第九章 “冒出”的生态圈 9.3 有意的季节调配

在密闭程度高任何NASA太空舱数百倍的超级密封世界,气中充满了惊喜。首先,空气纯净人意料。在往的封闭栖息类似NASA航飞机的高科技封闭系统中,微量气体累积的问题实在令人头疼,片荒野的集体呼吸却消除了些微量气体。某未知的平衡机制(很是由微生物引的)净化了的空气,使生物圈二号的空气比迄今止任何空间旅行器中干净。马克·尼尔森说,“有人算,了保证一名宇航员在太空舱生存,每年约需花费1亿元,其居住环境却恶劣令人难像,甚至不贫民区。”马克跟我提他的一熟人,说曾经有幸迎接返航的宇航员。他做着舱准备的候,正激动站在摄像机前面等着。他打了舱门,一股难闻的气味扑面,吐了。马克说,“些伙真是英雄,居在差的环境撑了!”

两年中,生物圈二号内的二氧化碳含量高低。有一次,连续六,二氧化碳的含量高达3800ppm 。让我一组形象的比数字:外部环境中的二氧化碳含量通常保持在350ppm左右;闹市区的现代化办公室内,二氧化碳含量达2000ppm;潜艇在启二氧化碳“净化器”前,允许艇内的二氧化碳含量达8000ppm; NASA航飞机空气中二氧化碳的“正常”含量是5000ppm。相比,生物圈二号在春季日均1000ppm的二氧化碳含量已经相不错了;二氧化碳含量的波动完全处普通城市生活环境的变动范围内,人体几乎难察觉。

不,气中二氧化碳含量的波动确实影响了植物海洋。在二氧化碳含量高令人紧张的那几,生物圈人担空气中增加的二氧化碳溶解在温暖的海水中,增加水中的碳酸比例,降低水的PH值,伤害新近移植的珊瑚。生物圈二号的部分使命就是了解二氧化碳的增加生态的进一步影响。

球气的分似乎在变化,引了人的注意。但是,我肯定它在变化,除此外,我变化的表现几乎一无所知。历史仅有的精确测量与一因素有关——二氧化碳。有关数据显示,近三十年,球气层的二氧化碳含量在加速升。绘制此曲线图的是一位坚持不懈、孤身战的科——查尔斯·基林。1955年,基林设计了一台仪器,测量任何环境中的二氧化碳含量,从煤烟熏黑的城市屋顶,原始荒芜的森林。基林像着了魔似的每一他认二氧化碳含量有所变化的方测量。他不分白黑夜测量,了在夏威夷山顶南极不间断测量二氧化碳含量的工。基林的一位同告诉记者,“基林最与众不同处在,他有测量二氧化碳含量的强烈愿望。他无无刻不在着件,不论是气中的是海洋中的二氧化碳含量,他测量。他毕生在做件。”直今,基林仍在世界各进行着二氧化碳含量的测量工。

基林很早就现,气中的二氧化碳含量每呈周期变化。晚,植物停止了一的光合,空气中的二氧化碳含量明显增高;晴的午,由植物全力将二氧化碳转化营养物质,使二氧化碳含量达低点。几年,基林观察了二氧化碳的二周期:南北半球的季节周期,夏低冬高,其原因与日周期的形一,是因绿色植物停止了捕食二氧化碳。基林的三现则将人的关注集中气动态的变化。基林注意,不论何何,二氧化碳的最低浓度永远不低315ppm。阈值就是全球二氧化碳含量的背景值。此外,他注意,该阈值每年升高一些,今,已经达350ppm。最近,其他研究人员在基林一丝不苟的记录中现了二氧化碳的四趋势:其季节周期的幅度在不断增。仿佛星球一年呼吸一次,夏吸气,冬呼气,且它的呼吸越越沉重。女神底是在深呼吸,是在喘息?

生物圈二号是微缩的盖亚,是一我闭合的世界,有由生活其中的生物所创造的微型气环境。是一完整的气/生物圈实验室。它有机解有关球气工机理的科谜题。人类进入试管,是了预防实验崩溃,帮助它避一些显易见的危机。我其余的人虽在生物圈二号外面,却身处球试管面。我胡乱改变着球气,却根本不知何控制它,不知它的调节器在哪,甚至不知系统是否真的失调,是否真的处危机中。生物圈二号我提供解答所有些问题的线索。

生物圈二号的气相敏感,即使是一片云飘,二氧化碳的指针翘。影在瞬间减缓植物的光合,暂阻断二氧化碳的吸入,并且立刻在二氧化碳计量表反映。在局部云的日子,生物圈二号的二氧化碳曲线图显示一连串的尖峰信号。

尽管在十年气中的二氧化碳水平了全面关注,且农业仔细研究了植物中的碳循环,但是球气中碳的向依是一谜。气候普遍认,今代,二氧化碳含量的增长工业人类燃烧碳的速率相匹配。单纯的应忽略了一令人震惊的因素:经更精确的测量,我现,现在球燃烧的碳有一半留在气中,增加了二氧化碳浓度,另一半却消失不见了!

有关碳失踪的理论很,占主导位的有三:(1)溶入海洋,碳雨的形式沉降海底;(2)被微生物储存泥土中;(3)最具争议的理论是:失踪的碳刺激了草原的生长,或者变身树木,其规模隐秘巨,我无法其进行测量。二氧化碳是公认的生物圈中的有限资源。二氧化碳含量350ppm,其浓度百分比有微弱的0.03%,仅仅是一示踪气体。阳光普照的一片玉米,不五分钟就耗尽离三英尺范围内的二氧化碳。二氧化碳水平的微增加显著提升生物量 。根据假说,在有被我砍伐殆尽的森林,树木正因气中的二氧化碳“肥料”增加了15%快速“增重”,其速率甚至比别处破坏树木的速率快。

目前止的证据让人困惑不解。不,1992年4月《科》杂志表了两篇研究报告,宣称球的海洋生物圈确实按照需求的规模贮存碳。其中一篇文章显示,尽管受酸雨其他污染物质的负面影响,但是1971年,欧洲森林新增了25%的木材量。不,详细审查全球的碳收支并非易。鉴我全球气的无知,生物圈的试验就给我带了希望。在密封的玻璃瓶,在相受控的条件,我探索动态的气活跃的生物圈间的联系。

在生物圈二号封闭前,其空气、土壤、植物、及海的碳含量被仔细测量。阳光激光合,一定量的碳就从空气中转移了生物体内。是,每收获一植物,生物圈人煞费苦其称重并记录。他通微的干扰观察碳分布是何变化的。比,琳达·利一场人工夏日雨“刺激热带草原”,生物圈人就同测量底层土、表层土、空气水等各范围的碳水平。在两年结束,他绘制了一张极其详尽的图表,标明了所有的碳分布点。他通保存干燥的叶片本,记录其中产生的碳同位素的比例变化,追踪碳在模拟世界中的运动轨迹。

碳是其中的一谜。另一谜更奇怪。生物圈二号的氧气含量比外面低,从21%降低15%,氧气含量降了6%。相生物圈二号迁移海拔更高、空气更稀薄的方。西藏拉萨的居民就生活在类似的低氧环境中。生物圈人因体验头痛、失眠易疲倦。尽管不是灾难件,但是氧含量降仍令人感困惑。在一密闭的瓶子,消失的氧气了哪呢?

碳的失踪不一,人完全有预料生物圈二号的氧气失踪。有推测说生物圈二号的氧被固锁在了新近改造的泥土中,被微生物生的碳酸盐捕获了。,被新拌的混凝土吸收了。在科文献的快速检索中,生物圈的者现有关球气中氧含量的数据少怜。目前仅知的(但几乎有报)实是,球气中的氧很在消失!有人知原因,不知少了少。颇有远见的物理弗曼·戴森说:“我很震惊,全世界的民众竟默不做声,有人了解我消耗氧气的速度有快。”他是数不的提问题的科一。

那,什止步此呢?一些观察生物圈二号试验的专建议,一步应该追踪氮的源向。尽管氮是气中的主分,人它在循环中的是略知一二。与碳氧一,目前它的了解原论者的实验室实验

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