尽管人类已经取得了不少科技进步,我们能否在火星、月球或其他星球上建立起一个自给自足的生态系统,仍然是一个严峻的挑战。为了探讨这一课题,33年前,美国进行了一个名为“生物圈2号”的实验,结果却远比预想的更加复杂和艰难。
“生物圈2号”实验,顾名思义,是一个人工封闭的生态系统。它的目标是模拟地球的生态环境,创造一个独立的小世界,在这个小世界中,人类能够自给自足,维持生态平衡。
该实验从1991年开始,实验场地位于美国亚利桑那州的沙漠中,面积约为1.27万平方米,内部建有多个生态区域,包括热带雨林、沙漠、草原、湿地等。这些区域不仅有动植物,还有微生物和昆虫,目标是模拟地球的生态多样性。
“生物圈2号”内部有4男4女共8名成员,包括生态学家、医生、农业专家等。他们的任务是在完全封闭的环境中,依靠系统内的资源生存,进行为期两年的实验。
实验的初期一切顺利。为了确保系统能够正常运作,参与者们忙碌地种植作物、饲养家禽,努力让每个生态区域达到预期的平衡。
随着时间的推移,植物的生长逐渐旺盛,动物们也在各自的生态区域中繁衍生息。一切看上去都在按部就班地进行,系统内部似乎已经开始形成一个独立的生命共同体。
然而,好景不长,随着时间的推移,系统中的问题逐渐显现。
首先,湿度的问题成为了“生物圈2号”面临的第一个挑战。在沙漠区域,意外的湿气让原本应该干旱的生态环境变得潮湿,湿度过高使得生态系统中的沙漠区域植物突然变得过于繁茂。这些变化让原本计划中的沙漠生态系统失去了控制,反而威胁到了其他区域的生态平衡。
与此同时,热带雨林区域的牵牛花开始疯狂生长,它的藤蔓迅速遮挡了其他植物的阳光,导致生态多样性遭到威胁。为了恢复生态平衡,实验团队不得不亲自干预,用人工手段修剪藤蔓。
紧接着,实验中出现了动物种群失衡的问题。蚂蚁和蟑螂在“生物圈2号”内大量繁殖,成为了生态系统中的“霸主”,远远超过了其他动物种群的数量。与此同时,负责授粉的昆虫种群没有得到预期的繁殖,导致植物的繁殖受到了抑制。
这些问题进一步加剧了“生物圈2号”的生态危机,也让参与者们意识到,想要在封闭环境中维持生态平衡,并非易事。
在“生物圈2号”内,光照是至关重要的。由于玻璃和钢架的结构,尽管外面阳光明媚,但室内的光照强度只有外界的40%-50%。这导致了光合作用效率大幅下降,植物生长缓慢,氧气的生成也无法满足实验的需求。
令人震惊的是,氧气的浓度开始下降。最初,“生物圈2号”内的氧气浓度与外界相同,约为20.9%。然而,在实验进行到第16个月时,氧气浓度已经下降到14.5%左右。氧气的不足导致参与者们出现疲劳、睡眠呼吸暂停等健康问题,实验的生存压力逐渐加大。
分析发现,氧气浓度下降的原因,并不仅仅是呼吸作用和光合作用未能平衡。实际上,氧气和二氧化碳并未完全按照预期的方式循环,氧气与混凝土发生了化学反应,导致氧元素被“封存”在了混凝土中,无法释放出来。
除了氧气危机,食物短缺也成了参与者们无法忽视的问题。由于光照不足、土壤养分释放速率的不稳定,作物的生长速度远低于预期。尽管他们努力扩大快速生长作物的种植面积,食物短缺仍然困扰着他们,甚至在某些时刻,参与者们不得不忍受饥饿。
随着时间的推移,越来越多的植物和动物物种灭绝,生存的压力让实验团队不得不调整粮食结构,甘薯成为了主要的食物来源,但这也导致了参与者们出现了营养不良的情况。
为了应对氧气不足的问题,实验团队最终不得不从外界注入氧气。这个举措虽然暂时解决了生存问题,但也使得实验偏离了最初的目标。实验本应模拟完全封闭的生态系统,而氧气的注入使得实验未能完全实现自给自足的目标。
到1993年9月26日,实验结束了。尽管实验团队在封闭环境中坚持了两年,最终结果却是以“失败”告终。由于生态系统未能保持平衡,且氧气和食物供应依赖外部资源,科学家们认为这个实验并未成功完成最初的任务。
“生物圈2号”实验的结果虽然令人失望,但它为我们提供了宝贵的经验和数据。它让我们意识到,想要在封闭的环境中建立起一个自给自足的生态系统,远比我们想象的要复杂。
从更广泛的角度看,这一实验也提醒我们要珍惜我们的家园——地球。地球是我们唯一已知的适合人类生存的星球。或许在未来的某一天,人类能够在其他星球上生存,但这依然是一个充满未知和挑战的过程。