間的相互轉化,在分析和討論植被的變化歷史時,一定要仔細辨認,一旦影響因素找錯了,那么基于此而構建的地表環(huán)境的發(fā)展變化規(guī)律也將無從談起.這是劉慎諤對這一關系的一次詳細注解.

總之,劉慎諤提出地帶性頂級和非地帶性頂級概念,有效地解決了植物學家長期以來關于單元頂級和多元頂級之間的爭論,進而以整體和局部、主導因子和次要因子等概念入手,在國內創(chuàng)新性的發(fā)展了植物地理學的理論架構.在他的理論分析中所蘊藏的這種辯證統(tǒng)一觀,更能引發(fā)人們關于植物與環(huán)境之間的思考,這也為植物生態(tài)學的發(fā)展提供了一定借鑒.

4 劉慎諤歷史植物地理學思想的現實意義

劉慎諤學術思想的形成不是局限在書本和實驗室中,而是在接受歐洲先進的生物學學術訓練后,在大范圍的實地考察基礎上逐漸凝練和清晰起來,是西方近代生物學在中國的拓展和創(chuàng)新.中國知名的植物分類學家王戰(zhàn)曾明確指出:“《動態(tài)地植物學》和《歷史植物地理學》兩部著作的顯著特點就是能夠結合中國的實際情況發(fā)展理論和指導實踐,具體表現在:一是在原有理論和學說的基礎上有新的發(fā)展,提出了結合中國實際情況的獨創(chuàng)見解和觀點;二是理論結合實際,他所解釋和說明的問題,不是在教科書上多年沿用的國外經典例子,而是能夠解決中國實實在在的現象和存在的問題.”[15]28因而,理論源于實踐,進而用于指導生產建設,使其學術思想具有了重要的現實指導意義.

新中國成立前,迫于植物學研究剛剛起步的現實和社會環(huán)境的不斷滋擾,劉慎諤將更多的精力用于植物學的考察和研究中.新中國成立后,在一個鼓勵百花齊放、百家爭鳴的氛圍中,新中國的建設也需要多方面的發(fā)展.劉慎諤秉持“文章不但要寫在紙面上,而且要寫在地面上”[3]43的理念,將其研究成果應用到解決森林采伐和治沙等實際問題中去,為自然資源的合理開發(fā)利用提供了科學依據.在森林植被的保護方面,他堅決反對蘇聯專家提出的對東北地區(qū)紅松林的大面積皆伐,而極力主張采育結合的采伐方式,在他的一再堅持下最終得到了當時政府的肯定并得以推廣.1974年,時任伊春林業(yè)管理局副局長的宮殿臣夸贊道:“劉慎諤老先生最關心林業(yè)生產,能理論聯系實際,是一位有真才實學的受林區(qū)職工尊敬和愛戴的老一輩科學家”.[10]141在治沙方面,劉慎諤主張草、灌、喬相結合的人工植被類型的治沙措施,為包蘭鐵路騰格里沙漠路段的修建做出了重要貢獻,被中國科學院蘭州沙漠研究所的李鳴岡稱贊為“我國治沙研究工作的創(chuàng)始人”.[16]1他這兩項成果在新中國建設過程中具有突出貢獻,因此獲得國家重大科學技術獎,也進一步顯示出劉慎諤學術思想的重大現實指導意義.

如果從當代生態(tài)文明建設的角度來審視劉慎諤的研究和實踐工作,則可以從一個更宏觀的角度來展現其學術思想的現實意義.這一概念雖然在劉慎諤所處的時代沒有使用和推廣,但是其所開展的一系列研究和生產實踐卻具有重要的生態(tài)文明建設的現實意義.無論是最早在遼寧西部創(chuàng)建的章古臺治沙定位試驗站,還是采用伐育兼顧的東北紅松林擇伐,或是包蘭鐵路修建過程中的人工植被固沙,都包含著強烈的生態(tài)文明建設的意味.劉慎諤強調森林的砍伐要遵循林木的生態(tài)特點和天然更新規(guī)律,治沙中人工植被的建立也要符合自然植被的發(fā)展規(guī)律,這些觀念的提出和應用,對于當代的生態(tài)文明建設都具有重要的參考價值和借鑒意義.

5 結語

劉慎諤這種從亞洲到歐洲,從中國華北到西北、從西南到東北的大尺度、大范圍的宏觀考察和微觀思考,奠定了植物地理學方面豐富的研究基礎,形成和建立了符合中國實際的歷史植物地理學理論,實現了國外理論與中國實際相結合的本土化發(fā)展之路.同時,在這一理論中也蘊藏著植被動態(tài)演變以及植被與環(huán)境相統(tǒng)一的辯證思想,這些都是值得深入挖掘和闡述的科學思想,也是劉慎諤留給當代人寶貴的精神財富.更難能可貴的是,他又將這些重要理論發(fā)現運用到中國東北森林的伐育和西北包蘭鐵路的治沙過程中,從而實現了科學源于實踐,再用于指導實踐的正確途徑.其宏觀考察與微觀觀察并行、野外工作與實驗室工作相結合、中西融匯、善于多學科交匯、重視理論聯系實際的學風,特別是把論文寫在祖國大地的作風,無疑給我們以重要啟迪,也是我們今天實現科教興國、民族復興的重要精神財富.