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在广袤的宇宙中,我们的星球地球独一无二,它宛如一颗璀璨的明珠,以其丰富多样的生命形态和壮丽的自然景观吸引着全球无数探索者的目光。
我们有广袤的海洋、雄伟的山脉、苍茫的沙漠和茂盛的森林,以及每一寸土地上的微观生物和宏观生物。 它是一个庞大而复杂的网络,由亿万生物组成,彼此相互依存、相互作用,构建出地球上无与伦比的生态系统 。在这个生物圈中,每一个生物都扮演着独特而重要的角色。从微不可见的微生物到壮丽的大型哺乳动物,从温暖的亚热带雨林到寒冷的北极冰原,它们共同构成了这个奇妙的生命之舞。每一次拍动的翅膀、每一声悦耳的鸟鸣、每一滴清澈的水珠,都是这个生物圈交织出的美丽音符,奏响着地球上生命的华彩乐章。
如此精密的世界,到底是怎么运作的?为了弄懂这个问题, 科学家们曾将4男4女关到一个密闭空间里。结果发现:人类有可能是被关在地球的。
“人造地球”实验
在科学界,人们将地球称为生物圈1号,而科学家们做的实验就叫做“生物圈2号”实验,可以理解为人造地球实验。
这是20世纪90年代进行的一项大胆尝试,目的是模拟地球上的生态系统,并探索人类在封闭环境中的生存能力。 该实验地点位于美国亚利桑那州的一座巨大生物圈建筑内,面积达到12700平方米。
生物圈2号的建筑构造异常复杂,包括一个巨大的玻璃穹顶,用于封闭整个生态系统。该穹顶由钢铁和玻璃构成,具备良好的保温和隔离性能。 在穹顶内部,建造了七个不同的生态区域,分别模拟了地球的不同环境,包括热带雨林、沙漠、海洋、农田等。 每个区域都经过精心设计和装饰,以模拟真实的环境条件。
生物圈2号的建设和运行成本高达2.5亿美元(约合17.5亿人民币)。 这个巨额的投资主要用于建造和维护复杂的生态系统,确保实验的顺利进行。当时一般的科学家都没有这个经费来做实验,但美国石油大王爱德华·P·巴斯却直接给他们提供了巨额资金,使得整个实验得以继续进行。 科学家们搜集了约3000种动植物和1000种微生物(包括细菌、真菌等),而且这些生物来自全球各地,确保了生物多样性。
等到生物圈2号全面建成,4男4女共8个来自英国、美国、墨西哥等5国的科学家一起进入了其中。 实验正式开始,他们在当天,也就是 1991年9月26日宣布:将在里面独立生活两年。他们本以为是住进了世外桃源,然而现实却狠狠给了他们一耳光。
生物圈2号崩溃
实验开始后不久,研究人员观察到氧气水平异常上升,导致植物的光合作用受到抑制。 这引发了氧气和二氧化碳水平的不稳定波动。由于氧气过剩和二氧化碳积累,植物生长受到限制。叶片出现枯黄、凋萎等症状,植物群落逐渐衰退。某些物种开始过度繁殖,如蚂蚁和蚯蚓。 这导致了生态系统中的物种失衡,进一步影响了生态平衡。
到几个月后,生物圈2号的氧气含量因植物的大面积死亡而降低,从正常的21%降到了14%。入驻的科学家们很快出现缺氧反应,变得头昏眼花。 为了保护实验的进行,研究人员不得不进行紧急干预。他们向生态系统中引入氧气,并清除了一些过度繁殖的物种,以试图恢复生态平衡。 到此时,他们独立生活2年的目标已经宣告失败。
然而即使人工干预,也未能阻止生物圈2号的崩溃。 由于缺氧,大量的动植物死亡,植物由于缺少昆虫授粉变得难以繁殖。 由于植物缺乏啃食,落叶的数量比预计的更多。细菌和真菌数量不足以将其分解,导致大量落叶堆积,物质循环彻底进行不下去。 更重要的是8个科学家由于来自不同国家,本身也很容易出现矛盾,使得他们很难通力合作,甚至还有不少摩擦。 最后经过讨论,科学家们认为生物圈2号未能达到预定目标,正式宣告实验失败。
值得一提的是,实验虽然失败了,但设施却保留了下来。 科学家们不时还会用它做实验,2011年,亚利桑那大学接手了所有权,不仅在里面搞研究,还将其开发成了景区,每天早上9点到下午4点都会营业接待游客。
人类被困在地球?
从生物圈2号实验的结果来看,封闭生态系统的维持和管理非常困难,需要大量的外部干预和调节,否则生态系统会发生崩溃。
地球的生物圈远比我们想象的复杂。地球上的生物体非常多样化,包括数百万种不同的物种,这些物种相互作用,形成了复杂的生态系统。 而且生物圈包括了地球与所有有机和无机物质之间的相互作用层次。从单个生物体到整个地球环境、气候系统,这样的层次性也带来了不同的时间尺度上的复杂性,包括食物链、生物圈化学循环等等。
此外,实验也揭示了人类在封闭环境中生存的挑战和限制。 在实验中,生态系统内的氧气水平和食物供应等需要借助外部技术手段进行维持和调节,而这些技术手段需要外部人类干预和维护,难以永续维持。 简而言之,在已知的科学技术条件下,人类难以在离开地球的条件下永续生存,我们像是被困在了地球。
其他相似实验
我国也有与生物圈2号实验相似的“月宫一号”实验,这是为了以后载人登月乃至在月球建立空间站所做的准备。
它位于北京航空航天大学校园内,总占地面积约为500平方米,先后进行了多次密闭实验。 其中2018年已经有志愿者完成封闭生存370天的成就。与生物圈2号相比,月宫一号的实验舱其实是很小的,它只有三个舱,其中综合舱(生活舱)只有42平方米,两个植物舱加起来也不到120平方米。
但麻雀虽小五脏俱全,这里有一个微型的生物圈,能够栽培粮食、蔬菜和水果,饲养有能吃残根败叶的黄粉虫,以及有专门降解垃圾的微生物环境,形成了一个完整的物质循环,完全能够实现自给自足。 不过这只是小型的生活舱,要构建一个与地球一样丰富多彩的生物圈知道现在还是不可能的,这也引发了人们更多的思考。
总结
随着人类对太空的探索不断加深,科学家们也在探索人类在外太空的生存和发展之道。其中,人类在其他星球生存的关键是要找到适合人类居住的星球。 生物圈2号实验作为全球目前范围最大、最为真实的太空模拟试验,能够为寻找宜居星球提供宝贵的参考数据。
通过生物圈2号实验,我们可以更为深入地了解生态系统的稳定性、不同生物群体之间的相互作用,以及环境对生物生存的影响等问题,从而更加清楚地认识到保护地球的重要性。地球的生态环境很可能是独特的,无法再造的,它是我们目前唯一的家园。
如今,地球环境的恶化已经成为全球关注的热点话题,人类如何在保护环境的基础上持续发展是一个亟待解决的问题。 在这个全球化的时代,唯有秉持合作、共赢的信条,才能使人类在外太空的探索中获得更多的成功。 而在寻找到具备生命条件的其他星球之前,我们仍然需要把保护好地球、实现可持续发展作为我们的重要任务。
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