1、生物圈2號(hào),岳陽市九中 曾向,美國建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號(hào)是一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),因把地球本身稱作生物圈1號(hào)而得此名。它由美國前橄欖球運(yùn)動(dòng)員約翰艾倫發(fā)起,并與幾家財(cái)團(tuán)聯(lián)手出資,委托空間生物圈風(fēng)險(xiǎn)投資公司承建,歷時(shí)8年,耗資1.5億美元。,1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進(jìn)駐生物圈2號(hào),1993年6月26日走出 ,停留共計(jì)21個(gè)月,在各自的研究領(lǐng)域內(nèi)均積累了豐富的科學(xué)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。來自英國、墨 西哥、尼泊爾、南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實(shí)驗(yàn)人員在對首批結(jié)果進(jìn)行評估并改進(jìn)技術(shù)后,于1994年3月6日二次進(jìn)駐,工作10個(gè)月后于1995年1月走出。他們在這

2、期間對大氣、水和廢物循環(huán)利用及食物生產(chǎn)進(jìn)行了廣泛而系統(tǒng)的科學(xué)研究。生物圈2號(hào)是世界上最大的閉式人工生態(tài)系統(tǒng)。它使人類首次能夠在整體水平上研究生態(tài)學(xué),從而開辟了了解目前地球生物圈全球范圍生態(tài)變化過程的新途徑。更為重要的是,它將作為首例永久性生物再生式生保系統(tǒng)的地面模擬裝置而有可能應(yīng)用于人類未來的地外星球定居和宇宙載人探險(xiǎn)。,生物圈2號(hào)概況 占地1.28公頃的生物圈2號(hào)的地上部分為涂有粉劑的立體鋼架構(gòu)型,配有雙層玻璃窗板;地面部分為焊接不銹鋼板,并用鋼墊密封?？傮w積約為180000m3。其內(nèi)部主要由7種生態(tài)群落區(qū)和兩個(gè)大氣擴(kuò)張室(也稱作“肺”)組成。此外,還設(shè)有能量中心和冷卻塔等設(shè)施 。 為了減輕

3、立體結(jié)構(gòu)的負(fù)荷,生物圈2號(hào)的內(nèi)部壓力略高于周圍大氣壓。眾所周知,溫度改變必然導(dǎo)致壓力變化,而這種伸縮中的壓力變化足以破壞玻璃窗板(計(jì)算值極易超過kPa）。為了解決這一矛盾,沒有像通常那樣采取抵抗壓力的措施,而是為該圈裝配了兩個(gè)稱為“肺”的體積可變室，以使大氣在恒壓下脹縮。兩“肺”就如同巨大活塞通過密封膜連接在氣缸上一樣,上下垂直運(yùn)動(dòng)距離約達(dá)15m?；钊亓慨a(chǎn)生相對于周圍大氣壓力的內(nèi)部正壓。正壓具有兩大優(yōu)點(diǎn):不論什么地方有泄漏,內(nèi)部大氣就會(huì)向外擴(kuò)散從而保證排除外界污染；活塞的持續(xù)下滑則表明某處出現(xiàn)泄漏。兩“肺”的體積占到該圈密閉體積的30%。 除上述設(shè)施外,其內(nèi)部還包括分析、醫(yī)療、獸醫(yī)、監(jiān)控、維

4、修、鍛煉、影視等室,分布在不同部位。 與地球生物圈類同,生物圈2號(hào)在物質(zhì)上閉環(huán),通過工程手段禁止它與外界大氣和地下土壤進(jìn)行物質(zhì)變換。在能量上開環(huán),允許太陽光通過玻璃結(jié)構(gòu)供植物進(jìn)行光合作用,同時(shí)引入 電能供技術(shù)系統(tǒng)操作運(yùn)轉(zhuǎn)。在信息上也同樣開環(huán),通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電話、攝像、電視與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換,并通過電視可以與外界工作人員及親屬進(jìn)行面對面的交談,還可放映電影和收看商業(yè)電視節(jié)目。電能及熱控能源從外界通過氣密裝置輸送進(jìn)來,當(dāng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移時(shí),不允許內(nèi)外流體進(jìn)行任何形式的交換或混合。 生物圈2號(hào)的“神經(jīng)系統(tǒng)”是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),它是從位于居住區(qū)的指揮室輻射出的微處理機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這一

5、內(nèi)部“神經(jīng)系統(tǒng)”通過信息通路與外界附近的“飛行控制”樓內(nèi)的計(jì)算中心相聯(lián)通。該樓作為分析中心而成為生物圈1號(hào)和2號(hào)間獲取分析數(shù)據(jù)及通訊的主要窗口。居住區(qū)內(nèi)的指揮室通過遍布圈內(nèi)的5000多個(gè)傳感器(每15分鐘記錄一次并讀入無限增長數(shù)據(jù)庫)能夠有效地控制所有主要的操作參數(shù),如溫度、濕度、光強(qiáng)、水流量、pH值、CO2濃度、土壤濕度、儀器運(yùn)作狀態(tài)等,并能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳感器及所有報(bào)警裝置的狀態(tài)顯示。每件裝置均有手動(dòng)控制開關(guān)以防“神經(jīng)系統(tǒng)”任何部位的失靈。 盡管整個(gè)圈內(nèi)為熱帶氣候,但由于不同生物群落的冷暖要求不同,因此,各自又有相對獨(dú)立的溫度。由于生物圈2號(hào)位于海拔1200m的沙漠上,其外圍大氣壓不是標(biāo)準(zhǔn)壓力1

6、013 kPa，而僅約為882kPa,因此,其內(nèi)壓只能略高,即為8824k Pa。利用機(jī)械系統(tǒng)模擬地球自然環(huán)境,例如制造海洋波浪、潮汐、溪流、瀑布以及按照季節(jié)要求控制風(fēng)、雨、濕度等,并控制鹽分梯度及營養(yǎng)循環(huán)速度和進(jìn)行海水淡化。,研究過程,1991年秋，來自4個(gè)國家的8位科學(xué)家進(jìn)入進(jìn)入“生物圈二號(hào)”，開始為期二年的“世外桃園”生活。 一開始，科學(xué)家們過著有條不紊的生活，上午耕種莊稼、飼養(yǎng)禽畜等，下午研究“生物圈二號(hào)”內(nèi)的情況。可是好景不長，“生物圈二號(hào)”就發(fā)生了意想不到的事情。先是氧氣含量不足，科學(xué)家出現(xiàn)疲倦、失眠等癥狀。為了安全，不得不破例從“生物圈一號(hào)”輸入氧氣。這個(gè)危機(jī)沒進(jìn)多久，“生物圈二

7、號(hào)”中的二氧化碳濃度升高。終于，“生物圈二號(hào)”一片大亂，二年內(nèi)有30%的物種消失，25種脊椎動(dòng)物只有6種存活下來，多數(shù)昆蟲消失，更可怕的是蜜蜂、蜂鳥和其他可為植物傳粉的生物幾乎全都滅絕，這使得植物難以繁衍延續(xù)。而有些生物卻空前繁盛。牽?；ǒ傞L，螞蟻、蟑螂成災(zāi)。 8位科學(xué)家度日如年，由于陽光不足和嚴(yán)重的蟲害，使農(nóng)作物歉收。他們中的一位后來回憶說，他不得不把每天95%的時(shí)間花在養(yǎng)活自己上，幾乎沒有時(shí)間從事科學(xué)研究工作。即使如此，他們的平均體重下降了14%。漫長的731天過去了，走出“生物圈二號(hào)”的科學(xué)家們仿佛逃出了人間地獄。,生物圈2號(hào)鳥瞰,生物圈2號(hào)全景,生物圈2號(hào)遠(yuǎn)景,夜幕下的生物圈2號(hào),01

8、,居住區(qū),農(nóng)業(yè)區(qū),沙漠,沼澤,海洋,熱帶雨林,熱帶草原,返回,生物圈2號(hào)外景,02,“西肺”,“南肺”,農(nóng)業(yè)區(qū),居住區(qū),熱帶雨林,海洋,沼澤,熱帶草原,沙漠,返回,生物圈2號(hào)內(nèi)景,03,返回,生物圈2號(hào)的工作人員,04,返回,生物圈2號(hào)的其它設(shè)施,11,居住區(qū)外觀,12,農(nóng)業(yè)區(qū)外觀,13,“沙漠”區(qū)外觀,14,“海洋、沼澤、熱帶草原”區(qū)外觀,15,“熱帶雨林”區(qū)外觀,21,廚房,臥室,餐廳,22,農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)景,23,“沙漠”,24,25,“海洋”,26,“熱帶草原”,27,“熱帶雨林”,28,“西肺”,29,“南肺”內(nèi)部,31,生物圈2號(hào)全體候選人,32,工作人員馬克納爾遜,33,羅伊沃爾夫德博士在準(zhǔn)備午餐,34,工作人員馬克范塞勞 在“海底”抓魚,35,琳達(dá)利負(fù)責(zé)用生物方法治理害蟲，她正在往生物圈2號(hào)中釋放瓢蟲。,36,農(nóng)業(yè)區(qū)的工作人員,41,生物圈2號(hào)施工工程測試室,42,生物圈2號(hào)控制中心,43,生物圈2號(hào)內(nèi)部的管道,44,生物圈2號(hào)發(fā)電廠,45,海洋、沼澤和