33年前,也就是1991年,美国曾做过一个实验,将4男4女关在一个封闭的环境中,看他们能不能在这个封闭的环境中生活2年时间。那么这个实验的结果,最后咋样了?
生物圈Ⅱ号实验这个实验就是大名鼎鼎的生物圈Ⅱ号实验。实验的目的,是探讨人类是否能在火星这种远离地球的环境中,建立起一套能够长时期独立运转的生态系统。
基于这个目的,相关项目组需要建立一个大型的,和地球环境完全隔绝的生态圈。
生物圈Ⅱ号建筑
这个生态圈需要有野生生物的群落,尽可能接近地球环境的环境系统,以及大量的动植物。
最终相关项目组在美国亚利桑那州建立了一个占地1.3万平方米的“微型地球”。
这个“微型地球”内部有热带雨林、热带草原、沙漠、沼泽、海洋这5种环境,还有约3000种动植物和1000种微生物。
除开这些“自然环境”外,这个“微型地球”内还有供实验人员生活的居住区,以及维持实验人员生存所需的农业区共两个人工区划。
生物圈Ⅱ号结构图
这整个“微型地球”的建设历时8年,耗资1.5亿美元(1987年市值),是人类历史上最大的人工独立生态系统。
在生物圈Ⅱ号建成之后,4男4女共8名科研人员于1991年9月首次进入了生物圈Ⅱ号,并开始生活。
在最开始的时候,这些科研人员的生活还是相当惬意的。毕竟这是人类首次搞如此大规模的生态圈模拟实验,这些科研人员对该实验抱着相当大的好奇与热情。
然而随着时间推移,当科研人员们的热情和好奇消退后,整个实验的问题也越来越多了。
参与生物圈Ⅱ号实验的人员
最开始的时候是8名科研人员之间的关系变差了。当大家在一个如此封闭的环境中天天面对着彼此时,想说的话和能聊的天很快就说完了。
于是大家面对彼此的态度变得恶劣起来,科研人员间也出现了敌意。
随后生物圈Ⅱ号内的生存条件也变差了。因为一些原因,整个生物圈Ⅱ号内的含氧量开始缓慢下降,打破了一开始设计的“靠植物和动物完成生态圈内的碳平衡”。
在含氧量开始降低后,生物圈Ⅱ号内部的“雨水”开始了酸化,这严重打击了生物圈Ⅱ号内部的生态圈系统。
生物圈Ⅱ号部分景观
不少动植物在逐渐降低的含氧量和严重酸化的雨水中开始大量死亡,导致内部的生态平衡被进一步打破。
尤其是小型昆虫的大量死亡,导致为植物授粉的渠道消失,直接造成大量植物的死亡。
不过生物圈Ⅱ号中的蚂蚁倒是凭借着独特的生态位优势大量繁衍,很快就爬满了生物圈Ⅱ号内部的墙壁。
除了“自然生态区”的环境恶化,人工居住的农业区环境也迅速恶化。
因为为植物授粉的昆虫大量死亡,所以农作物的产量也很快下降并入不敷出。
生物圈Ⅱ号内部景观
最终原本计划持续2年的计划,最终在8名科研人员生活21个月后便无法维系,撤出了生物圈Ⅱ号。
生物圈Ⅱ号实验失败的原因在该实验结束后,后续有科学家进入生物圈Ⅱ号进行调查,最终确认了此次实验失败的原因。
生物圈Ⅱ号内部含氧量下降的原因是由两个因素引起的。
第一个因素自然是生物圈Ⅱ号内部动植物的大量死亡了。动植物大量死亡后开始腐烂,导致微生物大量消耗氧并释放各种其它气体。
生物圈Ⅱ号内部景观
第二个因素是建设生物圈Ⅱ号的墙壁。
生物圈Ⅱ号的墙壁是由特定混泥土建造的,会吸收空气中的二氧化碳。
虽然二氧化碳不是“氧气”,但将其中的碳物质固定住的话,剩下的就是氧,这也是植物能吸收二氧化碳释放氧气的原因。
但因为生物圈Ⅱ号的墙壁吸收了二氧化碳,导致本就稀少的植物就算想固化碳元素也做不到,导致了生物圈Ⅱ号内部含氧量的进一步降低。
生物圈Ⅱ号内部景观
至于科研人员们之间的关系变差,一方面是因为人太少了,另一方面是因为生物圈Ⅱ号内部的环境恶化。
只有8个人的社会环境本身就会造成人的心理极度压抑。
再加上生物圈Ⅱ号内部的环境恶化导致大家生活质量降低,进一步的加剧了这个影响。
最终这4男4女在一系列外部因素的作用下,导致了关系极度恶化。
参加生物圈Ⅱ号实验的人员
生态圈大小对内部平衡的影响此次实验证明了地球这个生态圈依旧是无法替代的,人工制造的生态圈无法达成地球这么完美的生态平衡。
当然最根本的原因还是生物圈Ⅱ号这个生态圈太小了。
1.3万平方米的占地面积看起来很大,但和地球相比实在不算一个合格的生态系统,实在是过于逼仄。
如果将生物圈Ⅱ号的规模扩大到原有规模的数百倍,那就算这项实验无法成功,这个内部生态圈也能延长非常长的时间,撑个几十年不成问题。
生物圈Ⅱ号内部景观
在此前大热的科幻电影《流浪地球》的原著小说中,人类之所以要推着地球跑路而不是建造大型飞船,根本原因就是飞船内部的生态圈太小。
在电影的原著小说中,主角制造了一个内含小虾和水藻的水晶球,按照理论,这个封闭的水晶球可以一直维持生态平衡,保证小虾和水藻都活着。
但因为这个生态圈太小,一丁点变动都可能导致生态圈崩溃,所以水晶球中的小虾很快就死亡了。
说到底,像生物圈Ⅱ号这样的生态圈因为规模太小,很难拥有像地球一样强的“容错能力”。
地球
只是相较于《流浪地球》里的水晶球,生物圈Ⅱ号又要大很多,所以能支撑21个月的时间。