失败的“生物圈二号”实验给“生物圈一号”敲响了警钟
张高明
世界著名的“生物圈二号”实验在遇到各种意想不到的困难后被迫宣告失败。
但是，作为世界上首次进行的运用生态系统原理而维持时间最长的封闭住人实验，她给我们带来了哪些宝贵的经验与教训？对于在陆地上进行大规模的生态环境建设工程（尤其在作为发展中国家的中国进行这些动作），哪些经验与教训值得我们“生物圈一号”人引起高度重视？人类能否建造一种完全脱离地球环境的生态系统？怎样才能使生态系统持续地为人类造福？作者试就在“生物圈二号”的亲身经历对上述问题谈一些粗浅的认识。“生物圈二号”的命名，是相对于地球生物圈(生物圈一号)而获名的。她位于美国亚利桑那州沃洛克镇，这里光照强烈，生境相对荒凉，有些类似于太空的环境。建成于1991年5月。占地面积1.28公顷，内部填土体积204000立方米，封闭空间204000立方米。当时的工程建造经费约2亿美元，运转费用每年约600万美元。
“生物圈二号”运转的原理是模拟目前生态学家发现的地球生态系统中能量流动和物质循环的原理，其简要的过程可以用这样一种特制的密封玻璃球来演示。这种球也称“生态球”，美国的超级市场上有售。里面装着淡水、空气、绿藻植物、一种似虾状节肢动物、蜗牛，及一些浮游类动物和植物，当然还有微生物。这些生命及其所在的环境是与外界完全隔绝的。其中的绿色植物利用空气中的二氧化碳和水分在太阳光下进行光合作用合成有机物质并供给氧气，动物食植物或其碎屑，微生物及浮游动物将死亡的动植物或排泄物分解，生成二氧化碳和矿物质开始新的循环。这种密封玻璃球式的生态系统，类似地球生态系统工作的原理，也是未来人类在太空建造长期生存空间的必然模式。但上天之前必须在地球上先做实验，即密封住人实验。德克萨斯州年轻的石油亿万富翁巴斯(E. D. Bass)将这一大胆的设想付诸实施，建造了“生物圈二号”。
无论世人对“生物圈二号”封闭实验的成败如何看待，“生物圈二号”的设计思想及其对未来人类生存环境的超前忧患意识，却是不容抹杀的。重新组合后的哥伦比亚大学“生物圈二号”教育与研究中心(原来的名称叫“生物圈二号”有限公司)就将对公民进行环境意识的教育与宣传放在首要的位置，每年来自全美及世界各地的参观者络绎不绝。中心在“生物圈二号”周围设立许多宣传栏；放映厅里每天循环播放有关地球生物圈以及生态系统功能与原理、“生物圈二号”的由来、在“生物圈”已经和正在进行的科学实验等科普节目。讲解员每隔一小时带领游人参观并介绍有关知识。美国人对生态环境的爱护程度如此之高，无不与他们在科普宣传和具体实践方面所做的切实努力有关。仅举三例：其一，“生物圈”设计时采用的生态系统内物质循环的原理，在他们对游人垃圾的收集与处理上得到应用。垃圾收集器将纸张、塑料袋、纸类饮料包装袋(可再生利用)、食品类(可生物降解)、玻璃瓶、铝类易拉罐(可再造)分类存放。其二，“生物圈二号”外办公与旅馆使用的热水是利用亚利桑那丰富的日光能加热的。其三，在沃洛克镇的公路上标有明显的保护动物的标志，汽车慢行、汽车等动物跨过公路后在行，在我居住的地方，每天都有成群的小鹿在灌木丛中或家门口自由嬉戏。
“生物圈二号”无时不在向人们宣传这样最普通的道理：我们只有一个地球，在天上找到或建造出适应人类生存的空间并非人类真正的愿望。那一天果真出现，将是地球的末日来临了。人类创造了文明，但这些文明又对地球产生了巨大的威胁。全球气候变化(温室效应引起)、臭氧洞扩大、酸雨与生物多样性危机(环境污染引起)等重大环境问题的出现，都是人类破坏了地球生物圈中生态系统物质循环与能量流动的固有规律而造成的恶果。游人们通过短短的参观与体会，便可一下子明白许多有关地球生态系统方面的知识。这也正是今天“生物圈二号”存在的真正价值所在。
“生物圈二号”对我们这样一个发展中国家进行经济建设、资源利用与农业的可持续发展的现实意义在于：
第一，“生物圈二号”实验最宝贵的经验与教训是，到目前为止，尚没有发现一种其环境与功能像“生物圈一号”(地球)那样完美的可替代的生态系统。即使能够运用昂贵的代价、先进的工程工艺、加上生态系统的原理来营造一种人工生态系统，但其功能仍难与地球媲美，而获得这种功能在地球上是可以轻而易举的。尽管一些恶劣环境如干旱区虽面临比湿润地区干旱贫瘠的自然环境，但它仍在地球的大气环流圈内，仅个别生态因子如水的循环出现局部失调，而一些生态因子如光照等还处于优势状态。只要遵守生态系统的原则，加以合理的人工措施，在理论上(如“生物圈二号”的工作原理)和实践上(如以色列在沙漠上实现的高效农业)是能够实现高效、持续发展的农业生态系统的良性循环的。
第二，在地球上即使最恶劣的环境也比完全脱离地球环境的人工生态环境要更容易适应生物的生存。在荒漠上或干旱区建造适应植物生存的空间已不是什么难题。只要对个别不利的生态因子进行改造是能够成功的，但决不能违背了自然的规律。
第三，尽管地球上有各种灾害，有一些陆地生产力相对低下的生态系统如干旱区和半干旱区，但地球是唯一能够支持生命的地方。在长期的演化中，动植物及其生存的环境是相依为命的。人类虽然能够局部改善环境，或靠高技术与投资试图彻底改善环境，但都是有代价的。
第四，任何大规模的生态环境工程与人类改变自然的活动都要慎重。要充分研究和预防人类活动对生态系统过程可能造成的不良影响，尽量避免“生物圈二号”实验过程中的出现的诸多“始料不及”。我们在自然面前也走过许多弯路，再也不能让违背自然与生态规律的现象重演。
