生物圈2号是位于美国亚利桑那州图森市以北沙漠的一座微型人工生态循环系统，最初被命名为生物圈1号的延伸版本。该项目的发起人是美国前橄榄球运动员约翰·艾伦，他与多家财团合作出资，并委托空间生物圈风险投资公司承建。整个项目历时8年，耗资高达1.5亿美元。其设计初衷是在密闭状态下进行生态与环境研究，以了解地球运作机制，并探索人类在仿真地球环境下是否适合生存的问题。

生物圈2号试验的科学意义非常重大，堪称人类科学史上的杰作，受到国际上的广泛关注与赞赏。它也曾遭受一些公众的严厉批评，主要原因包括商业投资导致的游人络绎不绝、遇到严重的天气问题和病虫害、大气泄漏、理论和实践经验不足以及行政管理不善等。

尽管生物圈2号的实验目标并未完全达成，但它给人类带来了宝贵的经验教训。大自然并非我们想象得那么简单，在大自然的复杂系统中，每一个微小的变化都可能对生命产生重大影响。人类要依赖地球存活，必须尊重自然、珍惜资源、顺应自然规律。

对于生物圈2号试验失败的原因，科学家总结认为除了二氧化碳多、氧气少、水循环失调等原因外，生物种类关系的失调也是重要原因。该试验设施是一座人工生态循环系统，其内部主要包括7种生态群落区和两个大气扩张室。为了更好地模拟地球生态系统，设施内还设有能量中心、冷却塔等。

生物圈2号内部包括分析、医疗、兽医、监控、维修、锻炼、影视等室，分布在不同部位。它在物质上是闭环的，通过工程手段禁止与外界进行物质交换，但在能量和信息上是开环的。它的“神经系统”是一个完整的计算机数据采集和控制系统，通过传感器和计算机中心有效监控和控制所有主要的操作参数。虽然整个气候为热带，但由于不同生物群落的特殊需求，它们又有相对独立的温度。

生物圈2号的生态景观与科学研究

生物圈2号是一个独特且复杂的生态系统，其中融合了高大的树木与矮小的灌木草丛植物，形成了一个错落有致、憩静秀美的环境。在这个综合生态系统中，各个野生生物群落之间的生境多样，包括海滩、浅咸水湖、珊瑚礁和海水等多种类型。生物群落之间，通过相对独立的生态区相互隔开，例如热带草原和沙漠间由一簇灌木丛分隔。

为了保护各生物群落免受环境胁迫，周围种植了耐性强的植物。例如，在热带雨林周围，种植了浓密的姜科植物，以遮挡侧面强光，而在海洋边界则种植竹子以抵御盐分渗入。为了尽量贴近自然环境，该区域内的土壤、草皮、海水和淡水都是从外界不同地理区域取得，经过一定的人工处理后再利用。

生物圈2号的植物选择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，起初引入的植物种类比系统能支撑的种类要多，以补偿物种的遗失或灭绝，并促进系统的持续稳定。

首批科学家在长达21个月的密闭人工生态环境中，按照自己的研究范围进行了广泛、细致、深入的观察、记录和分析。主要的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。其中一些重要的研究结果如下：

在大气动力学方面，生物圈2号中的生物地球化学循环速率显著加大，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原因。即使在这样的生态系统中，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。为了缓冲系统在第一年冬季低光照时的高CO2浓度水平，使用了一套CO2循环系统将其转化为CaCO3。为了避免海水酸度的增加，在海水中分期加入了碳酸钠和碳酸氢钠以保持pH值。

在食物生产与废物处理方面，生物圈2号的农业系统必须满足无污染、集约型和可持续性的主要要求。起初试验了水培和气培的种植技术，但最终转向以土壤为基础的农艺技术。建立了废物循环系统，利用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废水处理。同时建立了农业系统平均提供8人80%的营养需要包括谷物豆类等蔬菜肉类很少蛋每人每周平均一个食用前食物均进行了称重和记录。同时采用有益昆虫和喷雾器等生态控制方法来控制病虫害的发生不使用杀虫剂。废物循环还包括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等创新措施的实施提高了资源利用效率降低了环境负荷保证了生态系统的可持续性发展也提高了生态系统的稳定性和自我修复能力使得整个生态系统更加健康和稳定从而为人类提供了更加优质的生活环境和生态保障在野生区域内植物和动物种群都表现出了积极的动态变化随着系统的运行它们也逐渐适应了新的生态环境并通过竞争与合作不断形成新的生态平衡同时也反映出人为干预对于维护生态平衡的重要性在生理营养及医学试验方面科学家们在密闭环境中对参与者的生理指标进行了全面的监测记录和分析并通过实验来验证营养学方面的理论在实践层面上推动了人类对于自然环境的认识也为未来的生态科学研究提供了宝贵的参考数据和经验通过一系列的对比实验和控制变量分析研究者们不断获取着有关生态与环境方面新的数据和结论这为后续研究和决策提供了强有力的依据同时这也是一个极富挑战性的科研领域对于推动人类对于自然环境的认识具有深远的意义综上所述生物圈二号是一个充满生机和挑战的生态系统科学家们通过一系列的研究和探索不断揭示着生态系统的奥秘和潜力同时也为人类未来的生存和发展提供了宝贵的经验和启示生物圈二号：探索与蜕变的旅程

在生物圈二号中，所产出的食物基本能满足每日的推荐饮食配额（RDA）需求。在入驻人员闭塞期间，因适应新环境初期体重有所减轻，但在之后的数月中并未出现体重持续下降，甚至部分人还有体重增长的情况。这种均衡饮食有助于降低胆固醇、血压、白细胞数量及血糖含量，有助于维护人体健康。而其对于红细胞数量、形态以及生理生化指标的监测也为我们揭示了低氧浓度对健康可能带来的影响。

值得一提的是，生物圈二号内的人和动物间并未发生传染性疾病。该环境下的食物也因其低脂、低热量、高营养的特点，在实验中显著地降低了参与者的胆固醇和血压等生理指标。这一发现为未来的营养学研究提供了新的可能性和方向。

该生物圈实验规模宏大、技术难度与复杂程度高，取得的成效受到了国际的普遍关注和赞誉。由于游人众多及运营中的种种挑战，也曾遭受部分公众的质疑与批评。包括商业气息过浓，给外界留下科学严肃性不足的印象；遇到阴雨天气与病虫害等自然灾害，造成收成问题；有时会出现大气泄漏等技术问题；人们对其科学试验活动的了解不深等。

尽管曾面临困境与挑战，但生物圈二号仍在科研领域展现出其价值。对于如何将生物圈打造成一个舒适的小地球样环境，从而为未来太空人提供多样化的食品、氧气和水等资源，它提供了宝贵的实践经验。通过了解其生态系统的成熟过程、各部件在胁迫环境中的稳定性、遗传种群的连续性以及生物地球化学的循环作用等，有望为地球生态系统的未来走向提供新的思考与启示。

回顾生物圈二号的历程，我们可以看到它从一个被视为“奢侈的伪科学”的反面教材，逐渐转变为一个备受尊重的科研中心和旅游胜地。在遭受多次失败的打击后，曾经出资者调整了定位和方向，以全球变化效应研究为主要任务。从一度被认为是无用的大投资到现在作为地球系统科学研究的重要平台，其已经重新定位并找到了新的价值所在。

如今，生物圈二号已经转型为一个致力于全球气候变化效应研究的中心。多项与全球气候变化相关的研究项目正在这里开展，吸引了世界一流的科学家参与。其人造海洋等设施更是为海洋科学研究提供了宝贵的平台。而新的领衔者与团队也正带着新的梦想与期望，继续在生物圈二号中探索与实验。

生物圈二号从初期的失败到如今的蜕变与重生，不仅是科研领域的一个奇迹，也为我们提供了关于如何在挑战中寻找机遇、在困境中寻求突破的宝贵经验。而其对于未来的太空探索和地球生态系统的研究，都将产生深远的影响和启示。据林博士的介绍，在2001年12月的一个特别的时间点上，世界各地的科学家及美国能源部的官员，汇聚在生物圈2号旁召开了一场重要学术会议。这次会议对过去五年生物圈2号的科学研究成果进行了高度的肯定，并且与会的专家还进一步规划了未来关于它的研究路线。

目前，生物圈2号已成为哥伦比亚大学重要的学术名片。副校长迈克尔·克罗这样表达：“我们的目标是把生物圈2号发展成为全球在地球系统科学、政策与管理领域中的教育和研究交流首选。”相比于初步尝试时被人讥笑的目标，如今这一目标更为务实，但同样充满了雄心壮志。

由于生物圈2号在过去的五年中表现卓越，得到了各方的认可和赞誉，哥伦比亚大学与原合同方巴斯公司续签了长达十年的合作协议。哥伦比亚大学董事会决定从2001年至2005年投入高达两千万美元的经费支持，而巴斯公司也表示将追加三千万美元的投入。

曾经被人们质疑不懂科学的巴斯公司，如今对科学研究可谓是倾尽全力。在《科学美国人》杂志的2002年1月刊中，哥伦比亚大学的格丽特·霍洛韦撰文预测，到2010年时，巴斯公司可能会以象征性的100万美元的价格，将生物圈2号及其周围的100公顷土地转让给哥伦比亚大学。

经过时间的洗礼和考验，生物圈2号的发展路程已为我们带来无限期待。它会给我们带来什么样的新梦想呢？能否成为人类生活中一个新亮点？我们还需要做更多的努力和尝试才能确定结果。但是洛克菲勒大学的乔尔·科恩和明尼苏达大学的戴维·蒂尔曼两位科学家的话给了我们信心。

这两位科学家认为，生物圈2号与哈勃望远镜有着异曲同工之处。哈勃望远镜在初上天时因为照片模糊不清而受到批评，但如今已成为天文学研究不可或缺的重要工具。同样地，生物圈2号也有望在未来成为人类更深入理解地球的重要基地。

在科研道路上，我们无法保证投入就能有回报，因为历史和现实中都有许多数以亿计的投资最终未能收回的例子。但关键在于我们是否能够从失败中汲取教训，真正理解“失败是成功之母”的道理。生物圈2号的过去与现在，为我们提供了一个宝贵的经验教训的范例。