一 : 生物圈1号,生物圈2号分别指的是什么？
生物圈1号,生物圈2号分别指的是什么?
科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈一号”,为了试验人类离开地球能否生存,美国从1984年起花费了近2亿美元,在亚利桑那州建造了一个几乎完全密闭的“生物圈二号”实验基地.1993年1月,8名科学家进入“生物圈二号”.按照计划,他们将在里面呆上两年,如不发生严重意外,实验结束前是不能出来的.两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外,其余的一切都需要他们自己解决.能源,取自太阳能；氧气,由他们种植的植物制造；粮食,靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质,取自他们养的鸡、鸭、猪、羊.甚至包括里面的气温和气候,也是由他们来设法控制,并尽可能模拟地球气候.总之,他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡.
一年多后,土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳与建筑“生物圈二号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙,导致“生物圈二号”的氧气含量从21%下降到14%.加之由于没有调节好内部气候,致使粮食歉收,科学家们不得不吃种子勉强度日,结果是,提前撤出实验室.更令人意外的是,“生物圈二号”运行三年后,其中的一氧化碳含量猛增到79%,足以使人体合成微生素B12的能力减弱,从面危害大脑健康.
1996年1月1日,哥伦比亚大学接管了“生物圈二号”.同年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,在现有的技术条件下,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.
二 : 生物圈2号：生物圈2号-简介，生物圈2号-实验过程
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_生物圈2号 -简单介绍
（www.61k.com］科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈一号”，为了试验人类离开地球能否生存，美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州图森市以北沙漠中建造了1个几乎完全密闭的“生物圈二号”(Biosphere 2)实验基地。这个占地1．3万平方米，8层楼高的的圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物，是人们花费了近2亿美元和9年时间建造起来的，实验的目的是为了考察人类离升了地球“生物圈三号”是否能生存。在这个微型世界中，有海洋、平原、沼泽、雨林沙漠旅业区和人类居住区，是个自成体系的小生态系统。“生物圈2号”虽然与外界隔绝，但可以通过电力传输、电信与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亲友联系。
生物圈2号_生物圈2号 -实验过程
1993年1月，8名科学家进入“生物圈二号”。按照计划，他们将在里面呆上两年，如不发生严重意外，实验结束前是不能出来的。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外，其余的一切都需要他们自己解决。能源，取自太阳能；氧气，由他们种植的植物制造；粮食，靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质，取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候，也是由他们来设法控制，并尽可能模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。
一年多后，土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈二号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙，导致“生物圈二号”的氧气含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不吃种子勉强度日，结果是，提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈二号”运行三年后，其中的一氧化碳含量猛增到79%，足以使人体合成微生素B12的能力减弱，从面危害大脑健康。
1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈二号”。同年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，在现有的技术条件下，人类还无法模拟出1个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。
生物圈2号_生物圈2号 -实验背景
诺亚方舟是《圣经》中拯救人类于洪涝之中的神舟，现代的诺亚方舟则是人们对位于美国亚利桑那州的生物圈二号工程的美称。
“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，它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，“生物圈二号”建成于1991年5月，占地面积1.28公顷，内部填土体积20.4万立方米，封闭空间20.4万立方米，工程建造经费约2亿美元，运转费用每年约600万美，它是根据地球生态系统中能量流动和物质循环的原理模拟运行的，其简要的过程可以用美国市场上出售的“生态球”演示。这个特制的密封玻璃球里装着淡水，空气、绿藻植物、1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，这些生物及其所在环境与外界完全隔绝。其中，绿色植物利用空气中的二氧化碳和水分在阳光下进行光合作用合成有机物质并释放氧气，动物以植物或其碎屑为食，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。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，但模拟的地球环境在上天之前必须在地球上先进行密封住人实验，德克萨斯州年轻的石油亿万富翁巴斯将这1大胆的设想付诸实施，建造了“生物圈二号”。
“生物圈二号”在社会上招募的“生物圈人”包括海洋学家、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。随后，关于“生物圈二号”失败的消息不经而非，“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2号_生物圈2号 -失败原因
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。这些因素主要包括；
元素化学循环平衡失调。
封闭以后，人类一切生命活动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，不幸的是，由于设计时的缺陷——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以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迅速消耗。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500ppm，到1992年2月达2500ppm，1993年2月升至4000ppm，以后基本维持在1000(夏季)～4000ppm(冬季)之间。而地球上的二氧化碳浓度仅为350ppm。氧气浓度从21％～度下降到14％。这个浓度相当于地球上海拔5300米高度上的氧浓度，以至于最后必须从外界补充氧气，N2O也增加了79ppm。氧、碳、氮、氢等是最重要的几大生命元素，它们的平衡失调是设计者们始料不及的。
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)充分简化而来，虽然设计者们把地球上的热带南林、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都“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入。如热带雨林中没有大型动物，倒是引进土壤时带来的蚂蚁及蟑螂卵大量繁殖，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，在高二氧化碳浓度下生长得非常繁茂，表现出异常强的光合能力。由于缺乏相应的消费者和分解者，大量枯枝落叶面临清理问题。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)的目的是为了用作固定二氧化碳的汇，却不料这些植物在高二氧化碳浓度环境下疯长，危及其他檀物与农田，所有花粉传播动物消失，使一些依靠昆虫传粉的植物不能正常授粉。引入的二十五种脊椎动物中有十九种消失。
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处理起来非常困难，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，而且球内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，最后出现了水危机。
食物短缺，尽管第一批进住的“生物圈人”都是各路精英，唯独缺少种地的“农民”，虽然“生物圈二号”中农田区占了很大比例，但种出的小麦、水稻却不结籽，粮食供给成了问题，最后饿的“生物圈”人到了食红薯根的地步。其实，并不是里面的环境条件不宜作物种植，而是因为这些人不善种地，在第二次实验中，指挥部门特意从尼泊尔物色了一名农学院毕业的大学生，该名人员进驻后，情况大为改观，生产出的粮食吃不完了。由此，这位尼泊尔人成了“生物圈人”中的大英雄。
三 : 生物圈2号重生
原打算为殖民火星提供蓝图，最终却差一点被推土机夷为平地——曾经名噪一时的生物圈2号，将迎来怎样的未来？图片来源：《新科学家》
（文/ Tiffany O’Callaghan）上午10点左右，雨开始下。这场雨不是特别大，却下个不停。持续倾泻数小时的雨水，都渗入了深黑色的土壤。午夜之后，整座小山都喝饱了，水开始在地表聚集奔腾，冲出一条水沟，随着雨的持续不断加宽加深。
几个星期之后，我站在了这座小山的山脚下。抬头望去，阳光穿过白色金属网格照了下来。我面前是一堆冲到混凝土地面上的黑色淤泥，这让实施“降雨”的人们大吃了一惊。他们并不打算削去那么大的一片山坡——毕竟，他们才刚刚把它建好。
在这场暴雨发生的地方，这座巨大的玻璃房子里曾经满是甘薯田和稻田。这是一座巨型封闭式复杂温室的一部分，坐落于美国亚利桑那州图森市北部圣卡塔利娜山（Santa Catalina）的山脚下，里面布置着热带雨林、热带草原，甚至还有一片迷你海洋。这就是生物圈2号，一座用来证明人类在封闭环境中，再加上一些阳光的帮助，就有可能生存下去的建筑设施。
1991年，当8个人进入封闭的生物圈2号时，这个工程被誉为开创性的科学试验。这些“生物圈人”吃的食物全是自己种的，喝的是循环水，呼吸的氧气则来源于植物。按照计划，它将为宇宙飞船和外星殖民提供一张蓝图，同时也能增进我们对自己居住的这颗星球的了解。
至少，原本计划如此。第一期“任务”遭遇到了很多问题，其中包括氧含量的下降。几年后，科研团队又进行了另一次尝试，但也早早夭折。再然后，这座昂贵的设施被弃用了。2007年，这个建筑差一点就被改造成了公寓楼。不过现在，生物圈2号再次成为了科学活动的枢纽。我到这儿来，就是想看看究竟发生了什么。
生物圈2号的想法，最初来自于一个名为“协作者”（Synergist）的组织，这是一个有些剑走偏锋的环保团体，领导者是富有魅力、有时又喜怒无常的约翰·艾伦（John Allen）。
艾伦的生物圈2号计划成形于1982年的一场会议，这场会议在法国乡村召开，出席者包括一些世界顶尖的科学家。（之所以取名生物圈2号，是因为我们所在的地球便是生物圈1号。）之后不久，协作者组织开始起草关于封闭结构的计划，这个封闭结构可以作为火星殖民的实验基地、潜在核大战后的庇护所，也可以用作居住型实验室，对整个生态系统进行大尺度研究。
这个项目被炒得沸沸扬扬。1987年《发现》杂志上的一篇文章，将生物圈2号宣扬为“继肯尼迪总统启动登月计划后美国最激动人心的科学工程”。那些生物圈人，全然如宇航员一般，被视作英雄。
在美国得克萨斯州一位名叫艾德·巴斯（Ed Bass）的亿万富翁的资助下，这一工程开始成形，在亚利桑那州的沙漠中建起玻璃拱顶。这个富有野心的计划需要建造前所未有的巨大封闭环境，大到能容纳热带雨林、红树林沼泽、热带草原、沙漠，甚至还有一片可容纳珊瑚礁、能掀起阵阵海浪的“海洋”。封闭环境中还有大量空间用来种植食物，配备有完善的农业设备，包括一台打谷机。1991年，首次任务开始仅10天，生物圈人简·珀英特（Jane Poynter）就不小心把手伸了进去，削掉了一截中指。
如今，为了一个新项目，这片田地已经被小山取代。在每一个玻璃穹顶之下，都有一个网球场大小的黑色斜坡，由一米厚的碎火山岩组成。不同寻常之处在于，每一个“山坡”都放置于巨大的金属托盘之上，因此可以被称重。从下面看，你只能看到淡黄绿色的金属框架。
生物圈人过去用于栽种粮食的农业区域，如今被巨大的人工山坡所占据。图片来源：《新科学家》
生物圈2号的其他部分，大体上还是跟过去一样，不过这座设施的副主管约翰·亚当斯（John Adams）给我看了一些幕后的东西，指出哪里做出过少量的改进。比如在热带雨林，他拉开一块大金属板，暴露出一个深孔，这是为了方便采集土壤样本而设的。我们沿着森林边缘往前走，穿过那些顶到玻璃拱顶的香蕉树，就在我们快把身子探出观景台边缘时，前方出现了一条安全的小道，让我们这些观光者颇感惊讶。
能耗大户我们慢慢走向海边的那一小块沙滩。空气潮湿，带有咸味。暗绿色的水中有一些鱼，不过珊瑚和许多原先高价引入的其他物种已经消失了很久。随后，我们站在了热带草原之上，这里是海洋上的一座山脊。不远处，就在红树林沼泽的那一边，一大片塑料布将沙漠生物群区与其它生物群区分隔开来。亚当斯从悬垂在路上的巴巴多斯樱桃树上拽下一颗亮红色的果子递给我。这颗苹果形状的小樱桃很好吃，甜得正好。他又递给我一颗，告诉我可以把种子吐在地里。
亚当斯还带我穿过了生物圈2号的“腹部”——这是一个迷宫，满是管道、通风口、水箱，还有曾用来处理人类排泄物的大空桶。有些管道是冷却系统的一部分：要在沙漠中使这个密闭的温室保持凉爽，需要耗费大量的能量。这就是生物圈2号无休无止地耗费大量电力和金钱的原因——它离自给自足还差得很远。
虽然我们看到的大部分设施仍是原来的规划，但生物圈2号开始建造时，它的设计还尚未定稿。当时还有一些独特的挑战需要应对。比如，为了防止由于内部空气在白天变热膨胀而导致建筑被撑破，人们建造了两个包含了大量橡胶膜的房间以向外膨胀，被称为“肺”。完工后的这座建筑堪称工程学的壮举，但是设计和建造同时进行，导致了许多耗资巨大的调整。最初的预算为3000万美元，最后飙升到了惊人的2.5亿美元。
1991年9月26日，生物圈2号的大门被关闭，8名生物圈人，全部装备了类似电影《星际迷航》中的制服，要在里面封闭生活两年之久。但是，问题并没有随着大门的关闭而而终结。最主要的问题可能是，他们并不清楚需要做些什么。他们从未起草过正式的研究计划。相反，管理方面强调的目标是“两年内不会有任何东西进出”——与其说这是科学目标，不如说这是夸张的戏剧表演。
所以，在最初“封闭”没多久之后，当珀英特不得不离开几个小时处理她的伤口时，生物圈2号便蒙上了一层阴影。“我们的指定目标是两年内不得有任何东西出入，然后一切都能完美运转，这显然是荒唐的，”她说，“这不是一个科学目标。我们的失败是注定的，是愚蠢的。”
从二氧化碳浓度的大幅度波动到病虫害肆虐，生物圈2号还遇到了许多其他问题。媒体的蜜月期很快就结束了，取而代之的是不断增加的批判性报道。最严重的问题在于，生物圈人努力种植足够的食物，氧含量却在下降。他们忍受着慢性饥饿和窒息之苦。
氧含量的下降令人困惑。如果这是由生物活动导致的，那么二氧化碳含量就应该随之上升，但这种情况并没有发生。后来人们找出了两个原因。农业区的土壤满是堆肥，其中充满了微生物，它们分解有机物时会吸收大量氧气。但是，它们如此剧烈的活动被隐藏了，因为它们产生的二氧化碳与内墙的混凝土发生反应形成了碳酸盐。珀英特说：“我们没有严格在生物圈2号所处的真实环境中检验其中的各个方面，有些材料会以我们没能想到的方式发生反应。”
回顾起来，人们可以得到宝贵的见解。“他们一开始遭遇到的空气问题，告诉我们许多关于地球系统前所未知的秘密，还告诉了我们地表与大气层是怎样协作的，”特拉维斯·哈克斯曼（Travis Huxman）说。从2007年到2012年，哈克斯曼都是生物圈2号的主管。
事实上，由于气候变化，陆地－大气圈的相互作用已成为研究热点。随着二氧化碳浓度上升和地球变暖，植物和土壤是否会吸收更多的二氧化碳来减缓这个过程？还是说，它们会开始释放二氧化碳，使情况更加恶化？这正是那些盛装着黑色尘土的巨型托盘出现在这里的原因。
这些尘土是粉末状的火山岩，形成于大约1.8万年前发生的一场火山爆发。“对地质学家来说，这就是昨天爆发的，”美国地质勘探局震科学研究中心的史蒂夫·德隆（Steve DeLong）说。截至2012年12月，他一直是这个新项目的首席科学家。选择这些岩石是因为它们风化很快，也就是跟大气层反应很快。3年后，它们会变成土壤，然后计划引入植物。再过两年，3个托盘会被分别置于不同的环境中。
比方说，一条斜坡可以从夏天降雨的索诺兰沙漠环境，转换成冬天下雨的地中海环境。“观察生态系统对于气候突变的反应，光是这一点就相当惊人了，”生物圈2号现任科学主管、水文学家彼特·特洛奇（Peter Troch）说，“而这只是其中的一个想法而已。”
这3个托盘每一个都安装了1300个传感器，它们的作用很多，包括精确计算有多少碳进入或离开山坡。这些发现随后能代入气候模型，也有助于修改气候模型。
因此，新项目和原本的任务非常一致，是把生态系统不作一个整体来理解。生物圈2号早期得到的一些教训，有助于人们重新认识当初建立它的初衷，包括掌控太空和地外殖民的想法。比如说，计划在月球或火星岩石上建立基地的人，现在就会意识到，这些岩石可能与地表以上的空气发生反应。
珀英特和她的生物圈人同伴，也是现在的丈夫塔贝尔·麦克卡鲁姆（Taber MacCallum），则直接应用了他们艰苦获得的知识。他们创立了Paragon太空开发公司，总部位于图森市，为NASA和其他客户开发生命维持系统。珀英特说：“生命维持的方法和宇宙飞船的设计，确实来自于我们在生物圈2号的日子。”
但是退回到1992年，保持生物圈2号处于封闭状态的目标意味着，不断下降的氧含量被看作是失败，而不是一个机会。媒体和科学咨询委员会直到后来才被告知这些问题。当委员会起草更为严密研究的建议时，艾伦表示不屑一顾。
1991年9月26日，生物圈2号的大门被关闭，8名生物圈人，全部装备了类似电影《星际迷航》中的制服，要在里面封闭生活两年之久。图片来源：photobucket.com
到1993年1月，氧含量已经很低了，不得不向设施内注入额外的氧气。接下来一个月，由于意见仍然不被理会，整个科学委员会在挫败感中辞职。“实验中出现意外很有意思，你可以从中学到东西，”哈克斯曼说，“但是如果实验设备出意外，工程出意外，人事出意外，就很难产出知识了。”
与此同时，不再忍受缺氧之苦的生物圈人，仍在尽力去处理挨饿的问题。最初的紧张被新闻报道和科学目标的不一致所放大。最终，8个人形成了两个阵营，每边4人，阵营之间几乎一句话都不说。（这出意想不到的“肥皂剧”启迪了电视人的灵感，创作出了大获成功的真人秀节目《老大哥》——这大概是生物圈2号对世界最有争议的贡献了。）
尽管他们完成了为期两年的首次实验，但生物圈2号的科学合法性已经被严重破坏。第二次封闭实验开始于1994年3月，但刚进行了一个月，由于对不断增加的开支和缺少沟通感到灰心，资助人巴斯在联邦警察局长的帮助下夺回了产业。数天后，2名首批生物圈人试图打开大门以破坏实验。仅仅过了7个月，第二次实验结束。协作者组织的时代结束了。
1995年12月，美国哥伦比亚大学接管了租约。稻田和甘薯田被铲平，种上了棉白杨树。研究人员把这个巨型温室分隔开，改变每一个区域的环境——因为对原项目的一项批评就是，实验没有对照组。他们研究树冠不同高度温度的变化如何影响叶片的呼吸作用，研究潜入的蚂蚁这类入侵物种，检测海洋中珊瑚礁的建造。
但到了2003年，研究人员刚进入状态，大学就结束了租约。不仅仅是因为运行这个设施过于昂贵（光是电费一年就要60万美元，绝大部分用于冷却），而且大学得不到许可做任何重大的改变。“你不能把它弄坏，”当时在生物圈2号工作的生态学家格雷格·巴伦－加福特（Greg Barron-Gafford）说，“那不是我们的，而是从艾德·巴斯那里租来的。”如今，他又回到了这里，正在参与新项目。
之后的4年，生物圈2号就跟一个观光胜地差不多。实验都被搁置了。巴伦－加福特回忆起2007年重回这个地方的情景，“我们的很多东西都还在那里——钢笔在桌上，东西还是我们离开时的样子。”
2007年，这座设施差一点被推平用来建造公寓，好在美国亚利桑那大学适时介入，接手了租约。2011年，巴斯把这座建筑捐赠给了这所大学，同时还捐助2000万美元来启动新项目。
不过，生物圈2号的新主人还是得削减开支。之前的农业区域现在与外界空气相通，生物群区仍保持封闭，但减少了冷却程度。雨林的上部树冠则任由它们茂盛生长，也允许它们在夏日下枯萎，以减少维护费用。热带草原的降雨频率也降低了。这些改变使每年的电费降低了25万美元。
新项目由位于原农业区域的巨型人工山坡构成，现在它被称为地貌演化观测台。这个项目至少要运行10年。他们有一个宏伟目标，要把这里建成地球科学的“圣地”，就像物理学家眼中的欧洲核子研究中心一样。特洛奇说：“我希望能够一劳永逸地解决‘生物圈2号等同于失败’这个历史遗留问题。”
开头并不完美。根据电脑模型，对于每小时12毫米的降水，山坡至少应该能吸收24小时。现实明显差得很远。亚当斯承认：“没想到第一天才过了一半，我们就收获了这么大一个‘惊喜’。”
不过这一回，没有人想要掩盖这些问题。他们甚至允许我旁听了一场电话会议，内部科学家在会议上跟外面的研究人员讨论第一次实验中没有预料到的结果。巴斯也在线。他在质疑降雨“势头过猛”时，你几乎能听出他在摇头。用他的话来说，“就好像你新造了一架飞机，第一次试飞就想让它环球飞行。”
幸运的是，飞机可以修好，旅途也将继续。当我驾车离开这座沙漠中的迷人建筑时，我很想知道，从生物圈2号学到的教训，能否拯救生物圈1号。
编译自：《新科学家》，Biosphere 2: Saving the world within a world
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可持续生存地球那些事儿末日图存四 : 生物圈2号
生物圈2号
什么是生物圈：
生物圈是地球上凡是出现并感受到生命
活动影响的地区。 生物圈的范围是：大 气层的底部、水圈大部、岩石表面。生 物圈是地球上最大的生态系统。总之，地 球上有生命存在的地方均属生物圈的一部 分。
为了实验人类离开地球能否生存，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， 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……
生物圈2号鸟瞰
生物圈2号全景
生物圈2号远景
夜幕下的生物圈2号
生物圈2号外景
01
居住区 热带草原
热带雨林 农业区 沼泽 海洋
沙漠
返回
“西肺”
02 居住区 农业区
生物圈2号内景
热带雨林
热带草原 沼泽 沙漠 “南肺”
海洋
返回
居住区外观
11
农业区外观
12
“沙漠”区外观
13
“海洋、沼泽、热带草原”区外观
14
“热带雨林”区外观
15
21
卧室
餐厅
厨房
农业区内景
22
“沙漠”
23
24
“海洋”
25
“热带草原”
26
“热带雨林”
27
“西肺”
28
“南肺”内部
29
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……
0 3
生物圈2号的工作人员
返回
生物圈2号全体候选人
31
工作人员马克· 纳尔逊
32
罗伊· 沃尔夫德博士 在准备午餐
33
工作人员马克· 塞劳 范· 在“海底”抓鱼
34
农业区的工作人员
3 6
琳达· 利负责用生物 方法治理害虫，她 正在往生物圈2号中 释放瓢虫。
3 5
0 4
生物圈2号的其它设施
返回
41
生物圈2号施工工程测试室
42
生物圈2号控制中心
43
生物圈2号内部的管道
生物圈2号发电厂
44
45
海洋、沼泽和热带草原区模型
46
热带雨林区模型
但18个月后， 发生了什么呢？
在1991至1993年的实验中，由于研究人员发现：由于 土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳 与建筑“生物圈2号”所用的混凝土中的钙发生反应 生成碳酸钙，所以，一年后“生物圈2号”的氧气含 量从21%下降到14%。加之没有调节好内部气候，致使 粮食歉收，科学家们面临断粮威胁，最后不得不提前 撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈2号”运行3 年后，其中的一氧化碳含量大幅度增加，从而危害到 人体健康。生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的 碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖，其灭
绝的 速度比预期的还要快。经广泛讨论，确认“生物圈2 号”实验失败，未达到原先设计者的预定目标。
“生物圈2号”的失败告诫我们：
人类在茫茫宇宙中只有地球这一处家园， 逃离和束手待毙都是与事无补的。 地球不是实验室，我们输不起， 只有善待和保护她才是我们真正的出路。
五 : 生物圈2号实验目的是什么？试验又是怎样进行的？
生物圈2号实验目的是什么?试验又是怎样进行的?
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.
1991年9月26日首次进驻
4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国、墨西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评估并改进技术后,
于1994年3月6日二次进驻
工作10个月后于1995年1月走出.他们在这期间对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究.生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星球定居和宇宙载人探险.
首批8名科学家在21个月的密闭人工生态环境中按照各自的研究范围进行了广泛、细致、深入的观察、记录、分析,研究项目包括生物地球化学、土壤、水、海洋、“全球”生物量、 农业、遗传、生理、营养、医学、心理以及技术和工程学等内容.本文仅就几个较为重要的研究结果概括如下：
1、大气动力学与大气泄漏
在微小的闭式生态系统中生物地球化学循环速率显著加大,这是由于它缺乏地球生物圈所具 有的巨大贮存作用以及有机体与无机物的比率大大增加的缘故.即使在生物圈2号这样大的装置中,大气CO2（二氧化碳）的平均滞留时间仅为1～4天,而地球生物圈中则约为3年.生物圈2号中浓度为1500ppm的大气CO2（约为地球大气CO2浓度的4倍）,约相当于100kg的碳,这一数量与圈内的生物量和土壤中的有机碳相比大大降低,分别为100∶1 和5000∶1,而地球中的相应比例分别为1∶1和2∶1.生物圈2号中CO2的波动范围为700～800ppm/d,一般为500～600ppm/d,有时会更低,这与季节、昼夜循环和天气变化导致的光合作用和呼吸作用的动态消长有直接关系.当光强（光合成光通量,PPF）达到一年的最低值时（16.8mol•m－2d－1）,CO2的平均浓度为2466ppm；相反,当PPF达到最高值时（53.7 mol•m－2d－1）,CO2浓度则达到一年中的最低值1060ppm.为了缓冲这一系统在第一年冬季低光照时的高CO2浓度水平,利用一套CO2循环系统首 先将它通过化学反应形成CaCO3,如需要时把后者加热到950°C便可释放CO2进入大气 .4个月间约有53880mol（相当于9450ppm）的CO2通过定期使用这一物化系统以CaCO3（碳酸钙）的形式沉积下来.这一沉淀可以间接说明约1%大气O2的下降（通过有机碳氧化和随后的CaCO3分离）.相反,1991年12月用来补偿大气泄漏的10%外部大气的加入影响较小,CO2浓度 暂时下降了200ppm,即为每天正常变化的1/3.CO2的浓度升高可导致海水酸度增加.为了避免此现象发生,在海水中分期加入碳酸钠和碳酸氢钠,这样可以保持pH值在7.7以上.
本文标题：生物圈2号-生物圈1号,生物圈2号分别指的是什么？61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1