论文部分内容阅读
作为自人类诞生以来的第一个生存环境，科学家们将地球称为生物圈一号。但将数十亿人的身家性命寄托在唯一的生存环境下似乎是一种非常不明智的行为，特别是在这个生存环境变得越来越脆弱的时候。因此，科学家们想到了通过建立一个封闭的实验性生态系统，来研究人类是否有可能建立一个模仿地球的独立生态系统，并生存在其中的问题。历史上，这样的研究以不同的形式进行过多次，其中建于美国的生物圈二号是规模较大，也较具有代表性的一个项目。
建筑：
生物圈二号建在美国亚利桑那州的沙漠中，是一个占地13,000平方米的钢架结构玻璃建筑。为了隔绝外界物质进入这个封闭的系统，整个建筑进行了很好的密封。建筑的外部装配了双层玻璃板，地面部分则整个用不锈钢板焊接起来，并加上了钢垫。为了达到良好的气密效果，建筑内部的气压略高于外界。为了维持这个压力差的变化，工程人员在建筑内设计了两个类似“肺”的可变体积空间。利用体积的变化平衡导致温度变化而引起的内外气压差的变化，达到维持压力并保护建筑结构的目的。建成后的生物圈二号，在正常状态下与外界基本隔绝，唯一能够从外界获取的能量就是从玻璃窗透入的自然光，以及维持试验和监控设备运转所需要的电力。当然，实验人员可以通过电话、电视和计算机网络与外界交流信息。
环境：
耗资1.5亿美元的生物圈二号中建立了热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠这五个野生生物群落和集约农业区、居住区两个人工生物群落。科学家们在这些群落中安排了四千多种动物、植物和微生物。为了让生物圈二号和生物圈一号更加接近，这些生物中也包括了老鼠、蚊子等有害物种以及部分致病细菌。为了尽量贴近自然环境，生物圈二号中的土壤、草皮、海水、淡水均取自真实的自然环境中，通过一定的人工处理再利用。考虑到初期进入新的环境，部分物种会因为无法适应而死亡，因此初期引入的物种数量比系统能够承载的数量稍多。事实上，在后来的实验中，物种消失的速度比预计的还要快。
实验：
为了对封闭环境中的变化进行检测，生物圈二号中安装了大量的传感器，用于监控温度、湿度、光强、水流量、pH值、二氧化碳浓度、土壤湿度、仪器运作状态等，并形成记录数据。当每一个数值发生异常变化时，系统能够自动进行报警，保证内部成员的安全。
到目前为止，生物圈二号共进行了两次试验，第一次实验从1991年9月26日开始，有4男4女共8名科研人员参加了此次试验，研究内容包括地球化学、土壤、水、海 洋、农业、遗传、生理、营养、医学、心理以及技术和工程学等。原本的计划是让这些科学家们在生物圈二号中生活两年，但由于异常状况而在1993年6月26日终止，历时21个月。第二次实验是1994年3月6日开始的，7名科学家在生物圈二号中居住了10个月，于1995年1月结束。从理论上讲，两次试验均没有完全完成设计目的，但生物圈二号作为目前唯一的系统模拟整体生态环境的实验项目，为环境保护、宇宙载人飞行和未来在地外星球定居提供了非常有价值的参考资料。
农业生产与健康：
在生物圈二号中居住的人员主要通过农业种植和养殖获得所需的食物。除了在实验的初期由于动植物的成长期不足而需要食用储备的粮食外，其他时候的粮食都能自给自足，但没有多少剩余。由于化学物质无法从外界补充，农业生产中不使用化学肥料和杀虫剂。不过，考虑到生产效率，人员的主要食物是谷类、豆类和蔬菜，偶尔有蛋和奶类，肉类很少。由于建筑的玻璃结构阻挡了部分紫外线，人员需要持续补充维生素B12和维生素D。在这样的饮食结构下，实验人员的体重在初期有所下降，最高降低20%，但10个月后，所有人的体重都没有再下降，有些人甚至胖了一点。对实验人员的体检表明，这种低脂肪、低热量、富营养的食物可以显著降低胆固醇、血压、白细胞数量和血糖含量。
大气环境变化：
生物圈二号的第一次实验过程中，氧气含量的下降是导致实验提前终止的主要原因。在实验过程中，氧浓度从20.51%下降到16.95%，到1993年1月中旬时则为14.5%，几乎相当于地球上海拔1200m的地区的氧浓度水平。基于医学上的考虑，1992年6月开始向圈内不断输入纯氧，使氧浓度回到19%。但这个行为被反对派用来攻击生物圈二号计划缺乏科学性。大气监测的结果表明，氧浓度的下降并未导致二氧化碳浓度的增加，科学家们怀疑是建筑基部的混凝土在硬化过程中吸收了这些二氧化碳，从而间接导致了整个环境中氧气的衰竭。
整体而言，生物圈2号计划实验并没有能够完成当初制定的建立一个完全独立的生态系统的目标，但仍然给这个目标的实现提供了大量的参考资料。通过这个实验我们知道，自然中各种事物之间的联系，远比我们知道的更加复杂，想要人工构建出一个完整的生态系统，现在看来还无法实现。但在我们Geek看来，只要人们能够通过这个实验明白，以目前的技术，人类还不能离开地球生活，这1.5亿美元就花得不冤。
建筑：
生物圈二号建在美国亚利桑那州的沙漠中，是一个占地13,000平方米的钢架结构玻璃建筑。为了隔绝外界物质进入这个封闭的系统，整个建筑进行了很好的密封。建筑的外部装配了双层玻璃板，地面部分则整个用不锈钢板焊接起来，并加上了钢垫。为了达到良好的气密效果，建筑内部的气压略高于外界。为了维持这个压力差的变化，工程人员在建筑内设计了两个类似“肺”的可变体积空间。利用体积的变化平衡导致温度变化而引起的内外气压差的变化，达到维持压力并保护建筑结构的目的。建成后的生物圈二号，在正常状态下与外界基本隔绝，唯一能够从外界获取的能量就是从玻璃窗透入的自然光，以及维持试验和监控设备运转所需要的电力。当然，实验人员可以通过电话、电视和计算机网络与外界交流信息。
环境：
耗资1.5亿美元的生物圈二号中建立了热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠这五个野生生物群落和集约农业区、居住区两个人工生物群落。科学家们在这些群落中安排了四千多种动物、植物和微生物。为了让生物圈二号和生物圈一号更加接近，这些生物中也包括了老鼠、蚊子等有害物种以及部分致病细菌。为了尽量贴近自然环境，生物圈二号中的土壤、草皮、海水、淡水均取自真实的自然环境中，通过一定的人工处理再利用。考虑到初期进入新的环境，部分物种会因为无法适应而死亡，因此初期引入的物种数量比系统能够承载的数量稍多。事实上，在后来的实验中，物种消失的速度比预计的还要快。
实验：
为了对封闭环境中的变化进行检测，生物圈二号中安装了大量的传感器，用于监控温度、湿度、光强、水流量、pH值、二氧化碳浓度、土壤湿度、仪器运作状态等，并形成记录数据。当每一个数值发生异常变化时，系统能够自动进行报警，保证内部成员的安全。
到目前为止，生物圈二号共进行了两次试验，第一次实验从1991年9月26日开始，有4男4女共8名科研人员参加了此次试验，研究内容包括地球化学、土壤、水、海 洋、农业、遗传、生理、营养、医学、心理以及技术和工程学等。原本的计划是让这些科学家们在生物圈二号中生活两年，但由于异常状况而在1993年6月26日终止，历时21个月。第二次实验是1994年3月6日开始的，7名科学家在生物圈二号中居住了10个月，于1995年1月结束。从理论上讲，两次试验均没有完全完成设计目的，但生物圈二号作为目前唯一的系统模拟整体生态环境的实验项目，为环境保护、宇宙载人飞行和未来在地外星球定居提供了非常有价值的参考资料。
农业生产与健康：
在生物圈二号中居住的人员主要通过农业种植和养殖获得所需的食物。除了在实验的初期由于动植物的成长期不足而需要食用储备的粮食外，其他时候的粮食都能自给自足，但没有多少剩余。由于化学物质无法从外界补充，农业生产中不使用化学肥料和杀虫剂。不过，考虑到生产效率，人员的主要食物是谷类、豆类和蔬菜，偶尔有蛋和奶类，肉类很少。由于建筑的玻璃结构阻挡了部分紫外线，人员需要持续补充维生素B12和维生素D。在这样的饮食结构下，实验人员的体重在初期有所下降，最高降低20%，但10个月后，所有人的体重都没有再下降，有些人甚至胖了一点。对实验人员的体检表明，这种低脂肪、低热量、富营养的食物可以显著降低胆固醇、血压、白细胞数量和血糖含量。
大气环境变化：
生物圈二号的第一次实验过程中，氧气含量的下降是导致实验提前终止的主要原因。在实验过程中，氧浓度从20.51%下降到16.95%，到1993年1月中旬时则为14.5%，几乎相当于地球上海拔1200m的地区的氧浓度水平。基于医学上的考虑，1992年6月开始向圈内不断输入纯氧，使氧浓度回到19%。但这个行为被反对派用来攻击生物圈二号计划缺乏科学性。大气监测的结果表明，氧浓度的下降并未导致二氧化碳浓度的增加，科学家们怀疑是建筑基部的混凝土在硬化过程中吸收了这些二氧化碳，从而间接导致了整个环境中氧气的衰竭。
整体而言，生物圈2号计划实验并没有能够完成当初制定的建立一个完全独立的生态系统的目标，但仍然给这个目标的实现提供了大量的参考资料。通过这个实验我们知道，自然中各种事物之间的联系，远比我们知道的更加复杂，想要人工构建出一个完整的生态系统，现在看来还无法实现。但在我们Geek看来，只要人们能够通过这个实验明白，以目前的技术，人类还不能离开地球生活，这1.5亿美元就花得不冤。