第二生物圈
在上世纪90年代初那会儿,在美国亚利桑那州有人搞了个生物圈二号。之所以叫生物圈二号,是相对于地球是第一生物圈而言的。制定这一计划的人企图建立一个人和自然和谐的模范。
生物圈二号更像一个巨大的密封温室。内部包含从沙漠、雨林、用百万加仑的盐水模拟的海洋等各种自然形态。有8名自愿者组建一个能自给自足的社会。
这是一个耗资2亿美元的与世隔绝的系统。在上个世纪九十年代,2亿美元是很大一笔钱——现在也是。
但是实验失败了。一年内,里边的生活环境急剧变化。土壤里面的微生物引起二氧化碳的快速升高,同时氧气含量下降很大。葡萄占据了主要的生态空间,其他植物全部死掉……成功活下来的动物更少:25种脊椎动物死掉了19种,传花粉的昆虫全部死掉(事实上意味着一些靠昆虫传花粉的植物在今后生活中将灭亡)。沙漠长处青草,而水中藻类泛滥。实验者慢慢受不了了,记得好像是逐渐退出的。
到了1994年,生物圈二号实验被迫放弃了。
事实说明,有些所谓的科学并不科学。实验前人们仿佛对一个自洽的环境十分了解,有能力营造一个和谐社会。但是最终结果还是证明人类的认识很简单。
#日志日期:2005-4-26 星期二(Tuesday) 晴
评论人:小写d 评论日期:2005-4-27 6:35
美防长拉姆斯菲尔德说,有些事情我们知道,是说我们知道我们知道一些事情;有些事情我们不知道,是说我们知道我们不知道一些事情。可有些事情我们不知道我们不知道。
有些事情我们确实不知道自己不知道的。比如感情问题吧。什么是幸福呢,就没有人说得好吧。
人们对幸福都有自己的解释。也许在对周围的一些事情,只有这个是人们最有把握的吧。可是,那些众说纷纭的解释哪一个正确呢?
所以有人看了神雕和侠侣的故事,一方面惊奇于新发现的物种,一方面对侠侣的前景并不看好。只要想想他们在今后的生活中为洗碗和打扫屋子等等生活琐事吵嘴——这种事情也许会发生——那种理想生活便蒙上一层阴影。
有些事情也许我们确实不知道自己不知道。比如说,这个失败的生物圈二号。
② 生物圈的生物圈二号
1991年9月26日,建造在美国亚利桑那沙漠中的“生物圈2号”实验室开始启用,4名男科学家和4名女科学家将在这个密封世界中生活两年,过一种近乎与世隔绝的自给自足的生活。这项试验的目的是通过研究植物、动物、昆虫、空气、土壤、人类和一个大型空气调节系统在这座温室中的相互作用及影响,更好地了解地球生物圈的运作规律。
生物圈2号(Biosphere 2)是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名,它由美国前橄榄球运动员约翰·艾伦发起,并与几家财团联手出资,委托空间生物圈风险投资公司承建,历时8年,耗资1 .5亿美元。生物圈2号计划设计在密闭状态下进行生态与环境研究,帮助人类了解地球是如何运作,并研究在仿真地球生态环境的条件下,人类是否适合生存的问题。为了尽量贴近自然环境,该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间,通过一定的人工处理再利用。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。
这个实验为什么会失败呢?科学家对此做出了总结:除了二氧化碳多、氧气少、水循环失调等原因以外,生物种类关系的失调也是重要的原因。原来,设计者虽然在“生物圈II号”内模拟了多种生态系统,但引进的生物却主要是生产者,动物、真菌和细菌的种类和数量都较少。传粉的昆虫死去了,有些植物就只开花不结果了。由于动物的种类和适量减少了,植物很少恐怕还有比例不对的原因,在真的生物圈中平均每人所对应的大气、水、植物等是那么的广阔,而二号呢?环境资源与人的比例严重偏小,就那点大气、水、植物等,哪怕就是生活一个人也已严重不够了,更何况是几个人。
二氧化碳多、氧气少是结果而非原因,二氧化碳多、氧气少是因为植物相对太少了,不足以将人和植物自身产生的那么多二氧化碳转化并释放氧气.氧气的消耗速度高于产生速度,而二氧化碳的产生高于消耗。
被视为反面教材的生物圈2号现状如何?它还是“奢侈的伪科学”吗?美国石油大王所投的巨资是否打了水漂?若干年前,在美国亚利桑那州的沙漠中再造一个“迷你地球”的实验失败后,耗资2亿美元的“生物圈2号”一时间成为笑柄,甚至被斥之为“奢侈的伪科学”。直到今天,生物圈2号仍然被很多人看作是藐视自然的反面教材。然而,或许很少有人注意到,这些年来生物圈2号正在悄悄发生变化:它吸引了大量游客和学生,成为一个绝佳的旅游胜地和教育基地;尤其重要的是,它渐渐赢得了科学界的尊重,成为一个非常难得的关于全球气候变化效应的研究中心。 曾经有人提出过一个看似天方夜谭的设想,在我们生活的地球上再造一个“迷你地球”,探求人类在这个现代“南泥湾”之中自给自足,以及未来在月球或火星上建立生存空间的可能性。美国得克萨斯州的石油大王爱德华·巴斯为此憧憬不已。
从1984年到1991年,巴斯个人出资2亿美元,在美国亚利桑那州图森市以北的沙漠中建起了“生物圈2号”。生物圈2号占地13000平方米,仿佛一个巨大的温室,雨林、沙漠、草原和海洋应有尽有。“生物圈1号”是我们生活的地球,顾名思义,生物圈2号就是一个“迷你地球”。
1991年9月26日,生物圈2号迎来第一批志愿者,4男4女开始了为期两年、与世隔绝的生活。尽管这些居民事先花去几年时间接受了工程、农业等方面的良好培训(其中一位甚至接受了牙科训练),拥有每年耗资百万美元的技术支持,各种各样的灾难仍然接踵而来:各种动植物大量死亡,蟑螂和蚂蚁却儿孙满堂;更为糟糕的是,到了1993年1月,生物圈2号内的氧气含量从21%下降到14%,不得不从外界补充氧气,自给自足的幻想彻底破灭。
实验失败了。经过短暂的休整,生物圈2号又迎来了第二批居民。5男2女住了个半月后,由于一氧化二氮(N2O)积累过多,在1994年9月17日被迫离开,实验再度以失败告终。打那以后,再也没人在生物圈2号中过日子了。
一个“乌托邦”式的科研计划宣告破产,生物圈2号遭到了一些人无情的嘲笑,有人甚至斥之为“奢侈的伪科学”。
当然,生物圈2号也使人们更加明白一个看似浅显的道理:“目前地球仍然是人类的惟一家园。”不仅如此,它还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”。 痛定思痛,巴斯决心调整生物圈2号的定位。于是,他求助于哥伦比亚大学的科学家,看看用2亿美元打造出来的生物圈2号到底能做些什么。
1996年1月,巴斯干脆把生物圈2号交给哥伦比亚大学打理,并投入4000万美元作为今后5年的改造和运行费用。经过一番考虑,哥伦比亚大学计划把生物圈2号改造为一个致力于地球系统科学的研究中心,同时请来威廉·哈里斯担任新的负责人。哈里斯曾在美国国家科学基金会工作多年,是一位管理大型科研项目的高手。
其实,建造生物圈2号的2亿美元并不像一些媒体所说的那样“全打了水漂”。就拿容量高达378万升的人造海洋来说,无疑是研究海洋科学的一个很好的平台。这大概也是哥伦比亚大学和哈里斯愿意接手烂摊子的原因之一。处于转型期的生物圈2号,首先迎来的是痛苦和迷惑。关于生物圈2号究竟可以派上什么用场,科学家们就出现了分歧,有人希望把生物圈2号打造成一个生物多样性的研究中心,有人则希望着力于全球变化效应研究。再加上技术方面存在的困难,转型计划一度受挫,士气因此大受影响,一些科学家先后离开了生物圈2号。
有道是,峰回路转。两年后,人造海洋终于“溅起了一些水花”。发表在1998年2月13日美国《科学》杂志上的一篇论文称,随着生物圈2号内温室气体二氧化碳含量的增加,人造海洋中珊瑚的生存受到了威胁。
这样一篇论文,对外行来说或许没什么大不了的,对生物圈2号来说却大概算得上一个转折点。在全球变暖日益受到国际社会高度重视的今天,那篇论文清楚地表明:生物圈2号恰恰是研究全球变暖如何影响生态系统的一个理想平台。
2001年4月,世界著名植物学家贝瑞·奥斯蒙德接替哈里斯领衔生物圈2号。生物圈2号研究中心的林光辉博士告诉本报记者,前已有多项与全球气候变化有关的研究项目正在生物圈2号开展,吸引了不少世界一流的科学家。
在科学研究上,恐怕没有人能够保证,只要有投入就一定会有回报,古今中外都不乏数以亿计的投资有去无回的实例。问题在于,我们是否明白科研计划失败的真正原因,是否真正理解“失败是成功之母”。生物圈2号的今昔,为我们提供了一个极好的范本。
③ 详细介绍生物圈二号,谢谢
对密闭生态循环系统的研究,不仅只有理论上的探讨,在美国、日本和俄罗斯等国的科学家,还建有大型实验基地进行实验验证,如美国的“生物圈二号”。
为什么是“生物圈二号”?难道还有“生物圈一号”吗?有。那就是地球这个大生物圈。
1984年,美国科学家满怀热情地在亚利桑那州的沙漠中挑选了一处地方,在那里修造了人工海洋、淡水和咸水沼泽,栽植了热带雨林和热带草原,各种植物达3500种,然后,用钢架、珐琅和玻璃把它们封密起来。面积约1.3万平方米,容积为20.4万立方米。
在这个巨大的封闭建筑内,自然少不了动物,科学家挑选了猪、羊、鸡、蜂鸟和各种鱼类,总数达300种,还有各种有益的昆虫和微生物等。
里面的空气与外面的完全相同。阳光也自然采集。
现在这个生态系统中缺少的就是人了。
1991年9月26日,第一批8名科学家踌躇满志地进驻其中,进行自给自足的生活实验。人们对此也给予了极大的关注,希望他们一举成功,促使月球基地、火星基地和太空城早日诞生。
但是,进驻其中的8名科学家,不久就发现存在不少问题,如空气的含氧量减少,二氧化碳浓度增加等。这年12月9日,打开吸气口,换了17000立方米的空气,占其中空气总量约1/3。即使这样,8名科学仍然只在其中生活了470多天,于1993年1月提前撤出,没有达到预计在其中生活两年的时间。而且后来透露,他们还违反初衷,暗地里带入3个月的口粮和够用两年的动物饲料;一名女科学家出外治好手指刀伤返回时,又带进一大箱行李,以及电脑文件等。
1993年3月6日,第二批7名科学家进驻,计划在其中生活10个月。他们面临的问题更多,如氧含量由原来的21%降到14%;由于二氧化碳和一氧化碳猛增,使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康。而藤本植物和小草等却趁势猛长,非常繁茂,沙漠变成了草地。但高大乔木则因上层温度超高、下层温度超低而枯萎;蜜蜂等有益的昆虫大部分死亡,造成靠花粉传播而繁殖的植物几乎灭绝;相反,白蚁、蟑螂等有害的昆虫却生存了下来。
第二批科学家被迫于当年9月17日撤出。
“生物圈二号”的实验失败了,这说明建立生态循环系统包含着许多复杂的深刻的科学问题,将生命融入太空决不是简单的事情;反过来看,保护地球的生态平衡显得多么意义重大。
④ 生物圈二号是怎么一回事
生物圈2号风雨十年
著名的美国“生物圈2号”实验是用来检验人类能否在火星上生存的。从实验伊始
到现在,已持续10年时间,中间经历了多次失败。这从侧面反映出,地球仍是已
知的唯一适合人类居住的星球,保护环境是何等重要。
如果对此次实验的历程进行反省,就会发现以下几个问题:
圆屋居 大不易…….10年以前,在美国亚利桑那州的索诺兰沙漠博物馆建成了一
座圆顶的透明建筑,4对男女科研人员来到里面准备呆上两年时间。在这里,他们
在他们进入圆顶屋以前的4年中,有关人员已在圆顶屋内布置好了雨林、沙漠、草
原、海洋、农田,另一个微型的世界造就成了。哥伦比亚大学的许多科学家在这
一地区为这个实验项目提供着技术支持。
科研人员刚刚进入到圆顶屋时很兴奋,他们自称是“生物驾驶员”。但很快他们
就发现情况不妙。从1991年9月开始,圆顶屋内的“生态环境”开始恶化,氧气含
量下降如此之快以至于科研人员的健康受到严重挑战,他们不得不要求打开“屋
顶”以便从“地球”获得氧气补给。
为期两年的实验在经历了一连串的技术故障、“生物驾驶员”之间的激烈争吵之
后终告失败。许多人将失败原因归咎于“生物驾驶员”以及本次实验的赞助商亿
万富翁埃德沃德·巴斯缺乏基本的科技知识。
物种平衡的重要性……….圆顶屋内本来是有适宜数量的蚂蚁和蜜蜂的。但一段时
间以后,蚂蚁数目疯长,成了一害。而蜜蜂却全部死亡,“生物驾驶员”只好人
工对植物花卉授粉。这使人认识到,生物多样性和物种平衡对地球是多么重要。
再来一次………此次失败的实验项目在社会上引起了广泛的争论,从事此项实验
的科研机构的威信大受影响。1994年3月,7名“生物驾驶员”再次进入圆顶屋进
行第二次实验,这种努力在1年半之后再次以失败告终。圆顶屋还有用吗?公众
再一次表示了疑虑。
实验要发展,必须搞“三产”?…….1996年,实验项目换了新负责人―――查勒
斯·巴里·奥斯蒙德,同时,哥伦比亚大学加强了对试验的研究力度。实验的内
容有所扩大,从2000个开始,利用数码相机技术分分秒秒地记录叶片的生长情况,
以得到图片合成影像以便确定植物和生长过程。实验还增加了学生实验内容。
实验还要进行10年(巴斯曾要求进行100年)以便有充足时间观察圆顶屋内的野生
动植物的生长规律。
目前,圆顶屋已经成为亚利桑那州沙漠中的一道风景线,每年到此旅游的人数超
过18万人。游客交上13美元,就可以到圆顶屋外的各种设施上走一遭。如果再添
上10美元,还可以进入圆顶屋呢。
⑤ 为什么称为“生物圈二号”它的实验目的是什么
目的是:来试验人类在模仿世界中能生存还是不能生存的意义
⑥ 大家谁知道关于生物圈二号的资料,请告诉我。谢谢!
“生物圈二号”
对密闭生态循环系统的研究,不仅只有理论上的探讨,在美国、日本和俄罗斯等国的科学家,还建有大型实验基地进行实验验证,如美国的“生物圈二号”。
为什么是“生物圈二号”?难道还有“生物圈一号”吗?有。那就是地球这个大生物圈。
1984年,美国科学家满怀热情地在亚利桑那州的沙漠中挑选了一处地方,在那里修造了人工海洋、淡水和咸水沼泽,栽植了热带雨林和热带草原,各种植物达3500种,然后,用钢架、珐琅和玻璃把它们封密起来。面积约1.3万平方米,容积为20.4万立方米。
在这个巨大的封闭建筑内,自然少不了动物,科学家挑选了猪、羊、鸡、蜂鸟和各种鱼类,总数达300种,还有各种有益的昆虫和微生物等。
里面的空气与外面的完全相同。阳光也自然采集。
现在这个生态系统中缺少的就是人了。
1991年9月26日,第一批8名科学家踌躇满志地进驻其中,进行自给自足的生活实验。人们对此也给予了极大的关注,希望他们一举成功,促使月球基地、火星基地和太空城早日诞生。
但是,进驻其中的8名科学家,不久就发现存在不少问题,如空气的含氧量减少,二氧化碳浓度增加等。这年12月9日,打开吸气口,换了17000立方米的空气,占其中空气总量约1/3。即使这样,8名科学仍然只在其中生活了470多天,于1993年1月提前撤出,没有达到预计在其中生活两年的时间。而且后来透露,他们还违反初衷,暗地里带入3个月的口粮和够用两年的动物饲料;一名女科学家出外治好手指刀伤返回时,又带进一大箱行李,以及电脑文件等。
1993年3月6日,第二批7名科学家进驻,计划在其中生活10个月。他们面临的问题更多,如氧含量由原来的21%降到14%;由于二氧化碳和一氧化碳猛增,使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康。而藤本植物和小草等却趁势猛长,非常繁茂,沙漠变成了草地。但高大乔木则因上层温度超高、下层温度超低而枯萎;蜜蜂等有益的昆虫大部分死亡,造成靠花粉传播而繁殖的植物几乎灭绝;相反,白蚁、蟑螂等有害的昆虫却生存了下来。
第二批科学家被迫于当年9月17日撤出。
“生物圈二号”的实验失败了,这说明建立生态循环系统包含着许多复杂的深刻的科学问题,将生命融入太空决不是简单的事情;反过来看,保护地球的生态平衡显得多么意义重大。
◆生物圈与生物圈二号
生物圈就是地球表面生物能够生存的区域,它是经过几十亿年漫长岁月的进化而逐步形成的。生物圈是由大气圈的下层、岩石圈的表层以及整个水圈三个地理圈的总和所组成的。生物圈的范围,上限可达海平面以上10公里的高度,陆地上可达2-3公里深的岩石,下限达海平面以下12公里的深处。在这个范围内,生物最活跃,其中绿色植物的光合作用,使地球各自然圈之间,发生物质和能量的相互渗透,形成地球表面生物能量转化和物质循环。
人类就是生活居住在地球的生物圈里,人们所需要的食物、能量、氧气全部是由生物圈提供。然而,自从有了人类,地球上人口的数量在逐年递增,环境污染在逐步加剧,人们赖以生存的环境---生物圈,正在受着严重的威胁。不少科学家估计,地球最多能养活150亿人左右,按现在人口增长的速度,达到这个数字已不是十分久远的事情,那么从现在起,我们就应该探讨人类生存的新空间。带着这一研究课题,1991年9月26日,4男4女8位科学家进入了“生物圈二号”,开始了与世界隔绝的实验。
生物圈二号是美国亚利桑那州干燥地区的一座由玻璃和钢铁组成的巨大温室,其中包括海洋、草原、沼泽、热带雨林、沙漠等5种生物群落区,除此之外还有居住区和农业区。8名生物圈人在其中可以自己供应粮食,除了能源(阳光和电力)与通讯之外,在不需要依赖外界的情况下可维持两年,因为空气、水、排泄物都是利用大自然的循环系统重复使用。
生物圈二号是模仿地球生物圈的“迷你地球”,实验结果将应用于太空站或火星上。因此也称为“太空殖民地的原型”。
两年过去了,1993年9月26日,8位科学家满面春风地从生物圈二号中走了出来,结束了在那里度过的“世外桃源式”的生活。此举被国内外数家报刊和通讯社评为“93世界10大科技新闻”之一。
参加这项实验的科学家称:“这项科研活动是成功的。8位科学家搜集到许多很有价值的资料”。“这是一种异乎寻常的挑战,这是人类在地球生物圈以外维持生存所走出的成功的第一步”。“我们的实践证明,人造生物圈能使从事生态研究和太空活动的人员维持生存。”
生物圈二号将在关闭5个月后,由另一批科学家带着新的科研项目进去从事一年的试验。组织者们希望通他们的研究和实验,进一点弄清维持地球生命的过程和消除威胁地球的环境污染问题,以便为将来在太空建立永久性居住区提供一个真实的模型。
随着生物圈计划的推行,美、俄、日等国最近正在讨论将于2010年前后联合向火星发射一艘载人宇宙飞船。在这次飞行之后,人类将在火星上建造一个长期有人驻守的国际基地,那将是人类在另一个星球上的第一个立足点!
原载陕版《中学地理报》1994年7月21日总181期
⑦ “生物圈”2号构想是什么
1991年9月17日,来自美、英、德和比利时等国的4男4女进入“生物圈”2号,进行两年的全封闭研究。这8位志愿者在两年中除依靠外界7兆瓦发电厂供电外,其余一切都要按“生态系统”的“循环”准则,实行完全的自给自足。两年中,除伯恩特被脱粒机划伤手指暂离治病外,无一人离开过这玻璃城堡一步。这项计划的第二批研究人员已经进入。
从现实看,“生物圈”计划的构想,与大型航天器的密闭生态型生命保障系统有不谋而合之处。所以美国政府对“生物圈”2号极为关注,并进行了严格的督察。专家普遍认为,在太空中,生物圈肯定要比冷冰冰的全金属轨道站要舒适得多,而且最大的优越性是不需或极少需要物资补给。遗憾的是,由于种种原因“生物圈”二号未能完成科学家们设想的试验计划,并在1996年宣布提前结束了实验。