生物圈二號的實驗目的是什麼,6 生物圈二號 的實驗目的是什麼

2022-02-25 12:33:13 字數 4849 閱讀 6733

1樓:o可愛乖乖

具體研究範圍與主要結果(詳細) �

首批8名科學家在21個月的密閉人工生態環境中按照各自的研究範圍進行了廣泛、細緻、深入的觀察、記錄、分析,研究專案包括生物地球化學、土壤、水、海洋、「全球」生物量、 農業、遺傳、生理、營養、醫學、心理以及技術和工程學等內容。本文僅就幾個較為重要的研究結果概括如下:

1、大氣動力學與大氣洩漏

在微小的閉式生態系統中生物地球化學迴圈速率顯著加大,這是由於它缺乏地球生物圈所具 有的巨大貯存作用以及有機體與無機物的比率大大增加的緣故。即使在生物圈2號這樣大的裝置中,大氣co2(二氧化碳)的平均滯留時間僅為1~4天,而地球生物圈中則約為3年。

生物圈2號中濃度為1500ppm的大氣co2(約為地球大氣co2濃度的4倍),約相當於100kg的碳,這一數量與圈內的生物量和土壤中的有機碳相比大大降低,分別為100∶1 和5000∶1,而地球中的相應比例分別為1∶1和2∶1。生物圈2號中co2的波動範圍為700~800ppm/d,一般為500~600ppm/d,有時會更低,這與季節、晝夜迴圈和天氣變化導致的光合作用和呼吸作用的動態消長有直接關係。當光強(光合成光通量,ppf)達到一年的最低值時(16.

8mol•m-2d-1),co2的平均濃度為2466ppm;相反,當ppf達到最高值時(53.7 mol•m-2d-1),co2濃度則達到一年中的最低值1060ppm。

為了緩衝這一系統在第一年冬季低光照時的高co2濃度水平,利用一套co2迴圈系統首 先將它通過化學反應形成caco3,如需要時把後者加熱到950°c便可釋放co2進入大氣 。4個月間約有53880mol(相當於9450ppm)的co2通過定期使用這一物化系統以caco3(碳酸鈣)的形式沉積下來。這一沉澱可以間接說明約1%大氣o2的下降(通過有機碳氧化和隨後的caco3分離)。

相反,2023年12月用來補償大氣洩漏的10%外部大氣的加入影響較小,co2濃度 暫時下降了200ppm,即為每天正常變化的1/3。co2的濃度升高可導致海水酸度增加。為了避免此現象發生,在海水中分期加入碳酸鈉和碳酸氫鈉,這樣可以保持ph值在7.

7以上。

表2:生物圈2號一年內總的農業生產量(kg):

蔬菜:菜豆8� 甜菜葉273� 甜菜根308� 胡椒13� 胡蘿蔔88� 辣椒63� 甘藍83� 黃瓜17� 茄子155� 羽衣甘藍11� 生菜90� 洋蔥107� bok choy12� 雪豆1� 南瓜籽8� 西葫蘆287� swiss chard58� 甘薯葉64� 番茄288� 冬瓜261

糧食:水稻196� 高粱131� 小麥113� �

澱粉類蔬菜:

白薯198� 甘薯1335� malanga84� 薯蕷20� �

高脂肪豆類:�

花生24� 大豆14

低脂肪豆類:

蠶豆63� 豌豆15

水果:蘋果1�香蕉1024�無花果39�番石榴41�金柑4 檸檬10�酸橙4 柑桔6�番木瓜639

動物產品:� 山羊奶407� 山羊肉8� 豬肉35� 魚10� 蛋6� 雞肉8�

總計6630

氧氣動力學令人困惑不解。2023年9月到2023年6月間,生物圈2號中氧濃度從20.5 1%下降到16.

95%,到2023年1月中旬時則為14.5%。基於醫學忠告,2023年6月後的幾個星期在圈內不斷輸入純氧,使其濃度回到19%。

氧氣濃度下降主要發生在密閉後的前4個月,此時為18%,1 9 92年4月以後,o2濃度則以每月0.25%的線性水平下降。o2濃度下降的真正原因並不十分清楚,利用幾種方法的氧氣動力學研究仍在進行,包括研究圈內氧同位素的分佈。

生物圈2號氣密性非常高。根據洩漏率和壓力間的關係推知,年洩漏率為6%,而根據標記微量氣體(sf6)逐漸稀釋的測量結果證明,年洩漏率不超過10%。在最初的4個月中(19 91年9~12月),大氣洩漏約10%,相應的外界氣體於2023年末一次性注入。

其它閉 式人工生態系統(如肯尼迪航天中心製造的生物量生產艙)每天的洩漏率就在1%~10%之間 。

2、食物生產與廢物處理

生物圈2號中的農業系統必須滿足3個主要要求,即無汙染、集約型和可持續性。空 間生物圈風險投資公司和其農業區的主要顧問亞利桑那大學環境研究實驗室,起初試驗水培 和氣培的種植技術,最後由於種種原因而不得不轉向以土壤為基礎的農藝技術。原因之一就 是 水 培必須依賴於化學營養液的輸入,而這在空間是難以解決的。

另外一個原因是如果沒有能力 做 堆肥或利用植物/微生物系統進行廢水再生,那麼促使動物和人的廢物及作物不可食生物量部 分等迴圈利用的相關問題就更難以解決。此外,堆肥或沼澤廢水處理系統較溼氧化或焚化等物理系統更省能。

集約農業區共有50種150個品種,每輪種植約30種,主要有糧食、蔬菜、水果,此外還有飼養動 物和魚(稻田中養殖),動物飼料包括苜蓿、象草、水風信子及各種農作物(利用其不可食生物量)。密閉後建立的農業系統平均提供8人80%的營養需要,包括穀物、豆類和蔬菜,但密閉後的前幾 個月需食用密閉前種植的食物(其餘20%的營養需要)。由於圈內缺乏紫外線輻射,因此,必須 補充維生素b12和維生素d。

肉類很少,蛋每人每週平均一個。前10個月的平均食物 熱量卡值限制在2000cal/d(1cal合4.18j),後來增加到2200cal/d。

食用前,食物均進行了稱重和記錄。農業區內不使用殺蟲劑,而是利用有益昆蟲和噴霧器(如肥皂水和硫磺、芽孢桿菌)來控制病 蟲害的發生。廢物迴圈是把動物廢物和植物不可食生物量做成堆肥,並利用水生植物鹹水湖 系統進行「進駐人員」廢水處理。

利用「土壤床反應堆」降低微量氣體的積累。使用大氣水分冷凝系統提供飲用水。

3、物種種群的動態變化

野生區域內的植物生長旺盛,前9個月生物量就增加了60%~75%。在熱帶雨林,樹冠龐大茂密,相連成蔭,因而抑制了小型植物,尤其是肉質植物的生長。沙漠中的多年生草本植物生長迅速,這也證明乾旱條件下沙土有利於多年生草本的生長。

野生種數量起初有所下降,其中植物不到10%,陸地動物和昆蟲不到30%,海洋種約為10%~20%。當食物網更為一體化且株冠成熟後,物種遺失的數量則減慢,且許多動植物在此時期 均有不同程度的繁殖。自從建立了生態系統後,人就作為主要捕食者來控制雜草和病蟲害發 生並保持生物多樣性。

如果沒有人的直接干預,在生物圈2號的初期運轉期間,生物多樣性必然會下降。

4、生理、營養及醫學試驗

生物圈2號中生產的食物基本上能滿足「每日推薦飲食配額」(rda)的需要,但沒有什麼剩餘。進駐人員自從密閉後體重減輕了約10%~20%,這是對新環境初時不適應的 結果。2023年4月後,體重不再下降,有人甚至還胖了一些。

這種低脂肪、低熱量、富營養的食物可以顯著降低膽固醇(從平均值約195降到125)、血壓、白細胞數量和血糖含量。以前對小鼠的試驗也有類似結果,並證實因此而可以延緩衰老、增加壽命。

2樓:匿名使用者

著名的美國「生物圈2號」實驗是用來檢驗人類能否在火星上生存的。

生物圈二號的實驗目的是什麼?

生物圈二號實驗目的是什麼?

3樓:悠閒的罙

觀察空氣、水和廢物在一個封閉的環境中怎樣有效地進行再迴圈,以及評價在這樣的實驗條件下,是否能夠創造出一個穩態的生態系統,以尋找維持生存和淨化環境的有效途徑。

4樓:匿名使用者

其目的是製造一個人工模擬的生命支援系統,以驗證人類在離開地球的情況下,利用人工生態工程,僅僅依靠太陽能,能否維持生存。(人教實驗版教材p124)

也就是證明能否再創造另一個生物圈

5樓:寰球大百科

上世紀的80年代中後期,一位名叫艾德巴斯的美國億萬富翁,決定對有關未來人類將在外太空甚至外星球定居的太空殖民理論進行一次大膽的嘗試和探索。

「生物圈二號」實驗目的是什麼?

生物圈二號其實驗目的是什麼?

6樓:

為了模擬生物圈。

「生物圈2號」建造在美國亞利桑那州的沙漠中,其命名是把地球視為「生物圈五號」而言的。「生物圈2號」是一個人工建造的模擬地球生態環境的全封閉的實驗場,也有人把它稱為「微型地球」,或「火星殖民地原型」。這個佔地1.3萬平方米,8層樓高的的圓頂形密封鋼架結構玻璃建築物,是人們花費了近2億美元和9年時間建造起來的,實驗的目的是為了考察人類離升了地球「生物圈三號」是否能生存。

在這個微型世界中,有海洋、平原、沼澤、雨林沙漠旅業區和人類居住區,是個自成體系的小生態系統。「生物圈2號」雖然與外界隔絕,但可以通過電力傳輸、電信與計算機與外部取得聯絡。工作人員在「生物圈2號」內可以看電視,可以通過無線電通訊與親友聯絡。

2023年1月,8名科學家進入「生物圈2號」。科學家們原計劃讓工作人員在「生物圈2號」中生活兩年,為今後人類登陸其他星球建立居住基地進行探索。然而,一年多以後,「生物圈2號」的生態狀況急轉直下,氧氣(o2)含量從21%迅速下降到14%,而二氧化碳(co2)和二氧化氮(no2)的含量卻直線上升,大氣和海水變酸,很多物種死去,而用來吸收二氧化碳的牽牛花卻瘋長。

大部分脊椎動物死亡,所有的傳粉昆蟲的死亡造成靠花粉傳播繁殖的植物也全部死亡。由於降雨失控,人造沙漠變成了叢林和草地。「生物圈2號」內空氣的惡化直接危及了居民們的健康,科學家們被迫提前撤出這個「伊甸園」。

「生物圈2號」的實驗以失敗告終。

多年來,人類夢寐以求地憧憬著衝出地球,向宇宙進軍。隨著地球環境的惡化,這種願望裡似乎又加進了欲逃離的色彩,人們上下求索,加快了尋找「諾亞方舟」的步伐。也許「生物圈2號」的失敗有技術上的失誤或裝置上的欠缺,也許人們今後還會向「生物圈3號」、「生物圈4號」挑戰。

然而從「生物圈2號」失敗的深層反映出來的資訊遠比其本身更冷酷無情。它向人們證明:大像無形,大青息聲。

地球環境是在經歷了幾十億年的風風雨雨後形成的,對這種異常可靠的結構,人們渴望窺其脈絡,望其項背,但卻決不是簡單的人工模仿再造能夠完成的。

「生物圈2號」的失敗告誡我們:人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園,逃離和束手待斃都是與事無補的。地球不是實驗室,我們輸不起,只有善待和保護她才是我們真正的出路。

摘自自然之友編《20世紀環境警示錄》

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