2024年11月28日,一條環繞塔克拉瑪幹沙漠邊緣、全長3046公裡的綠色阻沙防護帶宣告全線貫通,標誌著世界最長的環沙漠生態屏障正式建成。這項歷時40餘年的接續奮鬥,終於在沙漠外圍築起了一道堅實的「綠色長城」。 目睹此景,許多人心中或許會湧起這樣的期待:「我們幹了這麼多年,種了這麼多樹,沙漠總該變小了吧?」然而,現實給出的答案令人意外。 國家林業和草原局河西走廊—塔克拉瑪幹沙漠邊緣阻擊戰專家組組長、中國科學院新疆生態與地理研究所研究員雷加強說:「塔克拉瑪幹沙漠總面積約33.76萬平方公裡,並未顯著縮小。」 那麼,在沙漠本體面積未減的情況下,投入如此巨大的人力物力,意義究竟何在? 回答這個問題前,我們先來認識一下沙漠。 沙漠是地質時期氣候乾旱的產物,其特徵表現為地面完全為沙丘所覆蓋,氣候乾燥,植物稀少。 按沙丘穩定性分類,沙漠可以分為流動沙漠、半固定沙漠、固定沙漠。流動沙漠,沙丘基本無植被固定,受風力作用不斷移動;半固定沙漠,沙丘表面有少量植被,植被覆蓋率約10%—30%,整體不移動但局部沙面可能移動,移動速度較慢;固定沙漠,沙丘被植被覆蓋率>30%,沙丘整體不移動,多分布在沙漠邊緣或氣候相對溼潤區域。 沙漠的流動性持續威脅著人類定居點,構成了持久的挑戰。歷史上,遊牧民族通過「逐水草而居」的遷徙模式被動適應沙丘的變遷;而現代社會固定的生產生活模式,則使人類在面對沙丘移動時顯得更加脆弱。然而,人類並未選擇被動接受,始終在主動作為。 這種威脅在塔克拉瑪幹沙漠表現得尤為顯著。作為中國最大的沙漠和世界第二大流動沙漠,其85%以上的沙丘處於流動狀態。流動沙丘年移動速度通常在幾米至幾十米之間,歷史研究推測曾出現過一年移動超百米的極端情況,治理難度極大。 相比之下,古爾班通古特沙漠作為中國面積最大的固定、半固定沙漠,植被覆蓋度較高,生物結皮發育廣泛,整體較為穩定,基本不會向外擴張對周邊造成嚴重影響。 沙丘移動帶來的直接危害,在塔克拉瑪幹沙漠南緣清晰可見。位於此區域的和田地區策勒縣,就曾因風沙侵襲被迫進行三次搬遷。至二十世紀七八十年代,流沙一度逼近縣城僅1.5公裡,流沙掩埋農田村莊,乾熱風、沙塵暴導致作物死亡、農業減產。 區域風沙危害的源頭與影響範圍同樣巨大。河西走廊—塔克拉瑪幹沙漠邊緣區域,被學界認為是我國北方風沙活動最頻繁、災害最嚴重的沙塵源區之一。 新疆氣象局正研級高工何清認為,塔克拉瑪幹沙漠大約20%懸浮沙塵可長距離輸送影響河西走廊,部分浮塵可隨高空西風氣流影響下遊黃土高原、華北平原等地。 面對日益嚴峻的形勢,治沙便從可選項變成保障生存發展的必選項。 過去為何鮮見大規模治沙? 雷加強認為,在生產力發展水平較低的階段,人類活動與沙漠之間存在廣闊的自然緩衝地帶,衝突並不凸顯。隨著人口增長與經濟發展,人類活動不斷向沙漠邊緣推進。特別是上世紀中葉以來,部分地區在生態脆弱的過渡帶進行過度開墾和超載放牧,導致原本固定的沙丘被重新活化。「人沙過渡帶」被急劇壓縮甚至消失,原有的生態平衡被打破,沙漠的流動性從一種自然現象,演變成了對人類生產生活的直接現實威脅。 治沙就是要消滅沙漠嗎? 「治沙絕非要消滅沙漠。」雷加強說,作為山水林田湖草沙生命共同體中的一員, 沙漠是地球陸地生態系統不可或缺的獨特組成部分。治沙的根本在於遏制流沙對人類生存空間的侵襲,穩固「人沙過渡帶」,保障綠洲安全,最終實現「人沙和諧」。 其實,無論是過去綠洲防護林體系建設還是當前的「鎖邊」工程都是這一理念的具體實踐。 1978年,「三北」防護林工程啟動,新疆開啟大規模防沙治沙工程。 國家荒漠—綠洲生態建設工程技術研究中心副主任李生宇介紹,依託「三北」防護林工程,新疆在和田縣、且末縣、莎車縣等地構建了綠洲綜合防沙體系,體系內部採用「窄林帶+小網格」結構,外圍則喬灌草相結合,形成生態安全屏障,有效遏制了流沙對綠洲村莊和農田的侵蝕,保障了農業生產。 2000年左右,隨著滴灌技術與寄生植物人工接種技術的突破,治沙模式發生了根本性轉變:從單純投入轉為「固沙—增收」雙贏模式,拓展了「綠富同興」的治理路徑。 近年來,和田地區的治沙實踐充分印證了這一模式。「草方格固沙+灌木種植」成效尤為顯著:草方格沙障如同大地鎧甲,將肆虐的流沙牢牢鎖住;方格內生長的耐旱灌木根系深扎,使裸露沙丘逐漸披上綠裝。而在沙漠—綠洲的生態過渡帶中,依託夏季洪水灌溉的檉柳、胡楊等植物密匝成林,形成綿延的綠色鎖邊林,不僅有效阻截了風沙侵襲,更重塑了人沙邊界。 尤為重要的是,沙區人民在這些固沙先鋒植物的根部成功種植名貴中藥材肉蓯蓉,在穩固沙丘、守護綠洲的同時,獲得了可觀的經濟收入,具有顯著的生態效益與經濟效益。 但面對浩瀚無垠的塔克拉瑪幹沙漠,這條綠色防線的覆蓋範圍究竟如何?一組數字揭示了鮮明的對比:2025年和田新增造林47萬畝(約313平方公裡),僅佔塔克拉瑪幹沙漠總面積(33.76萬平方公裡)的0.093%。「好比120平方米的房子,陽臺擴建0.02平方米,不能說整個房子變大了。」雷加強說,因此,沙漠本體面積保持穩定——雖受自然氣候波動或局部人類活動影響,邊緣可能出現微幅進退,但整體基準規模相對穩定。 「治沙的最終目的,並非要縮小沙漠面積。」雷加強說,核心在於保護人類生存環境,守護家園,保護我們的農田、村莊、道路等基礎設施免遭沙害,拓展未來的生存發展空間。 近年來,新疆各地治沙堅持 「保護優先、科學治理、因地制宜、生態與經濟雙贏」 的核心原則。以水資源承載力為基礎,分區分類施策,統籌工程與生物措施固沙,同步發展生態產業,實現生態屏障鞏固與民生改善協同推進。 比如,新疆在塔克拉瑪幹沙漠等區域推廣的光伏項目,形成了 「板上發電、板下固沙」的創新模式:光伏板相當於高立式沙障,可降低風速,削弱風沙挾沙能力;清洗光伏組件的廢水用於灌溉植被,節水效率提升40%,實現資源循環利用。 但不少人也提出了質疑,原本相對穩定的荒漠地表,經過幾十年形成了一層土壤結皮,可有效減緩風沙移動。在上面建光伏板,會加重土地沙化。 雷加強認為,塔克拉瑪幹沙漠雖蒸發極為強烈,地下鹹水儲量巨大,光伏電站恰好解決了生態修復區的抽水用電問題,保障植物平穩度過脆弱成長期。通過樁基架空技術可避免地表擾動,保護荒漠結皮完整性,實現新能源開發與生態保護的雙贏。 尋求動態、可持續的「人沙和諧」 雷加強指出,治沙的終極目標在於尋求一種動態、可持續的「人沙和諧」。塔克拉瑪幹沙漠綠色阻沙防護帶的建成,正是這一理念的生動實踐與美好印證。 這道新建的綠色屏障,不僅有效抵禦了風沙對綠洲的侵襲,更意外地為塔裡木兔等野生動物提供了棲息地,成為候鳥遷徙的重要驛站。這深刻詮釋了「人沙和諧」的內涵——人類在守護家園安全的同時,也為其他生命拓展了生存空間,共同維繫了區域生物多樣性。 雷加強認為,實現這種和諧,核心在於科學認知與動態平衡:既要尊重沙漠固有的流動屬性及其生態價值,也必須穩固人類賴以生存的綠洲「安全區」。這種和諧並非僵化狀態,其平衡點如同一個「動態的槓桿」,會隨著氣候變化、人類活動強度以及科技水平的提升而不斷調整。 要維繫這一動態平衡,關鍵在於治理理念的升級:從傳統的、單一的治沙模式,全面轉向「全鏈條、全要素、全流域」的系統治理模式—— 「全鏈條」治理:統籌保護、預防、治理與利用。強調非見沙就治,需系統考量,物盡其用。 「全要素」治理:核心是打好「水仗」。保障生態用水是基礎前提,同時需系統性地統籌治山、治水、治鹽鹼等關鍵要素,形成合力。 「全流域」治理:強調整合空間尺度,統籌上遊山區水源涵養與生態治理、中遊內河流域綜合管理、下遊綠洲防護體系構建以及沙漠邊緣帶治理。保障下遊生態用水是維繫全鏈條健康的關鍵。 此外,治沙工程必須高度注重可持續性與可經營性,避免陷入「邊治理、邊破壞」或「今治明毀」的困境。積極探索沙區特色產業發展路徑,如發展沙生經濟植物種植與加工、生態養殖、沙漠文化旅遊等,將生態效益與經濟效益緊密結合。這不僅能為治沙提供持續動力,也能有效調動群眾參與的積極性,構建治沙長效機制。 更值得關注的是,沙漠本身作為一種獨特且寶貴的景觀資源,其價值正被重新審視。塔克拉瑪幹沙漠被譽為「天然沙丘博物館」,已成為重要的國際文旅探險目的地。「保護沙丘景觀就是保護特色資源與未來潛力」的理念日益成為共識。未來,科學探險、文旅研學等新興業態的發展,將更充分地釋放沙漠蘊藏的生態、科研與人文價值。 治沙是一項滾石上山的艱巨事業,充滿複雜性與長期性。如同逆水行舟,不進則退。人類活動對自然系統的擾動,會激發自然力持續尋求恢復「原狀」的動力,稍有鬆懈,流沙便可能捲土重來,導致沙丘活化等風險。 在這條追求「人沙和諧」的永續之路上,每一株頑強生長的固沙植物,每一寸艱難拓展的綠色疆域,每一道精心構築的科學屏障,都在宣告:治沙的終極目的並非徵服自然,而是守護人類家園,探尋一條與自然共榮共生的可持續發展之路。 浩瀚的沙海,是地球自然本底的見證;邊緣蜿蜒生長的綠色長城,則是人類以智慧、韌性與共生決心鑄就的生態豐碑。未來,人與沙的故事還將繼續書寫,我們當以更加堅定的信念和科學的方法,共同續寫「人沙和諧」的新篇章。(文/謝慧變)
杭州8月14日電(林波 楊佳吟)從108米高的標誌塔頂掉落,摔在地上片刻後,它再次起身蹦躂……這款「打不死的小強」是西湖大學工學院機械工程講席教授姜漢卿實驗室研發的「昆蟲尺度的軟體機器人」。 「它個頭小小的,身長僅2釐米,體重僅2克,像極了那個生命力頑強、卻也令許多人皺眉的『打不死的小強』。」姜漢卿於近日受訪時表示,這款「昆蟲尺度的軟體機器人」能在複雜的野外環境自主爬行、跳躍、遊泳,未來可以應用於搜救、水體監測等場景。 近日,在戶外的「蠕動式爬行機器人」。 (西湖大學供圖) 為何研發這款機器人? 姜漢卿表示,這款「小強」機器人非常輕巧,可以在沒有搭建電場、磁場的環境中自主運動,還能走出實驗室到戶外環境自由探索。 這款昆蟲大小的機器人為什麼這麼「能打」? 姜漢卿解釋說,這款機器人的靈感來源於昆蟲。在自然界中,昆蟲等小型生物之所以能輕盈穿梭、矯健爬行,靠的正是肌肉的高效率收縮機制,它們小小的肌肉能爆發出驚人的力量。 受肌肉伸縮的啟發,姜漢卿從力學角度出發,利用彈性力和靜磁吸力的平衡來實現機器人類似肌肉收縮的運動,「我們設計了驅動系統,塞進『小強』的小身板裡。」 據介紹,驅動系統分為兩部分,下方是嵌入軟磁鐵的線圈,上方是硬磁鐵,矽膠外殼可以產生彈力。通電後,線圈產生的磁場可以進一步增強軟磁鐵和硬磁鐵之間的靜磁吸力,同時引入洛倫茲力,實現對吸力的動態調控。 這一「磁吸+彈性」的巧妙結合,讓「小強」可以在低電壓(<4V)下產生高達210N/kg的輸出力和60%的變形率,遠超傳統技術水平。 這正是最近姜漢卿實驗室提出的全新電磁彈性體驅動機制,這一機制有效突破了柔性與微型系統中傳統驅動方式的性能瓶頸,在高輸出力、大形變與低電壓驅動之間實現了有機統一,也讓「昆蟲尺度的軟體機器人」能夠在複雜戶外環境中實現完全自主運動。 此外,這款機器人的生命力也和其它昆蟲一樣強大——能耗低,只有56毫瓦,跟小LED燈差不多。 這款機器人,在未來社會生活中有何應用? 「它們可以幫助人們做人類甚至許多機器人做不到的關鍵事情。」姜漢卿解釋說,實驗室裡幾種不同的「小強」機器人,各有所長、各司其職。 譬如,蠕動式爬行機器人,從30米的高空甚至108米高空自由落體後,還能毫髮無損地繼續匍匐前進,極限抗衝擊的能力令它非常適合在廢墟、瓦礫、狹小縫隙中執行搜救任務。未來,在地震等重大自然災害發生後,它可以被無人機從空中投放,快速滲透進入廢墟深處,尋找被困人員位置並發出信號,成為生命搜救的「先鋒兵」。 而自驅動遊泳機器人,能在自然水體中自主遊動超過一小時,未來,可以派小巧靈活的它檢測水下環境或監測汙染。(完)
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