举世闻名的“生物圈二号”实验在遭遇到种种意想不到的困难后被迫宣布失败了。但是，作为世界上首次进行的运用生态系统原理而维持时间最长的封闭住人实验，她给我们带来了哪些经验与教训？对于在陆地上进行大规模的生态环境建设工程（尤其在作为发展中国家的中国进行这些动作），哪些经验与教训值得我们“生物圈一号”人引起高度重视？人类能否建造一种完全脱离地球环境的生态系统？怎样才能使生态系统持续地为人类造福？作者试就在“生物圈二号”的亲身经历对上述问题谈一些粗浅的认识。


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实验的简要背景

　　“生物圈二号”的命名，是相对于地球生物圈(生物圈一号)而获名的。她位于美国亚利桑那州沃洛克镇，这里光照强烈，生境相对荒凉，有些类似于太空的环境。建成于1991年5月。占地面积1.28公顷，内部填土体积204000立方米，封闭空间204000立方米。工程建造经费约2亿美元，运转费用每年约600万美元。她运转的原理是模拟目前生态学家发现的地球生态系统中能量流动和物质循环的原理，其简要的过程可以用这样一种特制的密封玻璃球来演示。这种球也称“生态球”，美国的超级市场上有售。里面装着淡水、空气、绿藻植物、一种似虾状节肢动物、蜗牛，及一些浮游类动物和植物，当然还有微生物。这些生命及其所在的环境是与外界完全隔绝的。其中的绿色植物利用空气中的二氧化碳和水分在太阳光下进行光合作用合成有机物质并供给氧气，动物食植物或其碎屑，微生物及浮游动物将死亡的动植物或排泄物分解，生成二氧化碳和矿物质开始新的循环。这种密封玻璃球式的生态系统，就是地球生态系统工作的原理，也是未来人类在太空建造长期生存空间的必然模式。但上天之前必须在地球上先做实验，即密封住人实验。德克萨斯州年轻的石油亿万富翁巴斯(E. D. Bass)将这一大胆的设想付诸实施，建造了“生物圈二号”。
　　“生物圈二号”封闭住人实验的消息令全世界为之震惊。人们期待着科学能否在未来的太空中创造奇迹，就看陆地上的这个实验了。“生物圈二号”在社会上招募“生物圈人”的消息刚一公布，就有来自美、英、德、法等国家的科学家前来应试。这可不是仅有好奇心或科学献身的愿望就行的，对体能、心理等素质的“苛刻”要求开始就使众多来试者望而却步了。在进住“生物圈”之前，要在一个模拟的小圈内单独实验忍耐力。该小圈是个仅能放下一张小床外带小的可怜活动空间(其中植物占了大半)的玻璃小屋。有的实验者仅呆了四五个小时就嚷着要出去。多者实验了几天，最多的一人连续住了3个月。经过严格的筛选，由四男四女组成的科学家队伍形成了。内有海洋学家、植物学家、气象学家、机械工程专家及医学专家等。第一阶段的实验持续了两年，第二阶段换人后进行了半年被迫停止了。于是舆论界哗然了：言“生物圈二号”失败的消息不胫而飞。那些原来就对之持异议的人们开始对更横加指责了- 于是“科学笑话”、“有钱人吃饱了撑的”等尖刻的言语不绝于耳。“生物圈二号”真的这样不堪一击了吗？事实上，对于我们人类而言，“生物圈二号”所谓失败的教训正是我们值得珍重的财富，而她的失败也正是对地球人类最好的警示。

“生物圈二号”教训种种


　　科学舆论界对“生物圈二号”的批评主要有：第一，作为一个生态系统，它和外界真正的生态系统不能同日而语，如土壤是非自然的，光线减少；野生动植物数量远远减少，尤其动物只剩下蚂蚁和蟑螂等少数种。第二，封闭也是不完全的，电力、信息，药品等要从外界输入，作为一个超大温室又太暗了，维持费用太高。第三，更关键的是仅有这么一个，缺少重复，数据科学性无从确定。

　　尽管如此，作为在地球上首例利用生态系统原理进行的大规模封闭住人实验，“生物圈二号”的意义远远超过了舆论界对她的批评，两年半的实验对于人类在今后太空或地面上进行类似的实验积累了大量的数据。实验结束后，科学家们对“生物圈二号”的失败原因进行了总结，主要原因有：

　　1) 元素化学循环平衡失调 实验开始后，“生物圈人”并没有享受到当时国内报刊上所描述的“身著太空服，在现代诺亚方舟上过着与世隔绝的世外桃源式的生活”的好日子。相反，他们的生活通过现代传媒几乎完全是暴露在世人面前的，甚至连性命也是鉴了生死合同的。除了这些外，他们要使“生物圈二号”这个庞然大物不停地运转，就谁也不能偷懒。另外还要从事大量的科研活动：各种环境要素的监测、生物生长观察与记录、人体生理与心理实验等。封闭以后，人就象前面玻璃球内的虾米或蜗牛一样，吃的、喝的、呼吸的都依赖里面的绿色植物及其与光、土壤、大气、海洋、动物、微生物组成的生态系统了。然而，不幸的是，由于设计时土壤、大气、海洋的比例与“生物圈一号”的比例相去甚远，土壤及其微生物连同里面的动物和人呼吸释放的二氧化碳大大超过了植物所能利用的数量，而海洋来不及将多余的碳通过无机盐的形式固定下来；植物制造的宝贵氧气又被大量的呼吸及分解过程消耗甚多。同样原因，笑气(N2O)的浓度也在上升。氧气降低、氧化亚氮和二氧化碳升高的程度几度超过警戒水平。以CO2为例，1991年6月为500 ppm，到1992年2月达2500 ppm，1993年2月升至4000 ppm，以后时间内维持在1000 (夏季) ~ 4000 ppm (冬季)之间。而地球上的二氧化碳浓度仅为350 ppm！氧气浓度从21%一度下降到了14%。这个浓度相当于地球上海拔5300米高度上的氧浓度，必须从外界补充氧气。N2O增加了79ppm。“生物圈二号”内元素平衡


　　失调的机理在于：

　　氧气的来源：光合作用，封存的外界大气氧气；

　　氧气的消耗：动物、植物、微生物、土壤呼吸，生成的二氧化碳与建筑中的氢氧化钙结合成碳酸钙, 其中的氧被固定下来不能返回大气；

　　二氧化碳的来源：动物、植物、微生物、土壤呼吸，有机质和农田中肥料的分解；

　　二氧化碳的消耗：光合作用、碳酸盐形式的固定。

　　氧化亚氮的来源：反硝化作用；

　　氧化亚氮的消耗：较难实现。

　　氧、碳、氮、氢(后面还要介绍水循环)是最重要的几大生命元素，它们的平衡失调是设计者们所始料不及的。

　　2) 物种关系失调 “生物圈二号”内的生态系统是由“生物圈一号”(地球生物圈)过分简化而来的。虽然设计者们把地球上的热带雨林、热带荒漠、萨王那群落、红树林、温带农田、海洋等类型的生态系统“搬进”了“生物圈”，然而所搬进的主要是生态系统的第一性生产者植被，并未把相应的动物、真菌、微生物等群落也按比例搬来。如热带雨林中没有大型动物，倒是引进土壤时带来了蚂蚁及蟑螂的卵在此大量繁殖。动物及科学家们虽是植物的消费者，然而人只能吃农作物和动物蛋白，饲养动物的食物也多来自作物秸秆。而几个主要类型的生态系统尤其是热带雨林植物在很高的二氧化碳浓度下生长的非常繁茂, 表现出异常高的光合能力。由于缺乏相应的消费者和分解者而迅速积累，大量枯落物的面临清理问题。过度生长的热带雨林乔木触及了顶部玻璃，大有穿破玻璃之虞。引进藤本植物(如牵牛等)的目的是为了用做固定二氧化碳的汇，却不料这些植物在高二氧化碳浓度环境下疯长，危及其它植物与农田。所有花粉传播动物消失，使一些有赖于此的有花植物不能正常授粉。引入的25种脊椎动物中有19种消失。

　　3) 水循环失调 为去除水体中的过量营养元素，设计者们采用了藻类植物，但大量生长的藻类植物的处理非常困难。因为内部“雨”量调节的失调，“荒漠区”变成了“草原区”，加重了水分循环的失调。且顶部温度比预想的高的多，促使水循环加快，使可饮用水的净化跟不上。内部海洋面积在减少，出现了水危机。

　　 4) 食物短缺 尽管第一批进住的“生物圈人”都是能够适应各种恶劣环境并有充分思想准备的各路英雄，然唯缺少种地的“农民”。尽管农田区占了很大的比例，但种出的麦子、水稻却不结籽。粮食供给遂成问题，最后饿的“生物圈”人到了食红薯根的田步。这倒应了“民以食为天”的老话。莫非里面的环境条件不适应种植？非也！概因不善种地也。在第二次实验中，指挥部门从尼泊尔物色了一名32岁的农学院毕业的大学生作为“生物圈人”进住后，打出的粮食反到吃不完了。由是这位尼泊尔遂成为“生物圈人”中的大英雄。

“生物圈二号”的宝贵经验


　　上述问题在已有的植物群落学、植物生理生态学以及生态学理论知识中看起来是非常简单的，是能够避免的，然遗憾的是没有做到预防。实际上，一些看似非常简单的生态学原理一旦到了真正的实际应用中仍会出现意外，更况在完全封闭的情况下。因而，即使是自然生态系统的一些基本功能，人工去模仿也是非常困难的，更不用说拿人去体验了。“生物圈二号”实验后，科学界达成的共识是，即使用最好的生态学知识，用最新的现代高新技术知识，用充足的资金做后盾，营造完全封闭的象地球那样完美的人工生态系统仍是十分困难的，甚至是不可能的。两年半的封闭实验，科学家们除了发表了不少诸如人体医学、“生物圈”生态学、受控生态系统工作原理方面的许多高水平研究论文外（其中大部分发表在在国际一流刊物《自然》和《科学》上），我认为下列几点是十分宝贵的：

　　第一、“生物圈二号”设计的原理是正确的。生态系统的物质通过食物链和生态系统的过程是完全能够循环的。如“生物圈”长期饮用的水是将含有动物及人的生活废水的水经过生物及工程措施净化后再生的。尽管开放后，里面的水严禁饮用(因医学上尚未对“生物圈”人饮用该类水后的状况进行全面的鉴定)，科学家对这种水的理化检验后证明是无害的。太阳能等能量也能够按照生态系统的规律而流动。

　　第二、但是，地球生物圈的大气、土壤、海洋、生物群落之间是经历了非常漫长的岁月后达到高度和谐的。“生物圈”实验中发现的内部几大重要生命元素如碳、氮、氧循环的不平衡，恰为以后的太空城探险提供非常难得的资料。从另一个高度上，反印证出保持我们人类生物圈生态平衡的伟大意义。

　　第三、人类能够通过高科技的手段在任意恶劣的环境下创造出适于生命生存的空间。“生物圈”使地球上不同地理起源的1000多种植物，和无数种土壤动物和微生物在沙漠上安了家。然而，种间的竞争、互利、协调发展等关系却是人工所难以改变的。

　　第四、“生物圈二号”可作为地球的一个缩影。地球面临的环境污染问题、全球变化问题、生物多样性丧失等，其后果可在”生物圈二号”的实验中看到或体验到。像“生物圈二号”这样类似地球工作原理的人工生态系统内部生物面临的问题，同样可能会是我们地球人类所要面对的。


为科学正名而战


　　风靡一时的“生物圈二号”实验结束了，其成败尚有待评说。无论如何，继续封闭住人实验似无太大的必要了。而今后必须在研究上下一些真工夫才能使科学界确立“生物圈二号”继续存在的的价值。1995年3月，麦西尔文在《自然》上发表题为“生物圈二号为真理而战”的文章, 声称“生物圈二号”完成前两次实验的总结后，在科学实验方面进行了重大的变动。创始人巴斯先生在全面听取了来自全世界咨询专家的意见后，决定从实际出发，把“生物圈二号”变成“研究不同类型的生物尤其是植物对全球气候变化响应的独特场所”。同时决定从1996年起将“生物圈二号”移交给著名的哥伦比亚大学管理，并一次性投足五年的研究、管理与运转经费。五年后即赠送给哥大。这种重大变革后，世人又将“生物圈”能否在科学宝殿上生存下去的希望寄托于科学研究这一块了。研究部三易其人。就连那些曾轰动一时的“生物圈人”也大部分含恨离开了(有些是按照原定合同去大学继续深造去了)。

　　在未来五年中的研究方向上，存在两种观点：一种以哥伦比亚大学Lamont-Doherty地球实验室布鲁克(W. Broecker)为代表，主张利用“生物圈二号”的特殊设施进行陆地生态系统对全球变化的响应研究。主要利用内部升高和可控二氧化碳浓度的特点，研究若干植物生理生态特性的变化，以及进行“生物圈”内碳、氮、水循环研究。另一种是以“生物圈二号”的元老之一、生态学家波盖斯(T. Burgess)为代表，坚持“生物圈二号”设计的初衷，只是不进行住人实验。但封闭后用以研究自我维持系统内生物多样性变化及与环境间关系。研究里面丰富的植物类群，加上鱼类、昆虫、微生物等群落在人工生态系统中的适应、竞争、互利共生与协同进化等。他认为科学家经常出入“生物圈”从事实验活动，有将“生物圈”降格(作为超大温室)使用之嫌。争论的结果显然以哥伦比亚大学方面占了上风。统一认识后，研究及管理部门上下以全球变化与陆地生态系统的实验研究为核心，在“生物圈”内开始了大规模的实验研究。为了制造一系列的二氧化碳浓度，在“生物圈”内又兴土木，如在热带雨林内建造攀缘缆车；在雨林及荒漠区建造“太空门”以及在荒漠与萨王那连接处隔以大面积密封塑料膜等；就连”生物圈二号”的两个巨大的“肺”之一也被“开腔破腹”，安装了高二氧化碳浓度发生装置。进一步计划将农田区也分割成一系列的小区，分别控制在不同的二氧化碳和温度内进行农作物实验等。我应邀参加了他们1996的冬季实验，与从迈阿密大学前来从事研究工作的林光辉博士(植物生理生态负责人)一道，从事内部特殊环境生长了四年半之久的植物的光合作用、蒸腾作用、呼吸作用等对二氧化碳浓度升高的响应。三次实验的一些研究成果已陆续在国外有影响的刊物上发表。这样，”生物圈二号”将一改其在科学实验方面无重大进展的形象，逐步在全球变化生态学与环境生物学领域取得重要成果。

给“生物圈一号”敲起警钟


　　无论世人对“生物圈二号”封闭实验的成败如何看待，“生物圈二号”的设计思想及其对未来人类生存环境的超前忧患意识，却是不容抹杀的。重新组合后的哥伦比亚大学“生物圈二号”教育与研究中心(原来的名称叫“生物圈二号”有限公司)就将对公民进行环境意识的教育与宣传放在首要的位置，每年来自全美及世界各地的参观者络绎不绝。中心在“生物圈二号”周围设立许多宣传栏；放映厅里每天循环播放有关地球生物圈以及生态系统功能与原理、“生物圈二号”的由来、在“生物圈”已经和正在进行的科学实验等科普节目。讲解员每隔一小时带领游人参观并介绍有关知识。美国人对生态环境的爱护程度如此之高，无不与他们在科普宣传和具体实践方面所做的切实努力有关。仅举三例：其一，“生物圈”设计时采用的生态系统内物质循环的原理，在他们对游人垃圾的收集与处理上得到应用。垃圾收集器将纸张、塑料袋、纸类饮料包装袋(可再生利用)、食品类(可生物降解)、玻璃瓶、铝类易拉罐(可再造)分类存放。其二，“生物圈二号”外办公与旅馆使用的热水是利用亚利桑那丰富的日光能加热的。其三，在沃洛克镇的公路上标有明显的保护动物的标志，汽车慢行、汽车等动物跨过公路后在行，在我居住的地方，每天都有成群的小鹿在灌木丛中或家门口自由嬉戏。

　　“生物圈二号”无时不在向人们宣传这样最普通的道理：我们只有一个地球，在天上找到或建造出适应人类生存的空间并非人类真正的愿望。那一天果真出现，将是地球的末日来临了。人类创造了文明，但这些文明又对地球产生了巨大的威胁。全球气候变化(温室效应引起)、臭氧洞扩大、酸雨与生物多样性危机(环境污染引起)等重大环境问题的出现，都是人类破坏了地球生物圈中生态系统物质循环与能量流动的固有规律而造成的恶果。游人们通过短短的参观与体会，便可一下子明白许多有关地球生态系统方面的知识。这也正是今天“生物圈二号”存在的真正价值所在。

　　“生物圈二号”对我们这样一个发展中国家进行经济建设、资源利用与农业的可持续发展的现实意义在于：

　　第一，“生物圈二号”实验最宝贵的经验与教训是，到目前为止，尚没有发现一种其环境与功能像“生物圈一号”(地球)那样完美的可替代的生态系统。即使能够运用昂贵的代价、先进的工程工艺、加上生态系统的原理来营造一种人工生态系统，但其功能仍难与地球媲美，而获得这种功能在地球上是可以轻而易举的。尽管一些恶劣环境如干旱区虽面临比湿润地区干旱贫瘠的自然环境，但它仍在地球的大气环流圈内，仅个别生态因子如水的循环出现局部失调，而一些生态因子如光照等还处于优势状态。只要遵守生态系统的原则，加以合理的人工措施，在理论上(如“生物圈二号”的工作原理)和实践上(如以色列在沙漠上实现的高效农业)是能够实现高效、持续发展的农业生态系统的良性循环的。

　　第二，在地球上即使最恶劣的环境也比完全脱离地球环境的人工生态环境要更容易适应生物的生存。在荒漠上或干旱区建造适应植物生存的空间已不是什么难题。只要对个别不利的生态因子进行改造是能够成功的，但决不能违背了自然的规律。

　　第三，尽管地球上有各种灾害，有一些陆地生产力相对低下的生态系统如干旱区和半干旱区，但地球是唯一能够支持生命的地方。在长期的演化中，动植物及其生存的环境是相依为命的。人类虽然能够局部改善环境，或靠高技术与投资试图彻底改善环境，但都是有代价的。

第四，任何大规模的生态环境工程与人类改变自然的活动都要慎重。要充分研究和预防人类活动对生态系统过程可能造成的不良影响，尽量避免“生物圈二号”实验过程中的出现的诸多“始料不及”。我们在自然面前也走过许多弯路，再也不能让违背自然与生态规律的现象重演。

“生物圈二号”见闻点滴



　　进入“生物圈” 严格的“生物圈”封闭实验失败后，决策层对于这样一个庞然大物的仍是爱怜有加的，她不能轻易地对外界展开她的面纱。即使到了1996年，从事科研活动的科学家也不会轻易放入。在跨进这一步之前，有一套烦琐的手续：体检身体、登记、签字画押以备不测。一到驻地，我就迫不及待地想进去看个究竟，这一天终于等来了，当然例行的手续是一样不能少的。在大门口登记后，我被发给一部对讲机，与“圈”的联系主要靠它。第一次进入是熟悉工作环境，因为以后的大规模实验开始后经常要来。陪同的是公关与教育部的斯洛伐克籍的一位女士。进入第一道“太空门”后，有一个缓冲的房间约20平方米，待要进入的人员到齐后，关闭第一道门，再开启第二道“太空门”。这样，内外的空气不能对流，而维持内部的高二氧化碳浓度。我们的任务就是研究在高二氧化碳浓度下植物的生理生态响应。“生物圈”内部的空气是浓浓的青草的气味，有似于大温室的感觉。但是，不同的区域却在不同的“气候带”上，如在“雨林区”则是热带气候，感觉是湿热；在“荒漠”区则是干热；“农田区”让你来到了农场；“海滨”就气候宜人了。起初得到的另一种感觉就是非常吵，尤其过动力车间时还要带耳机，难以想象那八位科学家是怎样忍受的。因为这个大物的运转完全靠外面的电，动力是关系生命的。后来到了居住区、健身房和图书馆以及各个生物群落区，才知道并不都是这么吵的。

　　在“雨林”里做实验 我领导了两个美国学者从事“雨林”和“荒漠”植物的研究实验。在“雨林”的实验具有一定的难度，因为树木长到了近20米高，在地面上仪器根本够不着。但美国人有的是办法，缆车公司的人为我们设计的登高的装置，还为仪器也设计了座位。讨厌的是，在实验室（当然是内部的实验室）调好的仪器，等人好不容易顺缆绳到了林冠经常出问题。这个时候，美国朋友就在树上用对讲机叫我，就在下面告诉他(或她)一些简易的处理方法。在地上看不到上面，因为树木很密。有时能够凑效，有时他或她实在调不出，就只好下来重来。这种实验，半夜也做，非常费力气。因为夜间我们要模仿真正的夜晚（测树木的呼吸作用），灯都是关闭的，连“圈”外的路灯都不能开着，照明是每人头上的矿灯，只有存数据时才开。幸好美国朋友身体素质好，才得以胜任这项艰苦的工作。记得研究生毕业的海伦对这种上上下下的工作很少抱怨，作为一个女孩子难得这种敬业精神。后来，经过反复的实验和琢磨，我才找到了仪器总出问题的原因，才节省了他(她)们的宝贵体力。回国后，将这种发现用中文发表了，以避免国内同行走同样的弯路。

　　体验“生物圈”人 在实验的间隙中，我得以经常在汤姆或海伦或帝拉克的陪同下，去 “生物圈人”居住、学习和活动的地方去看一看。当时“生物圈人”居住的地方每人一间房，上下两层。下层是活动室，电视、音响、书架、电脑设备齐全，约10平方米，上层则是卧室，约五六平方米，摆下一张床就剩的空间不多了。吃饭是公共食堂，每人轮流值日。到时候敲钟，大家来就餐。从这点看，到真有点世外桃源的感觉。图书馆在最高层，就是在外面看像魔鬼脑袋似的房间里，离地约4层楼高，20平方米的空间。里面非常干净舒适，铺着厚厚的地毯。书架上摆满了书，有天文、地理、历史、生物科学之类，还有不少小说类，都是较严肃著名的那种书(如莎士比亚的作品)。想必“生物圈人”在此处还可以得到再次充电的机会吧。总之，坐在这封闭的书房里，难以想象当年的主人们是这样度过了那么漫长的两年半的。中国曾有历时和跨地域最长的万里长征，这里他(她)们恐怕是在最小的空间里(两个半足球场大)经历漫长时间的健康人。最可怜是那些动物们，猴子、牛、羊、马、狗、鸡，它们最初是做为人类的朋友或“食物”同八位英雄一起进驻的，可都没有活到实验结束的那一天。

　　“海滨”漫步 从闷热的“雨林”出大门，走过一个长廊，在从长廊的尽头拐弯，下坡后便来到了凉风习习的“海滨”了。这里用巨大的空调系统，调理的四季如春。银色的沙滩，海水与沙子还有“海滨”上的椰子树可都是真的。海水的净化是通过“陆地”上的循环系统，氧气不断在循环中增加进去，否则“海”中的鱼、贝类就不能生存下来。在“海”的旁边就是用红树植物组成的红树林，它们的作用可大啦。因为在陆地上，由红树林组成的湿地生态系统就是天然的净化场，水中的污染物，有机的或无机的以至于难以分解有毒的重金属类污染物都得以净化。我们也曾进钻进了红树林测定它们的光合活力，发现生长的非常旺盛。深海的地方近20米，可以潜水。潜水活动是“生物圈人”得以消磨时光的最好方式，海中自是另一番世界。浅“海”处还有海白菜等海水植物，为海中的鱼贝类提供食物。“海滨”竟也可听“涛”声和观“潮”，“涛”是用机器抽水在循环过程产生的，另外辅助了人工风力。躺在银白色的沙滩上，赤脚伸进凉凉的沙子中，是等待时间的最好方式（实验在白天两小时一次）。惹得外面的游人纷纷投来羡慕的目光，或好事者隔着玻璃向里望。要知道，外面正是亚里桑那沙漠的夏天，气温可高达50度。

　　钻进了“肺脏” “生物圈二号”巨大的玻璃结构内封存的大气是与外界严格隔离的，这样最易受到的威胁就是：要么内部的大气压强低于外部时，而将其压破；要么当内部的大气压强高于外部时，而顶破玻璃或爆炸。科学家们在设计时就已经充分考虑到了，解决的办法是建造了两个巨大的“肺”，以缓冲和平衡内外部的大气压。一个偶然的机会，我得以到她的“肺” 内一睹风采。当时国内生态学家阳含熙院士来美国考察，应邀到生物圈二号参观和讲学。此间，我成了当然的陪同。那天，在工作人员的带领下，我们先参观了内部的主要地方(对我来讲是复习了)，然后决定去“肺”部。通往“肺脏”的是一条长长的地下管道，与“生物圈”的主题相通。管道约100米长，高1米半，人必须弯着腰才能行进，里面有不太明亮的灯光。但到了“肺”则大为明亮了。占地约100多平方米，“肺”内原来空空如也。但关键的部位还是有的，就是在顶部有一巨大的钢板类物体，悬在特殊的支撑架上。钢板用自省的重量来调节气压，可上下活动，同时起到密封的作用。原来小小的发明，就解决了重大的难题。这就是美国，一个不信邪的国度。


作者：蒋高明

来源：学者蒋高明的博客　2007-5-16

本文引用地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=2160

生物圈二号工程


1991年，美国科学家进行了一个耗资巨大规模空前的“生物圈二号”实验。“生物圈二号”是一个巨大的封闭的生态系统，位于美国亚利桑拿州，大约有两个足球场大小。从外观看，它很像科幻片里建在月球上的空间站。依照设计，这个封闭生态系统尽可能模拟自然的生态体系，有土壤、水、空气与动植物，甚至还有森林、湖泊河流和海洋。1991年，8个人被送进“生物圈二号”，本来预期他们与世隔绝两年，可以靠吃自己生产的粮食，呼吸植物释放的氧气，饮用生态系统自然净化的水生存。但18个月之后，“生物圈二号”系统严重失去平衡：氧气浓度从21%降至14%，不足以维持研究者的生命，输入氧气加以补救也无济于事；原有的25种小动物，19种灭绝；为植物传播花粉的昆虫全部死亡，植物也无法繁殖。事后的研究发现：细菌在分解土壤中大量有机质的过程中，耗费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用，被“生物圈二号”的混凝土墙所吸收，又打破了循环。

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名科学家再次进入“生物圈二号”进行第二次实验，这种努力在1年半之后再次以失败告终。“生物圈二号”还有用吗？公众再一次表示了疑虑。


生物圈2号的第2百万名及第2百万零1名参观者

1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”。9月，由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。同时，哥伦比亚大学加强了对实验的研究力度。实验的内容有所扩大，从2000年开始，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，以便有充足时间观察“生物圈二号”内的野生动植物的生长规律。

目前，“生物圈二号”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“生物圈二号”外的各种设施上走一遭。如果再添上10美元，还可以进入“生物圈二号”呢。