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1991年9月26日,全球所有主要媒体均在头版头条刊登一条激动人心的消息:由美国太空生物圈风险投资公司建立的“生物圈二号”投入运行,8位科学家(四男四女)于上午8:15正式入住位于美国亚利桑那荒漠的一个模拟地球环境的全封闭温室,开始长期自给自足、与世隔离的生活。除一部电传机和电能供给外,他们与外界完全隔离,不得离开这个地方。这项实验被称为“生物圈二号”。
生物圈二号是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统,因将地球称作生物圈1号而得名,它由美国前橄榄球运动员约翰•艾伦发起,并与几家财团联手出资,委托空间生物圈风险投资公司承建,历时8年,耗资1.5亿美元。生物圈2号计划设计在密闭状态下进行生态与环境研究,帮助人类了解地球是如何运作,并研究在仿真地球生态环境的条件下,人类是否适合生存的问题。
按照设计思想,人类若能在这个模拟的地球中生活下去,就不怕地球环境恶化和资源枯竭,实在不行就在人类控制的“地球”中生存。为尽量贴近自然环境,该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间,通过一定的人工处理再利用。如实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。
生物圈二号就像一个巨大的生态球,在拱型玻璃罩下,里面有3800种动植物。此外还有湖泊、沙漠、树林、草地和农田、楼房,以及制造人工风雨的装置。两年里,8位科学家需亲自饲养家禽牲畜、种植农作物方能维持生活。在这里,任何东西也不会浪费,均会循环使用,如人吸入氧气呼出二氧化碳,绿色植物进行光合作用则正好相反。任何农药均严禁使用,庄稼有病虫害,需用瓢虫、黄小蜂进行生物防治。
生物圈二号设计寿命为100年,科学家们希望通过人在这个系统中能实现长期自给自足的生活,从而为人类开发太空、建立生存模型、探讨人与生物间关系、保护生态环境、实现可持续发展等提供依据。“生物圈二号”的目的是打算观察空气、水和废物在一个封闭的环境中怎样有效地再循环,以及在这个实验条件下评价是否能够创造出一个稳态的生态系统。
在这个生物圈里,科学家将对生态环境严格控制。若食草动物过多,将引起草地破坏,就必须猎食一些食草动物,若一种植物灭亡,他们将取出试管内储存的植物细胞,重新培养。科学家们需要进行大量的实验,才能维持生存、净化环境,稍有不慎,生态危机就会出现。
直到次年1992年4月,英国的《新科学家》周刊还认为“这是肯尼迪总统提出飞向月球计划以后美国实施的最令人激动的科学研究项目”。但一年后,这些科学家们实在呆不下去一个个病怏怏地出来了。随后,科学家们又组织两次封闭住人实验,但均以失败而草草收场,而且住人的时间一次比一次短。1993年9月26日,生物圈二号实验正式以失败告终。
那么生物圈二号是怎么回事呢?它为什么会以失败告终呢?
出人意料的实验结果:
(1)当入住的科学家们还未从兴奋和喜悦的心情中释放出来,他们就发现“生物圈2号”的生态状况急转直下,生物圈二号内的空气越来越差,氧气越来越少,氧气含量从21%迅速下降到14%(这相当于青藏高原上的氧气浓度),而二氧化碳和二氧化氮的含量却直线上升,二氧化碳浓度升高后导致疲劳和失眠,以至后来有两位科学家不得不依靠氧气筒睡觉。
(2)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。
(3)大部分脊椎动物死亡,所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。
(4)由于降雨失控,人造沙漠变成丛林和草地。
(5)刚开始,科学家们每天还可以到“海洋”中去畅游一番,但海水富营养化后形成的赤潮使人望而生畏。当科学家们看到许多活蹦乱跳的生物一一死亡时,心情就一天比一天糟,不到一年就死近1/4的物种使他们彻底丧失信心。
在为期两年的实验中,“生物圈二号”不得不开启逾24次,其中有一次由外向内输送空气,有两次补充纯氧以平衡里面的空气。
科学家们检讨了实验失败的原因:自然界不同于人工控制系统,大而全的设计导致了顾此失彼。生物圈二号内的土壤均来自一个地方,不像地球那样不同地带有不同的土壤类型。模拟的各类生态系统的空间分布格局及大小比例不合理。
地球上生态系统内的生物间关系很复杂,目前人类还未全面了解生物间的协调性。“生物圈二号”失败最重要的启示在于:我们人类目前对地球的了解还是远远不够的,人类最发达的科学技术对地球生物圈大尺度生态过程的模拟和控制能力是非常有限的,用科学技术圈代替生物圈是不可能实现的。目前最好的办法还是保护和利用好地球,进行环境保护和生态恢复是实现人类可持续发展的必由之路。或许这是投入这个实验项目的2亿美元所换来的一个忠实结论。
“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。所以,“只有一个地球”“地球是我们唯一的家园”这两个口号应当是我们这个时代所有人必须接受的新的地球观。
1971年7月26日美国宇航员詹姆斯•欧文登月时说:“我们的地球,是那样伟大而美丽,渺小而脆弱,好像一个蓝色的皮球,孤伶伶地悬浮在黑乎乎的空际。只有地球是温暖的、有生命的,好好照料、珍惜我们的地球,加倍爱护环境,爱护生命”。
但是,很遗憾的是人类对地球造成影响是深远的。随着蒸汽机的出现,人类由敬畏自然顺从自然的原始文明时代进入到依赖自然适应自然的农业文明时代之后再进入到征服自然牺牲自然的工业文明时代。随着工业时代车轮的前行以及人类改造自然能力强度和频度的不断提升,经济总值也逐步上升,然而,与之相随的是人类对自然资源的消耗大幅度增加以及生态环境的日益恶化,诸如气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化、大气污染、水体污染、海洋污染、固体废物污染等全球性环境危机,已严重威胁着全人类的生存和发展,成为人类可持续发展的重要瓶颈之一。人类若需可持续发展,就须解决好人类与自然环境的关系,走两者和谐发展的道路。于是,为走可持续发展的道路,继“橙色文明”的原始文明、“黄色文明”的农业文明和“黑色文明”的工业文明的涅槃之阵痛后,“绿色文明”的生态文明在新的时代呼唤背景下应运而生,即人与自然和谐发展,这也是人类未来走可持续发展的必由之路。
路漫漫其修远兮……
不管如何,生态文明的出现至少给处于迷茫穹顶之下的人类指明了一条可持续发展的道路!
然而,人类的长远发展仍然是一个自我的痛苦择决,诸个格局的角逐依然逃不出各方利益权衡的命运……
从地球的发展史来看人类的影响:
地球自形成原始壳以来,约46亿年。将一亿年缩为一岁,则地球现在已46岁。
在地球11岁时,生命开始出现。
在地球42岁时,大地开始披上绿装,即绿色植物出现。
在地球45岁时,恐龙类爬行动物盛行一时。
7个月前,即距今7000万年前,恐龙消失,大批高等哺乳动物出现。
10天前,即距今300多万年前,人类才出现。
24分钟前,即距今5000多年前,人类开始文明史。
1分钟前,即距今200多年前,大工业开始出现。
但关键的问题是:在这最后“1分钟”里,人口激增(http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-960425.html)、自然资源大量消耗(如森林的破坏:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-1110285.html;)、生态环境问题(如生物多样性锐减:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-1104987.html;垃圾污染:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-1146368.html;酸雨:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-963315.html;氮沉降:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-963830.html;生物入侵:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-961990.html;转基因:http://blog.sciencenet.cn/blog-565899-961203.html)也如雨后春笋般接踵而来……
从宇宙的发展史来看人类的影响:
若将138亿年的宇宙历史压缩到1年的时间里,日历上的每一秒相当于438年,日历上的一小时相当于158万年,日历上的一天相当于3780万年。
在这个宇宙年历里,一个人活到80岁,而宇宙时间才过去0.18秒。
此外,VY Canis Majoris (大犬座VY星),体积至少是太阳的80亿倍!而目前已知最大星体盾牌座UY的体积大约是太阳的210亿倍!这简直太疯狂了!
请爱护我们的地球!
注:囿于个人水平之限,错误在所难免。敬请批评指正!此外,本博文图片和部分文字介绍均源于网络(版权归原作者和(或)出版商,仅用于学术传播等非商业行为)。特在此致谢!
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