愛華網(wǎng)上世紀(jì)90年代建立的最大的人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)——生物圈2號（Biosphere 2），就在位于圖森市以北的沙漠中。生物圈2號的由來是因為把我們的地球本身稱作生物圈1號而得此名的。
我的實驗室主要研究方向是生物再生生命保障系統(tǒng)。生物圈2號是我們研究過的重要案例，來到圖森是一定要去生物圈2號看看。
雖然我們對生物圈2號的主要數(shù)據(jù)、實驗情況有比較多的了解，也知道它的龐大和復(fù)雜，但是親眼見了后還是很震撼。如果說他是溫室，那也應(yīng)該是世界上最宏偉的溫室了。
生物圈2號全景圖
自從生物圈2號實驗結(jié)束后至今有很多關(guān)于它的評論，幾乎都在說它的實驗失敗。這里我們需要思考一個問題，實驗結(jié)果和預(yù)先設(shè)計的不一樣就是失敗嗎？如果是一個工程，工程完工后，測試運(yùn)行沒有滿足設(shè)計要求，我們可以認(rèn)為工程是失敗的。
我個人認(rèn)為，生物圈2號實驗應(yīng)該被看成是個科學(xué)實驗，試驗用那樣的方法構(gòu)建類似于地球的生物圈的可行性，結(jié)果是不是可行。雖然得出的結(jié)果與原來預(yù)計的相反，我們也不能因此就說這個實驗是失敗的。
生物圈2號實驗是一個偉大的創(chuàng)舉，是一個勇敢的嘗試。投資2億多美元，占地1.28公頃，總體積約為180000m3，列入了7種生態(tài)群落區(qū)，8人進(jìn)去進(jìn)行了長達(dá)2年的密閉實驗。至今，他仍然是一個非常好的生態(tài)學(xué)、植物學(xué)和全球變化的實驗場。
生物圈2號生態(tài)分區(qū)圖
從生物圈2號設(shè)施的構(gòu)建和實驗中我們可以得到很多啟示，有很多的經(jīng)驗和教訓(xùn)值得借鑒。它告訴我們，簡單地將地球上的各種生態(tài)類型切一塊羅列在一起組成的生物圈，不會像地球生物圈那樣自運(yùn)行。因為地球生物圈有龐大的緩沖，極其復(fù)雜的生物多樣性，地球生物圈中的生物經(jīng)過了億萬年的進(jìn)化擬合匹配，環(huán)環(huán)相扣，天衣無縫。
實際上早在生物圈2號之前，為了建立人類深空探測所需的生物再生生命保障系統(tǒng)，俄羅斯科學(xué)院生物物理研究所在1972-1976年就已經(jīng)構(gòu)建了人工閉合生態(tài)系統(tǒng)——BIOS-3，進(jìn)行了3人最長180天的密閉系統(tǒng)實驗，實現(xiàn)了水和氧氣的100%內(nèi)部自給，植物性的食物也由系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)。實驗進(jìn)行的非常成功。
但是這個系統(tǒng)是一個由14種作物加上小球藻和微生物構(gòu)成的完全由人工控制的受控系統(tǒng)。列入系統(tǒng)的每一個物種、每一種材料都經(jīng)過了細(xì)致的研究，明確了其各種性質(zhì)，并基于此進(jìn)行了嚴(yán)密的設(shè)計和計算。
俄羅斯的BIOS-3生態(tài)循環(huán)密閉系統(tǒng)
負(fù)責(zé)生物圈2號設(shè)計和構(gòu)建的科學(xué)技術(shù)人員，在前期調(diào)研中也專門去俄羅斯參觀過BIOS-3系統(tǒng)，與研制BIOS-3系統(tǒng)的科學(xué)家進(jìn)行過深入的交流。但是不知道什么原因，他們沒有按照BIOS-3的模式做，而是選擇了完全不同的做法。
我猜測，生物圈2號的科學(xué)家們并不是想把這個項目當(dāng)作是一個工程項目，當(dāng)成為了人類在地外長期生存的生物再生生命保障系統(tǒng)的工程技術(shù)研究，而是想探索人類自行構(gòu)建類似于地球的生物圈的可能性吧。
生物圈2號告訴我們，在沒有弄清楚一種材料如水泥、土壤等的性質(zhì)可能在系統(tǒng)中發(fā)生什么生物、化學(xué)反應(yīng)之前，就把它放進(jìn)系統(tǒng)中是很危險的，可能會引起連鎖反應(yīng)，從而破壞系統(tǒng)的平衡；沒有弄清楚某一個物種的生理和生化特性，沒有弄清楚物種之間的相互關(guān)系，是不能把它們搭配在一起的。
綜合生物圈2號和BIOS-3的經(jīng)驗和教訓(xùn)，美國航天局NASA在之后建立了一系列的實驗設(shè)施，以滿足人的物質(zhì)需求為目標(biāo)，進(jìn)行了由作物為核心生物組成的受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)研究，實驗進(jìn)行的很成功。日本也相繼進(jìn)行了有關(guān)的研究，建立了以作物為核心生物構(gòu)成的系統(tǒng)，進(jìn)行了有人實驗。我們自2004年以來也一直在著力進(jìn)行這方面的研究工作。
NASA建立的實驗系統(tǒng)
最后，我還想對生物圈2號的投資人表示一下敬意。作為生意人，投入巨資進(jìn)行這種對企業(yè)沒有收益的科學(xué)研究，實在是令人敬佩，他們一定是具有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和對生物圈的興趣。至今，他們還在支撐著生物圈2號的運(yùn)行和其中的研究工作，每年投入400萬美元。
生物圈2號1996年起由哥倫比亞大學(xué)接手管理，在投資人的資助下開展研究工作。2011年7月起由亞利桑那大學(xué)接管，還是由投資人繼續(xù)資助。生物圈2號每年僅電費就達(dá)100萬美元，20年來他一直正常運(yùn)轉(zhuǎn)至今，沒有這些企業(yè)家的堅持，它可能早已荒蕪變成了沙漠上的廢墟。
去生物圈2號的路上
生物圈2號入口處
在亞利桑那大學(xué)兩位教授的陪同下將要進(jìn)入生物圈2號內(nèi)部
當(dāng)年入住生物圈2號的試驗人員
生物圈2號的熱帶雨林區(qū)
生物圈2號海洋區(qū)
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