70年前,尤金·欧达姆(Eugene Odum)有了一个愿景。欧达www新利姆是佐治亚大学的生态学家,他的目标是培养一批年轻科学家,以监测和修复现代原子工业造成的环境问题。他和他的同事们最终将这一愿景建成了一个全球认可的生态研究和教育机构,该机构位于南卡罗来纳州艾肯市附近的一个核设施内。
在成立70周年之际草原河流生态实验室(SREL)是美国为数不多的大型实验实验室之一,在这里,对核活动场所的环境观测已经连续进行了几十年,研究人员还向公众公布了他们的发现。
SREL位于萨凡纳河核电站(SRS)的安全边界内,该核电站是美国能源部(DOE)的一个核设施。尽管一些当地人称SRS为“炸弹工厂”,但那里从来没有制造过炸弹。相反,反应堆产生了氚和钚,这是氢武器的关键成分。这些反应堆早已退役,但SRS仍在继续处理和处理放射性废物和其他国防和核安全任务。
能源部及其承包商管理着SRS 310平方英里的10%用于工业活动。其余的土地由美国林业局管理,作为木材、森林产品和野生动物的缓冲区,SREL则作为环境实验室和教育资源进行管理。
从考古学到动物学的数百名科学家在SREL进行了研究,但该实验室的主要焦点一直是放射性核素和核活动的其他污染物。
“我们扮演了一个不同寻常的角色,”SREL的主任、佐治亚大学体育协会Odum生态学院应用生态学教授吉恩·罗兹(Gene Rhodes)说。“SREL是一个独立的科学观察者,允许公众,特别是邻近社区的公众,观察能源部过去和现在的任务对环境的影响。我们拥有宝贵的科学专业知识,了解放射性核素和金属等污染物如何在环境中移动,并对生态系统和生活在这里的物种构成潜在风险。与此同时,我们是该地区的大学合作伙伴,协助美国能源部进行风险评估和对其运营进行补救。”
“我们扮演着不同寻常的角色。SREL是一个独立的科学观察,让普通大众,尤其是在邻近社区,查看过去和当前任务的影响,美国能源部对环境…同时,我们是一个大学的合作伙伴,协助美国能源部的风险评估和修复操作。”
——Gene Rhodes, SREL主任,Odum生态学院应用生态学教授
1950年,美国能源部(当时的美国原子能委员会)开始在南卡罗莱纳的艾肯县和巴恩韦尔县购买土地——农场、森林和小城镇,用于建造核反应堆。大约7000名居民以及几座教堂和墓地被转移。
欧达姆将成为国际知名的生态学家。但在1951年,当他向AEC申请15万美元的拨款,在SRS进行一组复杂的人口和辐射生态学研究时,他的职业生涯仍处于中期。欧达姆计划使用放射性示踪剂和原子时代的其他新应用工具来更精确地测量和模拟食物网,并更多地了解辐射对生物和生态系统的影响。
然而,欧达姆的项目每年得到1万美元的资助,用于对废弃农田和其他地区进行基线生物清查,并成立了一个由三名研究生组成的研究小组。即便如此,这一库存还是第一次为建立一个庞大的长期栖息地和种群数据库做出了贡献,包括受威胁和濒临灭绝的物种。
SRS位于海岸平原和山麓两大地质形态的交界处,西部以萨凡纳河为边界,拥有美国东南部最丰富的生态多样性。SREL在SRS管理着30个保留所有主要生物群落代表性样本的专区。有相对未受干扰的低地硬木、松林、高地硬木、沙丘、黑水溪流和孤立的湿地。
当科学家修复或修复污染区域时,这些预留区域可以作为代表或“控制”环境进行比较。“除非你知道自然条件到底是什么,否则你不可能知道你是否已经把一个受污染的地方清理到了自然条件下,”佐治亚大学生态学名誉教授、SREL高级研究生态学家惠特·吉本斯(whitt Gibbons)说。
70年的大草原河生态实验室科学
使用箭头在时间轴中导航。
全球关注的焦点
自成立以来,SREL的科学家和研究生在辐射生态学、陆水生态学、环境化学、分子生态学和遗传学、微生物生态学、生态毒理学等学科发表了约3700篇同行评议的科学论文。
今天,SREL是一个研究生产力和可见性的发电站。罗兹说:“我们大约90%的经费来自外部,我们的14名教员每年发表100多篇论文,我们有60多名研究生参与教员的工作。”
这个实验室的声誉取决于它能不受干扰地独立发表研究成果。DOE-Savannah River基础设施和环境管理办公室的助理经理Angelia Holmes说:“该地点周围的人们和社区重视在这里进行的研究结果。”“社区认为SREL是一个独立的声音。我们丝毫不妨碍或影响他们进行的任何研究。”
20世纪70年代,该实验室的“热生态学”研究项目吸引了科学界的关注。能源部从萨凡纳河抽出水来冷却SRS核反应堆,然后加热的水被排放到溪流、沼泽、水库和河流中。联邦政府解密了核保留地的水温数据,为SREL的科学家提供了一个研究生态系统如何受到这些排放影响的机会。SREL举办了两次国际热生态学会议,吸引了一些科学家,特别是来自欧洲的科学家,他们对热水排放感到担忧。科学家最终得出结论,如果控制得当,热对生物系统的影响是相对局部性的。这些发现随后指导了有关核反应堆选址的工业决策。
20世纪80年代和90年代,SREL加强了对SRS产生或释放的放射性核素和其他污染物及其对各种生物和生态系统的影响的研究。随着新技术在受金属、有机物和放射性核素影响的SRS场址进行测试,修复和恢复方法成为核心目标。
罗兹说:“当政府机构把土地交给联邦政府管理时,就像70年前的SRS那样,他们有责任让土地变得比原来更好,或者至少和原来一样好。”“SREL的一个重要角色是研究环境,并了解它是否仍然健康和功能正常。但我们的研究远比简单地解决放射性核素和其他污染物对环境的影响更为全面。我们还评估建筑足迹的影响,如停车场和道路,以及许多其他工业活动和自然资源管理选择,影响政府托管的土地。”
本科及研究生教育
研究生在SREL发现了独特的可访问的研究地点和欢迎的科学文化。超过200篇博士论文是基于在那里进行的研究。
“我在SREL学会了如何将其他研究人员引入我的项目,并建立富有成效的合作,”迈阿密佛罗里达国际大学(Florida International University)的博士后学者艾琳·阿伯纳西(Erin Abernathy)说。她于2015年在SREL/UGA获得生态学硕士学位,并于2020年在俄勒冈州立大学获得整合生物学博士学位。“我们会在野外工作、撰写论文、思考理解数据的新角度等方面互相帮助。我仍在利用多年前在SREL工作期间收集的数据以及在那里开发的合作项目撰写研究论文。”
特蕾西·萨坦维尔(Tracey Tuberville)是佐治亚大学的高级研究科学家和生态学家,1993年她在SREL攻读本科夏季研究项目时发现了自己的使命。她说:“我们当时是在记录长期闲置的泥龟。”“我们把有标记的海龟带回实验室,看看它们的历史。1967年,也就是我出生前,当我看到我的两只泥龟被惠特·吉本斯标记时,我简直惊呆了。”
萨坦维尔见证了她之前不知道的科学机遇。她说:“我意识到,有些人的职业就是从事田野调查和研究。”“在SREL,你可能有机会长时间地学习一个或几个系统,学习一些你原本不知道的有趣的东西。你可以研究气候变化的影响,或者只是不寻常的事件,比如干旱,而不是研究一两年的简短快照。这是SREL的优势之一。”
公共教育和外展
在20世纪70年代,一些SREL的科学家向公众传递了一个重要信息。吉本斯说:“我们走出去解释了为什么我们要在SRS做研究。”“越来越多的人开始通过这种方式了解我们的实验室。”
但是实验室的推广工作缺乏预算。20世纪90年代,在美国能源部的资助下,吉本斯创立了SREL环境拓展和教育项目,并一直领导到2015年。该项目为K-12学校、社区组织和更广泛的公众提供关于野生动物生态学和SRS活动对环境影响的教育规划、实践活动和其他经验。
“无论我们的研究有多重要,我们都应该拥有这种信息的管道,以便公众可以了解我们的工作,”Gibbons说。
在大流行前最繁忙的季节,SREL工作人员每天参加多达6或7次活动。SREL教育工作者每年在大约500个活动中接触到6万多人。
“萨凡纳河站点是东南部物种多样性最丰富的地方之一,在管理方面一直在不断改善,”SREL公共关系和外延项目经理P.J. Perea说。“我们希望人们知道这一点。”
该项目的传统核心是“展示和讲述”环节,不仅向实地考察和学校参观的孩子介绍当地的活体动物、植物和昆虫以及生态学原理,也向公众活动的成年人介绍。
“萨凡纳河遗址一直是我们社区的重要组成部分,”艾肯县米尔布鲁克小学一年级教师莎拉·沃尔顿(Sarah Walton)说。“我每年的首要任务之一就是进行一次SREL的实地考察,因为这对我们的学生来说是一个巨大的优势,可以在我们家门口的独特设施中获得学习经验。SREL的教育工作者也来到社区,带来我们可以直接看到的动物,告诉我们不同的栖息地,以及为什么照顾它们的需要是如此重要。”
国际影响和遗产
当其他地区或国家在解决环境挑战方面寻求援助时,SREL的科学家们就会挺身而出。
SREL的科学家从一些严重污染的核事故现场报告了令人惊讶的积极消息。佐治亚大学野生动物生态学家詹姆斯·比斯利(James Beasley)和他的同事是第一个评估福岛禁区大型哺乳动物种群的团队。比斯利发现,人类迁出该地区,使得一些哺乳动物的数量得以反弹。
“某些物种,损害作物 - 野猪和日本猕猴,这些麦克饼是一种猴子的物种 - 在疏散的地区更加丰富,而不是在从未撤离的附近区域。至少从人口的角度来看,我们已经能够证明很多这些哺乳动物种类都做得很好。“
这些发现反映了Beasley的团队和其他人对切尔诺贝利大型哺乳动物的类似观察,最终有助于在被污染的废弃土地上制定保护和管理野生动物的策略。
在离家更近的地方,SREL的科学家经常分享他们在管理受威胁和濒危物种方面的专业知识。Tuberville和她的同事已经开发出有效的技术来恢复濒危野生动物的数量。一种工具是转移。坦顿维尔和她的团队已经将这种濒危的地鼠龟重新引入了它在乔治亚州和南卡罗来纳州的自然保护区。但每只陆龟都努力在新家安顿下来,试图回到它们以前的栖息地。因此,科学家们为迁移的动物设计了大型临时围栏,让它们适应不熟悉的栖息地。
几家野生动物机构已经在将陆龟和其他动物迁移到它们的原栖息地方面寻求了萨坦维尔的指导。“如果你能证明实验方法有积极效果的良好数据,野生动物机构可以利用这些数据作为杠杆,采取新的保护措施,”她说。
甚至在1951年SRS开始建设之前,Eugene Odum就认识到利用创新研究技术和原则来理解现代工业活动对环境的影响并修复这些影响的机会。近几十年来,SREL开发了广泛的先进科学工具和方法,同时显著改善了其研究向公众传播的方式。
“我们在SREL的工作是解决谜题,”罗兹说。“我们的目的是了解这里发生的污染的后果,保护我们的环境和该地区公众的健康。我们希望向公众清楚地传达我们的结果,让他们看到这些影响是什么。”