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生物圈二号失败说明了什么

发布时间:2022-11-05 11:01:54

⑴ 生物圈二号失败原因

生物圈2号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,为了与生物圈1号(地球本身)区分而得此名,它由美国前橄榄球运动员约翰·艾伦发起,是爱德华·P·巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。

失败原因

氧气未能顺利循环是导致生物圈二号失败的重要原因。由于细菌在分解土壤中大量有机质的过程中,耗费了大量的氧气;而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用,被生物圈二号的混凝土墙所吸收,又打破了循环,致使氧气含量下降,不足以维持研究者的生命。

此外生物圈二号中降雨失控、多数动物灭绝、为植物传播花粉的昆虫全部死亡、还有黑蚂蚁爬满建筑物等也是生物圈二号失败的原因。

生物圈二号得到的操作性数据

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。

⑵ 生物圈二号为什么会失败

原因:氧气总量因为土壤中有机质被氧化而下降,而产生的二氧化碳被建造建筑的混凝土吸收了,没有进入循环.
生物圈内光合作用能力不够,密闭容器内的二氧化碳含量上升,比地球上正常含量高出10倍以上
一年多以后,“生物圈2号”的生态状况急转直下,氧气(O2)含量从21%迅速下降到14%,而二氧化碳(CO2)和二氧化氮(NO2)的含量却直线上升,大气和海水变酸,很多物种死去,而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长.大部分脊椎动物死亡,所有的传粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡.由于降雨失控,人造沙漠变成了丛林和草地.“生物圈2号”内空气的恶化直接危及了居民们的健康,科学家们被迫提前撤出这个“伊甸园”.二氧化碳多、氧气少(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)、水循环失调、生物种类关系的失调等.“生物圈2号”的实验以失败告终.

⑶ 生物圈二号的失败原因

氧气总量因为土壤中有机质被氧化而下降,而产生的二氧化碳被建造建筑的混凝土吸收了,没有进入循环
生物圈内光合作用能力不够,密闭容器内的二氧化碳含量上升,比地球上正常含量高出10倍以上
一年多以后,“生物圈2号”的生态状况急转直下,氧气(O2)含量从21%迅速下降到14%,而二氧化碳(CO2)和二氧化氮(NO2)的含量却直线上升,大气和海水变酸, 很多物种死去,而用来吸收二氧化碳的牵牛花却疯长。大部分脊椎动物死亡,所有的传粉昆虫的死亡造成靠花粉传播繁殖的植物也全部死亡。由于降雨失控,人造沙漠变成了丛林和草地。“生物圈2号”内空气的恶化直接危及了居民们的健康,科学家们被迫提前撤出这个“伊甸园”。二氧化碳多、氧气少(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)、水循环失调、生物种类关系的失调等。 “生物圈2号”的实验以失败告终。

⑷ 美国的生物圈2号实验为什么失败

(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。因此,模拟的生态系统稳定性比农田生态系统要差得多。

(2)绿色植物不能过多,否则二氧化碳和肥力不足;动物饲养不能过多,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,粮食歉收等导致实验失败。

(4)说明在现有技术条件下,人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境

⑸ “生物圈二号”失败的启示

生物圈是指地球上所有生态系统的统合整体,它包括大气圈、水圈、岩石圈与生态圈。生物圈是一个封闭且能自我调控的系统,地球目前是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。未来,人类移民外星球,就必须适应新的生物圈。

1982年,一些科学家开始提出在地球上建立一个封闭的小型生物圈的计划,这个小型生物圈可以作为火星殖民的实验基地、核大战后的庇护所,也可以用作居住型实验室,对整个生态系统进行各项研究。人们把这个迷你型生物圈称为“生物圈二号”,其名字源于它的原始模型“生物圈一号”,即地球。

被寄予厚望的人造生态系统

“生物圈二号”位于美国亚利桑那州沃洛克镇,这里光照强烈,生态环境相对荒凉,有些类似于太空的环境。它建造于1987年到1991年之间,占地面积约1.3万平方米,建筑最高点可达到27.7米,主体建筑包含5个生态系统:沿海沙漠、热带雨林、稀树草原、红树林湿地和珊瑚礁海洋;还有两座圆顶辅助建筑,那便是生物圈的“肺部”,其屋顶通过上升和下降,来调节由于昼夜温度交替造成的内外气压差。此外,还有一个地下技术圈,主要是用于运行和维护生物圈环境。有20多个空气处理器单元,用于调控生物圈中空气的温度和湿度。

生物圈二号的工程建造经费约2亿美元,运转费用每年约600万美元。她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,被用于测试人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作,也 探索 了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。当时一篇文章称它为“继肯尼迪总统启动登月计划后美国最激动人心的科学工程”,参与生物圈二号计划的人,和宇航员一样被视作英雄。

生物圈二号建设之时,招募进入其中的志愿者的工作也在同步进行,报名者趋之若鹜,但对体能、心理等素质的“苛刻”要求使众多来试者望而却步。志愿者要在一个模拟的小圈内单独测试忍耐力。该小圈是个仅能放下一张小床外带小得可怜活动空间(其中植物占了大半)的玻璃小屋,有的实验者仅呆了四五个小时就嚷着要出去,而有的住了几天,最久的连续住了三个月。

难以解决的问题

然而,尽管这些居民事先花去几年时间接受了相关培训,拥有每年耗资百万美元的技术支持,各种各样的问题仍然接踵而至。比如技术问题、人与 社会 问题、生物问题、管理问题等,这些问题最终也导致了此次任务的失败。

1、技术问题

志愿者进入生物圈二号不久,圈内含氧量开始下降,并最终低于14.5%,而正常水平为21%。含氧量低会导致疲劳,并威胁到圈内居民的 健康 ,这相当于高原反应。而一氧化二氮和二氧化碳的含量却在增加。所以这个设备很快就难以运作。为了解决这些问题,科学家们决定向设备注入氧气,并且每天打开“肺部”以允许来自外部环境的空气流入。缺氧的主要原因似乎是因为氧气被生物圈二号的一些混凝土结构吸收了,随后科学家们又通过密封混凝土来克服这个问题。然而,氧气降低或者二氧化碳增加还有一个可能的原因是生物圈内土壤中的微生物过多,它们会将氧气转化为二氧化碳。

此外,还有一个问题没有被预见到——厄尔尼诺现象。1991-1992年期间,厄尔尼诺现象使生物圈二号所处之地异常多云。云层覆盖可能限制了植物内部的光合作用,从而致使圈内二氧化碳含量大大高于正常水平。

除此之外,还存在空气泄露。有人指出,这种泄露是不可避免的。但是这引起一些人的质疑,密闭的环境是整个项目实施的基础。如果存在空气泄露或者利用外界的地球环境来交换空气,那这个实验还有效吗?还有意义吗?

2、人与 社会 问题

进入生物圈二号不久,8位居民很快发现他们无法生产足够的食物来养活自己。他们带来了各种用来种植的种子,比如花生、玉米、蔬菜等。然而他们却遇到了各种各样的问题,比如虫害、植物病害,毕竟他们不是专业的种植人员。随着食物危机的加深,他们不得不吃掉一些带来的种子。鸡、猪等家禽也因为面临与居民竞争食物而被吃掉。如此一来,便形成恶性循环,自给自足的幻想破灭。在最初的6个月,他们一直处于饥饿状态,平均体重下降16%。

人际关系问题也是不可避免的。根据参与者之一简·波因特后来发表的文章称,8个人在居住6个月后便分成两派。虽然两个小组一起工作,但是却无法相处。这也导致他们难以齐心协力来解决所面临的问题。

3、生物问题

生物圈二号内的生态系统是由生物圈一号(地球生物圈)过分简化而来的。虽然设计者们把地球上各种类型的生态系统“搬进”了“生物圈”,然而所搬进的主要是生态系统的第一性生产者植被,并未把相应的动物、真菌、微生物等群落也按比例搬来。如热带雨林中没有大型动物,倒是引进土壤时带来了蚂蚁及蟑螂的卵,这些生物在此大量繁殖。还有,几个主要类型的生态系统尤其是热带雨林植物在很高的二氧化碳浓度下生长的非常繁茂, 表现出异常高的光合能力。由于缺乏相应的消费者和分解者而迅速积累,大量的枯落物面临清理问题。过度生长的热带雨林乔木触及了顶部玻璃,大有穿破玻璃之虞。引进藤本植物(如牵牛等)的目的是为了用做固定二氧化碳的汇,却不料这些植物在高二氧化碳浓度环境下疯长,危及其它植物与农田。所有花粉传播动物消失,使一些有赖于此的有花植物不能正常授粉。同时引入的25种脊椎动物中有19种消失。

4、管理问题

也许生物圈二号最严重的问题之一是缺乏高水平的科学管理。在这次任务即将结束时,一个专家团队专门做了一个分析报告。该报告指出该项目的几点不足之处,比如缺乏一个完善的书面的科学计划、缺少科学信息交流和互动等。该报告建议任命一名科学研究主任监督项目的进展,并确保管理人员公开讨论他们的任务进展情况。

生物圈二号的成败得失

1993年9月,这8名居民终于从生物圈二号中走出来了,这也许对他们来说是一种解脱,毕竟“与世隔绝”的生活可能没那么美好。

1994年3月,经过短期修整之后,生物圈二号又迎来了第二批居民,共7人。但是在第二次任务期间,由于生物圈内一氧化二氮(N₂O,俗称笑气,有麻醉作用)积累过多以及项目管理问题,任务不到一年便匆忙结束了。实验再度以失败告终。从此,再也没有人在“迷你地球”上过日子了。

1994年6月,生物圈二号的管理公司解散,其管理工作先后被移交给哥伦比亚大学和亚利桑那大学,用于科学项目研究。

从最初的媒体宠儿到后来被批“伪科学”,生物圈二号仿佛经历了天堂到地狱的两重天。科学舆论界对生物圈二号的批评主要有:作为一个生态系统,它和外界真正的生态系统不能同日而语,如土壤是非自然的;野生动植物数量远远减少,尤其只剩下蚂蚁和蟑螂等几种动物。此外,这个迷你生物圈的封闭也是不完全的,电力、信息、药品等要从外界输入,作为一个超大温室又太暗了,维持费用太高。

而支持者则说,它是成功的,是我们太空 探索 的一项伟大实验。在严格的科学评估中,生物圈二号也许是失败的,但它给了我们很多启示。比如,生物圈二号实验中发现的内部几大重要生命元素如碳、氮、氧循环的不平衡,为以后的太空城探险提供非常难得的资料;它证实了人类能够通过高 科技 的手段在任意恶劣的环境下创造出适于生命生存的空间;它也揭示了生物种群之间的竞争、互利、协调发展等关系是人工所难以改变的。

生物圈二号可作为地球的一个缩影来思考。地球面临的环境污染、全球气候变化、生物多样性丧失等问题,其后果可在生物圈二号的实验中看到或体验到。像生物圈二号这样类似地球工作原理的人工生态系统内部生物面临的问题,同样可能会是我们地球人类所要面对的。

今天,生物圈二号已经是一个 旅游 景点,供游人参观。如果你有机会去美国的话,说不定还能亲眼看看这个全球最大的生态实验室。

⑹ .生物圈二号实验失败证明了什么

证明了人类现在还无法模拟出象地球一样的生态环境,所以地球是人类生存的基础,是生命的摇篮。
打字累,望采纳

⑺ 生物圈二号最后成功还是失败了为什么对我们有什么启示

按照设计思想,地球是生物圈一号,生物圈二号是地球的缩影,人类如果能在这个模拟的地球中生活下去,就不怕地球环境恶化和资源枯竭,实在不行了就在人类控制的“地球”中生存.这个大科学工程从1986年设计,次年动工,至1991年完工,共花费1.5亿美元.它采用了全封闭的钢筋与玻璃结构,仅有阳光、电和信息与外界相通.其面积相当于3个足球场大,引入了3800多种生物布置成森林生态系统、草地生态系统、水和沼泽生态系统、农田生态系统和海洋生态系统,还有供研究和生活用的楼房和人造风雨设施.生物圈二号的设计寿命100年,科学家们希望通过人在这个系统中能实现长期自给自足的生活,从而为人类开发太空、建立生存模型、探讨人与生物间关系、保护生态环境、实现可持续发展等提供依据.
但结果却是令许多人意想不到的:当入住的科学家们还未从兴奋和喜悦的心情中释放出来,他们就发现生物圈二号内的空气越来越差,氧气越来越少,二氧化碳浓度升高后导致了疲劳和失眠,以至后来有两位科学家不得不依靠氧气筒睡觉.刚开始,科学家们每天还可以到“海洋”中去畅游一番,但海水富营养化后形成的赤潮使人望而生畏.当科学家们看到许多活蹦乱跳的生物一一死亡时,心情就一天比一天糟,不到一年就死了近1/4的物种使他们彻底丧失了信心.
科学家们检讨了实验失败的原因:自然界不同于人工控制系统,大而全的设计导致了顾此失彼.生物圈二号内的土壤均来自一个地方,不像地球那样不同地带有不同的土壤类型.模拟的各类生态系统的空间分布格局及大小比例不合理.地球上生态系统内的生物间关系很复杂,目前人类还未全面了解生物间的协调性.它最重要的启示在于: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.
实验的失败使投资者失去了耐心,他在追加一笔运行费后将这个温室送给哥伦比亚大学作科普和科研基地.今天,任何人只要凭票即可进入参观.但无论如何,这个实验体现了人类智慧和科学进取精神,也为人类更好地了解地球和生态系统的复杂性提供了最直接的证明.

⑻ 生物圈二号的启示

生物圈2号是人类历史上的一次伟大尝试,是对封闭生态系统在外层空间支持和维持人类生命的可行性的探索,尽管这一尝试最终不了了之。但作为拥有好奇心的人类,我们有必要研究一下为什么会不了了之?从而更好地理解这个世界的运作方式。

首先,我们来看一下它的结构。生物圈2号占地面积约1.3万平方米,建筑最高点可达到27.7米,主体建筑包含5个生态系统:沿海沙漠、热带雨林、稀树草原、红树林湿地和珊瑚礁海洋;还有两座圆顶辅助结构,其屋顶通过上升和下降来调节由于昼夜温度交替造成的内外压强差;还有一个地下技术圈,用来运行和维护生物圈环境;还有20多个空气处理单元,用来调控生物圈中空气的温度和湿度。

仅从它的结构出发,我们很容易断言人类身处其中能够生存一相当长的时间,毕竟一切都设计得那么精致、完美。但事实上,没过多久,生物圈二号内二氧化碳浓度大幅度波动,高峰时二氧化碳的平均浓度为2466ppm,到低谷时二氧化碳浓度只有1060ppm;还有植物的光合作用也并不强烈,因而产生的氧气无法满足生物呼吸的需要,因为二氧化碳能够与钢筋混凝土发生反应而被固定成盐;另外还出现了许多如鱼类繁殖过快、沙漠区湿度过高、蚂蚁和蟑螂爆炸增长、授粉昆虫全灭、脊椎动物大部分死去、牵牛花覆盖整个雨林区、实验人员持续饥饿等破坏生物圈二号稳定性的事件。而如果依然保持封闭,实验人员和其他生物可能都得死亡,因此,不久就有氧气和其他物质输入其中,而这就代表着,这个计划的破产。

我们如果仔细地研究生物圈二号的结构,我们还是会发现一些不合理之处的,我们如果将它的结构与大自然进行比较的话,我们会发现,它的结构与作用关系远远没有大自然那么复杂,就像人造器官始终无法取代甚至媲美自然器官。例如,生物圈二号内各个生态系统的大小以及比例设计得不合理,如海洋和陆地的比例不对,海洋占比太少了;各个生态系统间的数据反馈系统不成熟;没有考虑混凝土建筑对大气的影响;各个生态系统之间的位置关系及排布方式不合理。

生物圈的结构和其具有的物质循环、能量流动和信息传递是很难模仿的,生物圈二号的失败正说明了这一点,而我们人类的健康生存依赖于生态系统良好的结构和功能。这就意味着:现在,只有在生物圈一号上我们才能持久地生存,如果生物圈一号像生物圈二号那样出现了这样那样的问题,等待我们的可能就只有灭亡。所以,现在我们还是要好好珍惜我们脚下的土地、头顶的天空。

不过,我们还是会继续探索人类在外层空间居住的可能。

⑼ 生物圈2号为什么失败了

最初,生物圈2号实验目的是研究人类及多种生物(植物和动物),在密封且与外界隔绝的人造系统中,是否可以经由系统内的空气、水、营养物的循环与重复使用下而能够健康、快乐的生存下来。在1991至1993年的实验中,由于研究人员发现:生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例,无法自行达到平衡;生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环;多数动植物无法正常生长或生殖,其灭绝的速度比预期的还要快。经广泛讨论,确认“生物圈2号”的实验失败,未达到原先设计者的预定目标,这证明了在已知的科学技术条件下,人类离开了地球将难以永续生存。同时证明:地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。

⑽ 生物圈二号为什么会失败

气未能顺利循环是导致生物圈二号失败的重要原因。由于细菌在分解土壤中大量有机质的过程中,耗费了大量的氧气;而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用,被生物圈二号的混凝土墙所吸收,又打破了循环,致使氧气含量下降,不足以维持研究者的生命。此外生物圈二号中降雨失控、多数动物灭绝、为植物传播花粉的昆虫全部死亡等也是生物圈二号失败的原因。

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