Ⅰ 生物圈2號和月球基地的相同之處和不同之處
生物圈2號是科學家在地球上做的關於生態的實驗，它模擬了一個完整的生態系統，讓科學家在裡面生活，原來計劃可以生活很長時間，但是不到兩年就維持不下去了。
月球基地同樣是人類對地球生態系統的模擬，不過我們可以想像它會更大更加的完善。目的是讓人可以正常地生活。
生物圈2號雖然包含地球生態中的各個關鍵的因素，但是畢竟太小，調節能力不足，在短時間里還可以維持，時間長了，內部的各個因素發生變化就大了，調節不能達到要求了。畢竟，地球這個生物圈是幾十億年形成的，不是一個小小的2號就可以模仿的。但是事情不是絕對的，當科學技術達到一定的高度的時候，是可以做到的。我想，今天再在地球上做個生物圈，一定可以維持得比當年長很多，但是距離在月球上建立生物圈還有一段路。
Ⅱ 人類目前在生物圈研究領域的成就
美國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號是一座微型人工 生態循環系統,因把地球本身稱作生物圈1號而得此名。它由美國前橄欖球運動員 約翰·艾倫發起,並與幾家財團聯手出資,委託空間生物圈風險投資公司承建,歷時8年,耗資1 �5億美元。
1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進駐生物圈2號,1993年6月26日走出 ,停留共計21個月,在各自的研究領域內均積累了豐富的科學數據和實踐經驗。來自英國、墨 西哥、尼泊爾、南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實驗人員在對首批結果進行評 估並改進技術後,於1994年3月6日二次進駐,工作10個月後於1995年1月走出。他們在這期間 對大氣、水和廢物循環利用及食物生產進行了廣泛而系統的科學研究。 生物圈2號是世界上最大的閉式人工生態系統。它使人類首次能夠在整體水平上研 究生態學,從而開辟了了解目前地球生物圈全球范圍生態變化過程的新途徑。更為重要的是, 它將作為首例永久性生物再生式生保系統的地面模擬裝置而有可能應用於人類未來的地外星 球定居和宇宙載人探險
不過實踐證明，該計劃失敗了
然而事實表明，「生物圈2號」的設想是不現實的。1993年1月，8名科學家進入「生物圈2號」一年多後，由於土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建「生物圈2號」用的混凝土中的鈣反應，生成碳酸鈣，導致其中氧氣含量從21%降到14%；二氧化碳含量猛增。另一個意外是，「生物圈之號」運行3年後，其中的一氧化氮含量劇增到了79%，足以使人體合成維生素B12的能力減弱，危害大腦健康。
科學家還發現，除了藤本植物比較繁榮外，所有靠花粉傳播繁殖的植物都滅絕了，大樹也搖搖欲墜；昆蟲除了白蟻、蟑螂和蟈蟈外，幾乎都死了，人造海洋中生物生存情況略好於陸地；人造沙漠由於沒有控制好降雨，變成了草地；「生物圈2號」下層的溫度又大大低干預計的數字。1996年衛月衛日，哥倫比亞大學接管了「生物圈2號」。
科學又一次證明，地球是唯一孕育生命的星球。20多億年間，地球上生物繁衍生息，存優汰劣，留存至今的動物約有數百萬種·人類從誕生起，衣、食、住、行以及經濟活動，無一不依賴這個星球，地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系統，是人類賴以生存的基本環境。目前，人類還無法用人工方法保持地球的活力，沒有人知道怎樣建造一個脫離地球自然環境，而又能讓人類休養生息的生態系統
筱原正典原本是一位海豚行為研究學者，當他聽妻子說有一則報紙廣告正在為「迷你地球」徵求居民時，就被深深吸引了。其實筱原起初並不了解什麼是「迷你地球」，只是聽起來覺得有趣，便報了名。之後，他幸運地被選中，將在2005年和另外一位科學家正式入住「迷你地球」——一個全封閉的人工生態環境。
「迷你地球」與20世紀90年代初期美國大力宣傳的「生物圈2號」計劃性質相同。「生
物圈2號」是美國空間生物風險公司投資2億美元，在亞利桑那州的沙漠中興建的巨大溫室。佔地面積1.3公頃，大小相當於三個足球場。8位男女科學家在其內部自給自足地生活了兩年，進行有關生態和環境方面的研究和科學實驗。但實驗在1996年以失敗告終，其結果表明，以當時的技術條件，人類還無法模擬出一個類似地球、可供人類生存的生態環境。
「迷你地球」位於日本北部沿海的青森縣六所村，面積只有4700平方米，是3個由不銹鋼走廊連接的體育館式建築。整套設施耗資6500萬美元，於兩年前建成，眼下研究人員已經開始進行前期試驗。試驗正式開始後，將有兩名科學家進入有動植物和空氣的全封閉建築內居住，起初一個星期，而後逐漸延長到5個月。實驗目的是模擬封閉空間內氧氣和二氧化碳在植物、人類和動物之間的循環。
氧氣未能順利循環正是導致「生物圈2號」失敗的重要原因。由於土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建「生物圈2號」用的混凝土中的鈣反應生成碳酸鈣，導致其中氧氣含量從21%降到了14%。到後期，「生物圈2號」中的植物幾乎滅絕，必須注入氧氣才能維持人員生存。
日本環境科學研究所負責「迷你地球」的主要研究工作。這里的高級執行主任、火箭科學家新田敬二信心十足，他說：「與生物圈2號最大的區別之一是，我們花費了大量的金錢和時間來設計和建立支持生命的系統。」
「迷你地球」沒有使用土壤和依賴微生物，而是使用機器來人工分解和處理廢料。這個人工支持部分佔據了整個場地的1/4。支持系統的中心部分是復原氧氣的處理機，使用高溫和電解水的辦法從二氧化碳中重新獲得氧氣。新田認為，「迷你地球」所使用的機械甚至比美國航空航天局為國際空間站研發的同類設備效率更高。「我相信在這里開發的技術將來可以用於航天項目」。
兩位科學家的生活區域也占據了「迷你地球」的1/4面積，有兩張床、電腦和固定的腳踏健身車。房間的角落安置著攝像頭，以監控他們的安全狀況。相鄰的房間是用來飼養動物的。目前已有兩頭山羊接受了3周的血壓、體溫和心臟情況監視，以確定它們是否能夠適應封閉的環境。研究人員還嘗試在可以調控溫度、濕度和光線的房間里種植水稻和大約30種蔬菜。居住在「迷你地球」內部的人只能從外部得到電力供應和信息。內外聯系是通過電話、電子郵件和網際網路來實現的。
Ⅲ "生物圈2號「和月球基地有哪些異同
首先，生物圈二號有重力，而月球基地重力很低。生物圈二號有完整的生態系統，理論上可以保持穩態而供人類居住，而月球基地只能算是一個生命保障系統，還沒有確實的方法。
Ⅳ 生物圈2號和月球基地有哪些相同和不同之處
生物圈2號（Biosphere 2）是美國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態循環系統，因把地球本身稱作生物圈1號而得此名，它由美國前橄欖球運動員約翰•艾倫發起，並與幾家財團聯手出資，委託空間生物圈風險投資公司承建，歷時8年，耗資1 .5億美元。生物圈2號計劃設計在密閉狀態下進行生態與環境研究，幫助人類了解地球是如何運作，並研究在模擬地球生態環境的條件下，人類是否適合生存的問題。為了盡量貼近自然環境，該圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理區間，通過 一定的人工處理再利用。例如，實驗用的海水是將運進來的海水和淡水按照適當比例配製而成的。 這個實驗為什麼會失敗呢？科學家對此做出了總結：除了二氧化碳多、氧氣少、水循環失調等原因以外，生物種類關系的失調也是重要的原因。 原來，設計者雖然在「生物圈II號」內模擬了多種生態系統，但引進的生物卻主要是生產者，動物、真菌和細菌的種類和數量都較少。傳粉的昆蟲死去了，有些植物就只開花不結果了。由於動物的種類和適量減少了，植物很少恐怕還有比例不對的原因,在真的生物圈中平均每人所對應的大氣,水,植物等是那麼的廣闊,而二號呢?環境資源與人的比例嚴重偏小,就那點大氣,水,植物等,哪怕就是生活一個人也已嚴重不夠了,更何況是幾個人. 二氧化碳多、氧氣少是結果而非原因,二氧化碳多、氧氣少是因為植物相對太少了,不足以將人和植物自身產生的那麼多二氧化碳轉化並釋放氧氣.氧氣的消耗速度高於產生速度,而二氧化碳的產生高於消耗.
Ⅳ 為什麼稱「生物圈二號」
http://blog.bioon.com/user1/555/archives/2005/1563.shtml
國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號是一座微型人工 生態循環系統,因把地球本身稱作生物圈1號而得此名.它由美國前橄欖球運動員 約翰·艾倫發起,並與幾家財團聯手出資,委託空間生物圈風險投資公司承建,歷時8年,耗資1.5億美元.
1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進駐生物圈2號,1993年6月26日走出 ,停留共計21個月,在各自的研究領域內均積累了豐富的科學數據和實踐經驗.來自英國,墨 西哥,尼泊爾,南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實驗人員在對首批結果進行評 估並改進技術後,於1994年3月6日二次進駐,工作10個月後於1995年1月走出.他們在這期間 對大氣,水和廢物循環利用及食物生產進行了廣泛而系統的科學研究. 生物圈2號是世界上最大的閉式人工生態系統.它使人類首次能夠在整體水平上研 究生態學,從而開辟了了解目前地球生物圈全球范圍生態變化過程的新途徑.更為重要的是, 它將作為首例永久性生物再生式生保系統的地面模擬裝置而有可能應用於人類未來的地外星 球定居和宇宙載人探險.
一,概況
佔地1.28公頃的生物圈2號的地上部分為塗有粉劑的立體鋼架構型,配有雙層玻璃 窗板;地面部分為焊接不銹鋼板,並用鋼墊密封.總體積約為180000m3.其內部主要由7種 生態群落區和兩個大氣擴張室(也稱作"肺")組成.此外,還設有能量中心和冷卻塔等設施 .其外觀及有關結構參數如表1和圖1所示.
為了減輕立體結構的負荷,生物圈2號的內部壓力略高於周圍大氣壓.眾所周知,溫 度改變必然導致壓力變化,而這種伸縮中的壓力變化足以破壞玻璃窗板(計算值極易超過kPa ).為了解決這一矛盾,沒有像通常那樣採取抵抗壓力的措施,而是為該圈裝配了兩個稱為" 肺"的體積可變室,以使大氣在恆壓下脹縮.兩"肺"就如同巨大活塞通過密封膜連接在氣 缸上一樣,上下垂直運動距離約達15m.活塞重量產生相對於周圍大氣壓力的內部正壓.正壓 具有兩大優點:不論什麼地方有泄漏,內部大氣就會向外擴散從而保證排除外界污染;活塞的 持續下滑則表明某處出現泄漏.兩"肺"的體積佔到該圈密閉體積的30%.
除上述設施外,其內部還包括分析,醫療,獸醫,監控,維修,鍛煉,影視等室,分布在不同 部位.
與地球生物圈類同,生物圈2號在物質上閉環,通過工程手段禁止它與外界大氣和地 下 土壤進行物質變換.在能量上開環,允許太陽光通過玻璃結構供植物進行光合作用,同時引入 電能供技術系統操作運轉.在信息上也同樣開環,通過計算機系統,電話,攝像,電視與外 界進 行數據信息交換,並通過電視可以與外界工作人員及親屬進行面對面的交談,還可放映電影和 收看商業電視節目.電能及熱控能源從外界通過氣密裝置輸送進來,當進行能量轉移時,不允 許內外流體進行任何形式的交換或混合.
表2 圈內大氣溫度,壓力及重量范圍
生物群落 溫度(°C) 最高 最低 大氣成分 壓力�(kPa) 百分比�(%) 總重量�(kg)
熱帶雨林 35 13 O2 18�10 20�51 31800
熱帶草原/ 38 13 N2 67�51 76�51 103775
海洋/沼澤 CO�2 0�03 0�03 67
沙漠 43 2 H�2O 1�78 2�02 1761
集約農業區 30 13 Ar 0�81 0�92 1782
居住區 35 15 總量 88�24 100�00 139185
生物圈2號的"神經系統"是一個完整的計算機數據採集和控制系統,它是從位 於居住區的指揮室輻射出的微處理機網路系統.這一內部"神經系統"通過信息通路與外界 附近的"飛行控制"樓內的計算中心相聯通.該樓作為分析中心而成為生物圈1號 和2號間獲取分析數據及通訊的主要窗口.居住區內的指揮室通過遍布圈內的5000 多個感測器(每15分鍾記錄一次並讀入無限增長資料庫)能夠有效地控制所有主要的操作參數 ,如溫度,濕度,光強,水流量,pH值,CO�2濃度,土壤濕度,儀器運作狀態等,並能進行 數據感測器及所有報警裝置的狀態顯示.每件裝置均有手動控制開關以防"神經系統"任何 部位的失靈.
盡管整個圈內為熱帶氣候,但由於不同生物群落的冷暖要求不同,因此,各自又有相對獨立的 溫度.由於生物圈2號位於海拔1200m的沙漠上,其外圍大氣壓不是標准壓力101.3 kPa,而僅約為88.2kPa,因此,其內壓只能略高,即為88.24kPa.詳細情況見表2.利用機械 系統模擬地球自然環境,例如製造海洋波浪,潮汐,溪流,瀑布以及按照季節要求控制風, 雨,濕度等,並控制鹽分梯度及營養循環速度和進行海水淡化.
二,生態群落
生物圈2號有5個野生生物群落(熱帶雨林,熱帶草原,海洋,沼澤,沙漠)和兩個 人工生物群落(集約農業區和居住區).它們以地球北回歸線和南回歸線間的生態系統為樣板 ,分別由美英生物和生態學家設計而成.
圈內共有約4000個物種,其中動物(包括浮游,軟體,節肢,昆蟲,魚類,兩棲,爬行,鳥類 ,哺乳等),植物(包括浮游,苔蘚,蕨類,裸子和被子等)約3000種,微生物(包括細菌,粘 菌,真菌,微藻等)約1000種,它們分別來自澳大利亞,非洲,南美,北美等地.
該系統既有高大的樹木(如紅樹),也有矮小的灌木草叢植物,錯落有致,憩靜秀美.各個野生 生物群落中的生境並不一致,它們分別有4,6,4,4,6種生境,如海洋有海灘,淺鹹水湖, 珊瑚礁和海水等4種類型.生物群落間均有相對獨立的生態區將它們互相隔開,例如,熱帶草 原和沙漠間有一簇灌木叢而相對隔離.為了保護各個群落不受環境脅迫,在其周圍種植了耐 性強的植物,例如,熱帶雨林的三周圍是濃密的姜科植物,從而保護內部樹種免遭側面強光照 射,而與海洋的界面間種有竹子來抵禦鹽分滲入.
為了盡量貼近自然環境,該圈中的土壤,草皮,海水,淡水均取自外界的不同地理區間,通過 一定的人工處理再利用.例如,實驗用的海水是將運進來的海水和淡水按照適當比例配製而 成的.
生物圈2號中選擇植物的標准主要考慮動物消費者的生命保障,分類多樣性,物理 參數,植物的可利用程度和美學價值.為了適應達爾文的自然選擇過程,植物種類開始時比 系統能支撐的要多一些,這樣可以補償物種的遺失或滅絕,並最終促進系統的持續穩定.
三,研究范圍與主要結果
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范圍進行了廣泛,細致,深 入的觀察,記錄,分析,研究項目包括生物地球化學,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�大氣動力學與大氣泄漏
在微小的閉式生態系統中生物地球化學循環速率顯著加大,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的波動范圍為700～800ppm/d,一般為500～600ppm/d,有時會更低,這與季節,晝夜循環和天氣變化導致的光合作用和呼吸作用的動態消長有直 接關系.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(53.7mol·m-2d-1),CO2濃度則達到一年中的最低值1060ppm.
為了緩沖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循環系統首 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[DK10]約有53880mol(相當於9450ppm)的CO2通過定期使用這一物化系統以CaCO3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,1991年12月用來補償大氣泄漏的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3, 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,胡蘿卜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.1991年9月到1992年6月間,生物圈2號中氧濃度從20.51%下降到16.95%,到1993年1月中旬時則為14.5%.基於醫學忠告,1992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%.O2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布.
生物圈2號氣密性非常高.根據泄漏率和壓力間的關系推知,年泄漏率為6%,而根據標記微量氣體(SF6)逐漸稀釋的測量結果證明,年泄漏率不超過10%.在最初的4個月中(19 91年9～12月),大氣泄漏約10%,相應的外界氣體於1991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)每天的泄漏率就在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,即無污染,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循環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濕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),見表3和圖2.
圖2 生物圈2號集約農業區的部分作 物生長情況
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,蛋每人每周平均一個.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.廢物循環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.1992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.
上述下降後的氧濃度相當於海拔2900m處的O2分壓,通過不斷監測紅細胞數量,形態及其生理生化指標和呼吸率等則可獲知低O2濃度對健康產生的不良影響.一旦O2濃度繼續下降時,可望能適應相當於海拔4600m處的O2分壓.此外,在圈內的人和動物間,沒有發生傳染性疾病.
四,結束語
大量證據表明,火星土壤和月球表土經過一定的生物和化學技術處理後可以用作潛在的植物栽培基質,這樣就使得生物再生式生命保障系統在空間居住地的應用比需要地球資源的裝置要經濟得多.但是到目前為止,在生物再生式生命保障系統中很少有以土壤為基礎的技術實驗 .生物圈2號是第一個建成並運作的以土壤為基礎的生物再生式生命保障系統.因此,有關其操作性能的數據對應用於空間的類似系統是非常有用的.
生物圈2號無論從規模,技術難度和復雜程度,以及所取得的效果來看,均堪稱人類科學史上的一大傑作,受到國際上的普遍關注與贊賞.但近來也遭到某些公眾的嚴厲批評 .
引起公眾非議主要是由於主客觀兩方面的原因:(1)商業投資造成遊人絡驛不絕,給人一種缺 少科學嚴肅性的印象;(2)遇到嚴重的陰雨天氣和病蟲害,造成欠收,開始時曾出現大氣泄漏;(3)人們對他們的科學試驗活動了解不多;(4)理論和實踐經驗不足;(5)行政管理不善,導致可以做的而沒有去做.
生物圈2號與其100年的設計壽命相比,現僅處於搖籃時代,出現這樣那樣的問題和異議均在情理之中.只要不斷總結經驗,汲取教訓,勤於實踐,勇於探索,一定能夠取得豐碩成果.向宇宙進發可以看作是人類要生存下去不可避免的問題.欲在那裡建立居 民區,必 須開發生態生命保障系統,創造一個舒適的小地球樣環境,從而為未來的太空人提供品種多樣,營養豐富的食品以及氧氣和水,並將CO2,廢水和廢物等再生為有效資源而重復利用 .生物圈2號恰恰能夠教給人們這一本領.此外,通過了解其中:(1)生態系統逐漸 成熟的結果;(2)處於各種脅迫環境中的部件的穩定性;(3)遺傳種群的連續性;(4)生物地球化 學的循環作用,可望為每況愈下的地球生態系統找到出路.
被視為反面教材的生物圈2號現狀如何 它還是"奢移的偽科學嗎" 美國石油大王所投的巨資是否打了水漂
生物圈2號,你還好嗎
若干年前,在美國亞利桑那州的沙漠中再造一個"迷你地球"的實驗失敗後,耗資2億美元的"生物圈2號"一時間成為笑柄,甚至被斥之為"奢侈的偽科學".直到今天,生物圈2號仍然被很多人看作是藐視自然的反面教材.然而,或許很少有人注意到,這些年來生物圈2號正在悄悄發生變化:它吸引了大量遊客和學生,成為一個絕佳的旅遊勝地和教育基地;尤其重要的是,它漸漸贏得了科學界的尊重,成為一個非常難得的關於全球氣候變化效應的研究中心.
"奢侈的偽科學"
曾經有人提出過一個看似天方夜譚的設想,在我們生活的地球上再造一個"迷你地球",探求人類在這個現代"南泥灣"之中自給自足,以及未來在月球或火星上建立生存空間的可能性.美國得克薩斯州的石油大王愛德華·巴斯為此憧憬不已.
從1984年到1991年,巴斯個人出資2億美元,在美國亞利桑那州圖森市以北的沙漠中建起了"生物圈2號".生物圈2號佔地13000平方米,彷彿一個巨大的溫室,雨林,沙漠,草原和海洋應有盡有."生物圈1號"是我們生活的地球,顧名思義,生物圈2號就是一個"迷你地球".
1991年9月26日,生物圈2號迎來第一批志願者,4男4女開始了為期兩年,與世隔絕的生活.盡管這些居民事先花去幾年時間接受了工程,農業等方面的良好培訓(其中一位甚至接受了牙科訓練),擁有每年耗資百萬美元的技術支持,各種各樣的災難仍然接踵而來:各種動植物大量死亡,蟑螂和螞蟻卻兒孫滿堂;更為糟糕的是,到了1993年1月,生物圈2號內的氧氣含量從21%下降到14%,不得不從外界補充氧氣,自給自足的幻想徹底破滅.
實驗失敗了.經過短暫的休整,生物圈2號又迎來了第二批居民.5男2女住了個半月後,由於笑氣(N2O)積累過多,在1994年9月17日被迫離開,實驗再度以失敗告終.打那以後,再也沒人在生物圈2號中過日子了.
一個"烏托邦"式的科研計劃宣告破產.生物圈2號遭到了一些人無情的嘲笑,有人甚至斥之為"奢侈的偽科學".
當然,生物圈2號也使人們更加明白一個看似淺顯的道理:"目前地球仍然是人類的惟一家園."不僅如此,它還在不經意間給人們留下了一些佳話.
生物圈2號稱得上是一個"小聯合國",居民分別來自美國,英國,墨西哥,尼泊爾等7個國家.在這個"小聯合國"里,培育出了愛情之花.實驗結束幾個月後,兩批居民中分別有一對結成伉儷.這或許應了一句古話:患難見真情.
另外,由於糧食歉收,生物圈2號的居民不得不控制飲食.結果第一批居民中的4名男性體重平均下降18%,4名女性體重平均下降10%,膽固醇的平均值由195下降到正常值125,使得這些平常為減肥而痛苦不已的人平添一份驚喜,真可謂無心插柳柳成蔭.當時的一位居民,加利福尼亞大學洛杉磯分校的羅伊·沃爾福德教授甚至繼續維持當時的食量,"因為那樣有助於健康".
走出烏托邦
痛定思痛,巴斯決心調整生物圈2號的定位.於是,他求助於哥倫比亞大學的科學家,看看用2億美元打造出來的生物圈2號到底能做些什麼.
1996年1月,巴斯乾脆把生物圈2另交給哥倫比亞大學打理,並投入4000萬美元作為今後5年的改造和運行費用.經過一番考慮,哥倫比亞大學計劃把生物圈2號改造為一個致力於地球系統科學的研究中心,同時請來威廉·哈里斯擔任新的負責人.哈里斯曾在美國國家科學基金會工作多年,是一位管理大型科研項目的高手.
其實,建造生物圈2號的2億美元並不像一些媒體所說的那樣"全打了水漂".就拿容量高達378萬升的人造海洋來說,無疑是研究海洋科學的一個很好的平台.這大概也是哥倫比亞大學和哈里斯願意接手爛攤子的原因之一.
處於轉型期的生物圈2號,首先迎來的是痛苦和迷惑.關於生物圈2號究竟可以派上什麼用場,科學家們就出現了分歧,有人希望把生物圈2號打造成一個生物多樣性的研究中心,有人則希望著力於全球變化效應研究.再加上技術方面存在的困難,轉型計劃一度受挫,士氣因此大受影響,一些科學家先後離開了生物圈2號.
有道是,峰迴路轉.兩年後,人造海洋終於"濺起了一些水花".發表在1998年2月13日美國《科學》雜志上的一篇論文稱,隨著生物圈2號內溫室氣體二氧化碳含量的增加,人造海洋中珊瑚的生存受到了威脅.
這樣一篇論文,對外行來說或許沒什麼大不了的,對生物圈2號來說卻大概算得上一個轉折點.在全球變暖日益受到國際社會高度重視的今天,那篇論文清楚地表明:生物圈2號恰恰是研究全球變暖如何影響生態系統的一個理想平台.
2001年4月,世界著名植物學家貝瑞·奧斯蒙德接替哈里斯領銜生物圈2號.生物圈2號研究中心的林光輝博士告訴本報記者,目前已有多項與全球氣候變化有關的研究項目正在生物圈2號開展,吸引了不少世界一流的科學家.
新的夢想
生物圈2號昔日失敗的陰影正在逐漸消失,全新的形象也逐漸樹立起來.
據林光輝博士介紹,2001年12月,在生物圈2號召開了一次有世界各國科學家和美國能源部官員參加的學術會議.與會專家對生物圈2號過去5年的科學研究成果做出高度評價,也提出了未來的研究計劃.
如今,生物圈2號已成為哥倫比亞大學手中的一張王牌."我們的目標是,將生物圈2號發展成對地球系統的科學,政策和管理事務進行教育,研究和交流的首選."該校副校長邁克爾·克羅說.與當初那個受人嘲笑的目標相比,這個目標更為務實,但同樣是野心勃勃.
由於生物圈2號過去5年的表現得到了各方的認可,合同期滿後,哥倫比亞大學又與巴斯續簽了10年.哥倫比亞大學董事會決定從2001年到2005年投入2000萬美元,巴斯也表示要追加3000萬美元.
當初曾被人譏諷為不懂科學的巴斯,對科學研究可說是"仁至義盡".在2002年1月的《科學美國人》雜志上,哥倫比亞大學的格麗特·霍洛韋撰文稱,到2010年,巴斯很可能最終以象徵性的100萬美元,將生物圈2號及周圍100公頃土地賣給哥倫比亞大學.
歷經風雨的生物圈2號,它究竟會給人類的生活帶來什麼 新的夢想會實現嗎 新的努力會再次遭受失敗嗎 或許,洛克菲勒大學喬爾·科恩和明尼蘇達大學戴維·蒂爾曼的話能給我們以信心.
這兩位科學家認為,生物圈2號與哈勃望遠鏡有某些相似之處.耗資巨大的哈勃望遠鏡剛剛上天之時,由於所拍照片模糊不清而備受批評,但時至今日它已成為天文學研究不可或缺的重要工具.同樣地.生物圈2號也有望在今後成為人類進一步認識地球的重要基地.
在科學研究上,恐怕沒有人能夠保證,只要有投入就一定會有回報,古今中外都不乏數以億計的投資有去無回的實例.問題在於,我們是否明白科研計劃失敗的真正原因,是否真正理解"失敗是成功之母".生物圈2號的今昔,為我們提供了一個極好的範本.
Ⅵ 月球基地應該是什麼樣子問題探究
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問題研究 月球基地應該是什麼樣子
1.月球上有哪些滿足人類生存的基本條件? 如果想在月球上生活，人類還需要創造哪些生存條件?
在最近興起的新一輪月球探測熱中，包括我國在內都提出了在21世紀上半葉載人登月的宏偉計劃。這次的計劃要比30多年前只是把人送上月球的「阿波羅」計劃大大前進一步，是要把月球建造成可供人們長時間工作和生活的基地，進而為今後向月球移民作準備。建設這樣一個基地，有許多問題需要解決，從地球上生命的基本條件看,首當其沖的便是空氣、水和食物的問題。
月球表面近於真空狀態，沒有水，自然也就沒有生命。在登月的最初階段，必須從地球上把人呼吸必需的氧氣和水送上去。但是，要在月球上長期居住，需要大量的氧氣和水，不可能永遠從地球上輸送，而必須在月球上就地取材，設法解決。所幸的是，月球土壤中蘊藏著大量含氧量很高的鈦鐵礦，如果對其進行減熱和分離處理，就可以生產出大量為人類呼吸和火箭推進劑必不可少的氧氣。現已探明，月球上的岩石主要由硅酸岩組成，處理月岩，也可以獲得大量氧氣。
月球岩石中有大量的氧化岩和石膏，可以從中提取水。有些岩石中還發現有結晶水。這就可為人類在月球上生存創造基本條件。近年來，有些科學家對「月球上沒有水」的傳統看法提出質疑，認為如果月球與地球是以同樣方式誕生的話，那麼當初月球上也應當是有水的。他們把希望寄託在月球的南北兩極，因為「阿波羅」宇宙飛船從未到過那裡，而那裡終年不見陽光，溫度經常在零下200℃左右，因而很可能蓄積著冰。為了證實這個設想，美國前些年發射了一顆「月球勘察者」號飛船，對月球的南北兩極進行了勘測，結果發現在一個永久性陰影區存
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在著大量的深凍冰。冰化解後不僅可以滿足登月人員的飲用需要，還可以為太空飛船生產燃料。這一重大發現，極大地鼓舞了人們的探月熱情，推動了新一輪開發計劃的實施。
至於登月人員所需的食物，相對說來比較容易解決，可以在月面養豬、養牛、養雞，也可以利用人造陽光，使用含有鉀和鈣的特殊液體作養料，在月面種植糧食和瓜果蔬菜。當然，這些都必須在塑料或玻璃覆蓋的密封大棚內進行。
2.生物圈」2號和月球基地有哪些相同之處和不同之處？我們可以從「生物圈」2號實驗中獲取哪些經驗和教訓？
生物圈」2號和月球基地都是人工建造的全封閉的模擬地球的生態環境。但「生物圈」2號是建立在地球上，而月球基地建立在表面引力只有地球1/6近乎真空的月球，「生物圈」2號失敗了人還可以重新回到地球的自然環境，但月球基地一旦失敗，人就不容易轉移到地球上。
模擬的生態系統畢竟不是自然的生態系統，其中的生態系統各個組成部分簡單、生物種類少、食物鏈的復雜程度比農田生態系統差，需要人為調節而不是自然調節。種植綠色植物製造氧氣但不能過多，否則二氧化碳和肥力不足；動物飼養不能太多，否則氧氣消耗會增加；科學家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數量平衡，創造適合生命生存的環境。大氣成分發生變化，內部氣候沒有調節好，糧食歉收，生態平衡被破壞等導致實驗失敗。
氧氣未能順利循環正是導致「生物圈」2號失敗的重要原因。由於土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建「生物圈」2號用的混凝土中的鈣反應生成碳酸鈣，導致其中氧氣含量從21%降到了14%。到後期，「生物圈」2號中的植物幾乎滅絕，必須注入氧氣才能維持人員生存。
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3.月球上具有哪些人類可以利用的資源？那些月球資源可以用於發展月球基地？
月球有豐富的礦藏，據介紹，月球上稀有金屬的儲藏量比地球還多。月球上的岩石主要有三種類型，第一種是富含鐵、鈦的月海玄武岩；第二種是斜長岩，富含鉀、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三種主要是由0．1～1毫米的岩屑顆粒組成的角礫岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60種左右的礦物，其中6種礦物是地球沒有的.
科學家指出，要開發月球必須對月球進行全面的探測，了解月球的資源，並逐步對資源進行開發。月球的礦產資源極為豐富，地球上最常見的17種元素，在月球上比比皆是。以鐵為例，僅月面表層5厘米厚的沙土就含有上億噸鐵，而整個月球表面平均有10米厚的沙土。月球表層的鐵不僅異常豐富，而且便於開采和冶煉。據悉，月球上的鐵主要是氧化鐵，只要把氧和鐵分開就行；此外，科學家已研究出利用月球土壤和岩石製造水泥和玻璃的辦法。在月球表層，鋁的含量也十分豐富.
月球土壤中還含有豐富的氦3，利用氘和氦3進行的氦聚變可作為核電站的能源，這種聚變不產生中子，安全無污染，是容易控制的核聚變，不僅可用於地面核電站，而且特別適合宇宙航行。據悉，月球土壤中氦3的含量估計為715000噸。從月球土壤中每提取一噸氦3，可得到6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。從目前的分析看，由於月球的氦3蘊藏量大，對於未來能源比較緊缺的地球來說，無疑是雪中送炭。許多航天大國已將獲取氦3作為開發月球的重要目標之一.
太陽能資源。由於月球表面幾乎沒有大氣，太陽輻射可以長驅直入。計算表明，每年到達月球范圍內的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦，相當於目前地
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球上一年消耗的各種能源所產生的總能量的2.5萬倍。按太陽能能量密度為1.353千瓦/平方米計算，假設在月球上使用目前光電轉化率為20％的太陽能發電裝臵，則每平方米太陽能電池每小時可發電 2.7千瓦時，若採用1000平方米的電池，則每小時可產生2700千瓦時的電能。
空間資源。月球是人類研究宇宙和地球本身的最佳平台。科學家認為，月球表面刻有能夠追溯到數十億年前被彗星和小行星碰撞的痕跡，而在地球上這種記載已被大氣層所化解。這種記錄是人類的寶貴財富。通過對月面上沒有人為改造和破壞的某些本來面目研究月球，有助於了解地球的遠古狀態、太陽系乃至整個宇宙的起源和演變，了解月球的成因、演變和構造等諸方面的信息，有助於搞清空間現象和地球自然系統之間的關系，可以極大地豐富人們對地球、太陽系以及整個宇宙起源和演變及其特性的認識，從中尋求有關地球上生命起源和進化的線索。
物質資源。據探測，月岩中含有地殼中的全部物質元素，約有60種礦藏。地球上常見的17種元素，在月球上都可以找到。在月球岩土中，具有豐富的氧、鐵、鎂、鈣、硅、鈦、鈉、鉀、錳等物質。月球表面平均有10厘米厚的沙土，共含有80000億噸鐵。月球研究者認為，如果不把碳氫化合物計算在內，月球上的物質能為人類製造出90%的所需物品。月球上有豐富的能源。月球表面覆蓋著一層岩屑、粉塵、角礫岩和沖擊玻璃組成的細小顆粒狀物質。這層物質中富含由太陽風粒子積累所形成的氣體，如氦、氖、氮等。這些氣體在加熱到700 ℃時，就可以全部釋放出來。
－－來自網路文庫
Ⅶ 詳細介紹生物圈二號，謝謝
對密閉生態循環系統的研究，不僅只有理論上的探討，在美國、日本和俄羅斯等國的科學家，還建有大型實驗基地進行實驗驗證，如美國的「生物圈二號」。
為什麼是「生物圈二號」？難道還有「生物圈一號」嗎？有。那就是地球這個大生物圈。
1984年，美國科學家滿懷熱情地在亞利桑那州的沙漠中挑選了一處地方，在那裡修造了人工海洋、淡水和鹹水沼澤，栽植了熱帶雨林和熱帶草原，各種植物達3500種，然後，用鋼架、琺琅和玻璃把它們封密起來。面積約1.3萬平方米，容積為20.4萬立方米。
在這個巨大的封閉建築內，自然少不了動物，科學家挑選了豬、羊、雞、蜂鳥和各種魚類，總數達300種，還有各種有益的昆蟲和微生物等。
裡面的空氣與外面的完全相同。陽光也自然採集。
現在這個生態系統中缺少的就是人了。
1991年9月26日，第一批8名科學家躊躇滿志地進駐其中，進行自給自足的生活實驗。人們對此也給予了極大的關注，希望他們一舉成功，促使月球基地、火星基地和太空城早日誕生。
但是，進駐其中的8名科學家，不久就發現存在不少問題，如空氣的含氧量減少，二氧化碳濃度增加等。這年12月9日，打開吸氣口，換了17000立方米的空氣，占其中空氣總量約1/3。即使這樣，8名科學仍然只在其中生活了470多天，於1993年1月提前撤出，沒有達到預計在其中生活兩年的時間。而且後來透露，他們還違反初衷，暗地裡帶入3個月的口糧和夠用兩年的動物飼料；一名女科學家出外治好手指刀傷返回時，又帶進一大箱行李，以及電腦文件等。
1993年3月6日，第二批7名科學家進駐，計劃在其中生活10個月。他們面臨的問題更多，如氧含量由原來的21％降到14％；由於二氧化碳和一氧化碳猛增，使人體合成維生素B12的能力減弱，危害大腦健康。而藤本植物和小草等卻趁勢猛長，非常繁茂，沙漠變成了草地。但高大喬木則因上層溫度超高、下層溫度超低而枯萎；蜜蜂等有益的昆蟲大部分死亡，造成靠花粉傳播而繁殖的植物幾乎滅絕；相反，白蟻、蟑螂等有害的昆蟲卻生存了下來。
第二批科學家被迫於當年9月17日撤出。
「生物圈二號」的實驗失敗了，這說明建立生態循環系統包含著許多復雜的深刻的科學問題，將生命融入太空決不是簡單的事情；反過來看，保護地球的生態平衡顯得多麼意義重大。
Ⅷ 月球基地應該是什麼樣子
江蘇省黃埭中學 周建男 [教材分析] 「」是新課標人教版地理必修一第一單元《行星地球》後的「問題研究」。 通過對月球基本概況的分析，我們知道月球上有適合人類生存的條件：引力，極地可能有冰、礦產資源等；對「生物圈」2 號資料的分析，使我們明確了與月球基地的異同點，也從「生物圈」2 號實驗中取得了經驗和教訓；在探討完月球資源後，知道了月球上有資源可以用於月球基地建設。通過以上內容分析，明確建設月球基地是非常不容易的事，但經過我們人類的努力，月球基地最終會建成，有望成為人類在地球外星體上建立的第一個活動場所。我們可以拿出合理的設計方案，建立起多樣的月球基地。 [教學目標] 知識與技能 1.在問題研究中初步學會探究學習。 2.把前面學習的有關地球上存在生命的條件等知識應用到問題研究中，以理論指導實踐，鞏固所學知識。 3.培養學生通過各種方式進行查找、收集、分析資料的能力。 過程與方法 1.在所學知識的基礎上大膽設想和創新，科學地嘗試規劃月球基地。 2.運用探究學習的方式加強研究性學習課程的實施。 情感、態度與價值觀 1.培養學生科學研究的素養和態度。 2.培養學生的合作和團隊精神。 [教學重點] 1.探究學習方式的初步體驗。 2.查找、收集、分析資料的能力培養。 [教學難點] 1.探究學習方式的初步體驗。 2.查找、收集、分析資料的能力培養。 3.月球基地的整體規劃。 [教具准備] 多媒體設備，集成的相關課件 [課時安排] 1 課時 [教學過程] [投影展示]中國「 嫦娥一號」升空片段。 [導 言]幾千年來，中華民族就流傳著「嫦娥奔月」的美麗神話，而今天這個美麗的神話變成了事實。在世界上象美國、日本、加拿大和印度等科技大國，最近都燃起了對月球的興趣，計劃在今後的幾年或幾十年裡對月球展開探索，並提出要建立月球基地。 [問題 1]：什麼是月球基地？ [問題 2]：在月球上建立基地，主要有什麼目的？ [學生討論]分組討論，指定一位學生發言。 [投影展示]1、月球基地是指人類在月球上建立的生活與工作區域。 2、在月球上建立基地，主要有以下目的：更好地開展天文觀測等科學活動；在月球上建立空間發電站供地球使用；開發月球各種礦物資源；為人類向更遠的目標探索提供了一個落腳點；為飛向更遠的行星的飛船提供建造材料甚至提供推進劑；為更遠的將來人類向月球移民打前站。 [承 轉]向月球發射一艘宇宙飛船，代價已經十分高昂，建造月球基地將花費更大的成本。因此，到目前為止，月球基地還處在一般性探討階段。但隨著時間的推移、科技的發展，我們人類有能力來實現這個夢想，「嫦娥奔月」的成功是我們實現這個夢想的有力動力。那麼月球基地的建立，到底需要怎樣的條件；呢？下面我們按照以下思路展開研究。 [投影展示] [研究探討] 1：月球概況：聯系教材P27 頁「知識拓展」資料1，結合下圖圖示幾個方面進行探討 [投影展示] 結合探討結果，借鑒地球上有生命存在的條件，思考： [問題 3]：月球上已經有哪些滿足人類生存的基本條件？ [投影展示] 月球上適合人類生存的條件有：引力，極地可能有冰、礦產資源等。 [問題 4]：如果在月球上生活，人類還需要創造哪些生存條件？ [投影展示] 月球尚不具備、需要人類自己解決的條件是：適合人類呼吸的大氣、適宜的溫度條件、可以飲用的液態水、防禦宇宙輻射的措施等。 [研究探討] 2 ：「生物圈」2 號：聯系教材P27 頁「知識拓展」資料2，結合下圖進行探討 [問題 5]：「生物圈」2 號和月球基地有哪些相同之處和不同之處？ [學生討論]分男女二組討論，每組指定一位學生發言。 [投影展示] 都是人工建造的全封閉的模擬地球的生態環境。但「生物圈」2 號是建立在地球上，而月球基地建立在表面引力只有地球 1/6 近乎真空的月球，「生物圈」2 號失敗了人還可以重新回到地球的自然環境，但月球基地一旦失敗，人就不容易轉移到地球上。 [問題 6]：我們可以從「生物圈」2 號實驗中獲取哪些經驗和教訓？ [投影展示] （1）模擬的生態系統畢竟不是自然的生態系統，其中的生態系統各個組成部分簡單、生物種類少、食物鏈的復雜程度比農田生態系統差，需要人為調節而不是自然調節。 （2）種植綠色植物製造氧氣，不能過多，否則二氧化碳和肥力不足；動物飼養不能太多，否則氧氣消耗會增加；科學家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數量平衡，創造適合生命生存的環境。 （3）大氣成分發生變化，內部氣候沒有調節好，糧食歉收，生態平衡被破壞等導致實驗失敗。 （4）氧氣未能順利循環是導致「生物圈」2 號失敗的重要原因。由於土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建「生物圈」2 號用的混凝土中的鈣反應生成碳酸鈣，導致其中氧氣含量從 21%降到了 14%。到後期，「生物圈」2 號中的植物幾乎滅絕，必須注入氧氣才能維持人員生存。 [問題 7]：「生物圈」2 號實驗能給你帶來哪些啟示？ [投影展示] 「生物圈」2 號實驗說明人類建立起一個獨立的人造生態系統是有可能的，這就為在月球上建立一個類似的人造生態系統提供了經驗和教訓。但實驗失敗則說明人類目前的科學與技術水平還有待提高。 最重要的啟示在於：我們人類目前對地球的了解還是遠遠不夠的，目前最好的辦法還是保護和利用好地球，進行環境保護和生態恢復是實現人類可持續發展的必由之路。 [研究探討] 3：月球資源：聯系教材 P28 頁「知識拓展」資料 3，結合課後學生查閱的資料進行探討 [問題 8]：月球上有哪些人類可以利用的資源？哪些資源可用於發展月球基地？ [投影展示] 月球上有空間資源、礦產資源、太陽能資源等人類可以利用的資源 [講述拓展] （1）空間資源：寂靜的月球環境，是進行空間天文學研究得天獨厚的場所；漫長的黑夜，極低的夜間溫度，為建造高精度天文觀測台提供了理想的場所；月球的引力只有地球的1/6，航天器從月球上起飛，可大大節省能源。 （2）礦產資源：月球並非不毛之地，而是一片未開墾的寶地。月球具有豐富的物質資源。據探測，月岩中含有地殼中的全部物質元素，約有60 種礦藏。地球上常見的17 種元素，在月球上都可以找到；同時也是能源之地，月球上的氦－3，是地球上所沒有的核聚變反應的高效燃料， 30 噸這樣的塵埃，經熱核反應產生的能源，可相當於美國一年生產能源的總和，所以，通過採取一定的技術，對於人類找到新的能源和維護永久性月球基地十分重要。 （3）太陽能資源。由於月球表面幾乎沒有大氣，太陽輻射可以長驅直入，加上月球自轉周期一天相當於地球自轉一個月的長度，這樣可以獲得更多的太陽能。計算表明，每年到達月球范圍內的太陽光輻射能量相當於目前地球上一年消耗的各種能源所產生的總能量的2.5 萬倍。科學家認為，如果在月球表面建立全球性的並聯式太陽能發電廠，就可以獲得極其豐富而穩定的太陽能，這不但解決了未來月球基地的能源供應問題，而且隨著人類空間轉換裝置技術和地面接收技術的發展與完善，還可以用微波傳輸太陽能，為地球提供源源不斷的能源。 [投影展示] 月球上的空間資源、礦產資源、太陽能資源等都可用於發展月球基地 [問題 9]：要想在月球上建成永久性空間站，必須達到哪幾個基本要求呢？ [投影展示] （1）要有生產太陽能所需要的充足陽光，能使空間站獲取足夠多的能源，以維持空間站的運行。 （2）要有十分靠近一個很可能儲存著豐富的冰的永久性陰影區，便於空間站人員獲取水。這樣一個初步的月球生存體系就建立了，空間站的基礎也就有了。 （3）能夠進行有效准確的空間天氣預報。在月球空間站戶外活動的空間站工作者要經受高能粒子「雨」和等離子「風」以及磁爆的襲擊，在這樣殘酷的宇宙氣象環境中，要想積極地、安全地從事月球開發工作，就必須很好地了解和預測月球環境的變化情況。 [探究結果]：建設月球基地是非常不容易的事。但月球環境引力小、真空、無菌、磁場小、溫差大、晝夜交替周期長，加上地質條件特殊、具備地球原材料資源等特點，月球基地有望成為人類在地球外星體上建立的第一個活動場所。預計在未來20 年內人類將重返月球，利用空間航天基地進行地月軌道運輸船的組裝維護，最終建成月球基地。 [暢想月球]：我心目中的月球基地樣子 [投影展示]：部分學生心目中的月球基地樣子 [學生活動]：扮演「月球基地建設負責人」，暢談他負責的月球基地建設 [課堂小結]： 本堂課通過對月球基本概況、「生物圈」2 號以及月球資源的研究探討，我們可以說，月球上有建設月球基地的條件，但也要明確建設月球基地是非常不容易的事，不過我們有信心，經過我們人類的努力，月球基地最終會建成，她會成為人類在地球外星體上建立的第一個活動場所。同學們，努力吧，為早日實現這個夢想而作出我們自己應有的貢獻。 [作業布置]： 完成你心目中的月球基地的設計方案。 [板書設計] [教學反思] 本堂課通過對月球基本概況、「生物圈」2 號以及月球資源的研究探討，來暢想月球基地的樣子。從授課、學生反映到課後作業批改來看，這堂課是成功的，達到了預期目標。 「」，是一節問題研究課，書本給出的知識量不是十分豐富，涉及的某些知識比較專業，學生不夠熟悉，所以要求學生利用課外時間，利用網路資源（或其他手段），在小組合作的基礎上，收集整理熟悉相關知識，通過這一課後活動，拓展了學生的知識面，培養了自主探究以及動手操作能力。同時教師也花了很多時間上網查找資料，在篩選知識的同時，更加豐富了自己的知識。 「」這一課題，裡面所涉及的許多知識在現實中並非存在，大多屬於暢想式問題，所以本節課採用學生自己探究研討的教學方式，實現了學生的主體地位，在整個學習過程中，學生討論熱烈、情緒高漲，學習興趣十分濃厚。整堂課的高潮是一位學生扮演「月球基地建設負責人」，暢談他負責的月球基地建設。談吐的老練、知識的到位，給在坐的每位學生和老師帶來了驚喜。給我最大的感觸是，學生在學會學習「內容」的同時，也學會了學習方法和思維方式，體驗到了成功合作帶來的喜悅。 同時，在本課教學中，也出現了一些問題，由於本節課許多知識來自教材以外，有些知識本身很新，我們沒有接觸過，具有一定的探討價值，所以在對某些問題進行探討時，出現了新的問題，而且這些問題往往帶有爭論性，局限於四十五分鍾的課堂時間，我們不能馬上得到結論，這就要求老師與學生在課後進一步討論，在師生共同營造的集體合力下解決問題，通過師生合作，我們都感到師生間的感情更深了。 還有，有學生提出這種課會浪費學生的課後時間，但活躍的課堂氣氛，給他們帶來了學習的強烈興趣，所以內心感到很矛盾。 從學生作業的完成情況來看，學生的創造精神和創新意識使我眼前一亮：基地設計方案既詳實又大膽，與所學知識的聯系十分緊密。 通過課堂教學，本人感到：由於內容較多，學生發揮的空間還是有限，因此有種意猶未盡的感覺。最大的困惑是，我們教師如何在有限的時間里，去更多的研究並開設好這種課堂教學，真正達到新課程所倡導的理念。 作者榮譽： 蘇州市優秀教育工作者 相城區地理學科帶頭人 市地理評課選優一等獎
Ⅸ 大家誰知道關於生物圈二號的資料，請告訴我。謝謝！
「生物圈二號」
對密閉生態循環系統的研究，不僅只有理論上的探討，在美國、日本和俄羅斯等國的科學家，還建有大型實驗基地進行實驗驗證，如美國的「生物圈二號」。
為什麼是「生物圈二號」？難道還有「生物圈一號」嗎？有。那就是地球這個大生物圈。
1984年，美國科學家滿懷熱情地在亞利桑那州的沙漠中挑選了一處地方，在那裡修造了人工海洋、淡水和鹹水沼澤，栽植了熱帶雨林和熱帶草原，各種植物達3500種，然後，用鋼架、琺琅和玻璃把它們封密起來。面積約1.3萬平方米，容積為20.4萬立方米。
在這個巨大的封閉建築內，自然少不了動物，科學家挑選了豬、羊、雞、蜂鳥和各種魚類，總數達300種，還有各種有益的昆蟲和微生物等。
裡面的空氣與外面的完全相同。陽光也自然採集。
現在這個生態系統中缺少的就是人了。
1991年9月26日，第一批8名科學家躊躇滿志地進駐其中，進行自給自足的生活實驗。人們對此也給予了極大的關注，希望他們一舉成功，促使月球基地、火星基地和太空城早日誕生。
但是，進駐其中的8名科學家，不久就發現存在不少問題，如空氣的含氧量減少，二氧化碳濃度增加等。這年12月9日，打開吸氣口，換了17000立方米的空氣，占其中空氣總量約1/3。即使這樣，8名科學仍然只在其中生活了470多天，於1993年1月提前撤出，沒有達到預計在其中生活兩年的時間。而且後來透露，他們還違反初衷，暗地裡帶入3個月的口糧和夠用兩年的動物飼料；一名女科學家出外治好手指刀傷返回時，又帶進一大箱行李，以及電腦文件等。
1993年3月6日，第二批7名科學家進駐，計劃在其中生活10個月。他們面臨的問題更多，如氧含量由原來的21％降到14％；由於二氧化碳和一氧化碳猛增，使人體合成維生素B12的能力減弱，危害大腦健康。而藤本植物和小草等卻趁勢猛長，非常繁茂，沙漠變成了草地。但高大喬木則因上層溫度超高、下層溫度超低而枯萎；蜜蜂等有益的昆蟲大部分死亡，造成靠花粉傳播而繁殖的植物幾乎滅絕；相反，白蟻、蟑螂等有害的昆蟲卻生存了下來。
第二批科學家被迫於當年9月17日撤出。
「生物圈二號」的實驗失敗了，這說明建立生態循環系統包含著許多復雜的深刻的科學問題，將生命融入太空決不是簡單的事情；反過來看，保護地球的生態平衡顯得多麼意義重大。
◆生物圈與生物圈二號
生物圈就是地球表面生物能夠生存的區域，它是經過幾十億年漫長歲月的進化而逐步形成的。生物圈是由大氣圈的下層、岩石圈的表層以及整個水圈三個地理圈的總和所組成的。生物圈的范圍，上限可達海平面以上10公里的高度，陸地上可達2-3公里深的岩石，下限達海平面以下12公里的深處。在這個范圍內，生物最活躍，其中綠色植物的光合作用，使地球各自然圈之間，發生物質和能量的相互滲透，形成地球表面生物能量轉化和物質循環。
人類就是生活居住在地球的生物圈裡，人們所需要的食物、能量、氧氣全部是由生物圈提供。然而，自從有了人類，地球上人口的數量在逐年遞增，環境污染在逐步加劇，人們賴以生存的環境---生物圈，正在受著嚴重的威脅。不少科學家估計，地球最多能養活150億人左右，按現在人口增長的速度，達到這個數字已不是十分久遠的事情，那麼從現在起，我們就應該探討人類生存的新空間。帶著這一研究課題，1991年9月26日，4男4女8位科學家進入了「生物圈二號」，開始了與世界隔絕的實驗。
生物圈二號是美國亞利桑那州乾燥地區的一座由玻璃和鋼鐵組成的巨大溫室，其中包括海洋、草原、沼澤、熱帶雨林、沙漠等5種生物群落區，除此之外還有居住區和農業區。8名生物圈人在其中可以自己供應糧食，除了能源（陽光和電力）與通訊之外，在不需要依賴外界的情況下可維持兩年，因為空氣、水、排泄物都是利用大自然的循環系統重復使用。
生物圈二號是模仿地球生物圈的「迷你地球」，實驗結果將應用於太空站或火星上。因此也稱為「太空殖民地的原型」。
兩年過去了，1993年9月26日，8位科學家滿面春風地從生物圈二號中走了出來，結束了在那裡度過的「世外桃源式」的生活。此舉被國內外數家報刊和通訊社評為「93世界10大科技新聞」之一。
參加這項實驗的科學家稱：「這項科研活動是成功的。8位科學家搜集到許多很有價值的資料」。「這是一種異乎尋常的挑戰，這是人類在地球生物圈以外維持生存所走出的成功的第一步」。「我們的實踐證明，人造生物圈能使從事生態研究和太空活動的人員維持生存。」
生物圈二號將在關閉5個月後，由另一批科學家帶著新的科研項目進去從事一年的試驗。組織者們希望通他們的研究和實驗，進一點弄清維持地球生命的過程和消除威脅地球的環境污染問題，以便為將來在太空建立永久性居住區提供一個真實的模型。
隨著生物圈計劃的推行，美、俄、日等國最近正在討論將於2010年前後聯合向火星發射一艘載人宇宙飛船。在這次飛行之後，人類將在火星上建造一個長期有人駐守的國際基地，那將是人類在另一個星球上的第一個立足點！
原載陝版《中學地理報》1994年7月21日總181期