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生物圈二号到底为什么会失败?

2024-06-18 23:31:20 编辑:join 浏览量:627

生物圈二号到底为什么会失败?

生物圈二号未能达到设计目的之原因,是 相关人员太年轻太单纯 ,做的各种设计太过想当然,而且缺乏资金投入。

人工生物圈、人造生物圈,或曰人造封闭生态系统,可以帮我们加深对地球生物的了解,其研究成果能应用于航海(尤其是潜艇)、航天、环境保护、民防工程等领域,有必要发展,但并无特别迫切的需求。这方面最大的障碍是 缺少资金 。“生物圈二号”这样的大规模项目,在自然科学上取得的成果还不如 工程学 上来得多:它揭露了 我们过去对生物和身边的建筑材料的严重无知 。

生物圈二号(Biosphere 2)位于美国亚利桑那州,是艾德·巴斯等人在 1987~1989 年主持建造的人造封闭生态系统,占地 1.3 万平方米,约有 8 层楼高,为圆顶形密封钢架结构的玻璃建筑物。

生物圈二号的设计目的是探索基于各种生物群系的、具有不同区域结构的生命系统内的相互作用网络,证明 人造封闭生态系统 能在太空或其它天体上自我维持并支持人类居住。建筑内有数个 生物群落 和生活区、农业区、工作空间。

由于当时人们对从蟑螂到混凝土的各种东西的认识都很天真,生物圈二号的设计步子迈得太大,在里面设置了不完整的小块热带雨林、小块海水、小块湿地等对维持封闭环境并无好处的东西。

生物圈二号规划了两次长期科研任务:让八个人在只有阳光输入的状态下生活两年。第一次任务从 1991 年 9 月 26 日至 1993 年 9 月 26 日,第二次任务从 1994 年 3 月 6 日开始,在 1994 年 9 月 6 日由于 资金问题 而提前结束。

在第一次任务中,八位组员靠农业系统生产了 83% 的饮食。在第一年试验期间,由于缺乏经验,八人十分有效地减了肥,在第二年食物生产量提高之后体重才回升。他们还遇到氧气与二氧化碳浓度变化的问题:实验期间,封闭空间里的氧浓度徐徐下降,直到一些实验者感到不适。外界管理团队在 1993 年 1 月与 1993 年 8 月从外部朝生物圈二号泵入纯氧来解决。

在将受伤的实验者送出建筑等操作中,新闻界有人怀疑他们从外界输入了食物等物品,让实验的可信度下降。

实验过程中,人们想当然地引入的大量的授粉昆虫很快灭绝,一种热带蚂蚁和蟑螂大量繁殖、成为优势物种 ,并负起了一部分授粉的责任——对,下次有人和你吹嘘说蜜蜂灭绝后人类OO个月云云的时候,你可以用这事实去啐 ta——后期因二氧化碳浓度升高,热带雨林区的一些植物快速生长,枝干的支撑力下降,造成安全隐患。总之就是十分混乱,显示了地球生物的特性。

在第一次任务结束后,人们针对上述种种问题进行了大规模的改善工程与研究,用涂料封闭了所有的混凝土表面来防止其吸收二氧化碳。

在第二次任务中,八位实验者达成了食物生产自给自足的目标。但是,1994 年 4 月 5 日,两名前项目成员从外部破坏生物圈二号,将一扇双门气闸和三个单门紧急出口打开了约十五分钟、损伤了 5 块玻璃。生物圈二号在一小时内重新密封,但已经有约 10% 的空气与外界发生交换。那之后又发生了两次组员变动,实验的意义下降了很多。

1994 年 9 月 6 日,由于管理公司的财务困难,生物圈2号提前结束了封闭任务。那之后哥伦比亚大学、 亚利桑那大学 先后使用它进行了科研项目。

要看成功的项目的话,可以看苏联的 BIOS-3,美国的 CELSS,日本的 CEEF,我国的“绿航星际”与“月宫一号”。但我更建议读者看看火星-500,思考一下你要应用人造封闭生态系统的领域是否真的需要在封闭状态持续循环。

过去几十年里,许多先驱讨论过在 空间站 、月球、 火星 上建立人造生物圈的可行性。现在有不少解决方案,其中一些方法在现有技术水平下是可以实现的,但没有足够的资金投入。

在封闭生态系统中,至少要有一种自养生物来生产有机物,每一种生物新陈代谢产生的废弃物必须能被至少一种生物所利用,上述过程可以有机器辅助,但现有的机器还不能完全包办。如果该系统的目的是让人在里面维持至少一段时间的生存,人呼吸释放的二氧化碳、日常排泄的粪便和尿液等必须被其他生物和机器转化为氧气、食物和水。在现有的实践中,很难期待靠化能自养生物维持人的生活所需,绝大多数封闭生态系统实验设施建立在光能自养生物的基础上, 小球藻 之类单细胞光合生物是热门选择。

说到底是思路出了问题。

生态圈2号主要是搞不清自己究竟想要什么,投资巨大,搞了一堆雨林、沙漠、海洋、农场的迷你版。整个系统复杂多样,干扰因素多,不确定度大,关键是没有明确的目标。

其实搞人造生态圈主要目的是啥?不就是要搞一个没有物质交换,只有能量(阳光)输入的封闭式环境吗?里边放几个人可以自给自足的那种。所以,正确的思路难道不是一点一点做加法吗?搞自然环境模拟干嘛?就应该搞一个封闭式的立体农场,一点点实验,缺什么补什么。没有授粉昆虫就放进去蜜蜂,没有分解者就放进去细菌,反复调试直到可以停止做加法为止。所以有这么难吗?那种封闭的金鱼水草生态球不也能运行一段时间吗?食物链越简单不是越好研究吗?结果生态圈2号搞了一个复杂无比的东西,让人都搞不清到底里边的生物是什么关系,在科研上有多大意义呢?

何况,如果按照封闭式立体农场的思路来,还可以有经济效益,对推进工厂化农业很有帮助。而搞成雨林沙漠海洋,恐怕要到太空城时代才有用处。

我过去一直在思考一个问题,就是沙漠怎么开发的问题。直接点说,就是怎么在撒哈拉沙漠中人工制造出一个阿拉伯版的美国的问题。个人所设想的“第三个社会主义大国”,必须建立在对沙漠土地充分开发的基础之上。初步的思路已经有了,就是太阳能发电、海水淡化、工厂化农业、转基因技术等的综合。以百万平方公里级别的太阳能电池板布设,转换而来的电能支持千亿吨级别的海水淡化。从沿海向内陆铺设巨型输水管道(经过巧妙的设计可以支持某种运输船舶),层层向沙漠深处延伸。像植物脉络一样逐步实现点、线、网、面的覆盖,彻底改造撒哈拉沙漠的自然环境。由于这种环境完全建立在巨型工程的基础上,所以势必将会实现对人类社会的重新塑造,彻底解决纠缠不休的民族宗教问题。

其中一项关键技术就是“巨型玻璃房”技术。金属骨架支撑的特种玻璃(和生态圈2号一样),营造出一个相对封闭的小环境。因为海水淡化毕竟还是要成本的,而且可能存在一定的规模上限(比如浓盐水问题就不好解决),因此必须珍惜使用。玻璃房与外界气体交换的地方必须要有拦截水汽的装置。玻璃房内部,则实行立体化、工厂化的农业。通过巧妙的设计,完全可以将居住区放在玻璃房内部。各玻璃房之间设有联通走廊,人们完全可以几个星期不出人工环境,完全沾不上一粒沙子。

一个巨型玻璃房就可以视为一个社区,若干个玻璃房相联通就是一座城镇。每个玻璃房可以安排不同的内容,比如一个是农场,一个是工业区,一个是居住区,一个是生态CBD……玻璃房的集群就像一片片叶子一样依托于输水管道组成的脉络之上。整个撒哈拉沙漠内数以百万计的玻璃房由智能电力、水利、信息网络管理。由于是在一张白纸上作画,因此完全可以规避旧世界遗留下来的社会问题(比如高昂的拆迁成本,各族群之间的扯皮),采用当时最新的技术进行规划,建立一个没有种族屠杀黑历史的“美洲”。只要实现了关键技术的突破(比如目前光伏平价上网就是其中一个),随着建设规模的增大,平均成本就会迅速摊薄,取得极大的技术和成本优势。虽然目前看起来是一种空想甚至科幻,但这个方案并不存在真正的技术困难,只需要不断压缩成本,直到某个拐点到来,相应建设变得有利可图的时候,就会迎来爆发式增长。

中东是整个地球的核心所在。如果我们把整个地球比做一座城市,那么中东就是地球的市中心、CBD。任何一个地球居民,都不应该忍受自己的城市核心区域长期混乱落后。当然,设想很美好,阻力是巨大的。帝国主义和阿拉伯封建、买办势力势必会极力维护不公正的国际秩序,阻挠社会革命,守护他们的既得利益。无产阶级只有走出一条适应当地形式的革命道路,用暴力革命的方式彻底打倒三座大山,扫除一切妨碍生产力进步的因素,才谈得上解放和发展生产力。未来新的社会主义大国,将会对自然环境和人类社会同步进行彻底的改造,塑造一个由科学技术和巨型工程支撑的新社会,并为未来人类大规模移居太空做好技术准备。为最终消灭资本主义再迈出关键一步。

当然是因为经费没了。

生物圈二号失败的原因很大程度上是建筑材料吸收了部分二氧化碳,破坏了碳循环。这个问题看起来很好纠正。但它没有再试验几次的经费了。投资人的钱又不是天上掉下来的,短时间内又没有经济回报,靠情怀坚持不长的。

真要等哪天人类有了建设大飞船的能力,有殖民外星球的可能,新的地盘肯定是谁先到达就是谁的。那烧钱建设一堆生物圈三、四、五、六号,大家并行实验,没几年也就搞定了。

整个“生物圈二号”项目由美国前橄榄球运动员约翰·艾伦发起,在德克萨斯州亿万石油富翁巴斯(E. D. Bass)的牵头下,由几家财团联合出资。

这意味着整个项目事实上的第一目标是cosplay一个地球生物圈,让“生物圈二号”比起严肃的科学实验更像是一场表演。

在实验设计过程中,“生物圈二号”的设计完全无视了生态系统的稳态是一系列生物和地理要素综合作用的结果,也没有试图用定量的分析去设计一个可靠的循环。

相反“生物圈二号”只是把建筑内的风景装饰成了各种生态系统的样子,然后假装这些“生态系统”堆在一起就能像真实的生物圈一样运行。不过看着倒是挺热闹,“宣传意义”算是达成了。

本质上“生物圈二号”和太平洋上的土著假扮成二战美军来举行宗教仪式,然后期盼天上再掉下来美军的物资属于一个性质。失败是必然的,能成功才有鬼了。

用我以前的视频来回答下这个问题吧~

阴绵的气候和光照不足也使农作物产量不足以维持生物圈居民的生活需要,

为生物圈居民提供肉类的动物是鱼类山羊日本品种野禽和野猪,

仍不能满足生物圈居民对奶鸡蛋肉的需求,

尤其是空气中二氧化碳的增高和氧气含量的下降对生物圈居民造成了威胁……

实验开始6个月后,建筑物内部的氧气数值开始急速下降,没能解决氧气供应的问题,随着氧气浓度下降到了14%,组员们开始出现睡眠性呼吸暂停和高山病等症状,细微失误导致了连锁反应的发生,温室结构的采光玻璃反射了一部分太阳光,导致植物生长光照不足,因此长期被饥饿和慢性营养不良所困扰,因缺氧而患上忧郁症,并伴有攻击性增加等压力症状,团体意识渐渐消亡并产生了小的派系,最终原本百年的实验计划在两年后就草草收场。

第一个问题,粮食短缺,耕作技术上的欠缺,导致有9种农作物死掉了。

加上大片的庄稼被害虫所吞噬,食物不足,导致平均每个人减重16%。

第二个问题,环境失控,沙漠变成了丛林和草地,这牵牛花长得太茂盛了。

遮天蔽日,导致植物吸收阳光匮乏,还有就是授粉的昆虫大量的死亡。

第三个问题,氧气含量下降,生物圈二号试验开始后,氧气含量就一直往下走。

从20.51%降至后来最低时的14.5%,相当于地球上海拔4千米高的空气含量。

然而还有第四个更严重的问题在摧残着他们,那就是心理危机实验。

这个设计真是蠢哭

先玩转一个单一生态系统

再来尝试螺蛳壳里做道场可好?

第一次玩连游戏机制都不清楚就选地狱难度没过关不是很正常嘛

要看你怎么定义失败了。维持多少年才算成功?五年?十年?

通过实验积累数据,认知我们的科技目前存在的不足,不也很有价值吗?

设计一个封闭生态系统系统太复杂了,任何一个环节崩了整个系统都会崩,而且是一个没形成景观的小型生态系统

如果要设计一个生物圈二号,肯定要考虑下面几点:

1.水循环 有了完备的水循环才有气相循环和沉积循环,沉积循环又是区域性的不完全循环,CNPS这些循环对于生物又不可或缺

2.群落交错带 如何让几个生态系统自然的链接在一起形成群落交错带并发挥作用

3. 生物入侵 你得选适应力和繁殖力都不太高的物种防止其形成大面积单优群落

4.物种多样性 基本的丰度和多度,分布均匀性,αβγ多样性

5.种群结构 如何在这么小的区域内塞进足够多的生物保证每个种群都能形成一定的结构

6.分解作用 淋溶碎裂矿化,分解者,如何正常运转以链接生物与环境和碎屑食物链

7.物种流,能量流,信息流,价值流,生产力,波动,干扰,岛屿等等杂七杂八的

8.群落是放顶级群落还是演替中的群落,顶级是哪种顶级

9.物种间的作用,复杂的食物网,营养级的数目等

想到哪里是哪里,多有遗漏欢迎补充,这些都是需要仔细设计的东西,很容易牵一发而动全身,一崩崩到底

看了这么多人的回答都是在嘲笑美国人怎么的缺心眼,怎么的吃饱了撑的,怎么的骗经费。可是你们有没有想过如果实验本来就是在一次又一次的失败中走向成功!人家的实验是没成功,但是人家得到了经验,数据,现在马斯克要往火星运人了,那么生态二号对于移民火星就有了实际意义(先不说马斯克是不是在吹牛),移民火星如果靠地球补给食物和氧气,那就太不科学了!

世界第一辆汽车造出来的时候还没有马车跑的快,莱茵兄弟的飞机只能离地几米高,那个时候被人嘲笑,批评,说什么骗经费,不现实,沙雕!可是你现在还能离开汽车吗?飞机都突破音速了!马云搞淘宝的时候还有人嘲笑他是骗子呢?你们嘲笑生物二号的时候,有没有觉得自己很可笑呢?

如果人类文明一切都是为了实用主义和有利可图,那么牛顿就不会因为苹果而发现万有引力!

中华民族不能因为有五千年的文明就盲目自大!

引用三体里的一句话“弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是。”

谢谢邀请 在这里表达一下个人观点

生物圈包含了生物链和所有细微的生物和生态环境,生态系统

我认为这里面分解者不够吧

还有二氧化碳 氮气浓度没有调节好使呼吸作用和生物固氮不能很好的进行

包括阳光中很多种类紫外线没有很好的被利用 影响了生物发育 对营养元素的吸收

撇开这些不说

地球上存在的生物都是经过几百亿年的生物进化而来的

用进废退 适者生存

而生物圈二号靠这么短时间建立起来的

里面要放的的生物的种类有限

里面的环境提供的营养也有限

所以不可能达到像地球一样经久不息的进化发展下去

地球上有很多能源体

整个地球也是能量守恒的

有稳定的供能体 有能量消耗体

但生物圈二号中的东西都是人为添加进去的

它里面的能源会被用光 不能源源不断的创造能量

所以生物圈二号迟早会失败

如果想创建一个完整 寿命又长的生物圈的话

必须保证每天使它内部能量守恒 使它消耗的约等于生成

假的真不了,只是模拟而不能完全复制生态圈。一些微小的缺陷积累膨胀后都可能带来灭顶之灾。但个人认为如果提前周到计划,发生问题后及时干预,待恢复正常后设法弥补问题根源,有可能在把规模扩大到一定程度后实验成功。

你们觉得这个生态圈是完整的,其实只是看起来是完整的。

它其实没有考虑其他的自然因素,这就像在一根木棍上建起建筑。

我装不了b了(*꒦ິ⌓꒦ີ),快来个人解释一下

感觉这么小的空间要实现生物圈存在根本问题,就是基本的物理化学反应速度和物质总量的比例问题,物质总量减少那么多反应速度也应该减少相应比例,否则很容易失控?就像模拟把独角仙放大成人类大小就会有液压钳一样的力量一样,但是实际上几丁质的强度根本承受不了那种力量一样。(纯脑补)

标签:二号,生物圈,失败

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