生物圈2号给我们的启示：地球的哭泣

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：一系列的变化，迫使科学家们被迫再次撤出，并宣告“生物圈2号”实验失败。“生物圈2号”实验尽管以失败而告终，但它作为世界上最大的密闭式人工生态系统实验，为人类再造生物圈取得了前所未有的经验。“生物圈2号”已成为哥伦比亚大学手中的一张王牌。同样地，“生物圈2号”也有望在今后成为人类进一步认识地球的重要基地。

20世纪80年代末期，美国耗资近2亿美元，在西南部的亚利桑那州南部高原地区的图森市，建造起一座与外界完全隔绝的巨型钢架玻璃建筑物，该建筑物占地1.3万平方米，大约有8层楼高，为圆顶形密封结构，人们将它称为“生物圈2号”。“生物圈2号”的名称来源于它的原始模型“生物圈1号”——地球。建造这样一个巨型建筑物的目的，是用于探测人类能否在一个封闭的生态系统中生活和工作，以及如何在这里生活和工作，并为探索太空移民的可能性提供参考。

“生物圈2号”

“生物圈2号”作为一个模拟地球生态环境的全封闭实验室，有热带雨林、热带草原、海洋、沼泽和沙漠5个野生生物群落，和2个人工生物群落即集约农业区和居住区组成。它以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板制作而成。整个生物圈内共有4000多种生物，其中有软体动物、节肢动物、鱼类、鸟类和哺乳类等，植物种类有藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物等约3000种，微生物约1000种，这些生物分别来自澳大利亚、非洲、南美、北美等地。

这样一个人工生态系统内，既有高大的树木，也有矮小的灌木和草丛。各个生物群落的生境各不相同，例如海洋有海滩、浅咸水湖、珊瑚礁和海水等。不同的生物群落之间，有相对独立的生态区将它们互相隔离开，例如热带草原和沙漠之间，有一簇簇灌木丛起到隔离作用。为了防止不同群落之间的相互影响，在其周围种植了耐性强的植物，如热带雨林周围是浓密的姜科植物，能够保护内部树种免遭侧面强光的照射，而与“海洋”相接的地方则用竹子来抵御盐分渗入。

“生物圈2号”内部尽量按照地球的自然环境进行配置，对土壤、草皮、海水、淡水等均取自外界的不同地理区域，经过一定的人工处理再加以利用。例如，实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。可以说，“生物圈2号”的生物多样性和群落生境的多样性，共同构成了一个相对协调的大生态系统。

“生物圈2号”中选择的动植物，主要考虑生态系统的物质循环和能量流动的维持，尤其注意保持动物消费者的生命保障、物种多样性和植物的可利用程度等。同时考虑到自然选择的过程，在植物种类的配置上相对多一些，有利于补偿物种可能发生的灭绝，以促进生态系统的持续稳定。

“生物圈2号”是一个完备的现代化超级实验室，它的指挥系统是一个完整的计算机数据采集和控制系统，它通过分布于不同区域的传感器与计算机中心相联通，时刻对内部的变化进行记录和分析。居住区内的指挥室通过5000多个传感器，能够有效地监控如温度、湿度、光照强度、水流量、pH值、CO2浓度和土壤湿度等各种监测项目。

“生物圈2号”虽然与外界隔绝，但通过电力传输、电信和计算机与外部取得联系。工作人员在“生物圈2号”内可以看电视，可以通过无线电通讯与外界保持联系。(www.chuimin.cn)

“生物圈2号”原计划实验两年时间，全部计划分两次进行。1991年9月，首批8位科学家进入，按实验设计要求，在这个封闭的生命维持系统中开始了“居民”生活。他们自己动手做到自给自足，例如栽种自己需要的粮食，饲养牲畜、家禽和鱼类。在其他方面，如水和空气依靠自净达到循环利用，生活废物等也要进入食物链这条渠道，加以转化利用。8位科学家除了在生活上自给自足以外，还要从事科学研究，探究他们的家园内生态环境的变化情况。

在第一次实验进行到21个月时，8名科学家不得不暂时撤出，原因是氧气浓度以0.5%每月的速度不断下降，从21%一直下降到14%，与地球上海拔超过1200米的地方相似。这样的氧气浓度对于长期生活其中的研究人员，会造成身体危害，于是科学家们不得不撤出“生物圈2号”。

经过进一步的研究和总结，1994年3月有7位科学家再次进驻“生物圈2号”。工作10个月后，最终因为物质循环和能量流动的障碍，大部分脊椎动物死亡，25种脊椎动物死去了19种，蜜蜂等传粉昆虫也相继死亡，并造成依靠它们传播花粉的植物也随之死亡。而另一些植物如牵牛花则发生疯长，黑蚂蚁也因环境适宜而大量繁殖。降雨失控，人造沙漠变成了丛林和草地。空气再次恶化。一系列的变化，迫使科学家们被迫再次撤出，并宣告“生物圈2号”实验失败。不过，它在不经意间给人们留下了一些佳话。“生物圈2号”称得上是一个“小联合国”，居民分别来自美国、英国、墨西哥、尼泊尔等7个国家。在这个“小联合国”里，培育出了爱情之花。实验结束几个月后，两批居民中分别有一对结成伉俪。这或许应了一句古话：患难见真情。

另外，由于粮食歉收，“生物圈2号”的居民不得不控制饮食。结果第一批居民中的4名男性体重平均下降18%，4名女性体重平均下降10%，胆固醇的平均值由195下降到正常值125，使得这些平常为减肥而痛苦不已的人平添一份惊喜，真可谓无心插柳柳成荫。当时的一位居民、加利福尼亚大学洛杉矶分校的罗伊·沃尔福德教授甚至继续维持当时的食量，“因为那样有助于健康”。

“生物圈2号”实验尽管以失败而告终，但它作为世界上最大的密闭式人工生态系统实验，为人类再造生物圈取得了前所未有的经验。它作为一种永久性人工生态系统的地面模拟装置，为人类未来的地外星球定居，提供了重要的基础性研究。如今，它在哥伦比亚大学的管理下继续为科学研究服务。“生物圈2号”已成为哥伦比亚大学手中的一张王牌。“我们的目标是，将‘生物圈2号’发展成对地球系统的科学、政策和管理事务进行教育、研究和交流的首选。”该校副校长迈克尔·克罗表示。洛克菲勒大学乔尔·科恩和明尼苏达大学戴维·蒂尔曼这两位科学家认为，“生物圈2号”与哈勃望远镜有某些相似之处。耗资巨大的哈勃望远镜刚刚上天之时，由于所拍照片模糊不清而备受批评，但时至今日它已成为天文学研究不可或缺的重要工具。同样地，“生物圈2号”也有望在今后成为人类进一步认识地球的重要基地。

“生物圈2号”的经验与教训同时告诫我们，在茫茫宇宙中，人类要想脱离地球这个家园到别处去谋生，并非易事。我们只有善待地球，保护地球，才是最好的选择。地球是我们唯一的家。

生物圈2号给我们的启示：地球的哭泣

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