只有一个地球在线视频

同学们好，相信你们都看过这部电影

《流浪地球》故事设定在2075年

科学家们发现太阳急速衰老膨胀

短时间内包括地球在内的整个太阳系

都将被太阳所吞没

面对绝境，为了自救

人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划

就是倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机

推动地球离开太阳系

用2500年的时间奔往新家园

4.2光年外的比邻星

中国航天员刘培强（吴京饰演）

在遭遇了全球发动机停摆时

为了修好发动机，阻止地球坠入木星

开始展开饱和式营救

在与时间赛跑的过程中

无数的人前仆后继，奋不顾身

只为延续子孙后代生存的希望

还有一部影片——《火星救援》

曾在全球范围内掀起探讨人类火星殖民可能性的热潮

但想要完成这一目标，仍有若干技术难题需要攻克

其中一个核心难题在于

如何在火星建立适宜人类长期生存的生物圈？

我们知道，人类生存与发展所需要的资源

归根结底都来源于自然生态系统

自然生态系统不仅可以为我们的生存

直接提供各种原料或产品

如食品、水、氧气、木材等

而且在大尺度上具有调节气候、净化污染

涵养水源、保持水土等功能

进而为人类的生存与发展提供良好的生态环境

为了解决这一难题

美国曾尝试过名为“生物圈2号”的实验

下面，我们就来看看著名的生物圈2号试验

大家知道，生物圈是指地球上所有生态系统的统合整体

范围是大气圈的底部、水圈大部、岩石圈表面

生物圈是一个相对封闭且能自我调控的系统

地球目前是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方

那么，何为生物圈2号呢？

最初是一个环保组织倡议建立的

这个环保组织的负责人做事有点激进

所以他们提倡的东西听起来都有很超前的感觉

有一点疯狂的劲。想法很简单

建立一个封闭的结构

测试人类设计和运营一个完全独立的生态系统的能力

这一系统既能够为

人类往太空移民提供一个试验基地

也可以作为地球文明遭遇毁灭性打击之后的庇护所

还可以为科学家们提供一个很好的

研究自然生态系统的实验场地

人们把这个迷你型生物圈称为“生物圈2号”

其名字源于它的原始模型“生物圈1号”

也就是地球

德克萨斯州年轻的石油亿万富翁 巴斯

将这一大胆的设想付诸实施

资助建造了“生物圈2号”

“生物圈2号”位于美国亚利桑那州沃洛克镇

这里光照强烈，生态环境相对荒凉

有些类似于太空的环境

它建造于1987-1991年之间，占地面积1.28公顷

包含5个野生生物群落

热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠

和两个人工生物群落（集约农业区和居住区）

它们以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板

分别由美英生物和生态学家设计而成

还有两座圆顶辅助建筑，那便是生物圈的“肺部”

其屋顶通过上升和下降

来调节由于昼夜温度交替造成的内外气压差

此外，有20多个空气处理器单元

用于调控生物圈中空气的温度和湿度

指挥室通过遍布圈内的5000多个传感器有效地控制多个参数

如温度、湿度、光照强度、CO2浓度等

圈内共有约4000个物种

其中动物、植物约3000种，微生物约1000种

它们分别来自澳大利亚、非洲、南美、北美等地

系统内既有高大的树木

也有矮小的灌木草丛植物

各个野生生物群落中的生境并不一致

有相对独立的生态区将它们互相隔开

例如，热带草原和沙漠间有一簇灌木丛而相对隔离

为了保护各个群落不受环境胁迫

在其周围种植了耐性强的植物

例如，热带雨林的周围是浓密的姜科植物

从而保护内部树种免遭侧面强光的照射

生物圈2号中选择植物的标准

主要考虑动物消费者的生命保障

分类多样性、物理参数

植物的可利用程度和美学价值

为了适应达尔文的自然选择过程

植物种类开始时比系统能支撑的要多一些

这样可以补偿物种的遗失或灭绝

并最终促进系统的持续稳定

生物圈2号实验目的是研究人类及多种生物

在密封且与外界隔绝的人造系统中

是否可以经由系统内的空气、水

营养物的循环与重复使用下

而能够健康、快乐的生存下来

生物圈二号的工程建造经费约2亿美元

运转费用每年约600万美元

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

被用于测试人类是否能在

以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作

也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途

生物圈二号建设之时

招募进入其中的志愿者的工作也在同步进行

报名者趋之若鹜

但对体能、心理等素质的“苛刻”要求

使众多来试者望而却步

经过严格的筛选， 1991年9月26日

来自英国、墨西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的

科研人员首次进驻生物圈2号

他们中有海洋学家、植物学家

气象学家、机械工程专家及医学专家等

1993年6月26日，停留21个月后

结束了为期两年、与世隔绝的生活

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

当时一篇文章称它为“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”

参与生物圈二号计划的人

和宇航员一样被视作英雄

如果成功了意味着什么？

意味着人类可以离开地球生存

意味着人类可以把生物圈二号搬到火星去

在火星安家落户

然而，尽管这些“居民” 事先花去几年时间接受了相关培训

拥有每年耗资百万美元的技术支持

但各种各样的问题仍然接踵而至

比如技术问题、人与社会问题、生物问题、管理问题等

这些问题最终也导致了此次任务的失败

1、技术问题

志愿者进入生物圈二号不久

圈内含氧量开始下降

并最终低于14.5%，而正常水平为21%

含氧量低会导致疲劳

并威胁到圈内居民的健康，这相当于高原反应

而一氧化二氮和二氧化碳的含量却在增加

所以这个设备很快就难以运作

为了解决这些问题，科学家们决定向设备注入氧气

并且每天打开“肺部”

以允许来自外部环境的空气流入

缺氧的主要原因似乎是因为

氧气被生物圈二号的一些混凝土结构吸收了

随后科学家们又通过密封混凝土来克服这个问题

然而，氧气降低或者二氧化碳增加还有一个可能的原因

是生物圈内土壤中的微生物过多

它们会将氧气转化为二氧化碳

2、人与社会问题

进入生物圈二号不久

8位居民很快发现他们无法生产足够的食物来养活自己

他们带来了各种用来种植的种子

比如花生、玉米、蔬菜等

然而他们却遇到了各种各样的问题

比如虫害、植物病害

随着食物危机的加深

他们不得不吃掉一些带来的种子

鸡、猪等家禽也因为面临与居民竞争食物而被吃掉

如此一来，便形成恶性循环，自给自足的幻想破灭

在最初的6个月，他们一直处于饥饿状态

平均体重下降16％

人际关系问题也是不可避免的

根据参与者之一简·波因特后来发表的文章称

8个人在居住6个月后便分成两派

虽然两个小组一起工作，但是却无法相处

这也导致他们难以齐心协力来解决所面临的问题

3、生物问题

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各种类型的生态系统“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

这些生物在此大量繁殖

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

但由于缺乏相应的消费者和分解者而迅速积累

大量的枯落物面临清理问题

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

同时引入的25种脊椎动物中有19种消失

4、管理问题

也许生物圈二号最严重的问题之一

是缺乏高水平的科学管理

在这次任务即将结束时

一个专家团队专门做了一个分析报告

该报告指出该项目的几点不足之处

比如缺乏一个完善的书面的科学计划

缺少科学信息交流和互动等

建议任命一名科学研究主任监督项目的进展

并确保管理人员公开讨论他们的任务进展情况

1994年3月，经过短期修整之后

生物圈二号又迎来了第二批居民，共7人

但是在第二次任务期间

由于生物圈内一氧化二氮积累过多以及项目管理问题

任务不到一年便匆忙结束了

实验再度以失败告终

从此，再也没有人在“迷你地球”上过日子了

1994年6月，生物圈二号的管理公司解散

其管理工作先后被移交给哥伦比亚大学和亚利桑那大学

用于科学项目研究

“生物圈2号”的失败告诫我们

已有的研究与实践表明

自然生态系统的具体功能虽然人工可以替代

比如污水净化、植被恢复、土壤修复等

但在规模尺度上的自然生态系统功能

至少到目前为止仍然没有人工可以替代的可能

也就是说，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

可供人类生存的生物圈

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

只有善待和保护好我们的地球才是我们真正的出路

但，我相信，随着科技的发展

未来必定会有生物圈3号、4号……

人类早晚会克服这个难题

终有一天我们会创造更美好的未来

谢谢