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在野外——有时在实验室——最简单的工具是最好的

Nature2026年6月15日 00:00

基本工具包对于解决技术难题的创造性方案非常有用。图片来源:skodonnell/Getty对于芬兰赫尔辛基大学的北极研究员大卫·托马斯来说,去厨房拿咖啡是一段怀旧之旅。站在家中盛满勺子、锅具和储藏食品的地方,托马斯想起了那些被层层衣物包裹的冰上日子,这些衣物让他能够在−40°C的低温中生存。这是因为当这些厨房必需品不被用于其日常用途时,托马斯会将它们带到远征中,作为他野外工具包的重要组成部分。自动化实验室的DIY方法托马斯研究水生系统的生物地球化学,包括微观藻类和细菌在海冰碳循环中的作用。为了调查这一点,他和他的团队收集冰芯和停留在单个冰晶之间的咸水盐水样本。盐水会在取冰芯的洞孔底部收集,大约半米深,而取出这些样本可能十分困难。这个洞太深,手伸不进去,当团队尝试使用注射器时,它们在极冷的环境中被堵塞并破裂。“多年来,我们发现一个系在杆上的汤勺是理想的工具,”托马斯说,并补充说,一旦收集了盐水,另一个厨房工具——滤网——有助于去除残留的冰晶,否则这些冰晶会稀释样本。“当然,你可以得到非常专业的筛子,但我厨房里的那个完美之处在于它坚固、便宜且易于消毒。”在当前似乎每个过程都有小众科学“专用工具”的时代,回归基本和再利用,甚至开发简单工具,带来了自由的感觉。通过一点创造力,科学家们正在建造出令人惊讶的强大工具包,以支持从显微镜学到海洋学等领域的任务。他们的经历强调了DIY研究者长期以来所理解的真理:吸引人的科学并不总是需要最复杂的设备或最昂贵的设备。一种即兴创作的精神托马斯在极地系统的工作是一个极端的例子,但事实依然是,野外工作需要一定的灵活应对能力,特别是在支持较少的偏远地区工作时。“当某样东西坏掉时,你通常得依靠手边的东西,”托马斯说。“良好的野外科学家需要有即兴创作的精神。”因此,外地研究人员通常会携带一些必需品,例如捆绑的塑料扎带和卷装的胶带,以便进行临时维修。但除了这些普遍的物品外,一些研究人员还研发或采用了一些常见的低技术解决方案,针对他们工作的特定需求。创意变通威斯康星大学麦迪逊分校的生态学家克里斯蒂娜·扬研究干旱生态系统的土壤,这些生态系统覆盖了地球40%的陆地面积(不包括南极洲)。由于几乎没有植物遮挡风和水流,这些地区的微地形(或表面的凹凸不平程度)可以成为例如尘埃沉积、种子发芽和侵蚀等过程的重要驱动因素。扬表示,她在工作中使用过一些看似奇怪的工具,包括BB枪和珠宝链。用铅弹射入地面可以帮助她评估土壤对风侵蚀的敏感性,而将链条垂在地面上并测量它的长度可以估算土壤的粗糙度。“这些都是相当粗略的估计,”扬承认,“但它们仍然告诉我们关于生态系统的许多惊人信息。”现代工具,如无人机,能够产生同样的测量,有时更为精确,但链条便宜得多,也更易于携带。扬说,获得无人机飞行许可往往很困难,甚至在某些国家是不可能的。而且,如果合作者无法使用相同的工具,无人机可能会使可重复性变得复杂。扬是一个名为CrustNet的国际努力的一部分,研究人员使用共享协议来研究干旱地区,而链条方法是帮助项目扩展的几种简单标准之一。“我们能够通过基于大多数人可以访问和快速学习使用的东西建立全球合作,”扬说,并补充说:“我们希望对每个地点进行深入研究,但现实是我们必须对有效的方法保持务实。对于这个项目,珠宝链是合适的工具。”大卫·托马斯在北极使用汤勺采集盐水样本。图片来源:David N. Thomas可访问性和可重复性也是萨莎·伊斯克里奇作为斯洛文尼亚卢布尔雅那KAP Jasa非盈利风筝组织的一部分工作的基础。该组织并不专注于科学,但伊斯克里奇表示,他们有时会在研究项目中提供帮助,例如新发现的罗马别墅的空中调查,成像中世纪的遗迹。

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