Ⅰ 生物圈2号和月球基地的相同之处和不同之处
生物圈2号是科学家在地球上做的关于生态的实验，它模拟了一个完整的生态系统，让科学家在里面生活，原来计划可以生活很长时间，但是不到两年就维持不下去了。
月球基地同样是人类对地球生态系统的模拟，不过我们可以想象它会更大更加的完善。目的是让人可以正常地生活。
生物圈2号虽然包含地球生态中的各个关键的因素，但是毕竟太小，调节能力不足，在短时间里还可以维持，时间长了，内部的各个因素发生变化就大了，调节不能达到要求了。毕竟，地球这个生物圈是几十亿年形成的，不是一个小小的2号就可以模仿的。但是事情不是绝对的，当科学技术达到一定的高度的时候，是可以做到的。我想，今天再在地球上做个生物圈，一定可以维持得比当年长很多，但是距离在月球上建立生物圈还有一段路。
Ⅱ 人类目前在生物圈研究领域的成就
美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型人工 生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名。它由美国前橄榄球运动员 约翰·艾伦发起,并与几家财团联手出资,委托空间生物圈风险投资公司承建,历时8年,耗资1 �5亿美元。
1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验。来自英国、墨 西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评 估并改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作10个月后于1995年1月走出。他们在这期间 对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究。 生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统。它使人类首次能够在整体水平上研 究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径。更为重要的是, 它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星 球定居和宇宙载人探险
不过实践证明，该计划失败了
然而事实表明，“生物圈2号”的设想是不现实的。1993年1月，8名科学家进入“生物圈2号”一年多后，由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应，生成碳酸钙，导致其中氧气含量从21%降到14%；二氧化碳含量猛增。另一个意外是，“生物圈之号”运行3年后，其中的一氧化氮含量剧增到了79%，足以使人体合成维生素B12的能力减弱，危害大脑健康。
科学家还发现，除了藤本植物比较繁荣外，所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，大树也摇摇欲坠；昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外，几乎都死了，人造海洋中生物生存情况略好于陆地；人造沙漠由于没有控制好降雨，变成了草地；“生物圈2号”下层的温度又大大低干预计的数字。1996年卫月卫日，哥伦比亚大学接管了“生物圈2号”。
科学又一次证明，地球是唯一孕育生命的星球。20多亿年间，地球上生物繁衍生息，存优汰劣，留存至今的动物约有数百万种·人类从诞生起，衣、食、住、行以及经济活动，无一不依赖这个星球，地球上的森林、湖泊、草原、海岸等自然系统，是人类赖以生存的基本环境。目前，人类还无法用人工方法保持地球的活力，没有人知道怎样建造一个脱离地球自然环境，而又能让人类休养生息的生态系统
筱原正典原本是一位海豚行为研究学者，当他听妻子说有一则报纸广告正在为“迷你地球”征求居民时，就被深深吸引了。其实筱原起初并不了解什么是“迷你地球”，只是听起来觉得有趣，便报了名。之后，他幸运地被选中，将在2005年和另外一位科学家正式入住“迷你地球”——一个全封闭的人工生态环境。
“迷你地球”与20世纪90年代初期美国大力宣传的“生物圈2号”计划性质相同。“生
物圈2号”是美国空间生物风险公司投资2亿美元，在亚利桑那州的沙漠中兴建的巨大温室。占地面积1.3公顷，大小相当于三个足球场。8位男女科学家在其内部自给自足地生活了两年，进行有关生态和环境方面的研究和科学实验。但实验在1996年以失败告终，其结果表明，以当时的技术条件，人类还无法模拟出一个类似地球、可供人类生存的生态环境。
“迷你地球”位于日本北部沿海的青森县六所村，面积只有4700平方米，是3个由不锈钢走廊连接的体育馆式建筑。整套设施耗资6500万美元，于两年前建成，眼下研究人员已经开始进行前期试验。试验正式开始后，将有两名科学家进入有动植物和空气的全封闭建筑内居住，起初一个星期，而后逐渐延长到5个月。实验目的是模拟封闭空间内氧气和二氧化碳在植物、人类和动物之间的循环。
氧气未能顺利循环正是导致“生物圈2号”失败的重要原因。由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈2号”用的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致其中氧气含量从21%降到了14%。到后期，“生物圈2号”中的植物几乎灭绝，必须注入氧气才能维持人员生存。
日本环境科学研究所负责“迷你地球”的主要研究工作。这里的高级执行主任、火箭科学家新田敬二信心十足，他说：“与生物圈2号最大的区别之一是，我们花费了大量的金钱和时间来设计和建立支持生命的系统。”
“迷你地球”没有使用土壤和依赖微生物，而是使用机器来人工分解和处理废料。这个人工支持部分占据了整个场地的1/4。支持系统的中心部分是复原氧气的处理机，使用高温和电解水的办法从二氧化碳中重新获得氧气。新田认为，“迷你地球”所使用的机械甚至比美国航空航天局为国际空间站研发的同类设备效率更高。“我相信在这里开发的技术将来可以用于航天项目”。
两位科学家的生活区域也占据了“迷你地球”的1/4面积，有两张床、电脑和固定的脚踏健身车。房间的角落安置着摄像头，以监控他们的安全状况。相邻的房间是用来饲养动物的。目前已有两头山羊接受了3周的血压、体温和心脏情况监视，以确定它们是否能够适应封闭的环境。研究人员还尝试在可以调控温度、湿度和光线的房间里种植水稻和大约30种蔬菜。居住在“迷你地球”内部的人只能从外部得到电力供应和信息。内外联系是通过电话、电子邮件和因特网来实现的。
Ⅲ "生物圈2号“和月球基地有哪些异同
首先，生物圈二号有重力，而月球基地重力很低。生物圈二号有完整的生态系统，理论上可以保持稳态而供人类居住，而月球基地只能算是一个生命保障系统，还没有确实的方法。
Ⅳ 生物圈2号和月球基地有哪些相同和不同之处
生物圈2号（Biosphere 2）是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统，因把地球本身称作生物圈1号而得此名，它由美国前橄榄球运动员约翰•艾伦发起，并与几家财团联手出资，委托空间生物圈风险投资公司承建，历时8年，耗资1 .5亿美元。生物圈2号计划设计在密闭状态下进行生态与环境研究，帮助人类了解地球是如何运作，并研究在仿真地球生态环境的条件下，人类是否适合生存的问题。为了尽量贴近自然环境，该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间，通过 一定的人工处理再利用。例如，实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。 这个实验为什么会失败呢？科学家对此做出了总结：除了二氧化碳多、氧气少、水循环失调等原因以外，生物种类关系的失调也是重要的原因。 原来，设计者虽然在“生物圈II号”内模拟了多种生态系统，但引进的生物却主要是生产者，动物、真菌和细菌的种类和数量都较少。传粉的昆虫死去了，有些植物就只开花不结果了。由于动物的种类和适量减少了，植物很少恐怕还有比例不对的原因,在真的生物圈中平均每人所对应的大气,水,植物等是那么的广阔,而二号呢?环境资源与人的比例严重偏小,就那点大气,水,植物等,哪怕就是生活一个人也已严重不够了,更何况是几个人. 二氧化碳多、氧气少是结果而非原因,二氧化碳多、氧气少是因为植物相对太少了,不足以将人和植物自身产生的那么多二氧化碳转化并释放氧气.氧气的消耗速度高于产生速度,而二氧化碳的产生高于消耗.
Ⅳ 为什么称“生物圈二号”
http://blog.bioon.com/user1/555/archives/2005/1563.shtml
国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型人工 生态循环系统,因把地球本身称作生物圈1号而得此名.它由美国前橄榄球运动员 约翰·艾伦发起,并与几家财团联手出资,委托空间生物圈风险投资公司承建,历时8年,耗资1.5亿美元.
1991年9月26日4男4女共8名科研人员首次进驻生物圈2号,1993年6月26日走出 ,停留共计21个月,在各自的研究领域内均积累了丰富的科学数据和实践经验.来自英国,墨 西哥,尼泊尔,南斯拉夫和美国等5国的4男3女共7位实验人员在对首批结果进行评 估并改进技术后,于1994年3月6日二次进驻,工作10个月后于1995年1月走出.他们在这期间 对大气,水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系统的科学研究. 生物圈2号是世界上最大的闭式人工生态系统.它使人类首次能够在整体水平上研 究生态学,从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态变化过程的新途径.更为重要的是, 它将作为首例永久性生物再生式生保系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星 球定居和宇宙载人探险.
一,概况
占地1.28公顷的生物圈2号的地上部分为涂有粉剂的立体钢架构型,配有双层玻璃 窗板;地面部分为焊接不锈钢板,并用钢垫密封.总体积约为180000m3.其内部主要由7种 生态群落区和两个大气扩张室(也称作"肺")组成.此外,还设有能量中心和冷却塔等设施 .其外观及有关结构参数如表1和图1所示.
为了减轻立体结构的负荷,生物圈2号的内部压力略高于周围大气压.众所周知,温 度改变必然导致压力变化,而这种伸缩中的压力变化足以破坏玻璃窗板(计算值极易超过kPa ).为了解决这一矛盾,没有像通常那样采取抵抗压力的措施,而是为该圈装配了两个称为" 肺"的体积可变室,以使大气在恒压下胀缩.两"肺"就如同巨大活塞通过密封膜连接在气 缸上一样,上下垂直运动距离约达15m.活塞重量产生相对于周围大气压力的内部正压.正压 具有两大优点:不论什么地方有泄漏,内部大气就会向外扩散从而保证排除外界污染;活塞的 持续下滑则表明某处出现泄漏.两"肺"的体积占到该圈密闭体积的30%.
除上述设施外,其内部还包括分析,医疗,兽医,监控,维修,锻炼,影视等室,分布在不同 部位.
与地球生物圈类同,生物圈2号在物质上闭环,通过工程手段禁止它与外界大气和地 下 土壤进行物质变换.在能量上开环,允许太阳光通过玻璃结构供植物进行光合作用,同时引入 电能供技术系统操作运转.在信息上也同样开环,通过计算机系统,电话,摄像,电视与外 界进 行数据信息交换,并通过电视可以与外界工作人员及亲属进行面对面的交谈,还可放映电影和 收看商业电视节目.电能及热控能源从外界通过气密装置输送进来,当进行能量转移时,不允 许内外流体进行任何形式的交换或混合.
表2 圈内大气温度,压力及重量范围
生物群落 温度(°C) 最高 最低 大气成分 压力�(kPa) 百分比�(%) 总重量�(kg)
热带雨林 35 13 O2 18�10 20�51 31800
热带草原/ 38 13 N2 67�51 76�51 103775
海洋/沼泽 CO�2 0�03 0�03 67
沙漠 43 2 H�2O 1�78 2�02 1761
集约农业区 30 13 Ar 0�81 0�92 1782
居住区 35 15 总量 88�24 100�00 139185
生物圈2号的"神经系统"是一个完整的计算机数据采集和控制系统,它是从位 于居住区的指挥室辐射出的微处理机网络系统.这一内部"神经系统"通过信息通路与外界 附近的"飞行控制"楼内的计算中心相联通.该楼作为分析中心而成为生物圈1号 和2号间获取分析数据及通讯的主要窗口.居住区内的指挥室通过遍布圈内的5000 多个传感器(每15分钟记录一次并读入无限增长数据库)能够有效地控制所有主要的操作参数 ,如温度,湿度,光强,水流量,pH值,CO�2浓度,土壤湿度,仪器运作状态等,并能进行 数据传感器及所有报警装置的状态显示.每件装置均有手动控制开关以防"神经系统"任何 部位的失灵.
尽管整个圈内为热带气候,但由于不同生物群落的冷暖要求不同,因此,各自又有相对独立的 温度.由于生物圈2号位于海拔1200m的沙漠上,其外围大气压不是标准压力101.3 kPa,而仅约为88.2kPa,因此,其内压只能略高,即为88.24kPa.详细情况见表2.利用机械 系统模拟地球自然环境,例如制造海洋波浪,潮汐,溪流,瀑布以及按照季节要求控制风, 雨,湿度等,并控制盐分梯度及营养循环速度和进行海水淡化.
二,生态群落
生物圈2号有5个野生生物群落(热带雨林,热带草原,海洋,沼泽,沙漠)和两个 人工生物群落(集约农业区和居住区).它们以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板 ,分别由美英生物和生态学家设计而成.
圈内共有约4000个物种,其中动物(包括浮游,软体,节肢,昆虫,鱼类,两栖,爬行,鸟类 ,哺乳等),植物(包括浮游,苔藓,蕨类,裸子和被子等)约3000种,微生物(包括细菌,粘 菌,真菌,微藻等)约1000种,它们分别来自澳大利亚,非洲,南美,北美等地.
该系统既有高大的树木(如红树),也有矮小的灌木草丛植物,错落有致,憩静秀美.各个野生 生物群落中的生境并不一致,它们分别有4,6,4,4,6种生境,如海洋有海滩,浅咸水湖, 珊瑚礁和海水等4种类型.生物群落间均有相对独立的生态区将它们互相隔开,例如,热带草 原和沙漠间有一簇灌木丛而相对隔离.为了保护各个群落不受环境胁迫,在其周围种植了耐 性强的植物,例如,热带雨林的三周围是浓密的姜科植物,从而保护内部树种免遭侧面强光照 射,而与海洋的界面间种有竹子来抵御盐分渗入.
为了尽量贴近自然环境,该圈中的土壤,草皮,海水,淡水均取自外界的不同地理区间,通过 一定的人工处理再利用.例如,实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而 成的.
生物圈2号中选择植物的标准主要考虑动物消费者的生命保障,分类多样性,物理 参数,植物的可利用程度和美学价值.为了适应达尔文的自然选择过程,植物种类开始时比 系统能支撑的要多一些,这样可以补偿物种的遗失或灭绝,并最终促进系统的持续稳定.
三,研究范围与主要结果
首批8名科学家在21个月的密闭人工生态环境中按照各自的研究范围进行了广泛,细致,深 入的观察,记录,分析,研究项目包括生物地球化学,土壤,水,海洋,"全球"生物量, 农 业,遗传,生理,营养,医学,心理以及技术和工程学等内容.本文仅就几个较为重要的研 究结果概括如下:
1�大气动力学与大气泄漏
在微小的闭式生态系统中生物地球化学循环速率显着加大,这是由于它缺乏地球生物圈所具有的巨大贮存作用以及有机体与无机物的比率大大增加的缘故.即使在生物圈2号这样大的装置中,大气CO2的平均滞留时间仅为1～4天,而地球生物圈中则约为3年.
生物圈2号中浓度为1500ppm的大气CO2(约为地球大气CO2浓度的4倍),约相 当于100kg的碳,这一数量与圈内的生物量和土壤中的有机碳相比大大降低,分别为100:1 和5000:1,而地球中的相应比例分别为1:1和2:1.
生物圈2号中CO2的波动范围为700～800ppm/d,一般为500～600ppm/d,有时会更低,这与季节,昼夜循环和天气变化导致的光合作用和呼吸作用的动态消长有直 接关系.当光强(光合成光通量,PPF)达到一年的最低值时(16.8mol·m-2d- 1),CO2的平均浓度为2466ppm;相反,当PPF达到最高值时(53.7mol·m-2d-1),CO2浓度则达到一年中的最低值1060ppm.
为了缓冲这一系统在第一年冬季低光照时的高CO2浓度水平,利用一套CO2循环系统首 先将它通过化学反应形成CaCO3,如需要时把后者加热到950°C便可释放CO2进入大气 .4个月间[DK10]约有53880mol(相当于9450ppm)的CO2通过定期使用这一物化系统以CaCO3的形式沉积下来.这一沉淀可以间接说明约1%大气O2的下降(通过有机碳氧化和随后的CaCO3分离).相反,1991年12月用来补偿大气泄漏的10%外部大气的加入影响较小,CO2浓度暂时下降了200ppm,即为每天正常变化的1/3.
CO2的浓度升高可导致海水酸度增加.为了避免此现象发生,在海水中分期加入碳酸钠和 碳酸氢钠,这样可以保持pH值在7.7以上.
表3, 生物圈2号一年内总的农业生产量(kg) 蔬菜: 菜豆8,甜菜叶273,甜菜根308,胡椒13,胡萝卜88,辣椒63,甘蓝83,黄瓜17,茄子155,羽衣甘蓝11,生菜90, 洋葱107,Bok choy12,雪豆1, 南瓜籽8,西葫芦287,Swiss Chard58,甘薯叶64,番茄288,冬瓜261;粮食:水稻196,高粱131,小麦113;淀粉类蔬菜: 白薯198,甘薯1335, Malanga84,薯蓣20;高脂肪豆类:花生24,大豆14;低脂肪豆类:蚕豆63,豌豆15 ;水果:苹果1,香蕉1024,无花果39,番石榴41,金柑4,柠檬10,酸橙4,柑桔6,番木瓜639;动物产品:山羊奶407,山羊肉8,猪肉35,鱼10,蛋6,鸡肉8,总计6630 .
氧气动力学令人困惑不解.1991年9月到1992年6月间,生物圈2号中氧浓度从20.51%下降到16.95%,到1993年1月中旬时则为14.5%.基于医学忠告,1992年6月后的几个星期 在圈内不断输入纯氧,使其浓度回到19%.O2浓度下降主要发生在密闭后的前4个月,此时为18%,1 9 92年4月以后,O2浓度则以每月0.25%的线性水平下降.O2浓度下降的真正原因并不十分清楚,利用几种方法的氧气动力学研究仍在进行,包括研究圈内氧同位素的分布.
生物圈2号气密性非常高.根据泄漏率和压力间的关系推知,年泄漏率为6%,而根据标记微量气体(SF6)逐渐稀释的测量结果证明,年泄漏率不超过10%.在最初的4个月中(19 91年9～12月),大气泄漏约10%,相应的外界气体于1991年末一次性注入.其它闭式人工生态系统(如肯尼迪航天中心制造的生物量生产舱)每天的泄漏率就在1%～10%之间 .
2,食物生产与废物处理
生物圈2号中的农业系统必须满足3个主要要求,即无污染,集约型和可持续性.空间生物圈风险投资公司和其农业区的主要顾问亚利桑那大学环境研究实验室,起初试验水培和气培的种植技术,最后由于种种原因而不得不转向以土壤为基础的农艺技术.原因之一就是水培必须依赖于化学营养液的输入,而这在空间是难以解决的.另外一个原因是如果没有能力做堆肥或利用植物/微生物系统进行废水再生,那么促使动物和人的废物及作物不可食生物量部分等循环利用的相关问题就更难以解决.此外,堆肥或沼泽废水处理系统较湿氧化或焚化等物理系统更省能.
集约农业区共有50种150个品种,每轮种植约30种,主要有粮食,蔬菜,水果,此外还有饲养动 物和鱼(稻田中养殖),动物饲料包括苜蓿,象草,水风信子及各种农作物(利用其不可食生物 量),见表3和图2.
图2 生物圈2号集约农业区的部分作 物生长情况
密闭后建立的农业系统平均提供8人80%的营养需要,包括谷物,豆类和蔬菜,但密闭后的前几个月需食用密闭前种植的食物(其余20%的营养需要).由于圈内缺乏紫外线辐射,因此,必须补充维生素B12和维生素D.肉类很少,蛋每人每周平均一个.前10个月的平均食物热量卡值限制在2000Cal/d(1Cal合4.18J),后来增加到2200Cal/d.食用前,食物均进行了称重和记录.
农业区内不使用杀虫剂,而是利用有益昆虫和喷雾器(如肥皂水和硫磺,芽孢杆菌)来控制病虫害的发生.废物循环是把动物废物和植物不可食生物量做成堆肥,并利用水生植物咸水湖系统进行"进驻人员"废水处理.利用"土壤床反应堆"降低微量气体的积累.使用大气水分冷凝系统提供饮用水.
3�物种种群的动态变化
野生区域内的植物生长旺盛,前9个月生物量就增加了60%～75%.在热带雨林,树冠庞大茂 密,相连成荫,因而抑制了小型植物,尤其是肉质植物的生长.沙漠中的多年生草本植物生长 迅速,这也证明干旱条件下沙土有利于多年生草本的生长.
野生种数量起初有所下降,其中植物不到10%,陆地动物和昆虫不到30%,海洋种约为10%～20%.当食物网更为一体化且株冠成熟后,物种遗失的数量则减慢,且许多动植物在此时期 均有不同程度的繁殖.自从建立了生态系统后,人就作为主要捕食者来控制杂草和病虫害发 生并保持生物多样性.如果没有人的直接干预,在生物圈2号的初期运转期间,生物 多样性必然会下降.
4�生理,营养及医学试验
生物圈2号中生产的食物基本上能满足"每日推荐饮食配额"(RDA)的需要,但没有什么剩余.进驻人员自从密闭后体重减轻了约10%～20%,这是对新环境初时不适应的结果.1992年4月后,体重不再下降,有人甚至还胖了一些.这种低脂肪,低热量,富营养的食物可以显着降低胆固醇(从平均值约195降到125),血压,白细胞数量和血糖含量.以前对小鼠的试验也有类似结果,并证实因此而可以延缓衰老,增加寿命.
上述下降后的氧浓度相当于海拔2900m处的O2分压,通过不断监测红细胞数量,形态及其生理生化指标和呼吸率等则可获知低O2浓度对健康产生的不良影响.一旦O2浓度继续下降时,可望能适应相当于海拔4600m处的O2分压.此外,在圈内的人和动物间,没有发生传染性疾病.
四,结束语
大量证据表明,火星土壤和月球表土经过一定的生物和化学技术处理后可以用作潜在的植物栽培基质,这样就使得生物再生式生命保障系统在空间居住地的应用比需要地球资源的装置要经济得多.但是到目前为止,在生物再生式生命保障系统中很少有以土壤为基础的技术实验 .生物圈2号是第一个建成并运作的以土壤为基础的生物再生式生命保障系统.因此,有关其操作性能的数据对应用于空间的类似系统是非常有用的.
生物圈2号无论从规模,技术难度和复杂程度,以及所取得的效果来看,均堪称人类科学史上的一大杰作,受到国际上的普遍关注与赞赏.但近来也遭到某些公众的严厉批评 .
引起公众非议主要是由于主客观两方面的原因:(1)商业投资造成游人络驿不绝,给人一种缺 少科学严肃性的印象;(2)遇到严重的阴雨天气和病虫害,造成欠收,开始时曾出现大气泄漏;(3)人们对他们的科学试验活动了解不多;(4)理论和实践经验不足;(5)行政管理不善,导致可以做的而没有去做.
生物圈2号与其100年的设计寿命相比,现仅处于摇篮时代,出现这样那样的问题和异议均在情理之中.只要不断总结经验,汲取教训,勤于实践,勇于探索,一定能够取得丰硕成果.向宇宙进发可以看作是人类要生存下去不可避免的问题.欲在那里建立居 民区,必 须开发生态生命保障系统,创造一个舒适的小地球样环境,从而为未来的太空人提供品种多样,营养丰富的食品以及氧气和水,并将CO2,废水和废物等再生为有效资源而重复利用 .生物圈2号恰恰能够教给人们这一本领.此外,通过了解其中:(1)生态系统逐渐 成熟的结果;(2)处于各种胁迫环境中的部件的稳定性;(3)遗传种群的连续性;(4)生物地球化 学的循环作用,可望为每况愈下的地球生态系统找到出路.
被视为反面教材的生物圈2号现状如何 它还是"奢移的伪科学吗" 美国石油大王所投的巨资是否打了水漂
生物圈2号,你还好吗
若干年前,在美国亚利桑那州的沙漠中再造一个"迷你地球"的实验失败后,耗资2亿美元的"生物圈2号"一时间成为笑柄,甚至被斥之为"奢侈的伪科学".直到今天,生物圈2号仍然被很多人看作是藐视自然的反面教材.然而,或许很少有人注意到,这些年来生物圈2号正在悄悄发生变化:它吸引了大量游客和学生,成为一个绝佳的旅游胜地和教育基地;尤其重要的是,它渐渐赢得了科学界的尊重,成为一个非常难得的关于全球气候变化效应的研究中心.
"奢侈的伪科学"
曾经有人提出过一个看似天方夜谭的设想,在我们生活的地球上再造一个"迷你地球",探求人类在这个现代"南泥湾"之中自给自足,以及未来在月球或火星上建立生存空间的可能性.美国得克萨斯州的石油大王爱德华·巴斯为此憧憬不已.
从1984年到1991年,巴斯个人出资2亿美元,在美国亚利桑那州图森市以北的沙漠中建起了"生物圈2号".生物圈2号占地13000平方米,仿佛一个巨大的温室,雨林,沙漠,草原和海洋应有尽有."生物圈1号"是我们生活的地球,顾名思义,生物圈2号就是一个"迷你地球".
1991年9月26日,生物圈2号迎来第一批志愿者,4男4女开始了为期两年,与世隔绝的生活.尽管这些居民事先花去几年时间接受了工程,农业等方面的良好培训(其中一位甚至接受了牙科训练),拥有每年耗资百万美元的技术支持,各种各样的灾难仍然接踵而来:各种动植物大量死亡,蟑螂和蚂蚁却儿孙满堂;更为糟糕的是,到了1993年1月,生物圈2号内的氧气含量从21%下降到14%,不得不从外界补充氧气,自给自足的幻想彻底破灭.
实验失败了.经过短暂的休整,生物圈2号又迎来了第二批居民.5男2女住了个半月后,由于笑气(N2O)积累过多,在1994年9月17日被迫离开,实验再度以失败告终.打那以后,再也没人在生物圈2号中过日子了.
一个"乌托邦"式的科研计划宣告破产.生物圈2号遭到了一些人无情的嘲笑,有人甚至斥之为"奢侈的伪科学".
当然,生物圈2号也使人们更加明白一个看似浅显的道理:"目前地球仍然是人类的惟一家园."不仅如此,它还在不经意间给人们留下了一些佳话.
生物圈2号称得上是一个"小联合国",居民分别来自美国,英国,墨西哥,尼泊尔等7个国家.在这个"小联合国"里,培育出了爱情之花.实验结束几个月后,两批居民中分别有一对结成伉俪.这或许应了一句古话:患难见真情.
另外,由于粮食歉收,生物圈2号的居民不得不控制饮食.结果第一批居民中的4名男性体重平均下降18%,4名女性体重平均下降10%,胆固醇的平均值由195下降到正常值125,使得这些平常为减肥而痛苦不已的人平添一份惊喜,真可谓无心插柳柳成荫.当时的一位居民,加利福尼亚大学洛杉矶分校的罗伊·沃尔福德教授甚至继续维持当时的食量,"因为那样有助于健康".
走出乌托邦
痛定思痛,巴斯决心调整生物圈2号的定位.于是,他求助于哥伦比亚大学的科学家,看看用2亿美元打造出来的生物圈2号到底能做些什么.
1996年1月,巴斯干脆把生物圈2另交给哥伦比亚大学打理,并投入4000万美元作为今后5年的改造和运行费用.经过一番考虑,哥伦比亚大学计划把生物圈2号改造为一个致力于地球系统科学的研究中心,同时请来威廉·哈里斯担任新的负责人.哈里斯曾在美国国家科学基金会工作多年,是一位管理大型科研项目的高手.
其实,建造生物圈2号的2亿美元并不像一些媒体所说的那样"全打了水漂".就拿容量高达378万升的人造海洋来说,无疑是研究海洋科学的一个很好的平台.这大概也是哥伦比亚大学和哈里斯愿意接手烂摊子的原因之一.
处于转型期的生物圈2号,首先迎来的是痛苦和迷惑.关于生物圈2号究竟可以派上什么用场,科学家们就出现了分歧,有人希望把生物圈2号打造成一个生物多样性的研究中心,有人则希望着力于全球变化效应研究.再加上技术方面存在的困难,转型计划一度受挫,士气因此大受影响,一些科学家先后离开了生物圈2号.
有道是,峰回路转.两年后,人造海洋终于"溅起了一些水花".发表在1998年2月13日美国《科学》杂志上的一篇论文称,随着生物圈2号内温室气体二氧化碳含量的增加,人造海洋中珊瑚的生存受到了威胁.
这样一篇论文,对外行来说或许没什么大不了的,对生物圈2号来说却大概算得上一个转折点.在全球变暖日益受到国际社会高度重视的今天,那篇论文清楚地表明:生物圈2号恰恰是研究全球变暖如何影响生态系统的一个理想平台.
2001年4月,世界着名植物学家贝瑞·奥斯蒙德接替哈里斯领衔生物圈2号.生物圈2号研究中心的林光辉博士告诉本报记者,目前已有多项与全球气候变化有关的研究项目正在生物圈2号开展,吸引了不少世界一流的科学家.
新的梦想
生物圈2号昔日失败的阴影正在逐渐消失,全新的形象也逐渐树立起来.
据林光辉博士介绍,2001年12月,在生物圈2号召开了一次有世界各国科学家和美国能源部官员参加的学术会议.与会专家对生物圈2号过去5年的科学研究成果做出高度评价,也提出了未来的研究计划.
如今,生物圈2号已成为哥伦比亚大学手中的一张王牌."我们的目标是,将生物圈2号发展成对地球系统的科学,政策和管理事务进行教育,研究和交流的首选."该校副校长迈克尔·克罗说.与当初那个受人嘲笑的目标相比,这个目标更为务实,但同样是野心勃勃.
由于生物圈2号过去5年的表现得到了各方的认可,合同期满后,哥伦比亚大学又与巴斯续签了10年.哥伦比亚大学董事会决定从2001年到2005年投入2000万美元,巴斯也表示要追加3000万美元.
当初曾被人讥讽为不懂科学的巴斯,对科学研究可说是"仁至义尽".在2002年1月的《科学美国人》杂志上,哥伦比亚大学的格丽特·霍洛韦撰文称,到2010年,巴斯很可能最终以象征性的100万美元,将生物圈2号及周围100公顷土地卖给哥伦比亚大学.
历经风雨的生物圈2号,它究竟会给人类的生活带来什么 新的梦想会实现吗 新的努力会再次遭受失败吗 或许,洛克菲勒大学乔尔·科恩和明尼苏达大学戴维·蒂尔曼的话能给我们以信心.
这两位科学家认为,生物圈2号与哈勃望远镜有某些相似之处.耗资巨大的哈勃望远镜刚刚上天之时,由于所拍照片模糊不清而备受批评,但时至今日它已成为天文学研究不可或缺的重要工具.同样地.生物圈2号也有望在今后成为人类进一步认识地球的重要基地.
在科学研究上,恐怕没有人能够保证,只要有投入就一定会有回报,古今中外都不乏数以亿计的投资有去无回的实例.问题在于,我们是否明白科研计划失败的真正原因,是否真正理解"失败是成功之母".生物圈2号的今昔,为我们提供了一个极好的范本.
Ⅵ 月球基地应该是什么样子问题探究
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问题研究 月球基地应该是什么样子
1.月球上有哪些满足人类生存的基本条件? 如果想在月球上生活，人类还需要创造哪些生存条件?
在最近兴起的新一轮月球探测热中，包括我国在内都提出了在21世纪上半叶载人登月的宏伟计划。这次的计划要比30多年前只是把人送上月球的“阿波罗”计划大大前进一步，是要把月球建造成可供人们长时间工作和生活的基地，进而为今后向月球移民作准备。建设这样一个基地，有许多问题需要解决，从地球上生命的基本条件看,首当其冲的便是空气、水和食物的问题。
月球表面近于真空状态，没有水，自然也就没有生命。在登月的最初阶段，必须从地球上把人呼吸必需的氧气和水送上去。但是，要在月球上长期居住，需要大量的氧气和水，不可能永远从地球上输送，而必须在月球上就地取材，设法解决。所幸的是，月球土壤中蕴藏着大量含氧量很高的钛铁矿，如果对其进行减热和分离处理，就可以生产出大量为人类呼吸和火箭推进剂必不可少的氧气。现已探明，月球上的岩石主要由硅酸岩组成，处理月岩，也可以获得大量氧气。
月球岩石中有大量的氧化岩和石膏，可以从中提取水。有些岩石中还发现有结晶水。这就可为人类在月球上生存创造基本条件。近年来，有些科学家对“月球上没有水”的传统看法提出质疑，认为如果月球与地球是以同样方式诞生的话，那么当初月球上也应当是有水的。他们把希望寄托在月球的南北两极，因为“阿波罗”宇宙飞船从未到过那里，而那里终年不见阳光，温度经常在零下200℃左右，因而很可能蓄积着冰。为了证实这个设想，美国前些年发射了一颗“月球勘察者”号飞船，对月球的南北两极进行了勘测，结果发现在一个永久性阴影区存
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在着大量的深冻冰。冰化解后不仅可以满足登月人员的饮用需要，还可以为太空飞船生产燃料。这一重大发现，极大地鼓舞了人们的探月热情，推动了新一轮开发计划的实施。
至于登月人员所需的食物，相对说来比较容易解决，可以在月面养猪、养牛、养鸡，也可以利用人造阳光，使用含有钾和钙的特殊液体作养料，在月面种植粮食和瓜果蔬菜。当然，这些都必须在塑料或玻璃覆盖的密封大棚内进行。
2.生物圈”2号和月球基地有哪些相同之处和不同之处？我们可以从“生物圈”2号实验中获取哪些经验和教训？
生物圈”2号和月球基地都是人工建造的全封闭的模拟地球的生态环境。但“生物圈”2号是建立在地球上，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号失败了人还可以重新回到地球的自然环境，但月球基地一旦失败，人就不容易转移到地球上。
模拟的生态系统毕竟不是自然的生态系统，其中的生态系统各个组成部分简单、生物种类少、食物链的复杂程度比农田生态系统差，需要人为调节而不是自然调节。种植绿色植物制造氧气但不能过多，否则二氧化碳和肥力不足；动物饲养不能太多，否则氧气消耗会增加；科学家要维持气候、大气成分、生物种类和数量平衡，创造适合生命生存的环境。大气成分发生变化，内部气候没有调节好，粮食歉收，生态平衡被破坏等导致实验失败。
氧气未能顺利循环正是导致“生物圈”2号失败的重要原因。由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈”2号用的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致其中氧气含量从21%降到了14%。到后期，“生物圈”2号中的植物几乎灭绝，必须注入氧气才能维持人员生存。
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3.月球上具有哪些人类可以利用的资源？那些月球资源可以用于发展月球基地？
月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。月球上的岩石主要有三种类型，第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由0．1～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物，其中6种矿物是地球没有的.
科学家指出，要开发月球必须对月球进行全面的探测，了解月球的资源，并逐步对资源进行开发。月球的矿产资源极为丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富，而且便于开采和冶炼。据悉，月球上的铁主要是氧化铁，只要把氧和铁分开就行；此外，科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层，铝的含量也十分丰富.
月球土壤中还含有丰富的氦3，利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源，这种聚变不产生中子，安全无污染，是容易控制的核聚变，不仅可用于地面核电站，而且特别适合宇宙航行。据悉，月球土壤中氦3的含量估计为715000吨。从月球土壤中每提取一吨氦3，可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。从目前的分析看，由于月球的氦3蕴藏量大，对于未来能源比较紧缺的地球来说，无疑是雪中送炭。许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一.
太阳能资源。由于月球表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入。计算表明，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦，相当于目前地
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球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍。按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算，假设在月球上使用目前光电转化率为20％的太阳能发电装臵，则每平方米太阳能电池每小时可发电 2.7千瓦时，若采用1000平方米的电池，则每小时可产生2700千瓦时的电能。
空间资源。月球是人类研究宇宙和地球本身的最佳平台。科学家认为，月球表面刻有能够追溯到数十亿年前被彗星和小行星碰撞的痕迹，而在地球上这种记载已被大气层所化解。这种记录是人类的宝贵财富。通过对月面上没有人为改造和破坏的某些本来面目研究月球，有助于了解地球的远古状态、太阳系乃至整个宇宙的起源和演变，了解月球的成因、演变和构造等诸方面的信息，有助于搞清空间现象和地球自然系统之间的关系，可以极大地丰富人们对地球、太阳系以及整个宇宙起源和演变及其特性的认识，从中寻求有关地球上生命起源和进化的线索。
物质资源。据探测，月岩中含有地壳中的全部物质元素，约有60种矿藏。地球上常见的17种元素，在月球上都可以找到。在月球岩土中，具有丰富的氧、铁、镁、钙、硅、钛、钠、钾、锰等物质。月球表面平均有10厘米厚的沙土，共含有80000亿吨铁。月球研究者认为，如果不把碳氢化合物计算在内，月球上的物质能为人类制造出90%的所需物品。月球上有丰富的能源。月球表面覆盖着一层岩屑、粉尘、角砾岩和冲击玻璃组成的细小颗粒状物质。这层物质中富含由太阳风粒子积累所形成的气体，如氦、氖、氮等。这些气体在加热到700 ℃时，就可以全部释放出来。
－－来自网络文库
Ⅶ 详细介绍生物圈二号，谢谢
对密闭生态循环系统的研究，不仅只有理论上的探讨，在美国、日本和俄罗斯等国的科学家，还建有大型实验基地进行实验验证，如美国的“生物圈二号”。
为什么是“生物圈二号”？难道还有“生物圈一号”吗？有。那就是地球这个大生物圈。
1984年，美国科学家满怀热情地在亚利桑那州的沙漠中挑选了一处地方，在那里修造了人工海洋、淡水和咸水沼泽，栽植了热带雨林和热带草原，各种植物达3500种，然后，用钢架、珐琅和玻璃把它们封密起来。面积约1.3万平方米，容积为20.4万立方米。
在这个巨大的封闭建筑内，自然少不了动物，科学家挑选了猪、羊、鸡、蜂鸟和各种鱼类，总数达300种，还有各种有益的昆虫和微生物等。
里面的空气与外面的完全相同。阳光也自然采集。
现在这个生态系统中缺少的就是人了。
1991年9月26日，第一批8名科学家踌躇满志地进驻其中，进行自给自足的生活实验。人们对此也给予了极大的关注，希望他们一举成功，促使月球基地、火星基地和太空城早日诞生。
但是，进驻其中的8名科学家，不久就发现存在不少问题，如空气的含氧量减少，二氧化碳浓度增加等。这年12月9日，打开吸气口，换了17000立方米的空气，占其中空气总量约1/3。即使这样，8名科学仍然只在其中生活了470多天，于1993年1月提前撤出，没有达到预计在其中生活两年的时间。而且后来透露，他们还违反初衷，暗地里带入3个月的口粮和够用两年的动物饲料；一名女科学家出外治好手指刀伤返回时，又带进一大箱行李，以及电脑文件等。
1993年3月6日，第二批7名科学家进驻，计划在其中生活10个月。他们面临的问题更多，如氧含量由原来的21％降到14％；由于二氧化碳和一氧化碳猛增，使人体合成维生素B12的能力减弱，危害大脑健康。而藤本植物和小草等却趁势猛长，非常繁茂，沙漠变成了草地。但高大乔木则因上层温度超高、下层温度超低而枯萎；蜜蜂等有益的昆虫大部分死亡，造成靠花粉传播而繁殖的植物几乎灭绝；相反，白蚁、蟑螂等有害的昆虫却生存了下来。
第二批科学家被迫于当年9月17日撤出。
“生物圈二号”的实验失败了，这说明建立生态循环系统包含着许多复杂的深刻的科学问题，将生命融入太空决不是简单的事情；反过来看，保护地球的生态平衡显得多么意义重大。
Ⅷ 月球基地应该是什么样子
江苏省黄埭中学 周建男 [教材分析] “”是新课标人教版地理必修一第一单元《行星地球》后的“问题研究”。 通过对月球基本概况的分析，我们知道月球上有适合人类生存的条件：引力，极地可能有冰、矿产资源等；对“生物圈”2 号资料的分析，使我们明确了与月球基地的异同点，也从“生物圈”2 号实验中取得了经验和教训；在探讨完月球资源后，知道了月球上有资源可以用于月球基地建设。通过以上内容分析，明确建设月球基地是非常不容易的事，但经过我们人类的努力，月球基地最终会建成，有望成为人类在地球外星体上建立的第一个活动场所。我们可以拿出合理的设计方案，建立起多样的月球基地。 [教学目标] 知识与技能 1.在问题研究中初步学会探究学习。 2.把前面学习的有关地球上存在生命的条件等知识应用到问题研究中，以理论指导实践，巩固所学知识。 3.培养学生通过各种方式进行查找、收集、分析资料的能力。 过程与方法 1.在所学知识的基础上大胆设想和创新，科学地尝试规划月球基地。 2.运用探究学习的方式加强研究性学习课程的实施。 情感、态度与价值观 1.培养学生科学研究的素养和态度。 2.培养学生的合作和团队精神。 [教学重点] 1.探究学习方式的初步体验。 2.查找、收集、分析资料的能力培养。 [教学难点] 1.探究学习方式的初步体验。 2.查找、收集、分析资料的能力培养。 3.月球基地的整体规划。 [教具准备] 多媒体设备，集成的相关课件 [课时安排] 1 课时 [教学过程] [投影展示]中国“ 嫦娥一号”升空片段。 [导 言]几千年来，中华民族就流传着“嫦娥奔月”的美丽神话，而今天这个美丽的神话变成了事实。在世界上象美国、日本、加拿大和印度等科技大国，最近都燃起了对月球的兴趣，计划在今后的几年或几十年里对月球展开探索，并提出要建立月球基地。 [问题 1]：什么是月球基地？ [问题 2]：在月球上建立基地，主要有什么目的？ [学生讨论]分组讨论，指定一位学生发言。 [投影展示]1、月球基地是指人类在月球上建立的生活与工作区域。 2、在月球上建立基地，主要有以下目的：更好地开展天文观测等科学活动；在月球上建立空间发电站供地球使用；开发月球各种矿物资源；为人类向更远的目标探索提供了一个落脚点；为飞向更远的行星的飞船提供建造材料甚至提供推进剂；为更远的将来人类向月球移民打前站。 [承 转]向月球发射一艘宇宙飞船，代价已经十分高昂，建造月球基地将花费更大的成本。因此，到目前为止，月球基地还处在一般性探讨阶段。但随着时间的推移、科技的发展，我们人类有能力来实现这个梦想，“嫦娥奔月”的成功是我们实现这个梦想的有力动力。那么月球基地的建立，到底需要怎样的条件；呢？下面我们按照以下思路展开研究。 [投影展示] [研究探讨] 1：月球概况：联系教材P27 页“知识拓展”资料1，结合下图图示几个方面进行探讨 [投影展示] 结合探讨结果，借鉴地球上有生命存在的条件，思考： [问题 3]：月球上已经有哪些满足人类生存的基本条件？ [投影展示] 月球上适合人类生存的条件有：引力，极地可能有冰、矿产资源等。 [问题 4]：如果在月球上生活，人类还需要创造哪些生存条件？ [投影展示] 月球尚不具备、需要人类自己解决的条件是：适合人类呼吸的大气、适宜的温度条件、可以饮用的液态水、防御宇宙辐射的措施等。 [研究探讨] 2 ：“生物圈”2 号：联系教材P27 页“知识拓展”资料2，结合下图进行探讨 [问题 5]：“生物圈”2 号和月球基地有哪些相同之处和不同之处？ [学生讨论]分男女二组讨论，每组指定一位学生发言。 [投影展示] 都是人工建造的全封闭的模拟地球的生态环境。但“生物圈”2 号是建立在地球上，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 号失败了人还可以重新回到地球的自然环境，但月球基地一旦失败，人就不容易转移到地球上。 [问题 6]：我们可以从“生物圈”2 号实验中获取哪些经验和教训？ [投影展示] （1）模拟的生态系统毕竟不是自然的生态系统，其中的生态系统各个组成部分简单、生物种类少、食物链的复杂程度比农田生态系统差，需要人为调节而不是自然调节。 （2）种植绿色植物制造氧气，不能过多，否则二氧化碳和肥力不足；动物饲养不能太多，否则氧气消耗会增加；科学家要维持气候、大气成分、生物种类和数量平衡，创造适合生命生存的环境。 （3）大气成分发生变化，内部气候没有调节好，粮食歉收，生态平衡被破坏等导致实验失败。 （4）氧气未能顺利循环是导致“生物圈”2 号失败的重要原因。由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈”2 号用的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致其中氧气含量从 21%降到了 14%。到后期，“生物圈”2 号中的植物几乎灭绝，必须注入氧气才能维持人员生存。 [问题 7]：“生物圈”2 号实验能给你带来哪些启示？ [投影展示] “生物圈”2 号实验说明人类建立起一个独立的人造生态系统是有可能的，这就为在月球上建立一个类似的人造生态系统提供了经验和教训。但实验失败则说明人类目前的科学与技术水平还有待提高。 最重要的启示在于：我们人类目前对地球的了解还是远远不够的，目前最好的办法还是保护和利用好地球，进行环境保护和生态恢复是实现人类可持续发展的必由之路。 [研究探讨] 3：月球资源：联系教材 P28 页“知识拓展”资料 3，结合课后学生查阅的资料进行探讨 [问题 8]：月球上有哪些人类可以利用的资源？哪些资源可用于发展月球基地？ [投影展示] 月球上有空间资源、矿产资源、太阳能资源等人类可以利用的资源 [讲述拓展] （1）空间资源：寂静的月球环境，是进行空间天文学研究得天独厚的场所；漫长的黑夜，极低的夜间温度，为建造高精度天文观测台提供了理想的场所；月球的引力只有地球的1/6，航天器从月球上起飞，可大大节省能源。 （2）矿产资源：月球并非不毛之地，而是一片未开垦的宝地。月球具有丰富的物质资源。据探测，月岩中含有地壳中的全部物质元素，约有60 种矿藏。地球上常见的17 种元素，在月球上都可以找到；同时也是能源之地，月球上的氦－3，是地球上所没有的核聚变反应的高效燃料， 30 吨这样的尘埃，经热核反应产生的能源，可相当于美国一年生产能源的总和，所以，通过采取一定的技术，对于人类找到新的能源和维护永久性月球基地十分重要。 （3）太阳能资源。由于月球表面几乎没有大气，太阳辐射可以长驱直入，加上月球自转周期一天相当于地球自转一个月的长度，这样可以获得更多的太阳能。计算表明，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5 万倍。科学家认为，如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂，就可以获得极其丰富而稳定的太阳能，这不但解决了未来月球基地的能源供应问题，而且随着人类空间转换装置技术和地面接收技术的发展与完善，还可以用微波传输太阳能，为地球提供源源不断的能源。 [投影展示] 月球上的空间资源、矿产资源、太阳能资源等都可用于发展月球基地 [问题 9]：要想在月球上建成永久性空间站，必须达到哪几个基本要求呢？ [投影展示] （1）要有生产太阳能所需要的充足阳光，能使空间站获取足够多的能源，以维持空间站的运行。 （2）要有十分靠近一个很可能储存着丰富的冰的永久性阴影区，便于空间站人员获取水。这样一个初步的月球生存体系就建立了，空间站的基础也就有了。 （3）能够进行有效准确的空间天气预报。在月球空间站户外活动的空间站工作者要经受高能粒子“雨”和等离子“风”以及磁爆的袭击，在这样残酷的宇宙气象环境中，要想积极地、安全地从事月球开发工作，就必须很好地了解和预测月球环境的变化情况。 [探究结果]：建设月球基地是非常不容易的事。但月球环境引力小、真空、无菌、磁场小、温差大、昼夜交替周期长，加上地质条件特殊、具备地球原材料资源等特点，月球基地有望成为人类在地球外星体上建立的第一个活动场所。预计在未来20 年内人类将重返月球，利用空间航天基地进行地月轨道运输船的组装维护，最终建成月球基地。 [畅想月球]：我心目中的月球基地样子 [投影展示]：部分学生心目中的月球基地样子 [学生活动]：扮演“月球基地建设负责人”，畅谈他负责的月球基地建设 [课堂小结]： 本堂课通过对月球基本概况、“生物圈”2 号以及月球资源的研究探讨，我们可以说，月球上有建设月球基地的条件，但也要明确建设月球基地是非常不容易的事，不过我们有信心，经过我们人类的努力，月球基地最终会建成，她会成为人类在地球外星体上建立的第一个活动场所。同学们，努力吧，为早日实现这个梦想而作出我们自己应有的贡献。 [作业布置]： 完成你心目中的月球基地的设计方案。 [板书设计] [教学反思] 本堂课通过对月球基本概况、“生物圈”2 号以及月球资源的研究探讨，来畅想月球基地的样子。从授课、学生反映到课后作业批改来看，这堂课是成功的，达到了预期目标。 “”，是一节问题研究课，书本给出的知识量不是十分丰富，涉及的某些知识比较专业，学生不够熟悉，所以要求学生利用课外时间，利用网络资源（或其他手段），在小组合作的基础上，收集整理熟悉相关知识，通过这一课后活动，拓展了学生的知识面，培养了自主探究以及动手操作能力。同时教师也花了很多时间上网查找资料，在筛选知识的同时，更加丰富了自己的知识。 “”这一课题，里面所涉及的许多知识在现实中并非存在，大多属于畅想式问题，所以本节课采用学生自己探究研讨的教学方式，实现了学生的主体地位，在整个学习过程中，学生讨论热烈、情绪高涨，学习兴趣十分浓厚。整堂课的高潮是一位学生扮演“月球基地建设负责人”，畅谈他负责的月球基地建设。谈吐的老练、知识的到位，给在坐的每位学生和老师带来了惊喜。给我最大的感触是，学生在学会学习“内容”的同时，也学会了学习方法和思维方式，体验到了成功合作带来的喜悦。 同时，在本课教学中，也出现了一些问题，由于本节课许多知识来自教材以外，有些知识本身很新，我们没有接触过，具有一定的探讨价值，所以在对某些问题进行探讨时，出现了新的问题，而且这些问题往往带有争论性，局限于四十五分钟的课堂时间，我们不能马上得到结论，这就要求老师与学生在课后进一步讨论，在师生共同营造的集体合力下解决问题，通过师生合作，我们都感到师生间的感情更深了。 还有，有学生提出这种课会浪费学生的课后时间，但活跃的课堂气氛，给他们带来了学习的强烈兴趣，所以内心感到很矛盾。 从学生作业的完成情况来看，学生的创造精神和创新意识使我眼前一亮：基地设计方案既详实又大胆，与所学知识的联系十分紧密。 通过课堂教学，本人感到：由于内容较多，学生发挥的空间还是有限，因此有种意犹未尽的感觉。最大的困惑是，我们教师如何在有限的时间里，去更多的研究并开设好这种课堂教学，真正达到新课程所倡导的理念。 作者荣誉： 苏州市优秀教育工作者 相城区地理学科带头人 市地理评课选优一等奖
Ⅸ 大家谁知道关于生物圈二号的资料，请告诉我。谢谢！
“生物圈二号”
对密闭生态循环系统的研究，不仅只有理论上的探讨，在美国、日本和俄罗斯等国的科学家，还建有大型实验基地进行实验验证，如美国的“生物圈二号”。
为什么是“生物圈二号”？难道还有“生物圈一号”吗？有。那就是地球这个大生物圈。
1984年，美国科学家满怀热情地在亚利桑那州的沙漠中挑选了一处地方，在那里修造了人工海洋、淡水和咸水沼泽，栽植了热带雨林和热带草原，各种植物达3500种，然后，用钢架、珐琅和玻璃把它们封密起来。面积约1.3万平方米，容积为20.4万立方米。
在这个巨大的封闭建筑内，自然少不了动物，科学家挑选了猪、羊、鸡、蜂鸟和各种鱼类，总数达300种，还有各种有益的昆虫和微生物等。
里面的空气与外面的完全相同。阳光也自然采集。
现在这个生态系统中缺少的就是人了。
1991年9月26日，第一批8名科学家踌躇满志地进驻其中，进行自给自足的生活实验。人们对此也给予了极大的关注，希望他们一举成功，促使月球基地、火星基地和太空城早日诞生。
但是，进驻其中的8名科学家，不久就发现存在不少问题，如空气的含氧量减少，二氧化碳浓度增加等。这年12月9日，打开吸气口，换了17000立方米的空气，占其中空气总量约1/3。即使这样，8名科学仍然只在其中生活了470多天，于1993年1月提前撤出，没有达到预计在其中生活两年的时间。而且后来透露，他们还违反初衷，暗地里带入3个月的口粮和够用两年的动物饲料；一名女科学家出外治好手指刀伤返回时，又带进一大箱行李，以及电脑文件等。
1993年3月6日，第二批7名科学家进驻，计划在其中生活10个月。他们面临的问题更多，如氧含量由原来的21％降到14％；由于二氧化碳和一氧化碳猛增，使人体合成维生素B12的能力减弱，危害大脑健康。而藤本植物和小草等却趁势猛长，非常繁茂，沙漠变成了草地。但高大乔木则因上层温度超高、下层温度超低而枯萎；蜜蜂等有益的昆虫大部分死亡，造成靠花粉传播而繁殖的植物几乎灭绝；相反，白蚁、蟑螂等有害的昆虫却生存了下来。
第二批科学家被迫于当年9月17日撤出。
“生物圈二号”的实验失败了，这说明建立生态循环系统包含着许多复杂的深刻的科学问题，将生命融入太空决不是简单的事情；反过来看，保护地球的生态平衡显得多么意义重大。
◆生物圈与生物圈二号
生物圈就是地球表面生物能够生存的区域，它是经过几十亿年漫长岁月的进化而逐步形成的。生物圈是由大气圈的下层、岩石圈的表层以及整个水圈三个地理圈的总和所组成的。生物圈的范围，上限可达海平面以上10公里的高度，陆地上可达2-3公里深的岩石，下限达海平面以下12公里的深处。在这个范围内，生物最活跃，其中绿色植物的光合作用，使地球各自然圈之间，发生物质和能量的相互渗透，形成地球表面生物能量转化和物质循环。
人类就是生活居住在地球的生物圈里，人们所需要的食物、能量、氧气全部是由生物圈提供。然而，自从有了人类，地球上人口的数量在逐年递增，环境污染在逐步加剧，人们赖以生存的环境---生物圈，正在受着严重的威胁。不少科学家估计，地球最多能养活150亿人左右，按现在人口增长的速度，达到这个数字已不是十分久远的事情，那么从现在起，我们就应该探讨人类生存的新空间。带着这一研究课题，1991年9月26日，4男4女8位科学家进入了“生物圈二号”，开始了与世界隔绝的实验。
生物圈二号是美国亚利桑那州干燥地区的一座由玻璃和钢铁组成的巨大温室，其中包括海洋、草原、沼泽、热带雨林、沙漠等5种生物群落区，除此之外还有居住区和农业区。8名生物圈人在其中可以自己供应粮食，除了能源（阳光和电力）与通讯之外，在不需要依赖外界的情况下可维持两年，因为空气、水、排泄物都是利用大自然的循环系统重复使用。
生物圈二号是模仿地球生物圈的“迷你地球”，实验结果将应用于太空站或火星上。因此也称为“太空殖民地的原型”。
两年过去了，1993年9月26日，8位科学家满面春风地从生物圈二号中走了出来，结束了在那里度过的“世外桃源式”的生活。此举被国内外数家报刊和通讯社评为“93世界10大科技新闻”之一。
参加这项实验的科学家称：“这项科研活动是成功的。8位科学家搜集到许多很有价值的资料”。“这是一种异乎寻常的挑战，这是人类在地球生物圈以外维持生存所走出的成功的第一步”。“我们的实践证明，人造生物圈能使从事生态研究和太空活动的人员维持生存。”
生物圈二号将在关闭5个月后，由另一批科学家带着新的科研项目进去从事一年的试验。组织者们希望通他们的研究和实验，进一点弄清维持地球生命的过程和消除威胁地球的环境污染问题，以便为将来在太空建立永久性居住区提供一个真实的模型。
随着生物圈计划的推行，美、俄、日等国最近正在讨论将于2010年前后联合向火星发射一艘载人宇宙飞船。在这次飞行之后，人类将在火星上建造一个长期有人驻守的国际基地，那将是人类在另一个星球上的第一个立足点！
原载陕版《中学地理报》1994年7月21日总181期