世界末日的實驗

前言─李玲玲理事長：

『這個實驗主要要看人類可不可以模擬地球能延續生命的主要成份建構一個人工構造，而能自給自足的生活。也就是萬一要殖民其他星球，我們有沒有能力像科幻故事中所描述的，可以蓋好一個讓人類再裡面生活無虞的系統。我們的地球，不完全是個封閉的環境，因為還有太陽能的輸入和熱能的流失。但是地球的物質循環的確像是在一個封閉的系統中，所以丟到牆外，甚至拋到海上的垃圾，還是在這系統裡面循環，除非被分解轉成其他物質。

都市不能自給自足，必須由週邊自然環境提供水源、清潔的空氣、食物、能量等等。冰箱的補貨也必須來自供應端，供應削減、消費擴張，遲早失衡。大自然原本有供給、淨化、分解、循環等等能力，但是有其限制，當失衡太嚴重、太劇烈、太快速，超過自然的耐受度，就會發生問題。這個概念跟生物多樣性(特別是生態系的消失)非常有關。』 


生物圈二號（Biosphere 2）是富豪愛德華•巴斯(Edward Bass）為了擴展人類新的生存空間，出資二億美元在美國亞利桑那州圖森市南部的Oracle沙漠地區興建的人造封閉生態系統。這個人工構造佔地1.3萬平方米，大約有8層樓高，為圓頂型鋼架結構的玻璃建築物。「生物圈二號」的名字來自於它的原始模型「生物圈一號」，即地球。是用來瞭解自然生態系複雜的運作機制，並測試人類是否能在，以及如何在一個封閉的系統中，只靠日照提供的能量在模擬的自然生態系中自給自足地生活，也探索未來太空殖民的可行性。「生物圈二號」讓人們能在不傷害地球的前提下，對生物圈進行研究與控制。
 
生物圈二號裡模擬了五類生態群系(biomes)，包括了熱帶雨林（rainforest）、稀樹草原（savannah ）、沼澤地（marsh）、海洋（ocean，含珊瑚礁）、沙漠（desert），以及生產糧食的集約農地(intensive agricultural area)、供人員生活的微城市(micro city)、及實驗監控用的技術圈(technosphere)等三種人造地區。這個密閉系統中涵納了大氣(170,000立方公尺)、淡水(1,500立方公尺)、鹹水(3,800立方公尺)、土壤(17,000立方公尺)、生物(3,800～4,000種)，以及人類（四男、四女）等重要組成。
1991年，八位志願進駐的科學家在生物圈二號中完全與外界隔離，預計進行為期兩年，完全 自給自足的生活。實驗之初堪稱順利，農業系統在第一年便生產了83％的糧食，第二年甚至生產超過所需一噸以上；由於持續食用低卡高養分的食物，居住其中的「生物圈人」平均體重減輕16％，免疫系統增強，血壓血脂降低。但很快的實驗者們便發現，二氧化碳和氧氣的平衡難以控制，且情況逐漸惡化。由於植物白天進行大量光合作用，晚上卻只行呼吸作用，二氧化碳的濃度落差在一天之中便可達600ppm；同時冬季光合作用低落時，二氧化碳平均濃度為4000～4500ppm，夏季卻僅 1000ppm。


如此劇烈的變化使得多數脊椎動物開始死亡，授粉昆蟲更全數消失，反而是蟑螂等害蟲大量繁 殖。氧氣在實驗開始時的初始濃度則是20.9％，在十六個月內逐步降低至14.5％，相當於海拔4000公尺，實驗者開始出現呼吸困難、舉步維艱之情形；出於無奈，1993年1月醫療團隊決定自外界注入氧氣，實驗宣告失敗。


生物圈二號的失敗恰巧從反面證明了自然界的精密及複雜，任何條件的改變都可能導致難以預期 的重大影響，也更加讓我們認知到，人類有多麼依賴「生物圈一號」，也就是地球。若將自然界所提供的生態系服務 （ecosystem services），如淡水純化、食物生產、廢物分解等以金錢估算，約值33兆美金，此數字遠遠超過全球所有國家年度國民生產毛額總和。我們所擁有的地球就是我們唯一的所有，生物圈獨一無二，也無法被取代，生物圈二號計畫未能獲致原本預期的成功，它的失敗猶如警鐘，一個我們非得在末世來臨之前敲響的訊號。


8位科學家之一的Jane Poynter在2009年3月的一場演講中敘說在生活在生物圈二號2年的種種，以及她重新生活在生物圈一號的不適應，結束時她說了一段引人省思的話:「如果你在自己的生態圈中迷失了自己，或者無法聯想上你身在生態圈的何處，我會跟你說，做個深呼吸。瑜珈人士是對 的，呼吸能把大家都聯繫起來，以一個十分具體的方式。現在深呼吸一下。呼吸時，思考一下，你的呼吸裡有什麼。也許裡面有你鄰座呼出的二氧化碳，也許有一點點來自離此不遠沙灘上藻類放出的氧氣。呼吸也從時間上聯繫我們。也許你呼吸中含有的碳是來自於恐龍。也許你現在呼出的碳，將會出現在你子子孫孫的呼吸中。」