为什么称为“生物圈二号”？其实验目的是什么？实验是怎样进行的？

为什么称为“生物圈二号”？其实验目的是什么？实验是怎样进行的？ 生物圈二号是教训 媒体列举四大愚蠢事件
人类文明尽管只有五千年的历史，却已完整地覆盖了庞大的地球，今
天，在地球的每一个角落都能找到工农业合作留下的痕迹。应该说，
这些智慧成果大多数改善了社会福利，使人作为物种变得空前强大、
幸福，但是，其中有些“成果”实际属于对自然环境的自作聪明之举。
《青年参考》发表中国国务院发展研究中心苏扬的文章：人类搬砖砸脚
的几件事。文章认为，进入工业社会以来，由于人类自作聪明地改造自
然，终于短时间即酿成了大规模的自然灾害。文章列举了以下四件“搬
砖砸脚”的事。
文章指出：人类应保持对自然的敬畏，不满300万岁的人类想对45亿高龄
的地球指手划脚当家作主，为时尚早。人类要避免对自然环境的种种自
作聪明，否则，人们很可能不会再有下一个五千年文明。
农业的自作聪明：黑白双风暴
从农业文明开始，人类就大力拓荒垦植以增加粮食产出。但回顾历史，
一个现象显而易见：文明越发达，衰亡越彻底。从伊拉克的两河流域到
黄河流域，在人类大规模无节制的开发下，生态环境遭到毁灭性的破坏
，文明被迫沦落他乡。进入工业社会以来，由于人类改造自然的手段“高
明”了，终于短时间即酿成了大规模的自然灾害。
这种灾害中影响最大的是在美国和苏联两个大国发生的“黑白双风暴”。
19世纪，美国鼓励向半干旱的西部大草原移民开荒，认为这是既发展西部
又解决饭碗的聪明之举。1860—1890年，90万平方公里处女地被开垦。孰
料过度垦牧造成大面积沙化，20世纪30年代，沙尘暴渐成气候，1932年爆
发14次，1933年达38次，1934年春季终于发展成灾害性的沙尘暴，扫荡了
中西部大平原，使全国小麦减产1／3。1935年，震惊世界的黑风暴降临了
，裹挟着大量新耕地表层黑土的西风“长成”了东西长2400公里、南北宽
1440公里、高约3公里的“黑龙”，3天中横扫了美国2／3的地区，把3亿吨
肥沃表土送进了大西洋。黑风暴所经之处，农田水井道路被毁，小溪河流
干涸，16万农民逃离西部地区。当年美国农业损失惨重，粮食减产一半以
上。事后美国不得不专门制定“农业复兴计划”，推行免耕法，建立了国
民资源保卫队，实施世界四大造林工程之一——“罗斯福生态工程”，沿
西经100度线种植了一条宽100英里、纵贯美国的防护林带，恢复了这一地
区的自然环境，才避免了黑风暴的继续肆虐。
可是，前苏联并没有接受美国的教训，从1954年开始，为“让荒地服务于
社会主义”，在哈萨克、乌拉尔等地的半干旱草原，10年之内开垦了约60
万平方公里土地，一度使前苏联粮食年产量增加了2／3。但植被和表土结
构被破坏的结果是1960年3月和4月两次出现的大面积黑风暴，仅哈萨克新垦
区农田就被毁了20万平方公里，新垦区农耕系统几乎瘫痪，连邻国罗马尼
亚、匈牙利和南斯拉夫也都尘雾迷漫。比黑风暴波及更广、持续更长且已
覆水难收的，是同时发生并绵延至今的白风暴。前苏联在土库曼斯坦卡拉
库姆沙漠中修建卡拉库姆运河，每年可从亚洲第三大湖、咸海的主要水源
——阿姆河调水灌溉10万平方公里的农田和草场。这种“创造性地再造自
然”带来了一系列生态环境问题：阿姆河河水被截走使得阿姆河下游的咸
海水位急剧下降，30年间湖岸线后退了10至20公里，咸海湖底盐碱裸露，
周围地区沙化严重，“白风暴”(含盐尘的风暴)接踵而至，不仅使咸海附
近的环境荒漠化，白风暴还永久性地毁灭了60%的新垦区，使其成为生命的
禁区，导致了不可逆转的生态灾难。
像“黑白双风暴”这样环境报复人类的事件说明，自然只有请出灾害作为代
言人，人们才会相信自然的威严。
大型工程的自作聪明：给人添堵
人类文明的进步更多还是体现在大型工程上，因此在工程上的自作聪明影
响就更大。如同有人搬起石头搞建设，这块石头放不好就会砸在自己脚上
，当代最有争议的水坝工程——埃及的阿斯旺大坝建设就是一例。
阿斯旺大坝是一座横跨尼罗河的高坝，1970年建成，耗资约15亿美元。水
坝体积相当于最大的胡夫大金字塔的17倍，是世界上七大水坝之一。按照
初衷，高坝截河后形成的水库可用于防洪、灌溉、发电、航运和养鱼，是
一项综合利用的工程。但竣工30多年来，阿斯旺大坝的作用和影响却引起
了世界各国专家的激烈争议。一方面，它在蓄洪、灌溉、发电、航运和养
殖等方面产生了较大的效益；但另一方面，阿斯旺大坝在生态环境方面的
影响更加深远。历史上，尼罗河水每年泛滥带出的淤泥为沿岸土地提供了
丰富的天然肥料。阿斯旺大坝建成后，这些肥沃的淤泥被挡在库内，还造
成河口渔场退化，渔业捕获量大幅下降。
30多年过去，大坝的正向效益不断减少，而当时决策时认为可能克服的弊
端却渐成灾害。造成这种状况一个主要原因是，有人急功近利，想借巨型
工程替自己树碑立传；有人趋炎附势，明知违反科学规律也不敢直言，以
致外行的自作聪明引来自然环境的报复，垮不掉的大坝成为埃及人心中永
远的“堵”。我国目前正在实施南水北调、西气东输和青藏铁路、三峡工
程等对区域性生态环境有重大影响的建设工程，因此无论在规划还是施工
时都应该慎之又慎。
生态建设的自作聪明：坍塌的“绿色长城”
即便是为了生态恢复而实施的生态建设工程，如果不遵循自然规律，也会
好心无好报。这在世界四大造林工程中体现尤为明显。
前苏联欧洲部分的草原地带由于过度开垦和乱砍滥伐导致自然灾害频发，
当年斯大林提出了规模超过美国的“斯大林改造大自然计划”，倡导在草
原区植树，同时继续发展灌溉农业。1949—1953年，该工程营建防护林近
3万平方公里，但到60年代末，保存下来的防护林面积只有2%。
阿尔及利亚的“绿色坝项目”也是世界级造林工程。为防止撒哈拉沙漠的不
断北侵，北非的阿尔及利亚从1975年起沿撒哈拉沙漠北缘大规模种植松树。该工程延伸到邻国摩洛哥和突尼斯，绵延1500公里。理论上讲，该工程能使阿尔及利亚林地面积每年扩展10%。但由于没有弄清当地的水资源状况和环境承载力，盲目用集约化的方式和外来物种搞高强度的生态建设，结果使生态建设变成生态灾难，沙漠依然在向北扩展，现在该国每年损失的林地超过造林面积。
中国在这方面也有深刻教训。“三北防护林”曾被誉为中国的“绿色长城
”。20余年的时间里，中国用了上百亿资金来“筑城”，尽管局部收效不
小，但首都北京每年仍要“迎接”沙尘暴。而且，绵延上千里的防护林，现
在已经是坍塌的“绿色长城”。这是因为当初造林时不讲科学，以致北方
都是“杨家将”——到处种杨树，不仅许多地方的杨树长成半死不活的“小
老头”，而且由于普遍种纯林，在发生虫害时，一倒一大片，仅小小天牛就
将宁夏20年的建设成果——几十亿株杨树毁于一旦。
世界四大造林工程都在退化草原地区展开，为什么只有罗斯福工程取得了
成功？究其根源，恰恰是因为美国的治沙之道不只是种树。在开展罗斯福工
程的同时，美国成立了土壤保持局，鼓励各州采取土壤保持措施，农田免耕
、休耕和粮草轮作等措施得到广泛推广。与此同时，数百万公顷易受旱灾的
农田退耕还草，改为牧场。另一个易被忽略的重要因素，就是在黑风暴肆虐
的几年中，新垦地上的几十万居民举家迁往西海岸，上千万公顷的农田得到
了自然退耕还草的机会。而在苏联、北非和中国的三北地区，人们把美国的
经验片面理解为营造农田防护林网。伴随造林工程的不是退耕还草，反而是
耕种面积的进一步扩展和生产用水进一步抢夺生态用水，结果就是生态环境
局部变好整体恶化。
一败涂地的“生物圈二号”实验
世界级造林工程的纷纷失败可见主动的生态建设往往很难，这是由于自然
的复杂造成的，有一个教训可为鉴证，这就是生物圈二号实验。1991年，美
国科学家进行了一个耗资巨大规模空前的“生物圈二号”实验。“生物圈二
号”是一个巨大的封闭的生态系统，位于美国亚利桑拿州，大约有两个足球场
大小。从外观看，它很像科幻片里建在月球上的空间站。依照设计，这个封闭
生态系统尽可能模拟自然的生态体系，有土壤、水、空气与动植物，甚至还有
森林、湖泊河流和海洋。1991年，8个人被送进“生物圈二号”，本来预期他
们与世隔绝两年，可以靠吃自己生产的粮食，呼吸植物释放的氧气，饮用生
态系统自然净化的水生存。但18个月之后，“生物圈二号”系统严重失去平
衡：氧气浓度从21%降至14%，不足以维持研究者的生命，输入氧气加以补救
也无济于事；原有的25种小动物，19种灭绝；为植物传播花粉的昆虫全部死
亡，植物也无法繁殖。事后的研究发现：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。一败涂地的“生物圈二
”计划证明：天亦有道，面对大自然，才疏学浅的人类往往自作聪明
生物圈2号的第2百万名及第2百万零1名参观者

1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”。9月，由数名科学家
组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有技术条件下，人类还
无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。同时，哥伦
比亚大学加强了对实验的研究力度。实验的内容有所扩大，从2000年开始
，利用数码相机技术分分秒秒地记录叶片的生长情况，以得到图片合成影
像以便确定植物和生长过程。实验还增加了学生实验内容。实验还要进行
10年，以便有充足时间观察“生物圈二号”内的野生动植物的生长规律。
目前，“生物圈二号”已经成为亚利桑那州沙漠中的一道风景线，每年到
此旅游的人数超过18万人。游客交上13美元，就可以到“生物圈二号”外
的各种设施上走一遭。如果再添上10美元，还可以进入“生物圈二号”呢
生物圈2号风雨十年
著名的美国“生物圈2号”实验是用来检验人类能否在火星上生存的
。从实验伊始到现在，已持续10年时间，中间经历了多次失败。这
从侧面反映出，地球仍是已知的唯一适合人类居住的星球，保护环
境是何等重要。
如果对此次实验的历程进行反省，就会发现以下几个问题：
圆屋居 大不易…….10年以前，在美国亚利桑那州的索诺兰沙漠博
物馆建成了一座圆顶的透明建筑，4对男女科研人员来到里面准备
呆上两年时间。在这里，他们只能从外界得到阳光，其余的一切都
要靠自己的努力――这与火星上的环境相一致。
在他们进入圆顶屋以前的4年中，有关人员已在圆顶屋内布置好了
雨
林、沙漠、草原、海洋、农田，另一个微型的世界造就成了。哥伦
比亚大学的许多科学家在这一地区为这个实验项目提供着技术支持
。
科研人员刚刚进入到圆顶屋时很兴奋，他们自称是“生物驾驶员”
。但很快他们就发现情况不妙。从1991年9月开始，圆顶屋内的“
生态环境”开始恶化，氧气含量下降如此之快以至于科研人员的健
康受到严重挑战，他们不得不要求打开“屋顶”以便从“地球”获
得氧气补给。
为期两年的实验在经历了一连串的技术故障、“生物驾驶员”之
间的激烈争吵之后终告失败。许多人将失败原因归咎于“生物驾
驶员”以及本次实验的赞助商亿万富翁埃德沃德·巴斯缺乏基本的科技知识。
物种平衡的重要性……….圆顶屋内本来是有适宜数量的蚂蚁和蜜
蜂的。但一段时间以后，蚂蚁数目疯长，成了一害。而蜜蜂却全部
死亡，“生物驾驶员”只好人工对植物花卉授粉。这使人认识到
，生物多样性和物种平衡对地球是多么重要。
再来一次………此次失败的实验项目在社会上引起了广泛的争论
，从事此项实验的科研机构的威信大受影响。1994年3月，7名“生
物驾驶员”再次进入圆顶屋进行第二次实验，这种努力在1年半之后
再次以失败告终。圆顶屋还有用吗？公众再一次表示了疑虑。
实验要发展，必须搞“三产”？…….1996年，实验项目换了新负
责人―――查勒斯·巴里·奥斯蒙德，同时，哥伦比亚大学加强了
对试验的研究力度。实验的内容有所扩大，从2000个开始，利用数
码相机技术分分秒秒地记录叶片的生长情况，以得到图片合成影像
以便确定植物和生长过程。实验还增加了学生实验内容。实验还要
进行10年（巴斯曾要求进行100年）以便有充足时间观察圆顶屋内的
野生动植物的生长规律。
目前，圆顶屋已经成为亚利桑那州沙漠中的一道风景线，每年到此
旅游的人数超过18万人。游客交上13美元，就可以到圆顶屋外的各
种设施上走一遭。如果再添上10美元，还可以进入圆顶屋呢
美国生物圈2号及其研究
郭双生/孙金镖
图1〓生物圈2号的外观图
表1〓〖WB〗圈内各个组成部分及结构参数一览表
区域 面积 体积 土壤 水分