⑴ 生物圈二號失敗原因
生物圈2號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,為了與生物圈1號(地球本身)區分而得此名,它由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發起,是愛德華·P·巴斯及其他人員主持建造的人造封閉生態系統。
氧氣未能順利循環是導致生物圈二號失敗的重要原因。由於細菌在分解土壤中大量有機質的過程中,耗費了大量的氧氣;而細菌所釋放出的二氧化碳經過化學作用,被生物圈二號的混凝土牆所吸收,又打破了循環,致使氧氣含量下降,不足以維持研究者的生命。
此外生物圈二號中降雨失控、多數動物滅絕、為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡、還有黑螞蟻爬滿建築物等也是生物圈二號失敗的原因。
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。
⑵ 生物圈二號為什麼會失敗
原因:氧氣總量因為土壤中有機質被氧化而下降,而產生的二氧化碳被建造建築的混凝土吸收了,沒有進入循環.
生物圈內光合作用能力不夠,密閉容器內的二氧化碳含量上升,比地球上正常含量高出10倍以上
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」.二氧化碳多、氧氣少(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)、水循環失調、生物種類關系的失調等.「生物圈2號」的實驗以失敗告終.
⑶ 生物圈二號的失敗原因
氧氣總量因為土壤中有機質被氧化而下降,而產生的二氧化碳被建造建築的混凝土吸收了,沒有進入循環
生物圈內光合作用能力不夠,密閉容器內的二氧化碳含量上升,比地球上正常含量高出10倍以上
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」。二氧化碳多、氧氣少(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)、水循環失調、生物種類關系的失調等。 「生物圈2號」的實驗以失敗告終。
⑷ 美國的生物圈2號實驗為什麼失敗
(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。因此,模擬的生態系統穩定性比農田生態系統要差得多。
(2)綠色植物不能過多,否則二氧化碳和肥力不足;動物飼養不能過多,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,糧食歉收等導致實驗失敗。
(4)說明在現有技術條件下,人類還無法模擬出一個類似地球一樣的、可供人類生存的生態環境
⑸ 「生物圈二號」失敗的啟示
生物圈是指地球上所有生態系統的統合整體,它包括大氣圈、水圈、岩石圈與生態圈。生物圈是一個封閉且能自我調控的系統,地球目前是整個宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。未來,人類移民外星球,就必須適應新的生物圈。
1982年,一些科學家開始提出在地球上建立一個封閉的小型生物圈的計劃,這個小型生物圈可以作為火星殖民的實驗基地、核大戰後的庇護所,也可以用作居住型實驗室,對整個生態系統進行各項研究。人們把這個迷你型生物圈稱為「生物圈二號」,其名字源於它的原始模型「生物圈一號」,即地球。
被寄予厚望的人造生態系統
「生物圈二號」位於美國亞利桑那州沃洛克鎮,這里光照強烈,生態環境相對荒涼,有些類似於太空的環境。它建造於1987年到1991年之間,佔地面積約1.3萬平方米,建築最高點可達到27.7米,主體建築包含5個生態系統:沿海沙漠、熱帶雨林、稀樹草原、紅樹林濕地和珊瑚礁海洋;還有兩座圓頂輔助建築,那便是生物圈的「肺部」,其屋頂通過上升和下降,來調節由於晝夜溫度交替造成的內外氣壓差。此外,還有一個地下技術圈,主要是用於運行和維護生物圈環境。有20多個空氣處理器單元,用於調控生物圈中空氣的溫度和濕度。
生物圈二號的工程建造經費約2億美元,運轉費用每年約600萬美元。她運轉的原理是模擬目前生態學家發現的地球生態系統中能量流動和物質循環的原理,被用於測試人類是否能在以及如何在一個封閉的生物圈中生活和工作,也 探索 了在未來的太空殖民中封閉生態系統可能的用途。當時一篇文章稱它為「繼肯尼迪總統啟動登月計劃後美國最激動人心的科學工程」,參與生物圈二號計劃的人,和宇航員一樣被視作英雄。
生物圈二號建設之時,招募進入其中的志願者的工作也在同步進行,報名者趨之若鶩,但對體能、心理等素質的「苛刻」要求使眾多來試者望而卻步。志願者要在一個模擬的小圈內單獨測試忍耐力。該小圈是個僅能放下一張小床外帶小得可憐活動空間(其中植物佔了大半)的玻璃小屋,有的實驗者僅呆了四五個小時就嚷著要出去,而有的住了幾天,最久的連續住了三個月。
難以解決的問題
然而,盡管這些居民事先花去幾年時間接受了相關培訓,擁有每年耗資百萬美元的技術支持,各種各樣的問題仍然接踵而至。比如技術問題、人與 社會 問題、生物問題、管理問題等,這些問題最終也導致了此次任務的失敗。
1、技術問題
志願者進入生物圈二號不久,圈內含氧量開始下降,並最終低於14.5%,而正常水平為21%。含氧量低會導致疲勞,並威脅到圈內居民的 健康 ,這相當於高原反應。而一氧化二氮和二氧化碳的含量卻在增加。所以這個設備很快就難以運作。為了解決這些問題,科學家們決定向設備注入氧氣,並且每天打開「肺部」以允許來自外部環境的空氣流入。缺氧的主要原因似乎是因為氧氣被生物圈二號的一些混凝土結構吸收了,隨後科學家們又通過密封混凝土來克服這個問題。然而,氧氣降低或者二氧化碳增加還有一個可能的原因是生物圈內土壤中的微生物過多,它們會將氧氣轉化為二氧化碳。
此外,還有一個問題沒有被預見到——厄爾尼諾現象。1991-1992年期間,厄爾尼諾現象使生物圈二號所處之地異常多雲。雲層覆蓋可能限制了植物內部的光合作用,從而致使圈內二氧化碳含量大大高於正常水平。
除此之外,還存在空氣泄露。有人指出,這種泄露是不可避免的。但是這引起一些人的質疑,密閉的環境是整個項目實施的基礎。如果存在空氣泄露或者利用外界的地球環境來交換空氣,那這個實驗還有效嗎?還有意義嗎?
2、人與 社會 問題
進入生物圈二號不久,8位居民很快發現他們無法生產足夠的食物來養活自己。他們帶來了各種用來種植的種子,比如花生、玉米、蔬菜等。然而他們卻遇到了各種各樣的問題,比如蟲害、植物病害,畢竟他們不是專業的種植人員。隨著食物危機的加深,他們不得不吃掉一些帶來的種子。雞、豬等家禽也因為面臨與居民競爭食物而被吃掉。如此一來,便形成惡性循環,自給自足的幻想破滅。在最初的6個月,他們一直處於飢餓狀態,平均體重下降16%。
人際關系問題也是不可避免的。根據參與者之一簡·波因特後來發表的文章稱,8個人在居住6個月後便分成兩派。雖然兩個小組一起工作,但是卻無法相處。這也導致他們難以齊心協力來解決所面臨的問題。
3、生物問題
生物圈二號內的生態系統是由生物圈一號(地球生物圈)過分簡化而來的。雖然設計者們把地球上各種類型的生態系統「搬進」了「生物圈」,然而所搬進的主要是生態系統的第一性生產者植被,並未把相應的動物、真菌、微生物等群落也按比例搬來。如熱帶雨林中沒有大型動物,倒是引進土壤時帶來了螞蟻及蟑螂的卵,這些生物在此大量繁殖。還有,幾個主要類型的生態系統尤其是熱帶雨林植物在很高的二氧化碳濃度下生長的非常繁茂, 表現出異常高的光合能力。由於缺乏相應的消費者和分解者而迅速積累,大量的枯落物面臨清理問題。過度生長的熱帶雨林喬木觸及了頂部玻璃,大有穿破玻璃之虞。引進藤本植物(如牽牛等)的目的是為了用做固定二氧化碳的匯,卻不料這些植物在高二氧化碳濃度環境下瘋長,危及其它植物與農田。所有花粉傳播動物消失,使一些有賴於此的有花植物不能正常授粉。同時引入的25種脊椎動物中有19種消失。
4、管理問題
也許生物圈二號最嚴重的問題之一是缺乏高水平的科學管理。在這次任務即將結束時,一個專家團隊專門做了一個分析報告。該報告指出該項目的幾點不足之處,比如缺乏一個完善的書面的科學計劃、缺少科學信息交流和互動等。該報告建議任命一名科學研究主任監督項目的進展,並確保管理人員公開討論他們的任務進展情況。
生物圈二號的成敗得失
1993年9月,這8名居民終於從生物圈二號中走出來了,這也許對他們來說是一種解脫,畢竟「與世隔絕」的生活可能沒那麼美好。
1994年3月,經過短期修整之後,生物圈二號又迎來了第二批居民,共7人。但是在第二次任務期間,由於生物圈內一氧化二氮(N₂O,俗稱笑氣,有麻醉作用)積累過多以及項目管理問題,任務不到一年便匆忙結束了。實驗再度以失敗告終。從此,再也沒有人在「迷你地球」上過日子了。
1994年6月,生物圈二號的管理公司解散,其管理工作先後被移交給哥倫比亞大學和亞利桑那大學,用於科學項目研究。
從最初的媒體寵兒到後來被批「偽科學」,生物圈二號彷彿經歷了天堂到地獄的兩重天。科學輿論界對生物圈二號的批評主要有:作為一個生態系統,它和外界真正的生態系統不能同日而語,如土壤是非自然的;野生動植物數量遠遠減少,尤其只剩下螞蟻和蟑螂等幾種動物。此外,這個迷你生物圈的封閉也是不完全的,電力、信息、葯品等要從外界輸入,作為一個超大溫室又太暗了,維持費用太高。
而支持者則說,它是成功的,是我們太空 探索 的一項偉大實驗。在嚴格的科學評估中,生物圈二號也許是失敗的,但它給了我們很多啟示。比如,生物圈二號實驗中發現的內部幾大重要生命元素如碳、氮、氧循環的不平衡,為以後的太空城探險提供非常難得的資料;它證實了人類能夠通過高 科技 的手段在任意惡劣的環境下創造出適於生命生存的空間;它也揭示了生物種群之間的競爭、互利、協調發展等關系是人工所難以改變的。
生物圈二號可作為地球的一個縮影來思考。地球面臨的環境污染、全球氣候變化、生物多樣性喪失等問題,其後果可在生物圈二號的實驗中看到或體驗到。像生物圈二號這樣類似地球工作原理的人工生態系統內部生物面臨的問題,同樣可能會是我們地球人類所要面對的。
今天,生物圈二號已經是一個 旅遊 景點,供遊人參觀。如果你有機會去美國的話,說不定還能親眼看看這個全球最大的生態實驗室。
⑹ .生物圈二號實驗失敗證明了什麼
證明了人類現在還無法模擬出象地球一樣的生態環境,所以地球是人類生存的基礎,是生命的搖籃。
打字累,望採納
⑺ 生物圈二號最後成功還是失敗了為什麼對我們有什麼啟示
按照設計思想,地球是生物圈一號,生物圈二號是地球的縮影,人類如果能在這個模擬的地球中生活下去,就不怕地球環境惡化和資源枯竭,實在不行了就在人類控制的「地球」中生存.這個大科學工程從1986年設計,次年動工,至1991年完工,共花費1.5億美元.它採用了全封閉的鋼筋與玻璃結構,僅有陽光、電和信息與外界相通.其面積相當於3個足球場大,引入了3800多種生物布置成森林生態系統、草地生態系統、水和沼澤生態系統、農田生態系統和海洋生態系統,還有供研究和生活用的樓房和人造風雨設施.生物圈二號的設計壽命100年,科學家們希望通過人在這個系統中能實現長期自給自足的生活,從而為人類開發太空、建立生存模型、探討人與生物間關系、保護生態環境、實現可持續發展等提供依據.
但結果卻是令許多人意想不到的:當入住的科學家們還未從興奮和喜悅的心情中釋放出來,他們就發現生物圈二號內的空氣越來越差,氧氣越來越少,二氧化碳濃度升高後導致了疲勞和失眠,以至後來有兩位科學家不得不依靠氧氣筒睡覺.剛開始,科學家們每天還可以到「海洋」中去暢游一番,但海水富營養化後形成的赤潮使人望而生畏.當科學家們看到許多活蹦亂跳的生物一一死亡時,心情就一天比一天糟,不到一年就死了近1/4的物種使他們徹底喪失了信心.
科學家們檢討了實驗失敗的原因:自然界不同於人工控制系統,大而全的設計導致了顧此失彼.生物圈二號內的土壤均來自一個地方,不像地球那樣不同地帶有不同的土壤類型.模擬的各類生態系統的空間分布格局及大小比例不合理.地球上生態系統內的生物間關系很復雜,目前人類還未全面了解生物間的協調性.它最重要的啟示在於: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.
實驗的失敗使投資者失去了耐心,他在追加一筆運行費後將這個溫室送給哥倫比亞大學作科普和科研基地.今天,任何人只要憑票即可進入參觀.但無論如何,這個實驗體現了人類智慧和科學進取精神,也為人類更好地了解地球和生態系統的復雜性提供了最直接的證明.
⑻ 生物圈二號的啟示
生物圈2號是人類歷史上的一次偉大嘗試,是對封閉生態系統在外層空間支持和維持人類生命的可行性的探索,盡管這一嘗試最終不了了之。但作為擁有好奇心的人類,我們有必要研究一下為什麼會不了了之?從而更好地理解這個世界的運作方式。
首先,我們來看一下它的結構。生物圈2號佔地面積約1.3萬平方米,建築最高點可達到27.7米,主體建築包含5個生態系統:沿海沙漠、熱帶雨林、稀樹草原、紅樹林濕地和珊瑚礁海洋;還有兩座圓頂輔助結構,其屋頂通過上升和下降來調節由於晝夜溫度交替造成的內外壓強差;還有一個地下技術圈,用來運行和維護生物圈環境;還有20多個空氣處理單元,用來調控生物圈中空氣的溫度和濕度。
僅從它的結構出發,我們很容易斷言人類身處其中能夠生存一相當長的時間,畢竟一切都設計得那麼精緻、完美。但事實上,沒過多久,生物圈二號內二氧化碳濃度大幅度波動,高峰時二氧化碳的平均濃度為2466ppm,到低谷時二氧化碳濃度只有1060ppm;還有植物的光合作用也並不強烈,因而產生的氧氣無法滿足生物呼吸的需要,因為二氧化碳能夠與鋼筋混凝土發生反應而被固定成鹽;另外還出現了許多如魚類繁殖過快、沙漠區濕度過高、螞蟻和蟑螂爆炸增長、授粉昆蟲全滅、脊椎動物大部分死去、牽牛花覆蓋整個雨林區、實驗人員持續飢餓等破壞生物圈二號穩定性的事件。而如果依然保持封閉,實驗人員和其他生物可能都得死亡,因此,不久就有氧氣和其他物質輸入其中,而這就代表著,這個計劃的破產。
我們如果仔細地研究生物圈二號的結構,我們還是會發現一些不合理之處的,我們如果將它的結構與大自然進行比較的話,我們會發現,它的結構與作用關系遠遠沒有大自然那麼復雜,就像人造器官始終無法取代甚至媲美自然器官。例如,生物圈二號內各個生態系統的大小以及比例設計得不合理,如海洋和陸地的比例不對,海洋佔比太少了;各個生態系統間的數據反饋系統不成熟;沒有考慮混凝土建築對大氣的影響;各個生態系統之間的位置關系及排布方式不合理。
生物圈的結構和其具有的物質循環、能量流動和信息傳遞是很難模仿的,生物圈二號的失敗正說明了這一點,而我們人類的健康生存依賴於生態系統良好的結構和功能。這就意味著:現在,只有在生物圈一號上我們才能持久地生存,如果生物圈一號像生物圈二號那樣出現了這樣那樣的問題,等待我們的可能就只有滅亡。所以,現在我們還是要好好珍惜我們腳下的土地、頭頂的天空。
不過,我們還是會繼續探索人類在外層空間居住的可能。
⑼ 生物圈2號為什麼失敗了
最初,生物圈2號實驗目的是研究人類及多種生物(植物和動物),在密封且與外界隔絕的人造系統中,是否可以經由系統內的空氣、水、營養物的循環與重復使用下而能夠健康、快樂的生存下來。在1991至1993年的實驗中,由於研究人員發現:生物圈2號的氧氣與二氧化碳的大氣組成比例,無法自行達到平衡;生物圈2號內的水泥建築物影響到正常的碳循環;多數動植物無法正常生長或生殖,其滅絕的速度比預期的還要快。經廣泛討論,確認「生物圈2號」的實驗失敗,未達到原先設計者的預定目標,這證明了在已知的科學技術條件下,人類離開了地球將難以永續生存。同時證明:地球仍是人類唯一能依賴與信賴的維生系統。
⑽ 生物圈二號為什麼會失敗
氣未能順利循環是導致生物圈二號失敗的重要原因。由於細菌在分解土壤中大量有機質的過程中,耗費了大量的氧氣;而細菌所釋放出的二氧化碳經過化學作用,被生物圈二號的混凝土牆所吸收,又打破了循環,致使氧氣含量下降,不足以維持研究者的生命。此外生物圈二號中降雨失控、多數動物滅絕、為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡等也是生物圈二號失敗的原因。