6、 的实验目的是什么?

6、 的实验目的是什么?
6、 的实验目的是什么?

6、 的实验目的是什么?
生物圈2号风雨十年
著名的美国“生物圈2号”实验是用来检验人类能否在火星上生存的.从实验伊始
到现在,已持续10年时间,中间经历了多次失败.这从侧面反映出,地球仍是已
知的唯一适合人类居住的星球,保护环境是何等重要.
如果对此次实验的历程进行反省,就会发现以下几个问题：
圆屋居 大不易…….10年以前,在美国亚利桑那州的索诺兰沙漠博物馆建成了一
座圆顶的透明建筑,4对男女科研人员来到里面准备呆上两年时间.在这里,他们
在他们进入圆顶屋以前的4年中,有关人员已在圆顶屋内布置好了雨林、沙漠、草
原、海洋、农田,另一个微型的世界造就成了.哥伦比亚大学的许多科学家在这
一地区为这个实验项目提供着技术支持.
科研人员刚刚进入到圆顶屋时很兴奋,他们自称是“生物驾驶员”.但很快他们
就发现情况不妙.从1991年9月开始,圆顶屋内的“生态环境”开始恶化,氧气含
量下降如此之快以至于科研人员的健康受到严重挑战,他们不得不要求打开“屋
顶”以便从“地球”获得氧气补给.
为期两年的实验在经历了一连串的技术故障、“生物驾驶员”之间的激烈争吵之
后终告失败.许多人将失败原因归咎于“生物驾驶员”以及本次实验的赞助商亿
万富翁埃德沃德·巴斯缺乏基本的科技知识.
物种平衡的重要性……….圆顶屋内本来是有适宜数量的蚂蚁和蜜蜂的.但一段时
间以后,蚂蚁数目疯长,成了一害.而蜜蜂却全部死亡,“生物驾驶员”只好人
工对植物花卉授粉.这使人认识到,生物多样性和物种平衡对地球是多么重要.
再来一次………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“生物驾驶员”再次进入圆顶屋进
行第二次实验,这种努力在1年半之后再次以失败告终.圆顶屋还有用吗?公众
再一次表示了疑虑.
实验要发展,必须搞“三产”?…….1996年,实验项目换了新负责人―――查勒
斯·巴里·奥斯蒙德,同时,哥伦比亚大学加强了对试验的研究力度.实验的内
容有所扩大,从2000个开始,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（巴斯曾要求进行100年）以便有充足时间观察圆顶屋内的野生
动植物的生长规律.
目前,圆顶屋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,就可以到圆顶屋外的各种设施上走一遭.如果再添
上10美元,还可以进入圆顶屋呢.

具体研究范围与主要结果（详细） ?
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...

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具体研究范围与主要结果（详细） ?
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。
表2：生物圈2号一年内总的农业生产量（kg）：
蔬菜：
菜豆8? 甜菜叶273? 甜菜根308? 胡椒13? 胡萝卜88? 辣椒63? 甘蓝83? 黄瓜17? 茄子155? 羽衣甘蓝11? 生菜90? 洋葱107? Bok choy12? 雪豆1? 南瓜籽8? 西葫芦287? Swiss Chard58? 甘薯叶64? 番茄288? 冬瓜261
粮食：
水稻196? 高粱131? 小麦113? ?
淀粉类蔬菜：
白薯198? 甘薯1335? Malanga84? 薯蓣20? ?
高脂肪豆类：?
花生24? 大豆14
低脂肪豆类：
蚕豆63? 豌豆15
水果：
苹果1?香蕉1024?无花果39?番石榴41?金柑4 柠檬10?酸橙4 柑桔6?番木瓜639
动物产品：? 山羊奶407? 山羊肉8? 猪肉35? 鱼10? 蛋6? 鸡肉8?
总计6630
氧气动力学令人困惑不解。1991年9月到1992年6月间，生物圈2号中氧浓度从20.5 1%下降到16.95%，到1993年1月中旬时则为14.5%。基于医学忠告，1992年6月后的几个星期在圈内不断输入纯氧，使其浓度回到19%。氧气浓度下降主要发生在密闭后的前4个月，此时为18%，1 9 92年4月以后，O2浓度则以每月0.25%的线性水平下降。O2浓度下降的真正原因并不十分清楚，利用几种方法的氧气动力学研究仍在进行，包括研究圈内氧同位素的分布。
生物圈2号气密性非常高。根据泄漏率和压力间的关系推知，年泄漏率为6%，而根据标记微量气体（SF6）逐渐稀释的测量结果证明，年泄漏率不超过10%。在最初的4个月中（19 91年9～12月），大气泄漏约10%，相应的外界气体于1991年末一次性注入。其它闭 式人工生态系统（如肯尼迪航天中心制造的生物量生产舱）每天的泄漏率就在1%～10%之间 。
2、食物生产与废物处理
生物圈2号中的农业系统必须满足3个主要要求，即无污染、集约型和可持续性。空 间生物圈风险投资公司和其农业区的主要顾问亚利桑那大学环境研究实验室，起初试验水培 和气培的种植技术，最后由于种种原因而不得不转向以土壤为基础的农艺技术。原因之一就 是 水 培必须依赖于化学营养液的输入，而这在空间是难以解决的。另外一个原因是如果没有能力 做 堆肥或利用植物/微生物系统进行废水再生，那么促使动物和人的废物及作物不可食生物量部 分等循环利用的相关问题就更难以解决。此外，堆肥或沼泽废水处理系统较湿氧化或焚化等物理系统更省能。
集约农业区共有50种150个品种，每轮种植约30种，主要有粮食、蔬菜、水果，此外还有饲养动 物和鱼（稻田中养殖），动物饲料包括苜蓿、象草、水风信子及各种农作物（利用其不可食生物量）。密闭后建立的农业系统平均提供8人80%的营养需要，包括谷物、豆类和蔬菜，但密闭后的前几 个月需食用密闭前种植的食物（其余20%的营养需要）。由于圈内缺乏紫外线辐射，因此，必须 补充维生素B12和维生素D。肉类很少，蛋每人每周平均一个。前10个月的平均食物 热量卡值限制在2000Cal/d（1Cal合4.18J），后来增加到2200Cal/d。食用前，食物均进行了称重和记录。农业区内不使用杀虫剂，而是利用有益昆虫和喷雾器（如肥皂水和硫磺、芽孢杆菌）来控制病 虫害的发生。废物循环是把动物废物和植物不可食生物量做成堆肥，并利用水生植物咸水湖 系统进行“进驻人员”废水处理。利用“土壤床反应堆”降低微量气体的积累。使用大气水分冷凝系统提供饮用水。
3、物种种群的动态变化
野生区域内的植物生长旺盛，前9个月生物量就增加了60%～75%。在热带雨林，树冠庞大茂密，相连成荫，因而抑制了小型植物，尤其是肉质植物的生长。沙漠中的多年生草本植物生长迅速，这也证明干旱条件下沙土有利于多年生草本的生长。
野生种数量起初有所下降，其中植物不到10%，陆地动物和昆虫不到30%，海洋种约为10%~20%。当食物网更为一体化且株冠成熟后，物种遗失的数量则减慢，且许多动植物在此时期 均有不同程度的繁殖。自从建立了生态系统后，人就作为主要捕食者来控制杂草和病虫害发 生并保持生物多样性。如果没有人的直接干预，在生物圈2号的初期运转期间，生物多样性必然会下降。
4、生理、营养及医学试验
生物圈2号中生产的食物基本上能满足“每日推荐饮食配额”（RDA）的需要，但没有什么剩余。进驻人员自从密闭后体重减轻了约10%~20%，这是对新环境初时不适应的 结果。1992年4月后，体重不再下降，有人甚至还胖了一些。这种低脂肪、低热量、富营养的食物可以显著降低胆固醇（从平均值约195降到125）、血压、白细胞数量和血糖含量。以前对小鼠的试验也有类似结果，并证实因此而可以延缓衰老、增加寿命。

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著名的美国“生物圈2号”实验是用来检验人类能否在火星上生存的。

“生物圈2号”建造在美国亚利桑那州的沙漠中，其命名是把地球视为“生物圈五号”而言的。“生物圈2号”是一个人工建造的模拟地球生态环境的全封闭的实验场，也有人把它称为“微型地球”，或“火星殖民地原型”。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、...

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“生物圈2号”建造在美国亚利桑那州的沙漠中，其命名是把地球视为“生物圈五号”而言的。“生物圈2号”是一个人工建造的模拟地球生态环境的全封闭的实验场，也有人把它称为“微型地球”，或“火星殖民地原型”。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。
1993年1月，8名科学家进入“生物圈2号”。科学家们原计划让工作人员在“生物圈2号”中生活两年，为今后人类登陆其他星球建立居住基地进行探索。然而，一年多以后，“生物圈2号”的生态状况急转直下，氧气（O2）含量从21％迅速下降到14％，而二氧化碳（CO2）和二氧化氮（NO2）的含量却直线上升，大气和海水变酸，很多物种死去，而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死亡，所有的传粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡。由于降雨失控，人造沙漠变成了丛林和草地。“生物圈2号”内空气的恶化直接危及了居民们的健康，科学家们被迫提前撤出这个“伊甸园”。“生物圈2号”的实验以失败告终。
多年来，人类梦寐以求地憧憬着冲出地球，向宇宙进军。随着地球环境的恶化，这种愿望里似乎又加进了欲逃离的色彩，人们上下求索，加快了寻找“诺亚方舟”的步伐。也许“生物圈2号”的失败有技术上的失误或设备上的欠缺，也许人们今后还会向“生物圈3号”、“生物圈4号”挑战。然而从“生物圈2号”失败的深层反映出来的信息远比其本身更冷酷无情。它向人们证明：大像无形，大青息声。地球环境是在经历了几十亿年的风风雨雨后形成的，对这种异常可靠的结构，人们渴望窥其脉络，望其项背，但却决不是简单的人工模仿再造能够完成的。
“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。

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