向地球挑戰生物圈二號

作為自人類誕生以來的第一個生存環境，科學家們將地球稱為生物圈一號。但將數十億人的身家性命寄托在唯一的生存環境下似乎是一種非常不明智的行為，特別是在這個生存環境變得越來越脆弱的時候。因此，科學家們想到了通過建立一個封閉的實驗性生態系統，來研究人類是否有可能建立一個模仿地球的獨立生態系統，并生存在其中的問題。歷史上，這樣的研究以不同的形式進行過多次，其中建于美國的生物圈二號是規模較大，也較具有代表性的一個項目。

建筑：

生物圈二號建在美國亞利桑那州的沙漠中，是一個占地13，000平方米的鋼架結構玻璃建筑。為了隔絕外界物質進入這個封閉的系統，整個建筑進行了很好的密封。建筑的外部裝配了雙層玻璃板，地面部分則整個用不銹鋼板焊接起來，并加上了鋼墊。為了達到良好的氣密效果，建筑內部的氣壓略高于外界。為了維持這個壓力差的變化，工程人員在建筑內設計了兩個類似“肺”的可變體積空間。利用體積的變化平衡導致溫度變化而引起的內外氣壓差的變化，達到維持壓力并保護建筑結構的目的。建成后的生物圈二號，在正常狀態下與外界基本隔絕，唯一能夠從外界獲取的能量就是從玻璃窗透入的自然光，以及維持試驗和監控設備運轉所需要的電力。當然，實驗人員可以通過電話、電視和計算機網絡與外界交流信息。

環境：

耗資1.5億美元的生物圈二號中建立了熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠這五個野生生物群落和集約農業區、居住區兩個人工生物群落?？茖W家們在這些群落中安排了四千多種動物、植物和微生物。為了讓生物圈二號和生物圈一號更加接近，這些生物中也包括了老鼠、蚊子等有害物種以及部分致病細菌。為了盡量貼近自然環境，生物圈二號中的土壤、草皮、海水、淡水均取自真實的自然環境中，通過一定的人工處理再利用?？紤]到初期進入新的環境，部分物種會因為無法適應而死亡，因此初期引入的物種數量比系統能夠承載的數量稍多。事實上，在后來的實驗中，物種消失的速度比預計的還要快。

實驗：

為了對封閉環境中的變化進行檢測，生物圈二號中安裝了大量的傳感器，用于監控溫度、濕度、光強、水流量、pH值、二氧化碳濃度、土壤濕度、儀器運作狀態等，并形成記錄數據。當每一個數值發生異常變化時，系統能夠自動進行報警，保證內部成員的安全。

到目前為止，生物圈二號共進行了兩次試驗，第一次實驗從1991年9月26日開始，有4男4女共8名科研人員參加了此次試驗，研究內容包括地球化學、土壤、水、海 洋、農業、遺傳、生理、營養、醫學、心理以及技術和工程學等。原本的計劃是讓這些科學家們在生物圈二號中生活兩年，但由于異常狀況而在1993年6月26日終止，歷時21個月。第二次實驗是1994年3月6日開始的，7名科學家在生物圈二號中居住了10個月，于1995年1月結束。從理論上講，兩次試驗均沒有完全完成設計目的，但生物圈二號作為目前唯一的系統模擬整體生態環境的實驗項目，為環境保護、宇宙載人飛行和未來在地外星球定居提供了非常有價值的參考資料。

農業生產與健康：

在生物圈二號中居住的人員主要通過農業種植和養殖獲得所需的食物。除了在實驗的初期由于動植物的成長期不足而需要食用儲備的糧食外，其他時候的糧食都能自給自足，但沒有多少剩余。由于化學物質無法從外界補充，農業生產中不使用化學肥料和殺蟲劑。不過，考慮到生產效率，人員的主要食物是谷類、豆類和蔬菜，偶爾有蛋和奶類，肉類很少。由于建筑的玻璃結構阻擋了部分紫外線，人員需要持續補充維生素B12和維生素D。在這樣的飲食結構下，實驗人員的體重在初期有所下降，最高降低20%，但10個月后，所有人的體重都沒有再下降，有些人甚至胖了一點。對實驗人員的體檢表明，這種低脂肪、低熱量、富營養的食物可以顯著降低膽固醇、血壓、白細胞數量和血糖含量。

大氣環境變化：

生物圈二號的第一次實驗過程中，氧氣含量的下降是導致實驗提前終止的主要原因。在實驗過程中，氧濃度從20.51%下降到16.95%，到1993年1月中旬時則為14.5%，幾乎相當于地球上海拔1200m的地區的氧濃度水平?；卺t學上的考慮，1992年6月開始向圈內不斷輸入純氧，使氧濃度回到19%。但這個行為被反對派用來攻擊生物圈二號計劃缺乏科學性。大氣監測的結果表明，氧濃度的下降并未導致二氧化碳濃度的增加，科學家們懷疑是建筑基部的混凝土在硬化過程中吸收了這些二氧化碳，從而間接導致了整個環境中氧氣的衰竭。

整體而言，生物圈2號計劃實驗并沒有能夠完成當初制定的建立一個完全獨立的生態系統的目標，但仍然給這個目標的實現提供了大量的參考資料。通過這個實驗我們知道，自然中各種事物之間的聯系，遠比我們知道的更加復雜，想要人工構建出一個完整的生態系統，現在看來還無法實現。但在我們Geek看來，只要人們能夠通過這個實驗明白，以目前的技術，人類還不能離開地球生活，這1.5億美元就花得不冤。