8.1密封的瓶裝生命
舊金山史坦哈特水族館（steinhartaquarium）一長溜展品的盡頭，燈光照耀下怡然自得地生長著一叢密集的珊瑚礁。水族館的玻璃牆後面，幾英尺的完備空間就將南太平洋海底一英里長的珊瑚礁上的各種生物集中展現了出來。
這濃縮的礁石以異乎尋常的色調和怪異的生命形態，營造出一種新紀母音樂般的氛圍。站在這個長方形容器的前面，如同腳踩著和諧的節點。這裡每平米生物種類數目超過了地球上其他任何地方。生命密集得不行了。那異常豐富的自然珊瑚礁，已經被進一步壓縮成了超越自然富集程度的人造堡礁。
兩扇平板玻璃窗讓你一覽充滿異域生物的愛麗絲奇境。嬉皮士般色彩斑斕的魚瞪著眼看橙色底白條紋的小丑魚，抑或是在看一小群亮藍雀鯛。這些豔麗的小精靈時而在栗色軟珊瑚那羽毛般的觸手中間疾速遊走，時而又在巨型海蚌那緩慢翕動的肥唇間穿梭。
對這些生物說來，這裡不單是圈養欄，這裡就是它們的家。它們要在這裡吃、睡、打鬧，在這裡繁育後代，直到生命的盡頭。不僅如此，如果時間充足，它們還會共同進化，共享天命。它們所擁有的是一個真正的生命群落。
在這個珊瑚展示池後面，一堆隆隆作響的泵機、管道和各種機械裝置，在電力的帶動下維持著這個玩具礁體上的超級生物多樣性。一個遊客，開啟一扇沒有任何標誌的門，從水族館昏暗的觀景室中跋涉到泵機這裡，一開門，就有眩目的外星人似的光線奔湧而出。這裡的房間內部刷成了白色，瀰漫著溫熱的水汽，耀眼的燈光令人感到窒息。頭頂的架子上掛著炙熱的金屬鹵素燈，每天放射出15個小時的熱帶陽光。鹽水湧動著穿過一個四噸重的水泥大桶，桶裡裝了滿是淨化菌的溼沙。在人工陽光之下，長長的淺塑膠托盤裡綠色水藻生長旺盛，過濾著礁石水體所產生的自然毒素。
對於這個礁體來說，工業管道裝置替代了太平洋。1.6萬加侖的再生海水旋轉著流過仿生系統，沖刷著這塊珊瑚礁，像南太平洋那長達數英里的海藻園和沙灘給野生珊瑚礁提供的東西一樣，帶來了過濾的、湍急的、富含氧氣的海水。這一整套帶電的展示，是精細脆弱、來之不易的平衡，每天都需要能量和照料。一步走錯，整塊珊瑚礁就可能在一天內分崩離析。
古人都知道，一天就可以摧毀的東西，要想建成它，可能會需要幾年甚至幾個世紀的時間。在史坦哈特珊瑚礁建成之前，沒有人確定是否能通過人工方法建立起珊瑚礁群落，如果可以，也沒有人知道這樣的工作到底需要耗費多長的時間。海洋科學家清楚地知道，作為一種複雜的生態系統，珊瑚礁必須按照正確的順序才能組合成功。但是沒有人知道那個順序到底是什麼。很顯然，當海洋生物學家勞埃德·高梅茲起先在學院水族樓那陰溼的地下室中轉悠的時候，他也不知道這個順序到底是什麼。高梅茲一桶桶地把微生物倒在大塑膠槽裡攪和，按照不同的順序逐樣新增各個物種，希望能夠獲得一個成型群落。但基本上每次嘗試都是失敗的。
每次嘗試開始的時候，他都會首先培養出一份濃稠的豆色海藻培養液，排放在正午的陽光下，亂糟糟地冒著泡泡。如果系統開始偏離形成珊瑚礁的條件，高梅茲就會沖洗培養槽。用了一年不到的時間，他終於獲得了演化方向正確的原型珊瑚培養液。
創造自然需要時間。高梅茲啟動珊瑚礁（專案）5年之後，礁體才形成自我維持系統。直到前不久，高梅茲還必須給棲息在人造礁石上的魚和無脊椎生物提供食物。不過在他看來，現在這塊礁體已經成熟了。"經過持續了5年的精心照料，我已經給水族箱建立了一個完整的食物網，因此，我不必再給它餵食了。"唯一要提供的就是陽光，鹵素能源不斷地燃燒，生成人造日光傾瀉在這塊人工礁石上。陽光哺育海藻，海藻養活水生物，水生物養活珊瑚、海綿、蛤蜊和魚。而歸根到底，這塊礁石是靠電力維持生命的。
高梅茲預測說，當這個礁石群落最終穩定下來時，還會發生進一步的轉變。"在我看來，到滿10歲之前它還會發生重大的變化。因為到那時候礁石會發生融合。基腳珊瑚開始向下紮根到鬆散的岩石中，而身處地下的海綿會在底下挖洞。所有這些會整合成一個大型的生命群。"一塊有生命的岩石就從幾個種子生物體中發展起來。
大家都沒料到，在所有融進這塊玩具礁石的生物裡面，大約有90%的生物是偷偷進來的，也就是說，最初的那鍋培養液裡沒有它們的影子。其實，當初那培養液裡就存在著少量且完全不可見的微生物，只不過直到5年之後，等到這塊礁石已經做好了融合的準備，才具備了這些微生物參與融合發展的條件，而在此之前，它們一直隱匿而耐心地漂浮著。
與此同時，某些在初始階段主宰這塊礁石的物種消失了。高梅茲說："我沒有預料到會出現這種情況。這讓我非常震驚。生物接連死去。我問自己我到底做錯了什麼？事實證明我什麼也沒有做錯。這只不過是群落的迴圈而已。這個群落啟動之時需要大量的微藻類。之後的10個月內，微藻類消失。接著，某些開始時很旺盛的海綿消失，另一種海綿卻突然冒出頭來。就在最近，一種黑色海綿開始在礁石裡紮下根。而我卻完全不知道它是從哪來的。正如帕卡德的北美大草原以及溫蓋特的楠薩奇島的復原工作，珊瑚礁在組合的初始階段，而不是在維護階段，需要某些伴護性物種的幫助。礁石中的某些部分只不過是'拇指'。"
勞埃德·高梅茲的這種建造礁石的技巧在夜校裡大受歡迎。對於那些痴心不改的業餘愛好者來說，珊瑚礁可以算得上是一個最新出現的挑戰。這些人登記入學，就是為了學會怎樣把浩瀚的大洋微縮到100加侖。高梅茲的這個微縮鹽水系統，把方圓數英里的生物收入一個帶附件的大型水族箱裡。附件也就是定量給料泵機、鹵素燈、臭氧發生器、分子吸附過濾裝置，諸如此類的東西。每個水族箱1.5萬美金，價格不菲。這套昂貴的裝置運轉起來，就像真正的海洋一樣，清潔、過濾著礁石周圍的水體。珊瑚的生存環境需要水溶氣體、微量化學元素、酸鹼度、微生物種群、光照、波浪模式和溫度等種種因素上達到非常精細的平衡。而所有這一切，都是由機械裝置和生物製劑的網際網路絡在水族箱中提供的。按照高梅茲的說法，常見的失誤，往往在於試圖往生物棲息地塞入超過系統承載能力的生物，或者，正如皮姆和德雷克所發現的，沒有按照正確的順序來引入這些生物。那麼，順序到底有多麼要緊？高梅茲的說法："生死攸關。"
要獲得穩定的珊瑚礁，重要的是要做好最初的微生物母體。夏威夷大學的微生物學家克萊爾·福爾索姆曾經根據他對廣口瓶中的微生物培養液所作的研究得出過這樣的結論："任何一種穩定的封閉生態系統的基礎，基本上都是某種微生物。"他認為，在任何一個生態系統裡，微生物都肩負著"閉合生物元素之環"的作用，使大氣與養分能夠迴圈流動。對此，他通過微生物的隨機混合找到了證據。福爾索姆所做的實驗跟皮姆和德雷克所作的實驗非常相似，唯一的區別就是，他把廣口瓶的蓋子給封上了。他仿製的不是地球生命的一小部分，而是自給自足的整個地球的自我迴圈系統。地球上的所有物質都處於某種迴圈之中（除了些許無足輕重的輕氣體的逃逸，以及隕石的少量墜落）。用系統科學的術語來說，地球在物質上是一個封閉系統。而另一方面，從能量/資訊的角度來看，地球又是開放的：陽光照射著地球，資訊則來來去去。像地球一樣，福爾索姆的廣口瓶在物質上是封閉的，在能量上是敞開的。他從夏威夷群島的海灣挖出含鹽的微生物樣本，把他們用漏斗倒進實驗室用的那種1升或者2升的玻璃燒瓶中，然後密封起來，再通過一個取樣口抽取少許來測量它們的種群比率和能量流，直到它們穩定下來。
如同皮姆發現隨機混合物是多麼輕易地形成自組織的生態系統時一樣，福爾索姆也是大吃一驚。他驚訝地發現，即使對封口的燒瓶中生成的封閉營養物質迴圈迴路施以額外挑戰，也阻止不了簡單微生物群落獲得均衡狀態。福爾索姆說，在1983的秋天，他和另外一個叫曹恆信的研究者意識到，封閉式生態系統，"哪怕它的物種類別再少，也幾乎都能成活"。而那時，福爾索姆最初的那些燒瓶，有些已經存活了15年。最早的那一瓶是在1968搭配封裝的，到現在已經有25年的時間了。在此期間，沒有向裡面新增過一點空氣、食物或者營養物質。儘管如此，他這一瓶以及所有其他的瓶裝生物群落，僅憑著室內的充足光照，在此後多年裡仍然生長旺盛。
不過，無論能夠生存多長時間，這些瓶裝系統都需要一個啟動階段，一個大概會持續60到100天的波動危險期，在此期間任何意外都可能發生。高梅茲在他的珊瑚微生物中也看到了這種情況：複雜性的開端植根於混沌之中。不過，如果複雜系統能夠在一段時間的互相遷就之後獲得共同的平衡，那麼之後就再沒有什麼能夠讓它脫離軌道了。
這種封閉的複雜系統到底能夠執行多長時間？福爾索姆說，據說巴黎國家博物館展出過一株1895年封入一個玻璃罐中的仙人掌，正是這個傳說激發了他製造封閉的物質世界的最初興趣。他不能證實傳說的存在，但據說在過去的一個世紀裡，這株仙人掌上覆蓋的藻類和苔蘚的顏色會依序從綠到黃迴圈變換。如果這個封閉的玻璃罐能獲得光照和穩定的溫度，那麼，從理論上說，這些苔蘚沒有理由不能生存到太陽毀滅的那一天。
福爾索姆的封閉微生物迷你世界有它們自己的生活節奏，也真實地反映了我們星球的生活節奏。在大約兩年的時間內，它們重複利用自己的碳，從二氧化碳到有機物質，再從有機物到二氧化碳，迴圈往復。它們保持著一種與外界的生態系統相類似的生物生產率。它們生產出定量的氧氣，比地球的氧水平稍高。它們的能源效率與外部大生態系統相當。而且，它們贍養的生物數量顯然是不限定的。
福爾索姆從自己的燒瓶世界中得出這樣的結論：是微生物----這種細小細胞構成的微型生命，而不是紅杉、蟋蟀或者猩猩----進行了最大量的呼吸，產生了空氣，最終供養了地球上無窮的可見生物。隱形的微生物基質引導著生命整體的發展程式，並將各種各樣的養分環融合在一起。福爾索姆覺得，那些引起我們注意的生物，那些需要我們照料的生物，就環境而言，可能僅僅是一些點綴性的、裝飾性的東西。正是哺乳動物腸道中的微生物，還有黏附在樹根上的微生物，使樹木和哺乳動物在包括地球在內的封閉系統中有了價值。
8.2郵購蓋亞
我的書桌上曾經擺放了一個小小的生態球。它甚至還有一個編號：58262號世界。我不必為我的星球做什麼，只要時不時地看看它就行了。
1989年10月17日下午5點04分，在突然襲來的舊金山地震中，58262號世界變成了齏粉。在大地的震動中，一個書架從我辦公室的牆面上鬆脫，砸在我的書桌上。一眨眼的功夫，一本關於生態系統的厚重的大冊子就把我的這個生態球的玻璃殼壓得粉碎，像攪和打碎的雞蛋那樣把它的液體內臟徹底地攪和在一起。
58262號世界是一個人工製作的生物圈，製作者精心地讓它達到了一種平衡狀態，以求它能夠永遠生存下去。它是福爾索姆和曹恆信的那些微生物廣口瓶的後裔之一。曹恆信是加州理工學院噴氣推力實驗室為nasa高階生保計劃工作的研究人員。與福爾索姆的微生物世界相比，他創造出來的世界更具多樣性。曹恆信是第一個找到包含動物在內的自維持生物的簡單組合的人。他把小鹽水蝦和鹽滷藻一起放進了一個永續的密閉環境中。
他的這個封閉世界的商業版名稱叫作"生態球"，基本上是一個跟大柚子差不多大小的玻璃球。我的58262號世界就是這些玻璃球中的一個。被徹底地封在這個透明球體中的有4只小鹽水蝦、一團掛在一根小珊瑚枝上的毛茸茸的草綠色水藻，以及數以百萬計的肉眼看不見的微生物。球的底部有一點沙子。空氣、水或者任何一種物質都不能出入這個球體。這傢伙唯一攝入的就是陽光。
打從開始製作時算起，年頭最長的曹氏人造微生物世界已存活了10年。這讓人很意外，因為游弋其中的鹽水蝦的平均壽命通常在5年左右。照理說這些生物能在封閉的環境中一直繁衍下去，但是讓這些生物在這樣的封閉世界裡繁衍生息總歸是個難題。當然，個體的鹽水蝦和海藻細胞會死。獲得"永生"的是群體的生命，是一個群落的整體生命。
你可以通過郵購買到一個生態球，就好像買到一個蓋亞或者一種自發生命的實驗。你從塞滿填充物的包裹中拆出這樣一個球體來。在經歷了劇烈震盪的旅程之後，那些小蝦看起來仍然很健康。然後，你用一隻手托起這個炮彈大小的生態球，對著光照，它會閃爍出寶石一樣純淨的光芒。這是一個被吹制進瓶子的世界，玻璃在頂部整齊地收攏在一起。
這個生態球就呆在那裡，生存在它那種脆弱的不朽之中。自然學家彼得·沃肖爾手裡有一個第一批製造出來的生態球，一直放在他的書架上。沃肖爾的讀物包括那些已故詩人的隱晦詩作、法國哲學家的法語著作，以及關於松鼠分類學的專題論文。對於他來說，自然就是詩歌的一種；生態球則是一個大肆宣傳實體的皮書套。沃肖爾的生態球生活在善意的忽視下，幾乎相當於某種不用去照料的寵物。關於他的這種"非嗜好"，沃肖爾寫到："你不能喂蝦。不能去除殘腐。你也不能去擺弄那些根本就不存在的過濾器、充氣機或者泵機。你也不能把它開啟來用手指去測試水溫。你所能做的唯一的事情----如果'做'在這裡還是合適的詞彙的話，就是觀察和思考。"
生態球是一個圖騰，一個屬於所有封閉的生命系統的圖騰。部落民眾選出某種圖騰物，作為連線靈魂與夢想這兩個相互分離的世界的橋樑。而生態球，這個被封閉在晶瑩剔透的玻璃裡面的獨特世界，僅僅憑著"存在"，向我們發出邀請，讓我們去沉思那些難以把握的圖騰似的理念，比如"系統"、"封閉"，甚至"存活"。
"封閉"意味著與流動隔絕。一個樹林邊上修剪整齊的花園，獨立生活在自然形成的野生狀態的包圍中。不過，花園生態所處的分離狀態是不完全的----是想象多於現實的分離。每一個花園，實際上只是我們都身歷其中的更大生物圈的一小部分。水分和營養物質從地下流入其中，氧氣和收穫物又會從中"流出"。如果沒有花園之外的那個持續存在的生物圈，花園自己就會衰敗消失。一個真正的封閉系統，是不會參與外部元素流動的；換句話說，它所有的迴圈都是自治的。
"系統"意味著相互連通。系統中的事物是相互糾結的，直接或者間接地連線到一個共同的命運。在一個生態球世界中，蝦吃藻類，藻類靠陽光生存，微生物則靠兩者產生的"廢料"生存。如果溫度上升得太高（超過華氏90度），蝦蛻皮的速度就會超過它進食的速度，這樣一來它們實際上就是在消耗自己。而如果沒有足夠的光照，藻類的生長速度就達不到蝦所需要的水平。蝦搖擺的尾巴會攪動水，從而攪起微生物，讓每個小蟲都能得到曬太陽的機會。生態球除了個體生命，更有整體生命。
"存活"，意味著驚喜。完全黑暗的環境裡，一個普通的生態球可以生存6個月，與邏輯預期相反。而另外一個生態球，在一個溫度和光線非常穩定的辦公室裡呆了兩年之後，突然有一天爆發了繁育潮，在球裡平添了30只小蝦仔。
不過，靜態才是生態球的常態。沃肖爾不經意地寫過這樣一段話："有時候你會覺得這個生態球太過平靜，和我們匆忙的日常生活形成鮮明的反差。我曾經想過要扮演一次非生物的上帝。拿起它搖晃一陣：來點地震怎麼樣，你這小蝦米！"
對生態球世界來說，像這樣時不時地讓其公民混亂上一陣，還真的是一件好事。紛擾維護著世界。
森林需要破壞力巨大的颶風來吹倒老樹，以便騰出空間讓新樹生長。大草原上的流火，可以釋放必須經過火燒才能擺脫硬殼束縛的物質。沒有閃電和火焰的世界會變得僵硬。海洋既有在短期內形成海底暖流的激情，也有在長期的地質運動中擠壓大陸板塊和海床的激情。瞬間的熱力、火山作用、閃電、風力以及海浪都能夠讓物質世界煥然一新。
生態球中沒有火，沒有瞬間的熱力，沒有高氧環境，沒有嚴重的衝突----即使在它最長的迴圈週期裡也沒有。在它的那個小空間裡，在數年的時間裡，磷酸鹽----所有活細胞的重要成分，會跟其他元素非常緊密地結合在一起。從某種意義上說，把磷酸鹽剔出這個生態球的迴圈，就會逐漸減少產生更多生命的希望。在低磷酸鹽的環境中，唯一能夠繁榮興盛的只有大塊的藍綠海藻，那麼，隨著時間的推移，這個物種勢必在這些穩定系統中佔據主導地位。
給這玻璃世界加點東西，比如能夠產生閃電的附件，也許能逆轉磷酸鹽的沉降，以及擺脫隨之而來的藍綠海藻必然的接手。一年有那麼幾次，讓這個由小蝦和藻類組成的平靜世界產生幾個小時的災禍，噼啪作響、嘶嘶作聲、沸騰起來。它們的休假當然會就此泡湯，但是它們的世界卻可以從此煥發青春。
在彼得·沃肖爾的生態球中（除了他的遐想之外，這個球多年來一直放在那裡沒人打擾），礦物質已經在球體的內部凝成一層堅實的晶體。從蓋亞理論的角度來說，就是生態球製造出了陸地。這塊"陸地"（由矽酸鹽、碳酸鹽以及金屬鹽組成）之所以在玻璃上形成，是因為電荷的作用，是一種自然形成的電解沉積。唐·哈曼尼，那個生產生態球的小公司的主要負責人，對他的小型玻璃蓋亞的這種趨勢非常熟悉，他半真半假地建議說，可以通過給這個球體焊上一根地線來阻止石化層的形成。
最後，鹽晶會因為自身的重量從玻璃球的表面脫落下來，沉積到液體的底部。在地球上，海底沉積岩的累積，也正是更大範圍的地質迴圈的一部分。碳和礦物質通過水、空氣、土地、岩石進行迴圈，然後重新返回到生命體中。生態球也是如此。它撫育的各種元素，也是通過大氣、水和生物圈所組成的迴圈達到了動態平衡。
絕大多數的野外生態學家都感到驚訝，這樣一種自我維持的封閉世界居然能夠如此簡單。看來隨著這種玩具式的生物圈的出現，那種可持續的自給自足狀態也可以輕易地創造出來，特別是如果你對這種系統維持的到底是哪些生物不太在意的話。可以說，郵購的生態球證明了一個不同尋常的斷言：自我維持的系統"主觀上"願意出現。
如果說簡單的小型系統唾手可得，那麼我們到底能夠把這種和諧擴大到什麼程度，而不至於失去這樣一個除了能量輸入之外完全封閉的自我維持的世界呢？
事實證明，生態球按比例放大後仍很完好。一個巨大的商業版生態球可達200升。這差不多是一個大垃圾箱的容積----大到你無法環抱。在一個直徑30英寸漂亮的玻璃球裡，海蝦在海藻的葉片之間戲水。不過，與通常只有三四隻食孢蝦的生態球不同，這個巨大的生態球裡裝了3000只蝦。這是一個有自己居民的小月球。大數定律在這裡應驗；多則意味著不同。更多的個體生命讓這個生態系統更具活力。事實上，生態球越大，達到穩定所需時間就越長，破壞它也就越困難。只要處於正常狀態，一個活系統的的集體代謝過程就會紮下根，然後一直持續下去。
8.3人與綠藻息息相關
下一個問題顯然是：這種與外界流動隔絕的玻璃瓶，到底要多大、裡面要裝些什麼樣的活物，才能保障人在裡面生存？
當人類的冒失鬼們冒險穿越地球大氣這個柔軟的瓶壁的時候，上述的學術問題就具備了現實意義。你能通過保證植物持續存活，來讓人類在太空裡像蝦在生態球裡一樣持續存活嗎？你能把人也封閉在一個受到日光照射、有充足的活物的瓶子裡，讓他們相互利用彼此的呼吸嗎？這是一個值得動手去探尋的問題。
小學生都知道，動物消耗植物產出的氧氣和食物，植物則消耗動物產出的二氧化碳和養料。這是一個美好的映象：一方生產另一方所需要的東西，就好像蝦和水藻那樣，彼此服務。也許，可以按照植物和哺乳動物對等的要求，以一種正確的方式把它們搭配在一起，它們就能夠相互扶持。也許，人也能在一個封閉的容器裡找到適合自己的生物體化身。
第一個足夠瘋狂來做這個嘗試性實驗的人，是一名莫斯科生物醫學問題研究所的俄羅斯研究員。在對太空研究熱火朝天的頭些年裡，葉夫根尼·舍甫列夫於1961年焊了一個鐵匣子，匣子的大小足以把他還有8加侖的綠藻裝進去。舍甫列夫的精心計算表明，8加侖的小球藻在鈉燈的照射下可以產生足夠一個人使用的氧氣，而一個人也可以撥出足夠8加侖的小球藻使用的二氧化碳。方程的兩邊可以相互抵消成為一體。所以，從理論上說，應該是行得通的，至少紙面上是平衡的，在黑板上的演算也非常完美。
但在這個氣密的鐵倉裡，情況卻全然不同。你不能憑理論呼吸。假如綠藻發育不良，那天才的舍甫列夫也得跟著倒霉；反之，如果舍甫列夫玩完了，那綠藻也活不下去。換句話說，在這個匣子裡，這兩個物種幾乎是完全共棲的關係，它們自身的生存完全依賴對方的存在，而不再依賴外部那個由整個星球擔當，以海洋、空氣以及各種大小生物構成的巨大的保障網路。被封閉在這個艙裡的人和水藻，實際上已經脫離了由其他生命編織起來的寬廣網路，形成一個分離的、封閉的系統。正是出於對科學的信念，幹練的舍甫列夫爬進了艙室並封上了門。
綠藻和人堅持了整整一天。在大約24個小時的時間中，人吸入綠藻撥出的氣息，綠藻吸入人撥出的氣息。之後腐敗的空氣把舍甫列夫趕了出來。在這一天臨近結束的時候，最初由綠藻提供的氧氣濃度迅速降低。在最後一刻，當舍甫列夫打破密封門爬出來的時候，他的同事們都被他的小屋裡的那令人反胃的惡臭驚呆了。二氧化碳和氧氣倒是交換得頗為和諧，但是綠藻和舍甫列夫排出的其他氣體，比如甲烷、氫化硫以及氨氣，卻逐漸汙染了空氣。就好像寓言中那個被慢慢燒開的水煮熟的快樂青蛙，舍甫列夫自己並沒有注意到這種惡臭。
舍甫列夫帶有冒險色彩的工作，受到了遠在北西伯利亞的一個秘密實驗室中的其他蘇聯研究人員的嚴肅對待，後者繼續做了舍甫列夫的工作。舍甫列夫自己的小組能夠讓狗和老鼠在綠藻系統中生存最長7天。他們不知道，大約在同一時間，美國空軍航空醫學學院把一隻猴子關進了由綠藻製造的大氣裡50個小時。在此之後，舍甫列夫他們把一桶8加侖的小球藻放在一個更大密封室裡，並且調節了綠藻的養料以及光線的強度，創造了一個人在這個氣密室裡生存30天的記錄！在這個特別持久的過程中，研究人員發現綠藻和人的撥出物並不完全相稱。要想保持大氣的平衡，還需要使用化學濾劑去除過量的二氧化碳。不過，讓科學家們感到鼓舞的是，臭臭的甲烷的含量，在12天之後就穩定下來了。
到了1972年，也就是十多年之後，這個蘇聯的研究團隊，在約瑟夫·吉特爾森的帶領下，建立了能夠支撐人類生存的第三版小型生物棲息地。俄羅斯人管它叫生物圈3號。它的裡面很擁擠，僅可供三人生存。4個小氣密室裡裝進了好幾桶無土栽培的植物，用氙氣燈照射。盒裝的人在這些小房間裡種植、收穫那些俄羅斯出產的作物----土豆、小麥、甜菜、胡蘿蔔、甘藍、水蘿蔔、洋蔥和小茴香。他們的食物一半來自這些收穫的作物，包括用小麥做出的麵包。在這個擁擠、悶熱的密封暖房裡，人和植物相依為命共同生活長達6個月之久。
這個匣子其實還不是完全密封的。它密封的空氣倒是沒有氣體交換，但它只能再迴圈95%的水。蘇聯科學家事先在裡面儲存了一半的食物（肉類和蛋白質）。另外，生物圈3號不能對人類的排洩物或者廚房垃圾進行回收；生物圈3號的住客只得把這些東西從匣子裡排放出去，這樣也就排出了某些微量元素和碳。
為了避免所有的碳都在迴圈中流失，居民把死掉的植物中那些不能吃的燒掉一部分，把它變成二氧化碳和灰燼。幾個星期裡房間就積累了不少微量氣體，源頭各有不同：植物、建材還有居民自己。這些氣體有些是有毒的，而當時的人們還不知道如何回收這種氣體，於是，只好用催化爐把這些東西"燒"掉。
當然，nasa對在太空為人類提供食物和住所也非常感興趣。1977年，他們發起了一個持續至今的計劃：受控生態生命保障系統。nasa採用的是簡約式的方法：尋找能夠生產出人類消耗所必需的氧氣、蛋白質以及維他命的最簡單的生命形式。事實上，正是在擺弄這些基本系統的過程中，身為nasa一員的曹恆信偶然發現了雖然有趣但在nasa眼中並不是特別有用的蝦/藻搭配。
1986年，nasa啟動了麵包板計劃（breadboardproject）。這個計劃的目的是在更大的範圍內實現那些在桌面上獲得的試驗結果。麵包板計劃的管理人找到一個"水星號"宇宙飛船遺留下來的廢棄的圓筒。這個巨大的管狀容器，曾經用作安在"水星號"火箭頂尖上的小型太空艙的壓力測試室。nasa給這個雙層結構的圓柱體外面新增了通風和給排水管道系統，把裡面改裝成帶有燈具、植物和迴圈養料架的瓶裝住宅。
與蘇聯的生物圈3號試驗的辦法一樣，麵包板計劃利用更高等的植物來平衡大氣、提供食物。一個人一天能勉強下嚥的綠藻實在有限，而且，就算一個人只吃綠藻，小球藻每天能為人類提供的養分也只達到人類所需的十分之一。正是這個原因，nasa的研究人員才放棄了綠藻系統而轉向那些不僅能清潔空氣，而且還能提供食物的植物。
看起來每個人都不約而同想到了超密集栽培。超密集栽培能夠提供真正能吃的東西，比如說小麥。而其中最可行的裝置，就是各種水培裝置，也就是把水溶性的養料通過霧、泡沫的形式傳輸給植株，或者用薄膜滴灌的方式給那些遮蓋了塑膠支撐架的萵筍之類的綠葉植物輸送養分。這種精心設計的管道裝置在狹窄的空間生產出密集的植物。猶他州大學的弗蘭克·索爾茲巴利找到了不少精確控制的辦法，把小麥生長所需的光照、溼度、溫度、二氧化碳含量以及養料等控制在最佳狀態，將春小麥的種植密度擴大了100倍。根據野外試驗的結果，索爾茲巴利估算出在月球基地之類的封閉環境下每一平方米超密集播種的小麥能夠產出多少卡路里。他的結論是，"一個美式橄欖球場大小的月球農場能夠供養100名月球城居民"。
100個人就靠一個足球場大小的蔬菜農場過活！這不就是傑弗遜的那個農業理想國的願景嗎！你可以想象一下，一個近鄰的星球聚居著無數帶有超大圓頂的村莊。每一個村莊都可以為自己生產食物、水、空氣、人以及文化。
然而，nasa在創造封閉的生存系統方面給許多人的感覺是，過於小心謹慎、速度緩慢得令人窒息，而且簡約到了令人無法容忍的程度。事實上，nasa這個"受控生態生命保障系統"可以用一個很貼切的詞來形容："受控"。
而我們需要的，卻是一點點的"失控"。
8.4巨大的生態技術玻璃球
那種比較合適的失控狀態，發端於靠近新墨西哥州聖達菲的一家年久失修的大牧場。在20世紀70年代早期，也就是公社最繁榮的時代，這家牧場收攏了一群文化不適應的典型叛道者。當時，絕大多數公社都在隨心所欲地運轉。而這個被命名為協作牧場的大牧場並未隨波逐流。這個新墨西哥州的公社要求其成員遵守紀律，辛勤勞作。大災變來臨時，他們不是聽天由命，怨天尤人，而是致力於研究怎麼做才能擺脫社會的疾患。他們設想出幾個製作巨型精神方舟的方案。那異想天開的方舟設計得越是宏大，大家對整個的構想就越感興趣。
想出了這個令人振奮的主意的，是公社的建築師菲爾·霍斯。1982年，在法國開的一次會議上，霍斯展示了一個透明球體太空飛船的實體模型。這個玻璃球裡面有花園、公寓，還有一個承接瀑布的水潭。"為什麼僅僅把太空生活看成是一段旅程，而不把它當做真正的生活來看待呢？"霍斯問道，"為什麼不仿造我們一直遊歷其中的環境建造一艘宇宙飛船呢？"換句話說，為什麼不創造一個活的衛星，來替代打造出來的死氣沉沉的空間站呢？把地球本身的整體自然環境複製出來，做出一個小型的透明球體在太空中航行。"我們知道，這是行得通的。"富有魅力的牧場領導者約翰·艾倫說道："因為這其實就是生物圈每天在乾的事情，我們要做的，只不過是找出合適的規模。"
在離開牧場之後，協作牧場的成員仍在繼續努力實現這隱秘的生活方舟的夢想。1983年，得克薩斯州的艾德·巴斯，前牧場成員之一，利用家族非常雄厚的石油財富的一部分，為建造這個方舟的實證原型提供了資金。
跟nasa不一樣，協作牧場人解決問題靠的不是技術。他們的想法是儘可能多地在密封的玻璃圓頂屋內添置生物系統----植物、動物、昆蟲、魚還有微生物，然後，依靠初始系統的自我穩定傾向自行組織出一個生物圈的大氣。生命經營的事業就是改造環境使其有益於生命。如果你能把生物聚攏成為一個群落，給它們充分的自由製造自己茁壯成長所需的條件，這個生物集合體就能夠永遠生存下去，也沒有必要知道它是怎樣運轉的。
實際上，不僅它們不知道，生物學家們也並不真正知道植物到底是怎麼工作的----它到底需要什麼，又生產出了什麼----也根本不知道一個封閉在小屋子裡的分散式微型生態系統到底會怎樣運轉。他們只能依靠分散的、不受控制的生命自己理出頭緒，從而達到某種自我加強的和諧狀態。
還沒有人建造過這麼大的生命體。就連高梅茲那時也還沒有建造他的珊瑚礁。協作牧場人對克萊爾·福爾索姆的生態球也只有個模糊的概念，而對俄羅斯的生物圈三號試驗的瞭解就更少了。
這個小團體----如今自稱為太空生物圈企業sbv，利用艾德·巴斯資助的數千萬美金，在20世紀80年代中期，設計建造了一個小棚屋大小的試驗裝置。小棚屋裡塞滿了一個暖房那麼多的植物，一些負責水迴圈的別緻的管道，幾個靈敏的環境監控裝置的黑箱子，還有一個小廚房和衛生間，當然還有很多玻璃器皿。
1988年9月，約翰·艾倫把自己封閉在這個裝置中進行了第一次試驗，為期3天。跟葉夫根尼·舍甫列夫那勇敢的一步類似，這也是一次基於信念的行動。雖然是通過理性的推測精選出來了植物，但這些植物作為一個系統怎樣才能工作得好，卻是完全不受控制的。和高梅茲辛苦得來投放順序相反，sbv的傢伙們只是把所有的東西一股腦兒往裡一扔。這個封閉的家園至少能依靠某些個品種的植物來滿足一個人的肺活量。
測試的結果非常令人鼓舞。艾倫在他9月12日的日記中寫道："看起來，我們----植物、土壤、水、陽光、夜晚還有我，已經接近了某種均衡。"在這個大氣迴圈達到100％的有限生物圈中，"可能原本都是由人類活動產生的"47種微量氣體的含量降到了微乎其微的水平，這是因為小棚屋的空氣是透過植被土壤傳送的----sbv把這種古老的技術現代化了。跟舍甫列夫的實驗不同的是，當艾倫走出來的時候，裡面的空氣是清新的，完全可以接納更多的人進去生活。而對於外邊的人來說，吸一口裡面的空氣，就會震驚於它的溼潤、濃厚和"鮮活"。