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1、美國生物圈2號及其研究郭雙牛/孫金鏢生物圈2號的外觀圖表1圈內(nèi)各個組成部分及結(jié)構(gòu)參數(shù)一覽表區(qū)域面積(m2)體積(m3)土壤(m3)水分(m3)大氣(m3)集約農(nóng)業(yè)區(qū)20003800027206035220居住區(qū)1000110002110997熱帶雨林200035000600010028900熱帶草原/海洋/沼澤2500490004000340041600沙漠140022000400040017600“西肺”1800150000015000“南肺”180015750075015000注:上述兩“肺”
2、的體積僅為其完全膨脹的50%美國建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號是一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),因把地球本身稱作生物圈1號而得此名。它山美國前橄欖球運(yùn)動員約翰?艾倫發(fā)起,并與幾家財團(tuán)聯(lián)手出資,委托空間生物圈風(fēng)險投資公司承建，歷時8年，耗資15億美元。1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進(jìn)駐生物圈2號，1993年6月26日走出,停留共計21個刀，在各口的研究領(lǐng)域內(nèi)均積累了豐富的科學(xué)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。來口英國、舉西哥、尼泊爾、南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實(shí)驗(yàn)人員在對首批結(jié)果進(jìn)行評
3、估并改進(jìn)技術(shù)后，于1994年3月6H二次進(jìn)駐，工作10個月后于1995年1月走出。他們在這期間對人氣、水和廢物循壞利用及食物生產(chǎn)迓行了廣泛而系統(tǒng)的科學(xué)研究。生物圈2號是世界上最人的閉式人工生態(tài)系統(tǒng)°它使人類首次能夠在整體水平上研究生態(tài)學(xué),從而開辟了了解目前地球牛物圈全球范圍牛態(tài)變化過程的新途徑。更為亜要的是，它將作為首例永久性主物再生式牛保系統(tǒng)的地血模擬裝置而有可能應(yīng)用于人類未來的地外星球定居和宇宙載人探險。一、概況占地128公頃的生物圈2號的地上部分為涂有粉劑的立體鋼架構(gòu)型，配有雙層玻璃窗板;地
4、而部分為焊接不銹鋼板,并川鋼柴密封?？傮w積約為180000m3。其內(nèi)部主要由7種生態(tài)群落區(qū)和兩個大氣擴(kuò)張室（也稱作“肺”）紐成。此外，還設(shè)有能量中心和冷卻塔等設(shè)施。其外觀及有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1和圖1所示。為了減輕立體結(jié)構(gòu)的負(fù)荷,牛物圈2號的內(nèi)部壓力略高丁?周圍大氣壓。眾所周知，溫度改變必然導(dǎo)致壓力變化，而這種伸縮中的壓力變化足以破壞玻璃窗板（計算值極易超過kPa）。為了解決這一孑盾，沒有像通常那樣采取抵抗壓力的措施，而是為該圈裝配了兩個稱為“肺”的體積可變室，以使人氣在恒壓下脹縮。兩“肺”就如同巨大
5、活塞通過密封膜連接在氣缸上一樣，上下垂直運(yùn)動距離約達(dá)15mo活塞重量產(chǎn)生相對于周圍大氣壓力的內(nèi)部正壓。正壓具有兩大優(yōu)點(diǎn)：不論什么地方有泄漏，內(nèi)部大氣就會向外擴(kuò)散從而保證排除外界污染；活塞的持續(xù)下滑則表明某處出現(xiàn)泄漏。兩“肺”的體積占到該圈密閉體積的30%。除上述設(shè)施外，其內(nèi)部述包括分析、醫(yī)療、獸醫(yī)、監(jiān)控、維修、鍛煉、彩視等室，分布在不同部位。與地球生物圈類同，生物圈2號在物質(zhì)上閉環(huán)，通過工程手段禁止它與外界大氣和地下土壤進(jìn)行物質(zhì)變換。在能量上開環(huán)，允許太陽光通過玻璃結(jié)構(gòu)供植物進(jìn)行光合作川，同時引入
6、電能供技術(shù)系統(tǒng)操作運(yùn)轉(zhuǎn)。在信息上也同樣開環(huán)，通過計算機(jī)系統(tǒng)、電話、攝像、電視與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，并通過電視可以與外界工作人員及親屬進(jìn)行而對而的交談，還可放映電影和收看商業(yè)電視節(jié)目。電能及熱控能源從外界通過氣密裝置輸送進(jìn)來，當(dāng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移時,不允許內(nèi)外流體進(jìn)行任何形式的交換或混合。表2圈內(nèi)大氣溫度、壓力及重量范圍牛物群落溫度（。0最高最低大氣成分壓力（kPa）百分比（%）總重量（kg）熱帶雨林3513021810205131800熱帶草原/3813N267517651103775海洋/沼澤C02
7、00300367沙漠432H201782021761集約農(nóng)業(yè)區(qū)3013Ar0810921782居住區(qū)3515總量882410000139185生物圈2號的“神經(jīng)系統(tǒng)”是一個完整的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，它是從位于居住區(qū)的指揮室輻射出的微處理機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這一內(nèi)部“神經(jīng)系統(tǒng)”通過信息通路與外界附近的“飛行控制”樓內(nèi)的計算中心相聯(lián)通。該樓作為分析中心而成為牛物圈1號和2號間獲取分析數(shù)據(jù)及通訊的主要窗口。居住區(qū)內(nèi)的指揮室通過遍布圈內(nèi)的5000多個傳感器（每15分鐘記錄一次并讀入無限增長數(shù)據(jù)庫）能夠有效地
8、控制所有主要的操作參數(shù)，如溫度、濕度、光強(qiáng)、水流量、pH值、C02濃度、土壤濕度、儀器運(yùn)作狀態(tài)等，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳感器及所有報警裝置的狀態(tài)顯示。每件裝置均有手動控制開關(guān)以防“神經(jīng)系統(tǒng)”任何部位的失靈。盡筲整個圈內(nèi)為熱帶氣候，但由丁-不同牛物群落的冷暖要求不同，因此，各口又有相對獨(dú)立的溫度。由于牛物圈2號位于海拔1200m的沙漠上,其外圍大氣壓不是標(biāo)準(zhǔn)壓力1013kPa,而僅約為882kPa,因此，其內(nèi)床只能略高，即為8824kPa0詳細(xì)情況見表2。利用機(jī)械系統(tǒng)模擬地球白然環(huán)境，例如制
