第二章 深邃的水体
F.A.福雷尔
作为一个新受训的科学家和医学博士，回到日内瓦湖畔后，弗朗索瓦·A.福雷尔选择了一条职业道路。这条职业道路将引导他接下来数十年的研究，并最终为现代湖泊科学奠定了基础。日内瓦湖位于法国和瑞士的交界，而福雷尔则在瑞士一侧的湖畔出生长大。他敏锐地意识到这一湖泊对当地居民广泛的重要性。首先，日内瓦湖是当地社区首要的饮用水水源，包括正蓬勃发展的洛桑市。福雷尔正是在此处的学院（今洛桑大学）被任命教学。
福雷尔在儿时常常随父亲去日内瓦湖（法语称之为莱蒙湖）探索近岸水面下古老的高脚屋村落。这处地点激发了小福雷尔的想象。这些青铜时代的聚居地遗址埋在水面下，在此处发掘6的考古文物充分证明了日内瓦湖和人类源远流长的关系。福雷尔也认识到日内瓦湖在渔业和运输业上巨大的商业价值，并随后用经济学的知识对这些价值作了定量分析。同时他很欣赏日内瓦湖和周围群山展现的美学魅力，并乐于和风景画家弗朗索瓦·L.D.博西昂结伴同行。但他尤为感兴趣的是日内瓦湖那深邃碧蓝的湖水下潜藏的科学秘密，其中许多奥秘在经过严谨的研究后都能加以揭示。
1867年，在瑞士、法国和德国经过约11年的学习和医科培训后，26岁的福雷尔回到了洛桑，住在他靠近莫尔日的祖屋。他“全方面地研究湖泊”的决定一开始让他之前的德国导师有些担忧，后者让他采取一条更加细分的路径。福雷尔不为所动，并从各个学科方向对湖泊开展研究：从波浪、水流、阳光的穿透和水中化合物的性质，到生活在湖泊各个角落的植物、动物以及微生物。不过直到许多年之后，他才把这些分散的研究整合起来。
1892年，他出版了关于日内瓦湖的综合性著述，在其第一卷的序言中，他借用湖泊的希腊语limne一词创造了湖沼学（limnology）这个术语，并把这门新的综合性学科定义为“关于湖泊的海洋学”。今天，湖沼学已经把研究对象拓展到了河流、湿地乃至河口，但还是着重于研究湖泊和池塘。湖沼学研究人员在世界范围内有很多学术组织，如国际湖沼学学会（SIL）及湖沼学和海洋学学科联盟（ASLO）。然而湖沼学作为一个科学术语在该领域以外并不为人所知。英语中形容淡水水体的词汇lake并不是从一个相似的词根衍生而来（如海洋学oceanography源于希腊语okeanos），而是从拉丁语中的盆地lacus而来。另一方面，湖沼学的概念直观且有吸引力，而且和我们当下对湖泊在保护、恢复和管理方面的目标高度相关。
对福雷尔来说，湖泊科学可以细分至不同的次级学科和课题，所有这些课题至今还在吸引淡水科学家们的关注。首先，湖泊的物理环境包括其地质学起源和背景、水平衡及与大气的热交换、光的穿透、温度随水深的变化、波浪、水流以及共同决定水运动的混合过程。其次，化学环境也很重要，因为湖水含有丰富多样的溶解物质（溶质）和颗粒物。这些物质在湖泊生态系统功能中起着不可或缺的作用。最后，湖泊的生物学特征不仅包含植物、微生物和动物的单个物种，也包含了它们构建成的食物网，以及这些群落在湖底和湖面的分布及功能。
福雷尔的新学科体系中有两点让他的思想从当时众多的学者中脱颖而出，甚至超越之后的许多专家。正如他在湖沼学最早的定义中所提出的，从不同角度研究湖泊能够实现知识之间的相互交流并揭露其中的联系，从而绘制出生态系统的全景图。湖泊的物理、化学和生物特征之间的相互作用尤为引人注目。例如，他说明了陆地的有机物是如何引起湖水变绿并影响水体透明度的；又如周围流域中岩石的风化如何影响了湖泊中的矿物质；再如栖息在湖底的动物与上层湖水中浮游生物生长和死亡的关系。和当时把湖泊视为封闭微观世界的流行观点截然不同，他在1891年时写道：
图2 全球环境变化下对湖泊生态系统服务产生影响的交互作用
第二点涉及人类。福雷尔认识到湖边的居民实际上是日内瓦湖生态系统的一部分，他们在许多方面都仰仗于湖泊提供的服务，如安全的饮用水、商业性渔业、承担客运和货运的运输水道、在湖边生活的审美乐趣和心理健康。福雷尔观察到，这些价值因人类活动而日趋减少，如水位管理不力、入侵性水生物种的引入以及由下水道进入湖泊的人类病原体污染。人类作为生态系统一部分的观念在大半个20世纪内都未得到充分认可。随着全球变化的影响逐渐加深，以及维持我们从属并赖以生存的生物圈充满挑战，这一观念在今天尤为重要。