生物圈2号一败涂地的原因 -0-

地球叫生物圈1号,所以叫生物圈2号

生物圈2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系统,历时8年,耗资1 .5亿美元,占地1.25公顷.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,为将来建立外星基地打下基础.为了尽量贴近自然环境,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.例如,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2号模拟了地球生物圈的全部生态环境,包括了森林,草原,农田等陆地生态系统,也包括了水域生态系统
农田生态系统是其中的一部分,毕竟住在里面的人也要靠这个吃饭的

事实表明,“生物圈2号”的设想是不现实的.1993年1月,8名科学家进入“生物圈2号”一年多后,由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应,生成碳酸钙,导致其中氧气含量从21%降到14%；二氧化碳含量猛增.另一个意外是,“生物圈之号”运行3年后,其中的一氧化氮含量剧增到了79%,足以使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康.
科学家还发现,除了藤本植物比较繁荣外,所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了,大树也摇摇欲坠；昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外,几乎都死了,人造海洋中生物生存情况略好于陆地；人造沙漠由于没有控制好降雨,变成了草地；“生物圈2号”下层的温度又大大低干预计的数字.1996年卫月卫日,哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”.
科学又一次证明,地球是唯一孕育生命的星球.20多亿年间,地球上生物繁衍生息,存优汰劣,留存至今的动物约有数百万种·人类从诞生起,衣、食、住、行以及经济活动,无一不依赖这个星球,地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系统,是人类赖以生存的基本环境.目前,人类还无法用人工方法保持地球的活力,没有人知道怎样建造一个脱离地球自然环境,而又能让人类休养生息的生态系统.

好像是里面的二氧化碳和土壤还是墙体中的水泥发生化学反应被固定住了,影响了植物的光和作用,得不到足够的氧气,最后不得不结束实验

生物圈II号是美国科学家建造的一个生物实验室,这个实验室是不依靠外界支援,自给自足,就像一个小型的生物圈,但最终还是以失败告终.这就说明地球这个大生物圈是人类惟一的可持续发展的居住场所.其它的人工生物圈都或多或少在循环的过程中资源逐渐匮乏,不能持续.同时也是呼吁人们保护和节约地球现有资源,才能使人类活得更长久.

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.为了尽量贴近自然环境,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.例如,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.
1991年9月26日首次进驻
4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国、墨西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评估并改进技术后,
于1994年3月6日二次进驻
工作10个月后于1995年1月走出.他们在这期间对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究.生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星球定居和宇宙载人探险.
首批8名科学家在21个月的密闭人工生态环境中按照各自的研究范围进行了广泛、细致、深入的观察、记录、分析,研究项目包括生物地球化学、土壤、水、海洋、“全球”生物量、 农业、遗传、生理、营养、医学、心理以及技术和工程学等内容.本文仅就几个较为重要的研究结果概括如下：
1、大气动力学与大气泄漏
在微小的闭式生态系统中生物地球化学循环速率显著加大,这是由于它缺乏地球生物圈所具 有的巨大贮存作用以及有机体与无机物的比率大大增加的缘故.即使在生物圈2号这样大的装置中,大气CO2（二氧化碳）的平均滞留时间仅为1～4天,而地球生物圈中则约为3年.生物圈2号中浓度为1500ppm的大气CO2（约为地球大气CO2浓度的4倍）,约相当于100kg的碳,这一数量与圈内的生物量和土壤中的有机碳相比大大降低,分别为100∶1 和5000∶1,而地球中的相应比例分别为1∶1和2∶1.生物圈2号中CO2的波动范围为700～800ppm/d,一般为500～600ppm/d,有时会更低,这与季节、昼夜循环和天气变化导致的光合作用和呼吸作用的动态消长有直接关系.当光强（光合成光通量,PPF）达到一年的最低值时（16.8mol•m－2d－1）,CO2的平均浓度为2466ppm；相反,当PPF达到最高值时（53.7 mol•m－2d－1）,CO2浓度则达到一年中的最低值1060ppm.为了缓冲这一系统在第一年冬季低光照时的高CO2浓度水平,利用一套CO2循环系统首 先将它通过化学反应形成CaCO3,如需要时把后者加热到950°C便可释放CO2进入大气 .4个月间约有53880mol（相当于9450ppm）的CO2通过定期使用这一物化系统以CaCO3（碳酸钙）的形式沉积下来.这一沉淀可以间接说明约1%大气O2的下降（通过有机碳氧化和随后的CaCO3分离）.相反,1991年12月用来补偿大气泄漏的10%外部大气的加入影响较小,CO2浓度 暂时下降了200ppm,即为每天正常变化的1/3.CO2的浓度升高可导致海水酸度增加.为了避免此现象发生,在海水中分期加入碳酸钠和碳酸氢钠,这样可以保持pH值在7.7以上.

空气、水、阳光、温度、生态平衡,我记得生物书上有说过

生物圈是指整个地球,是整个人类种群赖以生存的场所.
生物圈2号是针对地球这个生物圈而言的,将地球作为生物圈1号,而将这个模拟地球生态环境的实验系统称作生物圈2号.
生物圈2号是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.

生物圈2号实验的意义在于使人们明确必须爱护环境,保护生物圈,因为我们只有一个生物圈.它是所有生物得以生存的唯一环境.

美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型人工 生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名.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.
1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国、墨 西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评 估并改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作10个月后于1995年1月走出.他们在这期间 对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究.生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研 究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星 球定居和宇宙载人探险
不过实践证明,该计划失败了
然而事实表明,“生物圈2号”的设想是不现实的.1993年1月,8名科学家进入“生物圈2号”一年多后,由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应,生成碳酸钙,导致其中氧气含量从21%降到14%；二氧化碳含量猛增.另一个意外是,“生物圈之号”运行3年后,其中的一氧化氮含量剧增到了79%,足以使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康.
科学家还发现,除了藤本植物比较繁荣外,所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了,大树也摇摇欲坠；昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外,几乎都死了,人造海洋中生物生存情况略好于陆地；人造沙漠由于没有控制好降雨,变成了草地；“生物圈2号”下层的温度又大大低干预计的数字.1996年卫月卫日,哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”.
科学又一次证明,地球是唯一孕育生命的星球.20多亿年间,地球上生物繁衍生息,存优汰劣,留存至今的动物约有数百万种·人类从诞生起,衣、食、住、行以及经济活动,无一不依赖这个星球,地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系统,是人类赖以生存的基本环境.目前,人类还无法用人工方法保持地球的活力,没有人知道怎样建造一个脱离地球自然环境,而又能让人类休养生息的生态系统

陆地,海洋,湿地,森林,沙漠,包括大气,总之就是地球上有的,那里面基本上都有

生物圈2号（Biosphere 2）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,因把地球本身称作生物圈1号而得此名,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.为了尽量贴近自然环境,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.例如,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2号概况
生物圈2号占地1.28公顷,地上部分为涂有粉剂的立体钢架构型,配有双层玻璃窗板；地面部分为焊接不锈钢板,并用钢垫密封.总体积约为180000m3.其内部主要由7种生态群落区和两个大气扩张室（也称作“肺”）组成.此外,还设有能量中心和冷却塔等设施.其有关结构参数如下表所示：
表1：生物圈2号内各个组成部分及结构参数一览表
区域 面积（m2） 体积（m3） 土壤（m3） 水分（m3） 大气（m3）
集约农业区 2000 38000 2720 60 35220
居住区 1000 11000 2 1 10997
热带雨林 2000 35000 6000 100 28900
热带草原/海洋/沼泽 2500?49000 4000?3400 41600
沙漠 1400 22000 4000 400 17600
“西肺” 1800 15000 0 0 15000
“南肺” 1800 15750 0 750 15000
注：上述两“肺”的体积仅为其完全膨胀的50%
为了减轻立体结构的负荷,生物圈2号的内部压力略高于周围大气压.众所周知,温度改变必然导致压力变化,而这种伸缩中的压力变化足以破坏玻璃窗板（计算值极易超过kPa）.为了解决这一矛盾,没有像通常那样采取抵抗压力的措施,而是为该圈装配了两个称为“肺”的体积可变室,以使大气在恒压下胀缩.两“肺”就如同巨大活塞通过密封膜连接在气缸上一样,上下垂直运动距离约达15m.活塞重量产生相对于周围大气压力的内部正压.正压具有两大优点：不论什么地方有泄漏,内部大气就会向外扩散从而保证排除外界污染；活塞的持续下滑则表明某处出现泄漏.两“肺”的体积占到该圈密闭体积的30%.
除上述设施外,其内部还包括分析、医疗、兽医、监控、维修、锻炼、影视等室,分布在不同部位.
与地球生物圈类同,生物圈2号在物质上闭环,通过工程手段禁止它与外界大气和地下土壤进行物质变换.在能量上开环,允许太阳光通过玻璃结构供植物进行光合作用,同时引入电能供技术系统操作运转.在信息上也同样开环,通过计算机系统、电话、摄像、电视与外界进行数据信息交换,并通过电视可以与外界工作人员及亲属进行面对面的交谈,还可放映电影和收看商业电视节目.电能及热控能源从外界通过气密装置输送进来,当进行能量转移时,不允许内外流体进行任何形式的交换或混合.

科学家将人类繁衍生息的地球称为“生物圈一号”.科学家在太空开发研究时,努力探索在现有技术条件下,人类是否能模拟出一个类似地球,供人类生存的小生物圈.科学家创建“生物圈二号”,就是想制造出人类生存的第二地球环境,为人类将来探索更遥远,更广阔的宇宙空间打下基础.

ABD

美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型人工 生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名.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.
1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国、墨 西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评 估并改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作10个月后于1995年1月走出.他们在这期间 对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究.生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研 究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是,它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星 球定居和宇宙载人探险
不过实践证明,该计划失败了
然而事实表明,“生物圈2号”的设想是不现实的.1993年1月,8名科学家进入“生物圈2号”一年多后,由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应,生成碳酸钙,导致其中氧气含量从21%降到14%；二氧化碳含量猛增.另一个意外是,“生物圈之号”运行3年后,其中的一氧化氮含量剧增到了79%,足以使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康.
科学家还发现,除了藤本植物比较繁荣外,所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了,大树也摇摇欲坠；昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外,几乎都死了,人造海洋中生物生存情况略好于陆地；人造沙漠由于没有控制好降雨,变成了草地；“生物圈2号”下层的温度又大大低干预计的数字.1996年卫月卫日,哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”.
科学又一次证明,地球是唯一孕育生命的星球.20多亿年间,地球上生物繁衍生息,存优汰劣,留存至今的动物约有数百万种·人类从诞生起,衣、食、住、行以及经济活动,无一不依赖这个星球,地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系统,是人类赖以生存的基本环境.目前,人类还无法用人工方法保持地球的活力,没有人知道怎样建造一个脱离地球自然环境,而又能让人类休养生息的生态系统

1991年9月26日,建造在美国亚利桑那沙漠中的“生物圈2号” 实验室开始启用,4名男科学家和4名女科学家将在这个密封世界 中生活两年,过一种近乎与世隔绝的自给自足的生活.这项试验 的目的是通过研究植物、动物、昆虫、空气、土壤、人类和一个 大型空气调节系统在这座温室中的相互作用及影响,更好地了解 地球生物圈的运作规律.这座人造世界的建筑面积约12750平方米,内部装备了5种不同的自然生态环境：热带雨林、海洋、沼 泽地、草原和沙漠.温室中种植和放养着4000种不同的动物、植 物和昆虫.在面积约2020平方米的农场土地上,将种植各种向这 些科学家提供食物的农作物,温室中的其它植物有助于净化室内 的空气,它们吸收二氧化碳,提供氧气和干净的水.这些科学家 还将在温室里养鸡、小型猪和羊以得到鸡蛋、奶和肉类.温室内 设有一冷藏系统,它与室外的冷却塔相配合对室内的空气和水进 行冷却,另外的一个5.2兆瓦的发电机提供整座循环系统所需的 电力.

在目前的技术条件下,人类要想在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统是很困难的,原因是这样的生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样,长期保持相对稳定.

研究人类在人造生态系统中的生存状况和方式,为人类移民太空做准备

正如第一个生物圈实验室一样,并不能维持平衡,在其中生活的生物之间并不能形成很好的生物链,各项能量消耗不能够及时得到补充,物种的不完整会导致生态系统失衡.人类只有保护好地球.

生物圈2号
1986年,美国人巴斯为了扩展人类新的生存空间,出资2亿美元在美国亚利桑那州的沙漠区动工兴建了世界瞩目的“生物圈2号”.1991年9月26日,来自世界各地的8位志愿者参与了生物圈2号的实验计划.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.
生物圈2号占地面积约1.27公顷,体积容量达20多万立方米.其主要是由玻璃帷幕和钢架所构筑的仿真生态群系,包括了热带雨林、稀树草原、沼泽地、海洋（含珊瑚礁岸）、沙漠等五类荒野生物群带,以及人类的农田、微型城市及技术圈等三种人造地区.生物圈2号为一个密闭系统,其中大约涵纳了大气(17万立方米)、淡水(1500立方米)、咸水(3800立方米)、土壤(17000立方米)、生物(3800～4000种),以及人类（四男、四女）等重要组成.在生物圈2号中的微城市的内部设计中,配置了：实验室、医疗设备、厨房、寝室、餐厅、健身房、盥洗设施,以及图书室及观察室等.这种温室型的实验室,其运转所需的能源,主要是靠太阳能和外部供输的电力.具备密闭生态实验室中空气热涨或冷缩的调节功能.
最初,生物圈2号实验目的是研究人类及多种生物(植物和动物),在密封且与外界隔绝的人造系统中,是否可以经由系统内的空气、水、营养物的循环与重复使用下而能够健康、快乐的生存下来.在1991至1993年的实验中,由于研究人员发现：生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例,无法自行达到平衡；生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖,其灭绝的速度比预期的还要快.经广泛讨论,确认“生物圈2号”的实验失败,未达到原先设计者的预定目标,这证明了在已知的科学技术条件下,人类离开了地球将难以永续生存.同时证明：地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统.
1996年,巴斯将生物圈2号交由美国哥伦比亚大学管理与规划未来的走向,做为生态学、环境变迁研究及教学的基地.哥伦比亚大学开始将生物圈2号既存的生态系统仿真实验及新的研究计划整合于并对外界开放,做为研究及学习中心,以探索我们人类生活与环境生态的互动影响.虽然生物圈2号计划实验目标并未达成,但是这也给人类上了很好的一课：大自然并非我们想象得那样简单,复杂巨大的系统关联中,可能每一缕轻风都是于生命所不可或缺的；人不是万能的,人类要依赖地球存活；人类要懂得顺应自然,要珍爱大自然的一切,才能与地球万物持续发展

一群科学家想利用生态平衡原理,在一个密闭的空间(生物圈2号)里进行自给自足的生态模式,结果实验在进行了一段时期后彻底失败了,科学家不得不撤出了生物圈2号,失败的原因有很多,但最主要还是说明我们是无法以人工方式完全模拟出地球的生物模式,

生物圈2号（Biosphere 2）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,因把地球本身称作生物圈1号而得此名,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.为了尽量贴近自然环境,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.例如,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.

解题思路：“生物圈2号”生态工程实验给人类的启示
（1）认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识．
（2）人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统．

A、建立“生物圈2号”的目的是制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存，A正确；
B、“生物圈2号”中设置了生产者、消费者、分解者三大功能类群，B正确；
C、人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统，C错误；
D、“生物圈2号”实验的失败，认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识，D正确．
故选：C．

点评：
本题考点： 生态系统的稳定性．

考点点评： 本题考查生物圈2号生态工程的实验和启示，意在考查学生的识记和理解能力，难度不大．

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.为了尽量贴近自然环境,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.例如,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.

说明了生态系统的复杂性,人类不可能模仿自然建造出稳定的生物圈,只就表明人类只有一个适合生存的环境,也说明物质循环和能量流动是不能模仿的

多样的生物环境和均衡的生态平衡条件

在1991至1993年的实验中,由于研究人员发现：生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例,无法自行达到平衡；生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖,其灭绝的速度比预期的还要快.经广泛讨论,确认“生物圈2号”实验失败,未达到原先设计者的预定目标.
氧气未能顺利循环是导致生物圈二号失败的重要原因.由于细菌在分解土壤中大量有机质的过程中,耗费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用,被生物圈二号的混凝土墙所吸收,又打破了循环,致使氧气含量下降,不足以维持研究者的生命.此外生物圈二号中降雨失控、多数动物灭绝、为植物传播花粉的昆虫全部死亡等也是生物圈二号失败的原因.

生物圈的平衡是很难保持的,地球只有一个我们要爱护我门的家园,合理利用自然资源.