这是一项被称为 “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”，由系统生态学家、激进环保组织Synergist（协作者）的创立者约翰·艾伦发起。它成形于1982年法国乡村的一场会议，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……

▲

地球上可供人类使用的资源

真的会消失殆尽吗？

▲

当这座星球不再合适人类居住，

我们将去往何方？

早在上世纪80年末90年代初，科学家们就开始寻找一种 “模块移居” 的可能，他们在美国亚利桑那州图森市北郊的索诺兰沙漠中，建立起一做密闭的大型温室建筑群——生物圈2号。

乍看，你大概以为是《火星救援》的内景棚。但其实，这个最早的真人秀实验是以一种科幻片落地的形式而开始的。

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。

当时它被视为是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，并在后来的30年里为科学家提供了生态系统大尺度的监测实验与研究。

因 “协作者” 而开始

2亿美金造出一个『小地球』

______

▲夕阳下的生态圈2号

人类生活在地球上，每天呼吸、进食、洗浴、享受阳光与风，却很少会思考，这一切是如何来的？我们所 “免费” 在享用的，需不需要买单？

1987年，系统生态学家／工程师约翰·艾伦主导了一项实验：为了验证人类能否自我复制一套可循环的地球生态系统模块，他和团队获得了德克萨斯州年轻的亿万富翁艾德·巴斯2亿美元的资助（是1987年的2亿美金，OMG），来人造一个 “地球生物圈”。

▲建筑从1987年动工，历时4年完工，设计使用寿命为100年

这一建筑群不仅包括人类居住区和集约农业区，还有热带雨林、海洋、稀树草原、湿地和沙漠这五个小型生态系统。

▲

这组成了规模空前的建筑工程奇观：

6600扇双层玻璃窗，

将1.27公顷的土地罩了起来。

容积超过20万立方米，建筑最高点达27.7米。

▲

内部几乎是一个封闭的系统，

废物和水可以完全回收利用，

因而与外界物质的交流极其有限。

▲主体建筑外，还建了两个巨大且可伸缩的 “肺” （如图的大半圆）作为缓冲，这是为了避免内部空气因热胀冷缩给密封的建筑结构造成过大的压力

在当时，“生物圈2号” 是全球密封性最好的建筑，其运行时的内部气压略高于外界大气压，因此即使出现小破损，外界物质也难以进入。

而能量和信息交换上，它又是一个开放系统，太阳能可以透过玻璃进入该系统，电力供应正常，空调、电话等设备均可使用。

高价复制的生物圈

一本精挑细选的『居民册』

______

在庞大的生物圈2号内，

除人类居住区、2500平方米的集约农业区外，

还有一个兼容并包的 “荒野区”

▼

▲

1900 平方米的热带雨林

不仅有300多种热带植物，还有一个小瀑布；

850平方米的 “海洋” 中生长着珊瑚，

450平方米的红树林湿地，

可谓 “麻雀虽小，五脏俱全”；

1300平方米稀树草原和1400平方米沙漠

都汇聚在一个玻璃屋顶下……

不仅植物种类多样，乔迁至此的动物也不少。

作为 “消费者”，动物在生态系统中还要扮演传粉者等重要角色。但想在封闭系统中维持异养生存并非易事，可以说每一种列入生物圈2号 “居民名单” 的动物都是精心挑选出来的。不仅需要发挥生态作用，如蜜蜂和白蚁；还得有一定的美学价值，如艳丽而多彩的蝴蝶。

▲生物圈2号的居民名单里，还有4只产于非洲、夜行性的树栖灵长类动物粗尾婴猴，它们体形娇小，大眼大耳，并在实验期哪成功产下了两只宝宝…

据统计，进入生物圈2号的社会性昆虫有250群，非社会性昆虫有2万多只。除昆虫外，鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物也都有代表进驻。

实验的最初，“观众们”都很好奇，它们中有多少能在这一封闭系统中长期存活？著名生态学家霍华德·奥德姆认为：即便是精心打造的生物圈，也仅有五分之一的物种能够存活下去，后来证明，事实情况比他预计得还糟。

失败却极具意义

『生态玻璃球』的移居模式

______

▲如果将密闭的生物圈2号比喻为一只如今市面上可以经常见到的 “玻璃生态球” ，你会很容易理解它的运作原理

在一只 “玻璃生态球”里，装着淡水、空气、绿藻植物、一种似虾状节肢动物、蜗牛，及一些浮游类动物和植物，当然还有微生物。（这些生命及其所在的环境是与外界完全隔绝的）

▲就是这样简单的循环工作原理，是科学家们认定的未来人类在太空建造长期生存空间的必然模式

其中，绿色植物利用空气中的二氧化碳和水分在太阳光下进行光合作用合成有机物质并供给氧气，动物食植物或其碎屑，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开始新的循环……

所以，这就是一场巨大版密闭玻璃球的真人秀实验，人类在生物圈2号内进行了两次重要的定居实验。

▲第一次实验持续的时间最长，从 1991年9月26日到1993年9月26日，整整两年时间，影响也最为深远

在实验开始前，生物圈人的选拔和培训工作早前几年就被提上日程。让人意想不到的是，在一系列入选条件中，竟有一条是要有 “大厨级别” 的厨艺（估计是为了抵抗不丰富食物危机）

最终，来自美国、英国、德国和比利时的8人（4男4女）经过层层选拔入选，开始了长达两年的定居实验。

▲如今，遗址上的人类生活区里，厚厚的气密门还在。从当年实验人员的起居室到一应俱全的厨房，与我们日常所见并无两样

▲

人类居住区南面是集约农业区，

也就是实验人员的 “菜篮子”。

这里种植着各种农作物、蔬菜和水果。

中国古老智慧的 “鱼-水稻-满江红” 稻作体系

也被复制到了这里。

为避免污染整个生态系统，所有农业生产过程中

不能使用杀虫剂等有毒有害的化学物品，

严格遵守 “有机” 原则。

▲

生物圈人不仅要亲自躬耕，

食物的加工处理也得亲力亲为，

如收获的小麦需要加工研磨成面粉，

再制成面包或意面等食品，

甚至要到荒野区的热带雨林

去采集可可树的种子自制巧克力。

▲

此外，他们还饲养了少量的鸡、羊和猪，

可提供相应的蛋、奶和肉类。

定居实验第一年的农产品产量并不高，

8人的体重都明显下降。

但在第二年他们的体重

就随着农产品产量的增加而有所回升。

不过，由于长期食用低热量、高营养的食物，虽然吃不饱，但他们的健康状况较实验之前都有改善：胆固醇和血压降低，免疫系统得以增强。据统计，在这两年中，生物圈2号产出的食物只占8人食物总消耗量的83%，剩下的17%来自应急食品。

实验期间，生物圈2号中二氧化碳浓度波动较大，季节性波动也颇为剧烈，冬季可高达4500百万分比浓度，夏季约1000百万分比浓度。

16个月后，内部的氧气含量从最初的20.9%降至14.5%，相当于海拔4000米处的平均氧气含量。有人因此出现了失眠和长期乏力的症状。

因此，生物圈2号曾两度被注入外界空气，以增加氧气含量。这被很多人看作是实验失败的标志之一。

▲正如生态学家奥德姆的预测，生物圈2号中的绝大多数脊椎动物和传粉昆虫相继死亡，而蚂蚁和蟑螂数量大增，蚂蚁在很大程度上担当起传粉者的角色

在第一次定居实验结束后，科学家们又对生物圈2号进行了大量改进，如将混凝土封闭起来，避免其吸收二氧化碳。

1994年3月6日， 第二次定居实验拉开了帷幕，7位新人（这次是单数结构）进驻生物圈2号，预期要完成10个月的实验。相比起第一次，第二队的实验实现了100%的食物自给。只是由于资金、人事和舆论的多种变动、破坏和阻力，这次定居实验只进行了6个月便匆匆收场。

『回不去的地球』

对于生物圈2号实验的思考

______

▲你听说过计数单位 “京” 吗？

 修复生态圈到底有多昂贵？

当年，科学家们之所以建造 “生物圈2号”，还有一个目的是，测算人工复制一个生态循环系统的造价。

根据实验，科学家保守估计，制造类似地球生物圈的代价高达300京美元。而 “京” 是什么数字概念？一万万是一亿，一万亿是一兆，一万兆就是一京了，“京” 是名副其实的天文数字。

这个数字还只是人与自然的可持续环境的初步价值，并不包括几百万种生物与人类和谐相处所需的环境修补费用，而且是美元。

▲据北京市财政局网站公布：2014至2016年，北京市大气污染治理总投入，达到360亿。而这只是北京一地的投入

▲而如今，在生物圈2号遗址上，仍有3个装有火山岩石的托盘，在进行着缜密的监测与实验，这些数据随后能代入气候模型，将有助于应对全球气候变化

失衡的弱肉强食关系

会直接引发人类灭绝

《圣经》中传说，上帝给了诺亚启示，将世界上的成对动物带上了诺亚方舟，从而使人类和万物因此逃脱了被洪水灭亡的命运。

那么，这个巨大的 “生物圈2号”，真的能成为未来的诺亚方舟吗？

现实是令人失望的。选入圈内的25种脊椎动物，只有6种幸运的活了下来，昆虫类动物几乎全军覆灭，包括为帮助植物传播花粉而选入的蜂鸟、蜜蜂、蝴蝶等小动物。也因此，大部分植物无法完成自然授粉，而只开花不结果。

于此同时，一些适合生存的物种在这个生物圈里，却得到了迅速繁殖。昆虫中黑蚂蚁成了巨大的家族，蟑螂和美洲大虫更是迅速繁殖，令人吃惊。

经过研究发现，氧气含量的急剧下降，是因为生物圈人为了获得食物正积极堆肥，进行农耕，导致了生物圈里的2000立方米沃土中，含有过量有机物，引起微生物迅速繁殖，消耗了大量的氧气。

此外，生物圈中还出现超量的其他一些有害气体，如一氧化二氮。这些气体还会和混凝土表面发生化学反应，直接对居住人员的健康造成了巨大威胁。

密闭社交，对人性的思考

▲8名生物圈人，全部装备了类似电影《星际迷航》中的制服

按照最初的设想，“生物圈2号” 的入住者要实现自给自足，靠自己种植的农作物和包养的家畜家禽提供食物，而且还要靠里面的生态系统提供氧气。

只是在开始没几天，一位生物圈人珀英特就因为不善农事而被割草机削掉了一截手指，不得不离开密闭空间处理伤口。这为整个密闭实验计划，蒙上了阴影。

漫长的实验中，8个生物圈人过着半饥半饱的日子，不断地消瘦，甚至一位的体重，在最初的一年时间里，从入住前的260磅降至150多磅！

由于食物的缺乏，人性中丑陋的一面也开始暴露出来。人们开始变得烦躁不安，甚至为了像饭桌大小的巧克力能吃多久而产生激烈的争论。更有人因抵挡不住饥饿而偷吃食物，搞得8个人争吵不体。

▲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

这种紧张被新闻报道和科学目标不一致所放大。最终，实验还未过半，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。而他们95%以上的工作时间，都在为填饱肚子而忙碌，原先准备进行的科学研究相关工作，根本无法实现了。（温饱问题果然是第一要事啊）

观光or实验

生物圈2号的长久意义

随着第二次实验的结束，1995年12月美国哥伦比亚大学接管了租约。他们研究不同高度的树冠以及温度的变化会如何影响叶片的呼吸作用；蚂蚁是如何成为入侵物种的；以及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），更因为得不到许可做任何重大的改变。

▲之后的4年，生物圈2号就跟一个观光胜地差不多

“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。

到了2007年，“生物圈2号” 因为庞大的运维费用（600万/年）差点被推平去建造公寓，好在美国亚利桑那大学适时介入，接手了租约。

但之前的实验都被搁置了。雷格·巴伦回忆起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。”

2011年，巴斯把这座建筑捐赠给了亚利桑那大学，同时还捐助2000万美元来启动新项目。如今，你可以上生物圈2号的官网（http://biosphere2.org）更新一些最新实验信息，以及预定参观与学习tour。

当年那个被削掉一截手指的珀英特，则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）一起，应用了曾经困难艰苦中获得的知识，创立了总部位于图森市的Paragon太空开发公司，试图为NASA和其他客户开发生命维持系统。

她说：“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。” 

可如果退回到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。20多年过去，祸兮福兮。

这值得更深的思考。

（本文部分图文取自网络、biosphere2主页等）

环保｜自然｜简单｜健康

更多关于环境话题，点击下方图片阅读

这些塑料垃圾居然可以这么玩！

那些随手丢掉的塑料，终将被你吃下......

*本站内容欢迎分享，转载请以超链接形式注明内容来自本站，但拒绝有商业目的的转载！