16年圣诞假期开车去隔壁州Arizona参加本科同学的婚礼，顺便参观了世界最大生态实验基地Biosphere 2（生物圈2号）。有人会问，那1号是什么？答案就是我们的地球。
如果你不想看一大堆文字，可以先看读这段参观后发在微信朋友圈的简单感受：
Biosphere 2，世界最大人工生态系统和环境科学研究中心，集科研科普一体，可进行定量生态学研究，比如湿度、温度、二氧化碳浓度等变量对生态系统的影响。其中模拟了雨林、沙漠、湿地等五种生态类型。曾经派了8个人进去这个封闭环境，自给自足生活了2年，最终因为营养摄入不足、感染、低氧而终止。每年需要500万美元维持系统的运行。=========插入补充=========
虽然说那个自给自足实验，从结果上看是失败了。但这类实验，如科幻般宏大而梦幻，我们也不可能指望一次就成功。其中获得了非常宝贵的经验教训，比如知道系统在设计上还存在哪些漏洞，这样就可以继续改进了。
下方的wiki文字没提到的有关于实验失败原因还有一条：感染。参与封闭实验的，不是随便的路人，都是精心挑选过的有各种知识背景的专业人士，包括医学、生态、工程学等。但意外还是发生了，其中有一位实验者在收割农作物时，不小心割破手。原以为没有什么特别的，但伤口的感染一直无法得到妥当治疗。后来实验者中的医生判断，一定要送到外面就医，否则可能会危及生命。然而只要有人走出去，就相当于实验失败了。
我后来想了一下，这跟营养摄入不足导致的免疫力下降可能有些关系，同时这个系统暂时还不能自产抗生素类药物。无论怎么说，失败就是失败，但经验值是到手了。我们不能因实验结果的失败否认这个基地凝聚着的智慧和心血，更何况，在没有自己自足实验的时候，这个基地还承担着其他定量生态学研究的角色。比如利用这个基地，就可以知道，大气中二氧化碳的浓度升高多少，就可以导致海洋pH下降从而造成生态崩溃。具体数值，我忘记了，但当时听到还是挺吓人的，只要升高一点点就足够了。
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当时游客还不少，手机很难拍到什么好的角度，直接从google上盗几张图过来好了
Biosphere 2
Biosphere 2
Biosphere 2
Biosphere 2
此外，这里面还有一个看似简单粗暴但其实有许多工程学奥秘的建筑，也就是上面的图4，他们称之为Lung（肺）。
曾经有一段时间，Biosphere的玻璃墙经常会蜜汁爆炸。一开始以为是被外力破坏，或者材料不好导致，后来发现，原来是气压的问题。因为这是一个全封闭的生态系统，这里面不断会有气体的产生和消耗。而如果外界的气温一直处于较高的水平，会导致封闭在其中的气体膨胀，从而把玻璃给挤爆。后来就设计出了一个叫做Lung的缓冲室。当气压升高，顶棚就会被自然顶高，增大封闭系统的容积。反之，顶棚就会被重力拉回来，使得容积变小。
生物圈二号（英语：Biosphere 2）
位于美国亚利桑那州图森市北部的Oracle地区，是艾德·巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。占地1.3万平方米，大约有8层楼高，为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。“生物圈二号”建造于1987年到1989年之间，它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。“生物圈二号”使得人们能在不伤害地球的前提下，对生物圈进行研究与控制。“生物圈二号”的名字来源于它的原始模型“生物圈一号”，即地球。1994年9月6日任务结束，生物圈二号临时周转给Decisions投资公司。2005年1月10日，Decisions投资公司宣布欲出售生物圈二号及其周围的土地1600英亩（650公顷）的土地。2007年6月，CDO牧场与发展以5000万美元买下，准备进行建造1500房屋和度假酒店的计划，生物圈二号的主体结构则提供给亚利桑那大学研究和教育使用。2011年7月，亚利桑那大学承担生物圈二号的所有权，作为进行科学研究的用途至今。
历史
起源
生物圈二号的想法最初来自于“协作者组织”（Synergist），一个有些偏激的环保团体，由约翰·艾伦（John Allen）领导，生物圈二号计划成形于1982年的一场在法国乡村召开的会议，出席者包括一些世界顶尖的科学家。之后不久，协作者组织开始起草关于封闭结构的计划，这个封闭结构可以作为火星殖民的实验基地、潜在核大战后的庇护所，也可以用作居住型实验室，对整个生态系统进行大尺度研究。
1987年《发现》杂志上的一篇文章称生物圈二号是“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，和宇航员一般被视作英雄。
建设
在美国得克萨斯州的亿万富翁艾德·巴斯（Ed Bass）的资助下，这一工程开始成形，这个富有野心的计划需要建造前所未有的巨大封闭环境，大到能容纳热带雨林、红树林沼泽、热带草原、沙漠，甚至还有一片可容纳珊瑚礁、能掀起阵阵海浪的“海洋”。封闭环境中还有大量空间用来种植食物，配备有完善的农业设备，包括一台打谷机。
前期试验
在生物圈闭合前，在测试模块（一个更小的封闭系统）内完成了三个小型任务。这些测试的目标相当有限，主要是对废物循环系统进行测试。整个计划总共有两次任务；第一次任务计划从1991年9月26日起至1993年9月26日结束，第二次任务在1994年起至1994年9月6日结束。
任务一
在第一次任务中，其农业系统生产了近83%全数组员的饮食，包括不同种类的谷物与水果。然而，由于缺乏经验，第一年试验期间八名的组员均处于长期的饥饿状态，体重大量减轻。此状态一直到第二年才有所改善，在食物生产量成长之后，八名组员的体重皆有所回升。
除食物问题之外，生物圈2号亦遭遇氧气与二氧化碳浓度变化的问题。在实验期间，其内部氧气浓度以每月0.5%的稳定速率不断下降，一直持续到内部大气成分与海拔超过1200m的地区相似。最终，氧气浓度降低到了危险水平，部分实验员的生理产生不良反应。因此外界管理团队不得不于1993年1月与1993年8月从外界泵入纯氧。氧气浓度下降的元凶被怀疑是土壤中生存的微生物。农业区、热带草原区和雨林区都在任务前引入了微生物以支持植物生长。直到后来才发现这些微生物消耗了太多的氧气。
这个推测存在的一个问题是：既然微生物大量地消耗了氧气，那同时也应该产生大量的二氧化碳，但在大气成分分析中并未发现二氧化碳成分有明显的增加。进一步的调查显示，位于基部的混凝土在硬化过程中吸收了这些二氧化碳。这个过程有效地吸收掉了微生物产生的大部分二氧化碳，从而间接导致了整个环境中氧气的衰竭。然而后来由于受伤组员的离开和返回又重新补充了氧气和其他的一些所需物品，该计划失掉了一些可信度，小组声称他们只带来用于供水的塑料袋，但别人却指责他们带来食物和其他物品。
与此同时，生物圈2号内部的生态亦发生许多改变。大量的授粉昆虫灭绝，同时一种热带蚂蚁，与蟑螂大量孳生，成为优势物种，并负起一部分授粉的责任。同时间，由于二氧化碳浓度升高，部分热带雨林区的先驱物种快速成长，导致其枝干支撑力薄弱，变的容易坍塌。
任务二
在任务一结束，任务二尚未开始之前，生物圈2号针对任务一时所发现的种种问题进行了大规模的改善工程与研究。由于混凝土是吸附二氧化碳的元凶，因此所有混凝土的表面都加以涂封，以防止其吸收二氧化碳。不同于第一次任务时八名组员一开始无法生产足够的食物，任务二的组员已有能力达成足量食物生产的目标。
1994年4月1日，在管理团队内出现严重的争端，导致现场管理权被美国法警的临时禁制令推翻，剩下的任务改由加州比佛利山庄的Bannon & Co.团队的管理。
1994年4月5日，两名前生物圈成员涉嫌从外破坏生物圈，将一扇双门气闸和三个单门紧急出口开放大约十五分钟，同时也导致五个均衡气压（如控制人工大气膨胀或收缩与温度变化）的窗格玻璃出现碎裂。其中一位涉案的奥林小姐声称她是基于道德判断，要将新形势转告给组员，再由他们决定是要选择离开还是继续实验，而她唯一的办法就是必须透过打破密封的结构，最后小组决定继续实验，生物圈2号也在一小时内重新密封，然而这项事件造成了大约10%的生物圈的空气与外界交换的情况。不久之后，任务二历经两次组员更动。
1994年9月6日，由于管理公司的财务困难，结束了生物圈2号最后一次的封闭环境住人试验，随后临时周转给已签约的金融合作伙伴Decisions投资公司。
哥伦比亚大学
1995年，Bannon & Co.团队将管理权转让给哥伦比亚大学。
1996年起，被哥伦比亚大学作为实习跟校园，稻田和甘薯田被铲平，种上了棉白杨树。研究人员把这个巨型温室分隔开，改变每一个区域的环境——因为对原项目的一项批评就是实验没有对照组。他们研究树冠不同高度温度的变化如何影响叶片的呼吸作用，研究潜入的蚂蚁这类入侵物种，检测海洋中珊瑚礁的建造。直到2003年，管理权收归业主。
出售
2005年1月10日，Decisions投资公司宣布生物圈二号及其周围的土地1600英亩（650公顷）的土地将予以出售。他们希望将这座综合建筑用于研究用途，但也不拒绝其他目的的买主，例如大学、教堂、休假中心、疗养中心等。在出售的这段时间内仍然允许游客参观，参观者会被带领着穿过职员厨房，在玻璃圆顶下参观各种不同的生境，并向下穿过走廊进入“肺部”——用于为封闭的建筑按温度高低调节气压的装置。
2007年6月，CDO牧场与发展以5000万美元买下，准备进行建造1500房屋和度假酒店的计划，生物圈二号的主体结构则提供给亚利桑那大学研究和教育使用。
2011年7月，亚利桑那大学承担生物圈二号的所有权，作为进行科学研究的用途至今，目前正在研究大气二氧化碳失控的暖化条件下，生物会如何反应的相关研究。
自然科学和工程学
“阿波罗计划”、“生物圈二号”在工程学上的成就远大于自然科学，这与大自然难以复制到人造环境有关，同样的情况发生在近年才已经成功饲养鱼类的海洋水族馆中，即使用上了最精良的设备，人们依旧只能勉力且谨慎才能与大自然匹敌，更有许多尚未探知的情况是未解之谜。“生物圈二号”的地面建筑采用了钢管、高效玻璃和钢架结构。结构和玻璃材料由巴克敏斯特·富勒和彼得·皮尔斯（皮尔斯和他的同事）曾经的一名学生设计并进行强度测验以确定其牢固程度。
由B·D·V·马利诺与霍华德·T·奥德姆于1999年编辑的一期特别版《生态工程》杂志收录了最全面的有关“生物圈二号”的论文与发现。论文从对系统代谢、水文平衡、温度与湿度进行描述的标准模型，论述及在富二氧化碳环境中雨林、红树林、海洋及农业生态系统的发展的内容。
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