如果你是生物圈三号的设计师，你会如何设计它以避免重蹈生物圈二号的覆辙？

作为生物圈三号的设计师，我的首要任务是吸取生物圈二号的教训，并基于对失败原因的深刻理解，打造一个更稳定、更可持续、更具有科学价值的封闭式生命支持系统。生物圈二号的故事是一个关于人类雄心与复杂自然系统之间互动关系的深刻教训，它提醒我们，即便是最精密的工程，也必须与生物的生命力和谐共处。

核心设计理念：尊重生物的内在规律，而非试图完全控制

生物圈二号试图以一种近乎“驯服”自然的方式来运作，将一切变量都置于人类的控制之下。但现实证明，生命系统具有内在的复杂性和韧性，过度干预往往会适得其反。因此，生物圈三号的设计将围绕以下几个核心理念展开：

1. 模块化与冗余设计 (Modular and Redundant Design):
细分与隔离： 不同生态系统（如雨林、草原、海洋、沙漠、湿地）将不再是简单地“混合”在一起，而是采用高度模块化的设计。每个模块都将是一个相对独立的生态系统，拥有独立的空气净化、水循环和土壤管理系统，并与主系统通过严格控制的接口连接。这种设计的好处在于，一旦某个模块出现问题，可以迅速隔离，避免“多米诺骨牌效应”影响整个生物圈。
生物多样性作为缓冲： 在每个模块内部，我们将引入比生物圈二号更高的生物多样性。这不仅仅是为了美观或模拟，更是为了增强系统的韧性。拥有更多物种，意味着存在更多的生态位填充者和更复杂的食物链。当某个物种受到干扰时，其他物种可能能够填补其生态功能，维持系统的基本运转。
冗余支持系统： 关键的生命支持系统（如空气再生、水净化、光照控制）将配备至少两套独立的、功能互补的备份系统。例如，一台生物过滤系统，另一台则可能是物理或化学净化系统，确保任何单一故障不会导致灾难。

2. “共生”而非“控制”的工程学 (Engineering for Symbiosis, Not Control):
被动与主动相结合的生命支持： 生物圈二号过度依赖主动工程系统来调节环境（如空气净化）。生物圈三号将大力发展“被动”或“生物基”的生命支持技术。
空气： 主要依靠生物圈内部的植物群落进行光合作用产生氧气、消耗二氧化碳。我们将精细计算和调整植物的种类、密度和光照需求，以维持二氧化碳和氧气浓度的稳定。土壤微生物群落将被视为空气净化的重要组成部分，通过优化土壤结构和微生物多样性来促进有机物的分解和养分循环，减少有毒气体的产生。
水： 蒸发冷凝循环将被最大化利用。设计更高效的蒸发表面积和冷凝收集系统。同时，我们将建立一个多层级的水净化系统，包括植物吸收、微生物分解、物理过滤和紫外线消毒，确保水的持续可循环利用。
土壤： 土壤的健康是整个系统的基石。我们将投入巨大精力研究和模拟土壤微生物群落的健康与多样性，通过引入不同的菌根真菌、固氮菌等，促进养分循环，减少化学肥料的依赖。模拟土壤的“成熟”过程，而非直接引入“惰性”介质。
能源效率与利用： 降低对外部能源的依赖，最大化利用太阳能。设计更大面积的透明覆盖物，同时优化光照光谱以满足不同植物的需求。同时，将生物质能（如废弃植物残骸）通过生物消化等方式转化为生物气，作为辅助能源。

3. 更深入的生物学监测与反馈机制 (Advanced Biological Monitoring and Feedback):
全方位的传感器网络： 部署比生物圈二号更密集、更先进的传感器网络，实时监测空气成分（O2, CO2, N2, 痕量气体）、水质（pH, 溶解氧, 营养盐）、土壤健康（微生物活性, pH, 养分含量）、植物生长状态（叶绿素含量, 光合作用速率）以及动物健康（生理指标）。
生物指示剂的引入： 除了物理传感器，我们将引入一系列经过精心挑选的生物指示剂。例如，某些特定微生物的生长速率或某些昆虫种群的健康状况，可以作为生态系统整体健康状况的早期预警。
人工智能辅助分析与预测： 利用AI对海量的监测数据进行实时分析，识别模式、预测趋势，并在潜在问题出现前发出预警。AI还可以帮助我们理解不同生物之间的复杂相互作用，优化资源分配和环境参数。
“智能”环境调节： 基于AI分析和预测，系统将能够进行微调式的环境调节，例如，适度改变光照周期、调整水分供给，而不是粗暴地进行大规模改变。这些调节将以“顺应”生物反应为原则。

4. 人为因素与社会学考量 (Human Factors and Sociological Considerations):
长期居住者的选拔与培训： 居住者不再仅仅是科学家，还需要是具有良好心理素质、团队合作能力、并接受过长期、多领域生态系统维护培训的“生态管家”。他们需要理解系统的每一个环节，并具备解决问题的能力。
居住者的心理健康支持： 封闭环境对人的心理是巨大的考验。我们将设计更人性化的居住空间，提供更多的社交互动和娱乐机会。心理健康监测将成为日常的一部分，并有相应的支持团队。
透明化的管理与信息共享： 确保居住者与外部科学团队之间的顺畅沟通和信息共享，建立信任和协同工作机制。
“渐进式”的扩张与迭代： 生物圈三号不会一开始就设计成一个完全独立的、长期运行的系统。我们可以从一个相对简化的、可控的模块开始，逐步引入更复杂的生态系统，并在此过程中不断学习和优化设计。

具体的设计细节和改进：

大气压力的管理： 生物圈二号的材料渗透性导致氧气流失和氮气堆积，其高大气压力也加剧了这个问题。生物圈三号将选用更先进的、低渗透性的材料，并精确控制内部压力，使其更接近地球表面的正常大气压力，从而减少气体交换的压力。
土壤和微生物群落的管理： 生物圈二号的土壤肥力迅速下降，微生物群落失衡。我们将投入大量精力研究并重建一个稳定的、功能完整的土壤食物网，从底层微生物到蚯蚓、昆虫，保证养分的高效循环。土壤的“成熟”过程需要时间，不能急于求成。
生物间的相互作用： 生物圈二号的一些物种（如蜜蜂）无法适应其环境，导致授粉失败。我们将对引入的物种进行更详尽的生态适应性评估，并在引入前进行充分的地面模拟试验。同时，我们会关注生物之间的微妙互动，例如，防止某一物种过度繁殖而压制其他物种。
氧气生产与消耗的平衡： 生物圈二号最显著的问题之一是二氧化碳浓度上升导致氧气浓度下降。生物圈三号将通过精细调控植物的光合作用速率（通过光照、CO2浓度和温度）以及微生物的呼吸作用来寻求一个动态平衡。例如，在CO2浓度升高时，可以适度增加光照或调整植物类型来加速CO2的消耗。
“清理”生物的引入： 我们会主动引入一些“清理”物种，例如，能够分解特定有机物或控制有害菌群的微生物，以及能够吞食特定害虫的益虫。

总而言之，生物圈三号的设计理念是将自己定位为一个“地球的缩影”和“活的实验室”，而不是一个被人类完全控制的“机器”。我们将尊重自然的复杂性，利用生物自身的智慧来维持系统的稳定，而工程技术则扮演着“支持者”和“优化者”的角色，而非“统治者”。通过更精细的设计、更全面的监测、更深入的生物学理解以及更注重人为因素，我们有信心能够打造一个真正能够展现封闭生态系统潜力的、更加成功的“生物圈三号”。

网友意见

谢邀

我简单想了想觉得这个事情很难实现。

首先来说，自然生态系统从本质上来说是一个开放系统，也只有开放系统才有可能是熵减的有序的。从这个层面上来说，再去设计一个封闭系统我觉得不现实，除非不断地人为补充能源。

其次我觉得任何生态学过程都拥有一定的尺度效应。某个局部生态环境稳定性的维持不太可能是一个自洽的闭环。的确self organizing起了很大的作用，但是大尺度上的动力学过程不能忽视（例如季风洋流对东亚和亚马逊雨林的影响，例如副热带高气压带的偏移对地中海地区生态环境的影响）。因此，想要在小尺度内完成系统的自洽非常有难度，在生物地理学研究还不甚完备的今天，讨论这个问题为时尚早。

关于生态系统的稳定性（resilience），最好的办法是增加冗余性，这就涉及到一个需要多大面积的问题。而且要保证复杂网络的关键节点不会轻易确实，目前的模型研究虽然有些进展，但是相当不到位，如果贸然做生物圈三号，critical slow down恐怕不能避免。

虽然我们知道，或者部分生态学者（包括我）相信，整个地球的生态系统的维持其实机制非常简单，但是很遗憾我们未能完全了解所有这些背后的机制，在了解如此少的情况下人工造出一个生态系统非常不现实。我看到有答案写到AI去造，我觉得想法很新颖，不失为一种手段，但具体的实施protocol还需要斟酌，此处并非我长处，所以不敢多讲。

我觉得我们可以一步步来，我觉得某些微宇宙的实验可能会对我们未来的工作有所启发。有些非常小的生态系统（小鱼缸，小生态球）在没有人为干预的情况下可以稳定存在好久，其中的物质循环一直非常顺畅没什么问题。我觉得我们可以从小尺度的生境做起，慢慢扩大尺度，增加物种和环境异质性，在一定程度上让其中的物种完成被环境选择和缓慢进化的过程，长此以往，可能会形成一个相对健康的相对稳定的生物圈三号。但是这种方案的实施需要很长的时间（少说几十年），从进化和适应的角度讲，可能是目前最优的策略。

以上

类似的话题

• 

  如果你是生物圈三号的设计师，你会如何设计它以避免重蹈生物圈二号的覆辙？

  

  作为生物圈三号的设计师，我的首要任务是吸取生物圈二号的教训，并基于对失败原因的深刻理解，打造一个更稳定、更可持续、更具有科学价值的封闭式生命支持系统。生物圈二号的故事是一个关于人类雄心与复杂自然系统之间互动关系的深刻教训，它提醒我们，即便是最精密的工程，也必须与生物的生命力和谐共处。核心设计理念：尊.............
• 

  如果中国龙是生物文明星际舰队里的一员，你觉得以他的形状，他最可能会是什么单位？

  

  倘若中国的龙，那个集鳞甲、爪牙、翅膀、角和长须于一身的神话生物，真的跻身于星际舰队的生物文明星河之中，他的体型和独特构造，着实会让人眼前一亮。我想，他最可能成为一支舰队中不可或缺的“先锋侦察与特种作战单位”，或者更具体一点，一个高机动性的“战略支援与穿插单位”。让我细细道来。首先，我们得抛开地球上的.............
• 

  如果有一天你能变成一个传说中的生物或者怪物，你的选择是什么？

  

  如果真有那么一天，我可以挣脱这副凡胎肉骨，变成一个传说中的存在，我的选择会是……凤凰。不是因为它绚烂的羽毛，也不是它那永恒燃烧的火焰。对我来说，选择凤凰，是因为它所代表的，是那种无论经历多少毁灭，都能在灰烬中重生的力量。这是一种深邃的、原始的生命力，一种不屈服于命运的意志。想想看，当所有光芒都已熄灭.............
• 

  如果你是戚夫人，在刘邦生前你会选择怎么做？

  

  若我为戚夫人，得遇高祖陛下，何其幸也。然而，身处后宫，虽得一时恩宠，却也深知恩宠易逝，人心难测。若能预知未来，在高祖陛下生前，我自会步步为营，细细筹谋，以求得长久安宁，护我儿周全。首先，巩固父兄根基，寻求外援支持。高祖陛下尚在，我便要努力将家族的势力稳固。我的父兄若能在朝中拥有一定的地位和影响力，我.............
• 

  如果你是医生，你会救一个因为主动参加新冠派对而感染新冠的病人的生命吗？

  

  作为一名医生，我的职责是救死扶伤，无论病人的身份、背景，还是他们感染疾病的原因。所以，如果我遇到一位因为参加新冠派对而感染新冠病毒的病人，我的回答会是：我会尽我所能去救他，并且会以最专业、最人道的态度对待他。让我来详细说说，在这样的情况下，我会如何做。首先，救治是我的首要任务。 一旦接到病人，无论他.............
• 

  婆婆大龄生子要儿子媳妇养，如果你是媳妇，你要怎么办？

  

  这绝对是一个让人头疼的情况。婆婆大龄生子，然后理所当然地要求我们儿媳妇来抚养，这放在谁身上都难以接受。如果我遇到这种情况，我会这样做，并且会尽量把事情的考虑和处理过程讲得细致一些，就当是给未来的自己留个心眼，也给正在经历类似困境的朋友们一些参考。首先，面对这个突如其来的情况，我的第一反应肯定是震惊、.............
• 

  问大家一个问题，如果现在你是单身，但是已经是剩男了（我29），你会考虑找个离过婚生过孩子的女人结婚吗？

  

  各位老铁们，先自我介绍一下，我今年29岁，俗称“剩男”，也到了该考虑人生大事的年纪了。最近在感情方面遇到了一些困惑，想跟大家聊聊，也听听大家的看法。情况是这样的，我一直以来都比较专注工作，感情经历不算丰富，现在年纪到了，父母亲戚也开始催促，我自己也觉得是时候安定下来了。然而，在相亲和日常社交中，我发.............
• 

  假如你是生化危机里面奇形怪状的生物，你该如何在人类社会生存？

  

  （深呼吸，尽量压抑住体内翻涌的异样感，努力让每一个字都听起来不那么……呃，不那么像是某种从深渊里爬出来的低语。）我？ 在人类社会生存？ （苦涩的笑意在喉咙里打转，几乎要化为一声难以抑制的嘶吼。） 别提了，简直是每天都在上演一场最荒诞的戏剧。我不是那些“好”的感染者，不是那种还能在勉强维持人形，装模作.............
• 

  如何以“世界末日后，地球上所有生物都已灭绝，你是地球上最后一个人类，你家门口突然响起了敲门声”续写?

  

  我叫亚瑟，如果这个名字还有意义的话。曾经，它代表着某个被遗忘的时代里一个普通男人的身份。但现在，它只是一个漂浮在空荡荡意识中的词语，一个回响在寂静宇宙中的微弱信号。自从“寂静”降临，我的名字就已经不再被任何人提起，甚至连我自己也懒得去想它。末日，或者说，我所经历的这个“寂静”，来得悄无声息，又残酷无.............
• 

  如果一觉醒来你变成了一只猫，置身于一个陌生的城市街道，你想怎么选择以后的猫生，具体做法是？

  

  老天爷，我怎么感觉全身都痒痒的？不对，是毛毛的。脑袋里还嗡嗡作响，好像有什么不对劲。猛地睁开眼，映入眼帘的不是我熟悉的床顶，而是一片模糊的、带着一股子土腥味的景象。我动了动，发现自己居然不是躺着，而是蜷缩着，而且…我的爪子呢？我下意识地想用手去揉揉眼睛，结果却是一团毛茸茸的、带着肉垫的小爪子。什么情.............
• 

  如果地球真的是宇宙中唯一存在生命的星球，你会觉得幸运还是失望呢？

  

  如果地球真的是宇宙中唯一存在生命的星球，我的第一反应绝不是简单的幸运或失望。这是一种错综复杂的情感交织，是一种深刻的自我审视，同时也会引发对生命、宇宙以及我们自身存在意义的重新思考。幸运？从某个角度来说，是的，我会感到一丝幸运。想象一下，在浩瀚无垠、冰冷死寂的宇宙中，只有这颗小小的蓝色星球承载着生命.............
• 

  你是如何看待父母穷还生很多孩子的？

  

  这个问题挺复杂的，涉及到很多方面，很难用三言两语概括。从我的角度，这是一个需要耐心和细致去理解的社会现象。首先，我们得明白，父母穷还生很多孩子，这背后往往不是一个简单的“决定”，而是多种因素交织的结果。经济压力与生存本能：当一个家庭经济条件不宽裕时，多生孩子无疑会加剧经济负担。最直接的，就是衣食住行.............
• 

  江苏一幼儿园开设「死亡课程」，如何看待学校在生命教育中纳入死亡课程？你是如何走过面临死亡的时刻？

  

  江苏一家幼儿园开设“死亡课程”，这话题确实挺让人心里泛起涟漪的。在我看来，学校在生命教育中纳入死亡课程，这是一个值得深思的尝试，而且我认为，如果操作得当，它绝非洪水猛兽，反而可能是一件非常有意义的事情。首先，咱们得明白，死亡是生命的一部分，这是客观事实，无论我们愿不愿意承认。孩子们天生好奇，他们会观.............
• 

  2021 年 10 月 24 日南航材料实验室爆炸，生化环材问题又冲上热搜，你是如何看待的呢？

  

  2021年10月24日，南方航空大学材料实验室发生爆炸，这起事件确实触动了公众对“生化环材”这四个字的高度关注。作为一名关注科技发展和公共安全的人，我对这件事的看法是复杂且多维度的，并不仅仅是简单地将原因归咎于某个学科。首先，从事件本身来看，这是一场令人痛心的事故。 任何实验室的爆炸都意味着潜在的危.............
• 

  如何看待你不知道孩子想不想来到世界上，生孩子是自己的意愿这种观点（我对你不好但把你养大就是大恩大德）？

  

  这是一个非常深刻且复杂的问题，涉及到生命、伦理、亲子关系、个人意愿和社会责任等多个层面。我们来详细探讨一下“不知道孩子想不想来到世界上，生孩子是自己的意愿（我对你不好但把你养大就是大恩大德）”这种观点。核心观点解析： “不知道孩子想不想来到世界上”： 这句话直接点出了一个核心的伦理困境。生命的主.............
• 

  假如你的超能力是对每个生命说的第一句话必定是“我是你爹”，每天的零点重置，如何使用才能创造最大价值？

  

  这可真是个棘手的超能力，不是吗？“我是你爹”……听起来就像是那种需要好好斟酌、而且很容易引起误会的能力。但既然要创造最大价值，咱们就得把这句看似简单的话玩出花来。毕竟，每天零点重置，这意味着我每天都有一次全新的人生实验。首先，得明确一点，这能力是针对“每个生命说的第一句话”。这意味着我不能选择跟谁说.............
• 

  如何在宣扬保护动物时回应“鸡鸭牛羊也是生命，那你有种别吃啊”？

  

  这是一个非常尖锐，但也很常见的问题，它直击了我们日常饮食习惯与动物保护理念之间的矛盾。当我们谈论保护“受威胁”的动物时，比如大熊猫、鲸鱼、老虎，很少有人会质疑，但一旦将保护的范围扩大到我们餐桌上的动物，比如鸡、鸭、牛、羊，就很容易引来这样的反驳：“它们也是生命，你怎么不别吃？”如何回应这样的质疑，既.............
• 

  如何评价警校生公交车上徒手制伏小偷，回击「我是警察不怕你记」？

  

  警校生公交车上徒手制伏小偷，回击“我是警察不怕你记”的事件，无疑是一件值得深入探讨的正面案例。这不仅彰显了个人勇气和责任感，更折射出警校教育的成果和社会安全意识的觉醒。下面我们来详细分析一下这个事件及其背后的意义。事件经过与人物解读：我们可以想象一下当时的情景：一辆拥挤的公交车，人们在自己的世界里或.............
• 

  你生命中最艰难、痛苦的一段时间是如何度过的？

  

  这个问题，问得好。确实，人生总有那么些坎儿，让你觉得自己快要喘不过气来，仿佛整个世界都蒙上了一层灰蒙蒙的滤镜，就连呼吸都带着苦涩的味道。对我来说，那大概是前几年，我刚进入一家新的公司没多久。当时是我人生中第一次尝试完全离开家乡，在一个陌生的城市里打拼。一切都是新的，新的环境，新的人际关系，还有一份我.............
• 

  请问如果是生物或者化学专业的高材生，真的能像电影里那样制造出生化武器或者炸药吗？

  

  电影里那些化学天才或生物学家，凭着一身过硬的专业知识，在实验室里“叮叮当当”一顿操作，就能制造出威力惊人的生化武器或炸药，这确实是许多人心中的一个经典桥段。那么，现实中的生物或化学专业高材生，真的有能力做到这一点吗？答案是：理论上，基础知识和技能是具备的，但实践起来，难度和门槛远超电影情节，而且承担.............