探險家小傳
丁琛
青少年極地探險教育的踐行者
自2011年開始，丁琛先後組織青少年走進南極、北極、青藏高原、南海等地，圍繞極地環境、生物多樣性、海洋資源、地質構造、全球氣候變化等科學主題開展考察、研究。科考隊累計發表極地科研論文300餘篇，發表學生署名科技文章20餘篇，並發現極地未知物種3個。
到過極地科考的孩子，有什麼不同？
你帶著孩子在城市公園投喂麻雀、鯽魚；極地科考的孩子，在看北極熊飢餓地乞食，目睹賊鷗捕食企鵝幼崽。
你的孩子在植物園觀賞當季盛開的鮮花；北緯78°的斯瓦爾巴德群島，一個孩子撿起一塊植物化石，破解了3億年前北極的樣子。
孩子為老師布置的一篇作文焦頭爛額、無從下筆；極地科考的孩子，洋洋洒洒數萬字的科研論文已在刊物發表。
都關注全球變暖、呼籲環境保護；極地探秘的孩子已經從極地取來的冰芯，測算出全球氣候的趨勢。
2011年的夏天，北極迎來一支特殊的科學考察團——18名來自北京的中小學生，拉開了中國極地教育、中國青少年科考的序幕。
此次活動的組織、策劃者正是丁琛。曾在國家科技部、外交部任職的他，不經意地與極地結緣，其後的十年間，策劃組織了1千多名青少年赴南極、北極進行科學考察。
「科學啟蒙，應該用更生動、有趣的方法，讓青少年直觀地去接觸、去感受，由淺到深，建立起一個科學的概念、框架，提升對自然科學、生命科學的理解。」
01
不到十年，北極氣溫上升20℃
白鯨沖灘自殺，北極熊被迫啃草皮
2018年，丁琛所率的青少年科考隊再次出發。當船即將靠岸斯瓦爾巴島時，眼前的一幕震驚了所有人——一條巨型白鯨沖灘自殺，多頭北極熊正在淺灘享受久違的「饕餮盛宴」。
剛剛抵達，就看到北極兩大食物鏈頂端的物種以這樣的方式同框，船上的青少年，從視覺到心靈都受到極大衝擊。
其實，自2015年起，學生們就已經明顯地察覺到北極熊的覓食方式有所改變。海岸邊經常能看到骨瘦嶙峋的北極熊，毛髮變黃，完全不是過去在電視、課本所認知的白白胖胖。它們餓到去岩石縫裡翻找小螃蟹，啃植物、草皮，有時為了奪食而互相撕斗，甚至出現攻擊人類的現象。
而這一切的「罪魁禍首」，便是全球氣候變暖。
每年，青少年科考隊都要到北極的朗伊爾1號冰川，在同樣的地點、時間採集樣本，測量當地氣溫。第一批學生去的時候，測得的溫度是-1℃。2019年再去，溫度已達19℃。不到10年，北極的溫度上升了20℃！
迅速升高的氣溫，引發了一系列連鎖反應，對整個北極的生態造成了極大影響。
首先是海冰大量融化，融化成海水後，更多的太陽熱輻射被吸收，反過來又加速了冰的融化。現在，北極浮冰的面積比1970年縮小了三分之一。
這對於需要藉助浮冰捕食的北極熊，無疑是滅頂之災——它要趴在冰面上，在前方挖一個洞，等海豹探出洞口換氣時，用鋒利的爪子迅速地將海豹拍暈，再把海豹拉上來，吃掉。北極熊的鼻子十分靈敏，隔著冰面也能聞到水下8公里至10公里的海豹。
以前的冰區距離海岸線也就四五十公里。北極熊游泳的極限紀錄是102公里，通常情況下，游六七十公里不成問題，游到冰區進行捕食輕而易舉。
然而，前兩年，青少年科考隊再去時發現，最近的冰區離海岸線都已有百公里之遠。這就意味著，北極熊可能還沒游到冰區，便因體力透支而淹死或累死。
「北極熊的數量目前僅剩不到3萬頭.有專家預測，到2060年，這個物種就要滅絕。」
並且，海冰融化後的大量淡水注入到海洋，海水濃度降低，PH值改變，海里的微生物、魚類乃至整個生態都將被波及，無一倖免。
北極動物的生存，遭遇前所未有的挑戰。北極植物的生存環境同樣嚴苛。
02
極地動植物也「抱團」
觀察凍融現象後，孩子拿下科技大獎
到北極之前，學生們以為那裡只有白茫茫的一片。去了之後才發現，北極圈里不僅有超百種植物，而且，大部分植物開出的花，形狀、顏色都非常漂亮。
「好看是為了吸引馴鹿、雪兔、小狐狸等動物來吃，以此將植物種子沾到動物身上，帶往各地。動物相當於是植物授粉、傳播的載體。」
當然，動物們也不「白幫忙」。北極的花，通常都有向陽生長的特性，可以當「指南針」。於是，馴鹿在遷徙的時候，會靠虎耳草來辨認方向。
北極植物，不僅需要與動物「抱團」，植物之間，也會「伴生」。
「北極風大、低溫，植物如果生長在石頭或土壤里，很容易被風颳倒。有的植物根系短、不發達，需要與苔蘚、地衣等伴生植物生長在一起，抵抗惡劣的自然環境。」
在北極，植物通常生長在凍土。想要「立足」，根系至少需要在土壤下延伸50厘米，緊緊抓住地底不會融化的凍土。
這是因為，在北極有一個非常獨特的凍融現象：冬季，凍土裡的水結成冰後會膨脹，將土壤里的砂石、異物、硬物擠出；夏季，冰雪融化，土壤變軟，沒了砂石等硬物支撐，土壤中間會凹陷。一融一脹，年復一年，被翻出的碎石等會在外圈整整齊齊地碼成一個環狀。
在凍融現象的作用下，北極圈人居城鎮的電線杆子也是整齊地斜往一個方向。科考隊一名學生，觀察到這一現象後，受到啟發，回來立刻展開研究——他想知道電線杆子到底扎多深才不會斜。
他用一個大玻璃盒裝上土和石子，注入水，和成泥；將泥做成斜坡狀，往斜坡里分別插上1至10 厘米深淺不一的小木棍；每根棍子綁上計時器，若棍子倒下，計時器便會停止工作。設置完畢，把整個裝置放到冰箱冷凍。待泥土凍硬後將箱子取出，在室溫下使土壤融化。如此交替，模擬北極凍土的環境。
實驗一個月後，這名學生髮現，插入泥土深度小於2.5厘米的棍子，倒得最快；超過這個深度，棍子倒的時間會延長，甚至不倒。
這個2.5厘米的深度，就相當於一個拐點。這個拐點的數值，或可為鐵路、樓房等大型工程在打樁、打地基等環節提供重要參考——這項研究在當年拿下「全國青少年科技創新大賽」一等獎。
走進極地世界，開啟的，不僅是孩子的科學思維，更能拓展其審視、理解生命的全新視野。
03
南極企鵝也辦「幼兒園」
目睹幼崽被吃，人類不得干預
「在極地，生物都要互相幫助才能生存，就像北極植物的伴生一樣，南極動物之間也是一種共生關係。比如南極企鵝，就是一個完全社會化的群體。」
南極的企鵝有十幾億隻，遠比通常認知要多。為了在有限的棲息環境中生存下去，它們必須分工協作——特別是在有天敵的情況下。
成年公企鵝負責捕食、築巢。它們到海灣捕食時，企鵝社區會出現一個「幼兒園」——把小企鵝集中趕到一個地方，外圈由個頭高大的企鵝站崗放哨，裡面有企鵝媽媽負責照看、安撫幼崽。
築巢時，公企鵝需要到很遠的海邊，尋找拳頭大小的鵝卵石。由於「建築材料」搬運困難，巢穴通常建得較為密集，間距大概四、五十厘米。這樣的結構，也更方便抵禦賊鷗的偷襲，不給它們留落腳之地。
企鵝寶寶約一個月大是最危險的時候。因為它有了活動能力，會在巢穴周邊跑，便很容易被賊鷗或其他大型禽類、鳥類吃掉。不像更小的時候，被庇護在爸爸、媽媽肚子上的絨毛下；或者，長到一個半至兩個月，換完胎毛，能下水游泳，鳥類便不再對它構成威脅。
學生們在南極考察時，曾親眼目睹賊鷗捕獵一隻三、四十厘米高的企鵝寶寶。賊鷗一步步將小企鵝從巢穴趕到沙灘。一開始，小企鵝的爸爸、媽媽試圖營救，但隨著賊鷗把小企鵝越趕越遠，成年企鵝也不敢離開巢穴太遠，只能放棄。
小企鵝獨自頑強地抵抗了近兩小時，四處躲避，最終未能掙脫被捕食的命運。
▲賊鷗捕食小企鵝
「這就是自然界，一定有它殘酷的一面，這也是一種眼界，給青少年生命教育上的一堂必修課。」
「《南極公約》里有相關規定，人類不能直接干預極地生物，其中包括不能投喂、不能在它們遭遇天敵襲擊時進行保護。即便觀察，也必須保持一定的距離。」
丁琛解釋，制定這些條款的目的，一是避免動物喪失自身的捕食能力，二是防止動物越來越靠近人類聚集的城鎮。「那將帶來更大的威脅。」
04
科學啟蒙
讓青少年獲得科學與生命啟迪
「全球變暖」、「減少碳排放」、「保護野生動物」……是眾所周知、聽上去無比正確的概念。可如果僅僅給青少年灌輸一個空泛的理念，它可能永遠流於概念，不會觸發行動、實踐。
「極地特殊的地理環境，是一個絕佳的實踐基地，可以讓青少年站到一個全球系統的角度去思考極地的自然環境、生態環境、氣候變化，以及人類文明與極地之間的關係。最終教會孩子科學地去做一件事。」
▲丁琛指導青少年科考隊學生在極地進行科研實踐。科考內容包括讓學生採集化石、岩石，了解極地的形成、地質構造與演化。
▲青少年科考隊學生在北極斯瓦爾巴德島發現的植物化石，證明北極斯瓦爾巴德島曾經非常溫暖、濕潤。
▲青少年科考隊學生利用水下無人機對極地潮間帶水下植被、無脊椎動物以及冰山石礫進行觀察採樣。
▲青少年科考隊學生在北極苔原開展植物樣方觀測，統計北極植物的種類和數量，開展植物多樣性研究
從極地考察回來，學生往往還會繼續將考察成果轉化。比如北京八中的一名同學，在專家們的指導下作了一篇完成度高、專業性強的論文，被評選為當年的中國少年科學院「全國小院士」。
現在，他已經是美國密西根大學的博士後，研究方向便是極地微生物——在南北極，微生物物種資源極其豐富。採集微生物樣品，一直是青少年科考隊最受歡迎的科研項目之一。「因為有很大概率發現未知新種，並且我們也已經發現3個極地未知物種。」
一般而言，能在極地環境中間生存下來的微生物，都有些神奇的功能。
青少年科考隊曾有學員發現了一種具有抗輻射功能的微生物，能夠抗50000mSv（mSv是輻射量單位）。
要知道，核電站泄露，輻射量可能是10000mSv至20000mSv；人在輻射超過0.1mSv或0.2mSv的環境中生活，可能患上白血病、癌症。
「這種微生物對未來的航天發展乃至地球移民外太空，或將發揮重要功效。比如把抗輻射的微生物撒到火星，讓它將地表環境改造成人類可居住的星球，這個過程叫火星地球化。」
時至今日，科考已不是遙不可及的成年人專屬領地。青少年不僅可以有所作為，而且將成為越來越重要的參與者。
「希望通過極地教育，完成對青少年的科學啟蒙，引領青少年親身感受地球系統運轉、演變，探索冰川、海洋、生物、地質、大氣等科學奧秘，獲得科學與生命啟迪。」
