第八章 封閉系統 8.5 在持久的混沌中進行的實驗

生物圈二號跟地球相比是小,但是作為一個完全自足的玻璃容器,在人類眼裡,它的規模就很令人震撼了。生物圈二號這個巨型玻璃方舟有機場飛機庫那麼大。至於它的形狀,你可以想像一艘全身透明的遠洋輪船,再把它倒過來就是了。這個巨大的溫室的密閉性超強,連底部也是密封好的——在地下25英尺的位置埋了一個不鏽鋼的托盤來防止空氣從地下泄露出去。沒有任何氣體、水或者物質能夠出入這個方舟。它就是一個體育館大小的生態球——一個巨大的物質封閉、但能量開放的系統——只不過要複雜得多。除了生物圈1號(地球)之外,生物圈二號就是最大的封閉式活系統了。

要想創造一個有生命的系統,無論大小,所面臨的挑戰都令人心生畏懼。而創造一個像生物圈二號這麼大的生命奇蹟,只能說這是一種在持久的混沌中進行的實驗。我們面臨的挑戰有:首先要在幾十億種組件中挑選出幾千個合適的物種;然後把它們合理地安排在一起,讓它們能夠互通有無,以便這個混合物整體能任憑時間流逝而自我維持;還要保證沒有任何一種有機體以其它有機體為代價在這個混合體中佔據主宰的位置,只有這樣,這個整體才能保證它所有成員都不斷地運動,不會讓任何一種成分邊緣化;同時保證整個活動和大氣氣體的組分永遠維持在搖搖欲墜的狀態。噢,對了,人還得在裡面活得下去,也就是說,裡面得有東西吃,有水喝,而食物和水,也都要從這個生態圈中獲取。

面對這些挑戰,SBV決定把生物圈二號的存亡問題,託付給這樣一條設計原則:生命體大雜燴那不尋常的多樣性能夠達成統一的穩定性。而生物圈二號這個「實驗」,即使證明不了別的什麼,至少能夠為我們理解下面這條在過去的二十年間幾乎被所有人都認可的假設提供某些幫助:多樣性保證了穩定性。它還可以檢驗某種程度的複雜性是否可以誕生自我延續性。

作為一個具有最大多樣性的建築,在生物圈二號最終的平面設計圖中有7個生態區(生物地理的棲息環境)。玻璃蒼穹下,一個岩石面的混凝土山直插穹頂。上面種著移植過來的熱帶樹木,還有一個噴霧系統:這個合成的山體被改造成了一片霧林,也就是高海拔地區的雨林。這片霧林向下融入一片高地熱帶草原(有一個大天井那麼大,但是長滿了齊腰高的野草)。雨林的一邊在一面懸崖邊住腳,懸崖下探至一個鹹水湖,裡面配有珊瑚、色彩斑斕的魚類,還有龍蝦。而高地草原則向下延伸到一片更低更乾燥的草原上,黑黢黢地布滿了多刺、糾結的灌木叢。這個生態區叫做多刺高灌叢,是地球上最常見的動植物棲息地之一。在真實世界中,這種地域對人類來說幾乎是不可穿越的(因此也被忽視了)。但是在生物圈二號,它卻為人類和野生動物提供了一小塊隱居地。這片植物叢又通往一小塊緊湊濕軟的濕地,這就是第5個生態區了,它最後注入了鹹水湖。而在生物圈二號的最低處,是一片沙漠,大小跟一個體操館差不多。由於裡面濕度非常的大,所以種植的是從下加利福尼亞和南美移植來的霧漠植物。在這塊沙漠的一邊,就是第7個生態區:一塊密集農業區和城市區,這裡就是8個現代人種植食物的地方。跟諾亞的方舟一樣,這裡面也有動物。有些是為了作食用肉,有些是為了當寵物養,還有些逍遙自在:在荒野漫遊的蜥蜴,魚以及鳥類。另外還有蜜蜂、番木瓜樹、海灘、有線電視、圖書館、健身房和自助洗衣房。烏托邦啊!

這東西規模大得驚人。有一次我去參觀他們的建築工地,有一台18輪的半掛大卡朝生物圈二號的辦公室開去。司機從車窗里斜探出身子問他們想要把海放在哪裡,他拖來了一整車的海鹽,還要在天黑之前把這車東西卸下來。辦公室的工作人員指了指工地中心的一個大洞。在那裡,史密森學會 的瓦爾特·阿迪正在建一個一百萬加侖的海,有珊瑚礁,有湖沼。在這個巨大的水族箱里,有足夠緊湊的空間讓各種驚喜出現。

造一個海並不是容易的事情。不信你可以去問高梅茲還有那些喜歡擺弄鹹水水族箱的業餘愛好者們。阿迪曾經在史密森學會的一個博物館開館前給它培養過一個人造的、能夠自我再生的珊瑚礁。不過生物圈二號的這個海極大,它有自己的沙灘。它的一端是一個昂貴的波浪生髮泵,給珊瑚提供它們所喜愛的湍流。就是這個機器,還可以按照月亮盈缺的循環周期製造出半米高的海潮。

司機把海卸下來了:一堆每包重50磅(約22.6公斤)的速溶大海,跟你在熱帶水族店裡買的沒什麼兩樣。稍後,另一輛卡車會從太平洋拉來含有合適微生物(類似發麵團用的酵母)的啟動溶液,然後攪和好,倒進去。

負責修建生物圈二號野生物區的那些生態學家屬於一個學派。他們認為:土壤加上蟲子就是生態學。為了獲得你想要的那種熱帶雨林,你需要有合適的叢林土壤。為了能在亞利桑那州得到這樣的土壤,你必須從零開始。用推土機鏟一兩斗的玄武岩、一些沙子和一些粘土,再撒進去一點合適的微生物,然後混合到位。生物圈二號中的所有6個生態區下面的土壤,都是這樣辛苦得來的。「我們一開始沒有意識到的是,」托尼·博格斯說,「土壤是活的。它們會呼吸,而且跟你呼吸得一樣快。你必須像對待有生命的東西一樣對待土壤。最終是土壤控制著生物區系」。

一旦擁有了土壤,你就可以扮演諾亞的角色了。諾亞把所有能活動的東西都弄上了他的方舟,當然這種做法在這裡肯定是行不通的。生物圈二號封閉系統的設計者不斷地返回到那個讓人又氣惱又興奮的問題上:生物圈二號到底應該吸納哪些物種?現在問題已經不僅僅是「我們需要什麼樣的有機體才能正好對應上8個人的呼吸」了。現在的難題是「我們得選什麼樣的有機體才能對應上蓋亞?」什麼樣的物種組合,才能生產出供呼吸的氧氣、供食用的植物、餵養食用動物(如果有的話)的植物,以及供養食用植物的物種?我們如何才能隨便用有機體編織出一張自我支持的網路?我們怎樣才能啟動一種共同進化的迴路?

幾乎可以任舉一種生物為例。絕大多數的水果都需要昆蟲來授粉。所以如果你希望生物圈二號里有藍莓,你就需要蜜蜂。但是你要想讓蜜蜂在藍莓準備好授粉的時候飛過來,你就要讓它們在其它季節也有花采。可如果你要為蜜蜂提供足夠的應季花朵以免它們餓死,那其他的植物就沒地方擺了。那麼,也許可以換另外一種同樣能夠授粉的蜂?你可以用草蜂,一點點花就能養活它。可是它們不去為藍莓以及其他幾種你想要的果實授粉。那麼,蛾子呢?以此類推你就會一直在生物目錄上這麼找下去了。要分解枯朽的木本植物,白蟻是必需的,但人們發現它們喜歡吃窗戶邊上的密封膠。那麼,又到哪裡去找一種能夠替代白蟻,同時又能和其他生物和平共處的益蟲呢?

「這個問題挺棘手」,這個項目的生態學顧問彼得·沃肖爾說,「想要挑出100樣生物然後讓它們組成一個『野生環境』,哪怕從一個地方來挑,也是相當難的事情。而在這裡,因為我們有這麼多的生態區,我們得從世界各地把它們挑出來混合在一起。」

為了要拼湊起一個合成生態區,6、7個生態學家一起坐下來玩這個終極拼圖遊戲。每個科學家都是某個方面的專家,要麼是哺乳動物、昆蟲、鳥類,要麼是植物。儘管他們了解一些莎草和池蛙的情況,但是他們的知識很少是可以系統地加以利用的。沃肖爾嘆息到,「如果什麼地方能有一個關於所有已知物種的資料庫,裡面列出它們的食物和能量要求、生活習性、所產生的廢物、相伴物種、繁育要求諸如此類的東西就好了。但是,現在連與之稍微有點類似的都沒有。就是對那些相當常見的物種,我們了解的也很少。事實上,這個項目讓我們看到,我們對任何物種都所知甚少。」

在設計生態區的那個夏天,急待解決的問題是:「呃,一隻蝙蝠到底要吃多少蛾子?」到最後,選出一千多種較高等生物的工作,實質上成了有根據的猜測和某種生物外交活動。每一個生態學家都列了一個長長的待選名單,裡面有他們最鐘意、可能是最多才多藝、也最靈活的物種。他們的腦子裡滿是各種相互衝突的因素——加號、減號,喜歡跟這傢伙在一起,又跟那個處不到一塊。生態學家們推測生物競爭對手的競爭力。他們為幫助生物爭取水和日照的權利而鬥爭。就好象他們是一些大使,為了保護他們所選出的那些物種的地盤不被侵佔而進行著外交努力。

「我的海龜需要那些從樹上掉下來的果實,越多越好,」說這話的是生物圈二號的沙漠生態學家托尼·博格斯,「可是海龜會讓果蠅無法繁育,而沃肖爾的蜂鳥需要吃果蠅。我們是不是應該種更多的樹來增加剩餘果實的數量,要不就把這塊地方用作蝙蝠的棲息地?」

於是,談判開始了:如果我能為鳥類爭取到這種花,你就可以保留你的蝙蝠。偶爾,彬彬有禮的外交活動,也會變成赤裸裸的顛覆行為。管沼澤的傢伙想要他挑的鋸齒草,可沃肖

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