阅读材料1-1：“生物圈 2 号”

阅读材料1-1："生物圈2号"
"生物圈2号"（Biosphere 2）建造在美国亚利桑那州的沙漠中，其命名是把地球视为"生物圈1号"而言的。"生物圈2号"是一个人工建造的模拟地球生态环境的全封闭的实验场，也有人把它称为"微型地球"，或"火星殖民地原型"。这个占地1.3万平方米，8层楼高的圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物，是人们花费了近2亿美元和9年时间建造起来的，实验的目的是为了考察人类离开了地球"生物圈1号"是否能生存。在这个微型世界中，有海洋、平原、沼泽、雨林、沙漠、农业区和人类居住区，是个自成体系的小生态系统。"生物圈2号"虽然与外界隔绝，但可以通过电力传输、电信与计算机与外部取得联系。工作人员在"生物圈2号"内可以看电视，可以通过无线电通讯与亲友联系。
1991年1月，8位科学家进入"生物圈2号"。科学家们原计划让工作人员在"生物圈2号"中生活两年，为今后人类登陆其它星球建立居住基地进行探索。然而，一年多以后，"生物圈2号"的生态状况急转直下，氧气（O2）含量从21%迅速下降到14%，而二氧化碳（CO2）和二氧化氮（NO2）的含量却直线上升，大气和海水变酸，很多物种死去，而用来吸收CO2的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死亡，所有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。由于降雨失控，人造沙漠变成了丛林和草地。"生物圈2号"内空气的恶化直接危及了居民们的健康，科学家们被迫提前撤出这个"伊甸园"。"生物圈2号"的实验以失败告终。
多年来，人类梦寐以求地憧憬着冲出地球，向宇宙进军。随着地球环境的恶化，这种愿望里似乎又加进了欲逃离的色彩，人们上下求索，加快了寻找"诺亚方舟"的步伐。也许"生物圈2号"的失败有技术上的失误或设备上的欠缺，也许人们今后还会向"生物圈3号"、"生物圈4号"挑战。然而从"生物圈2号"失败的深层反映出来的信息远比其本身更冷酷无情。它向人们证明：大像无形，大音息声。地球环境是在经历了几十亿年的风风雨雨后形成的，对这种异常可靠的结构，人们渴望窥其脉络，望其项背，但却决不是简单地人工模仿再造能够完成的。
"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，只有善待和保护它才是我们真正的出路。
无独有偶，日本在位于北部沿海的青森县六所村建造了类似的"迷你地球"，面积只有4700m2，是3个由不锈钢走廊连接的体育馆式建筑。整套设施耗资6500美元，于2000年建成，眼下研究人员已经开始进行前期试验。试验正式开始后

将有两名科学家进入有动植物和空气的全封闭建筑内居住，起初一个星期，而后逐渐延长到5个月。试验目的是模拟封闭空间内氧气和二氧化碳在植物、人类和动物之间的循环。
摘引自：彭俐俐主笔，20世纪环境警示录，北京：华夏出版社，2001，6：p107；方修琦，孟哲虹，王燕津编着，环境教育资源库，北京：华夏出版社。

现在世界上正在试验研究人为控制生物圈的技术，称为"封闭生物圈生命维持系统"（Closed ecological life support system，J简称CELSS）。目前已经或正在建立的CELSS试验设施有3处：即美国亚利桑那州的"生物圈II"、俄罗斯的"BIOS-3"，以及日本的"生物圈J"。英国也正建造人工生物圈，一个被称为"Eotron"的受控环境圈。建造人工生物圈的目的和企图是以人工的方式让地球生物圈重现，通过在试验室中进行模拟试验，即人为的方式改变生物圈，以了解对地球环境的影响，甚至可以获得未来在宇宙基地或月球基地的自行供应食物与空气所需的技术。也就是说，它对我们保护地球的生物圈，同时向宇宙扩大人类的生命圈，将具有重要贡献。正在建造的日本地球试验室"生物圈J"的模拟试验内容最为多样，包含最接近月球基地设施、封闭式植物试验设施、重现地球生物圈的陆圈与水圈试验设施等。最后，将后两者结合成一个封闭的生物圈。届时，并可模拟包含人类在内的地表环境。英国"Eotron"受控环境圈的重点是研究模拟气候变化对整个生态系统的影响。
美国"生物圈II"（定名为2号，是因为它的创建者视地球为生物圈1号），原本设计用来研究可能在火星上建立自给的生态系统。它建立在美国中西部的索诺拉沙漠地区，耗资2亿美元。建成之后，4 男4女和4000种动植物被封在这个庞大的"饲养场"中生活了2年。1993年试验以失败而告结束。
圈内的大气和海水变酸，农作物种植失败，很多物种死去。生物圈居民的体重从200磅（说明：1磅相当于0.456kg）降到了150磅。大气中氧气含量从21%直线下降到14%，几乎不足以维持生物圈居民的生存，而且二氧化碳和一氧化氮的含量直线上升到对人的大脑造成损害的程度。二氧化碳含量为571×10-6，而圈外二氧化碳含量则为360×10-6。沙漠生态学家说："圈内二氧化碳每天发生的变化比圈外1万年来二氧化碳的变化还大"。圈内31种的圆叶牵牛花生长迅速，由于没有动物吃它们，已经蔓延到整个圈中，并盖住了包括粮食作物在内的其它植物。昆虫除纺织娘、蟑螂和疯蚁外，大多数都死亡了。科学家正在研究总结这个不幸事件发生的细节。有的专家说，这个计划的"乌托邦"被意想不到的问题和令人惊讶

的事情搞垮了。现正在进行改造生物圈规划工作，由"生物圈II"的失败，从负面反映了地球生物圈生态系统的复杂性，人们不断认识和揭示地球生物圈生态系统中，生物与环境，生物与生物之间的复杂关系，从而达到人工控制和调节。向宇宙扩大人类的生命圈，刚刚在开始，还有漫长的路要走。同时，它也使我们看到目前人类保护地球生物圈的特别重要性和刻不容缓性。以避免人类用自己无知的双手破坏了人类赖以生存的地球生态系统--地球生物圈。
摘引自：霍立林，李天杰，杨居荣编着，让地球永葆青春，北京师范大学出版社，1997，11：p41

生物圈2号的生态省思与学习
一、前言
人是怎么演化来的？人类又是怎么进步发展的呢？这话题在学术界与宗教界，仍是议论纷纷而各自表述的永续课题。
近世纪以来，人类族群在地球上的大量繁生，营造了人类文明世界，却也加速对地球不当的开发与侵害，造成了层出不穷的地球环境问题。例如，工业化及对热带雨林的破坏，导致了全球性的温室效应，严重地影响了地球原有之气候型态，改变了原有生态系统之正常运作。人类大量使用氟氯碳化物，造成了臭氧层破洞；地球开了天窗，许多生物的栖地及族群遭受到迫害，而面临了生存的危机。人类在地球表层的伐林，山坡地集水区滥垦滥建的炒地皮，造成土石流灾害、水源地缩减与许多地区的沙漠化问题；而人类在许多地区的抽取地下水，更进一步造成地层下陷。此外，人类在生产事业中，所引入的化学物质与热能及其转化物质或废弃物的排放，也常污染了地球原有的环境（大气、水、土壤、人类生活圈）。同时，人类在地表的钢筋水泥工程，导致生物栖地碎裂、生态廊道的阻绝，造成了生物多样性的丧失，以及景观视觉的障碍。
眼睁睁地面对恶化的地球环境，人类似乎有了初步的觉醒。许多人投入了拯救地球的环保工作，也有许多人想要移民到地球中环境尚好的地区去渡生，更有一些人想要飞越地球，寻求外层空间的生机。人类为了证明自己人定胜天的超自然能力，可以不受宇宙地球运行的约束，并主宰大自然与宇宙万物。近世纪以来，人们组成了许多科技团队，想要飞离地球，探索第二个可能有生命迹象的星球，寻找第二个可能适合人类生活的星球或温室。在这种思维下，二十世纪末叶，世界瞩目的「生物圈2号」计划进行了。它起始人类创造许多生存空间的憧憬，而后也终结了人类许多虚拟实境的幻想。
二、生物圈2号计划概况
公元1986年，美国富豪爱德华巴斯（Edward Bass）为了扩展人类新的生

存空间，出资二亿美元于在美国亚利桑那州的沙漠区动工兴建了世界知名与瞩目的「生物圈2号（Biosphere 2，又译称第二生物圈）」。公元1991年9月26日，来自世界各地的八位志愿者（所谓生物圈人），参与了生物圈2号的实验计划。
生物圈2号计划，是设计用来进行物质密闭的生态与环境研究，计划目的是帮助人类了解地球是如何运作，并研究在模拟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，是世界上最大型的温室结构的生态工程，也是仿真地球生态环境的实验室。
生物圈2号的计划，是在美国西部亚利桑那州（Arizona）土桑市（Tucson）南部 Oracle城执行的。计划基地面积约1.27公顷，体积容量达203,760立方公尺。其主要是由玻璃帷幕和钢架所构筑的模拟生态群系(biomes)，包括了热带雨林（rain- forest）、稀树草原（savannah ）、沼泽地（marsh）、海洋（ocean，含珊瑚礁岸）、沙漠（desert）等五类荒野生物群带（wilderness biomes)，以及人类的集约农地(intensive agricultural area)、微城市(micro city)、及技术圈(technosphere)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(170,000立方公尺)、淡水(1,500立方公尺)、咸水(3,800立方公尺)、土壤(17,000立方公尺)、生物(3,800～4,000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(sun- light)及人类供输的电力(electricity)。其中并设置二个肺(lungs)，以提供密闭生态实验室中空气热涨或冷缩的调节功能。
生物圈2号，是目前在地球上唯一提供探究地球的生物、地质及化学交互作用的大规模实验系统及设施，也是全世界最大的玻璃密闭式的生态实验室。对于地球环境而言，生物圈2号是一种人类模拟地球环境的中型生态系实验室(mesocosms)。
最初生物圈2号实验的思考与想法，是研究人类，以及约四千种生物(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。
生物圈2号在1991至1993年的实验中，由于研究人员发现许多问题和意外的结果，例如生物圈2号的氧气与二氧化碳之大气组成比例，无法自行达到平衡；生物圈2号内的水泥建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。诸如此类的问题，经由广泛与深度的讨论，以及委员会的多年检讨，总结性的指出「

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。同时揭露出：地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。
公元1996年元月，出资人爱德华 巴斯（Edward Bass）正式将生物圈2号交由美国哥伦比亚大学(Columbia University)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。哥伦比亚大学乃开始将生物圈2号既存的生态系统仿真实验及新的研究计划整合于「第二生物圈中心」(Biosphere 2 Center，简称B2C)。第二生物圈中心并对外界开放，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。
三、生物圈2号计划的生态省思
生物圈2号计划实验失败了，而生物圈1号还成功吗？什么是生物圈1号呢？还有没有生物圈3号的不可能任务呢？其实生物圈1号就是地球生物圈(Earth's biosphere)，生物圈是泛指围绕在星球有生物存活的薄层。基于地球是目前已知有生物生活的星球，因此对于人类而言，地球就是人类族群分布与生活的生物圈。生物圈1号的成功与否，其实与人类在地球上的环境生态思维与保育有关。有了负责任的环境行为，地球环境的资源永续及生态平衡，才容易达成，而人类的永续发展才有凭借与生机。
许多人总自以为是万物之灵。为了求生，也为了证明科技是否万能，人类展开了星际的天文与地球的科学实验。经过了百年来对于地球科学及环境生态学的初步研究，证实了人类终究是属于宇宙中「地球座」的一员。人类似乎很难脱离地球，而有另一个可能长久安身立命的星球；更遑论人类倡言的安居乐业、生物多样性与永续发展了。因此，在迈向新世纪前，我们应该深深体会到环境教育的观点：「地球只有一个」（只有地球适合人居住）、「地球第一」（只有地球环境保育才是全人类永续发展的第一要务）、「地球宇宙飞船」（地球犹如运行在宇宙中的宇宙飞船，船舱内的资源有限，须藉由舱内的生物群合宜的使用，资源方能以循环再生）、「生物多样性保育」（保护地球上缤纷的生命，也就是保障人类族群生活的不孤独与其它生物永续生存）。
人类是何等的若智呢！想要在密闭的玻璃温室中生活，是否是作茧自缚，而又不能羽化呢？想想在这种遗世而封闭的系统中生活，人类是否会成为地球上孑遗的族群呢？在缺少大自然天籁（如鸟叫虫鸣、风声雨声）的环境中存活，人的听觉是否会退化呢？少了四季轮替的自然景象与缤纷的生命，人的视觉是否也会退化呢？长期在玻璃与钢骨架的硬件中生活，是否有如在人间的牢房中

，只能与少数处境相似的人沟通呢？这种缺少多样自然元素的彼此互动，人的情感是否也会硬化呢？人的思维向量与层次是否也会局限化呢？
如果人类的生活环境，只是维持生命系统的操作机器，是否犹如病房中垂危的病人需要特别加护呢？这种生活方式是我们在新世纪中所要追求的吗？这种生活方式可以持续或长久吗？在温室中开放的花朵，即使再艳丽，也是短暂而难以生生不息的。这种仅靠密闭系统中类少量多的营养物质、水分与气体，可以持续循环与再生使用很久吗？没有了阳光，不断电系统又故障了，这种夜生活好过吗？
从生物圈2号实验计划中，我们似乎可以省思的课题还不少呢！人类实在很难用科技与工程营造与复制地球上复杂的自然生态系统，而藉以维护人类的生活。人类与地球环境互动衍生的生态文化，是融合了自然生态与人类文化，而不单是科学技术可以塑型的。
从环境生态观点，这说明了维持地球生态系的多样性与完整性及其间的交互作用，对人类生存与生物多样性维护，是极为重要的。从生态哲学与环境教育观点，这何尝不是警示我们不可能也不可以背离地球，更应改变人是「地球的寄生虫」的短暂寄生性经营方式，而要建立我们与地球共荣共存的共生关系。
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：毕竟人不是万能的，人类仍是要依赖地球而存活下去，人类要懂得顺应自然，赞天地之化育，才能与地球共同地永续发展。
四、结语
所谓「失败为成功之母」。虽然「生物圈2号计划」设计的实验失败了，但是人们向大自然学习的生态省思，正提供了人类与地球永续发展极佳的环境教育题材。
人怎么去检视地球环境窗口内容呢？人安装在地球环境的程序适合吗？人在地球环境中的操作适合吗？「生物圈1号」－地球当机了，还可能再重新开机吗？我们人类要记取「生物圈2号」实验计划失败的意涵。
目前哥伦比亚大学第二生物圈中心所提供的角色，不仅是持续进行生态系统的仿真实验研究外，亦可进行生物多样性(biodiversity)、农业林学(agro-forestry)、大气化学(atmosphere chemistry)、生物地质化学循环 (biogeochemistry)、生态学(ecology) 、生态生理学（ecophysiology）等科学研究。同时，第二生物圈中心也已开放做为参观导览及地球环境教育课程的教学场所。
环境教育者可多方参与第二生物圈中心所提供的多样式的环境研究与教育等课程，并将研习心得彼此交流与推广。期盼在21世纪，我们可以扫除旧世纪残存在地球环境中的病毒，并透过生态中心主义的

环境教育，来改善人与地球环境的生态关系。







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