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湖泊生態學的起源思索者──索蘇爾(1740~1799)

許多人到瑞士旅遊,讚賞高山湖泊的清澈與美麗。這個阿爾卑斯山上的小國,是如何維持這些湖泊的環境?很少人知道,瑞士擁有世界上最早研究湖泊的科學家,兩百多年前就提倡湖泊的保育。

索蘇爾(Harce Benedict de Saussure, 1740~1799)是十八世紀,最獨特的科學探險家之一。他以無比的熱情,多次攀爬阿爾卑斯山脈的聖伯多納峰,只為記錄沿途的礦物、冰河與湖泊特徵。他提出:「這些特徵是認識地球的證據。」例如他認為岩石的摺層起伏、結構的改變與所含不同的化石,都是古代冰河運動的遺跡,是早期地球岩石、水與空氣變動的時間表。

他在大學時代就發表冰河移動的觀察研究,大學畢業,才二十二歲,就被聘為「日內瓦學院」(Academy of Geneva)的教授。他雖然不是科學史上第一個研究礦物的人,卻是最早使用「Geology」(地質學)去講述地質的理論,包括地質礦物與物理的關係。

在課餘,他帶著自製的濕度計與溫度計到高山上量測。他設計的濕度計是用一根頭髮,底下繫著一支有刻度的彈簧,當空氣中的濕度增長,毛髮的細胞吸水會收縮,彈簧呈現拉力;反之乾燥的空氣,毛髮變乾就失去拉力,由毛髮的改變可以判斷空氣的濕度,這是最早的「毛髮濕度計」(hairhydrometer),至今仍是測定空氣中相對濕度的常用儀器。

此外,在一七七0年,他將水銀溫度計用羊毛等不易導熱的材料包裹起來,用條長繩綁在溫度計的一端,將溫度計沈放入湖泊的深處,等一陣子,水銀溫度計逐漸與附近水溫的平衡,能代表該深度的水溫後,他迅速將溫度計拉出水面,由於包著羊毛,所以不易受到湖淺水層溫度的影響。他發現,在炎熱的夏天,湖面水的溫度雖高,但是水底的溫度低到接近零度。這麼低溫的水,密度是較高,而不會與湖面的水上下混合,稱這種現象為「湖泊分層」(lake stratification)。

這是後來生態學課本上必定會提起的現象,由於湖泊深水水溫很低,又處於靜止狀態,所以周遭的有機質流入湖泊,沈入水底,需要很長的時間才能分解。因此保護湖泊,必須保護湖邊的溪流,減少有機質流入。他的洞見,保護了瑞士的高山湖。

一七九一年,長期的高山研究,迅速的耗費他的體力,他提早退休,至死前一直過貧窮的生活,不過他已把普世最珍貴的高山湖泊保留下來了。

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