9.1一億美元玻璃方舟的副駕駛
"我覺得自己彷彿身處遙遠的太空。"羅伊·沃爾福德通過影片連線對記者說。自1991年9月26日至1993年9月26日，方舟進行了首次為期兩年的封閉實驗，羅伊是當時住在生物圈二號裡的人之一。在那段時間裡，8個人，或者說是8個生物圈人，斷絕了與地球上一切其他生命的直接聯絡，遠離了由生命推進的所有實實在在的物質流，他們在袖珍蓋亞中構建了一個與世隔絕的、自治的生命圈，並生活在其中。他們彷彿住進了太空。
沃爾福德身體健康，但是卻奇瘦無比，給人吃不飽飯的感覺。在那兩年裡，所有的生物圈人都沒有吃過飽飯。他們的超微型農場一直受到蟲害的困擾。由於他們不能向這些肆虐的小動物噴灑農藥----否則稍後就得飲用蒸餾過的水了，所以他們只能忍飢挨餓。絕望的生物圈人曾一度匍匐在馬鈴薯的壟溝，用行動式吹風機驅趕葉片上的小蟲，但是沒有成功。結果，他們總共失去了5種主食作物。其中一位生物圈人的體重更是從208磅驟減至156磅。不過，他為此做了充分的準備，隨身帶了幾件剛來時穿還嫌太小的衣服。
一些科學家認為，一開始就讓人類生活在生物圈二號中並不是最有效的方式。他們的自然學家顧問彼得·沃肖爾說："作為一名科學家，我更贊同第一年只把最底層的兩三種生物封閉其中：放入單細胞微生物以及更低等的生物。我們就可以觀察這個微生物小宇宙是如何調節大氣的。接下來，再把所有東西都放進去，把系統封閉一年，比較其間的變化。"一些科學家認為，難以伺候的現代人類根本就不應該進入生物圈二號，人類在裡面僅僅是增添了一些娛樂色彩。還有許多科學家確信，相比於發展人類在地球以外生存技術的實用目標，生態研究毫無意義。為了評判在這個專案的科學意義和程式安排上的對立觀點，生物圈二號的資助者艾德·巴斯先生授權成立了一個獨立的科學顧問委員會。1992年7月，他們遞交了一份報告，肯定了這項實驗的雙重意義。報告闡述如下：
委員會認識到，生物圈二號工程至少能對兩大科學領域做出顯著貢獻。其一，讓我們瞭解封閉系統的生物地球化學迴圈。從這個角度來說，生物圈二號比以往所研究過的封閉系統都要大得多，也複雜得多。在以往的研究中，人類除去對系統進行觀察和測量外，並沒有必要出現在封閉系統中，因而其重要性也有所折扣。其二，讓我們獲得了在封閉的生態系統中維持人類生存和生態平衡的知識和經驗。綜上所述，人類的存在正是這項實驗的核心。
作為後一種情況的例子，人類居住在封閉系統裡的第一年，就產生了一個完全出乎意料的醫學結果。對這群與世隔絕的生物圈人的常規血液測試表明，他們血液中的殺蟲劑和除草劑濃度增加了。因為生物圈二號裡任何一個環境因素都受到持續而精確的監控，可以說是有史以來受監控程度最嚴密的環境，所以科學家們知道這裡面不可能存在任何殺蟲劑或是除草劑。他們甚至在一位曾經在第三世界國家生活過的生物圈人的血液裡，找到了美國20年前就禁止使用的殺蟲劑成分。根據醫生的推測，由於日常食物有限，生物圈人的體重大幅度下降，於是開始消耗過去儲存在體內的脂肪，導致幾十年前殘留在脂肪中的毒素釋放出來。在生物圈二號建成之前，精確測試人體內的毒素並沒有什麼科學意義，因為沒有辦法嚴格控制人們的飲食，甚或是呼吸的空氣和接觸的事物。但現在有了。生物圈二號不僅提供了一個精確追蹤生態系統中汙染物質流向的實驗室，也提供了一個精確追蹤汙染物在人體內流動的實驗室。
人體本身是一個巨大的複雜系統----儘管我們有先進的醫學知識，但是仍未被探明，我們只能將其孤立於更加複雜的生命之外加以適當的研究。生物圈二號是進行這項研究的極好方式。但是科學顧問委員會卻忽略了載入人類的另一個理由，這個理由在重要性上堪比為人類進入太空做好準備；這個理由事關控制與輔助。人類將充當"通往思想之路的拇指"，成為初期到場的伴護，一旦過了那個階段，也就不需要人類了。封閉的生態系統一旦穩定下來，人類就非必不可少了，不過，他們可能有助於穩定系統。
譬如說，從時間成本的角度看，任何一位科學家也負擔不起這樣的損失：任由苦心經營多年才湧現出的生態系統隨時自行崩潰，不得不從頭再來。而生活在生態圈裡的人類可以將這個封閉系統從災難的邊緣拉回來；只要他們測量並記錄下自己的所做所為，就不違背科學研究的宗旨。在很大程度上，生物圈二號這個人造的生態系統循自己的線路執行，當它滑向失控狀態，或者停止運轉時，生物圈人可助其一臂之力。他們與這個湧現出來的系統共享控制權。他們是副駕駛。
生物圈人共享控制權的方式之一，是起到"關鍵捕食者"的作用----生態抑制的最後一招。超過生態位的植物或動物數量都受到人類的"仲裁"，保持在合理的範圍內。如果薰衣草灌木叢生長過旺，生物圈人就手起刀落，把它們劈回到合適的密度。當熱帶稀樹草原上的草瘋長，擠佔了仙人掌的生存空間，他們就拼命除草。事實上生物圈人每天要花幾個小時的時間在野地裡除草（還不算他們在莊稼地裡除草的時間）。阿迪說："你想要建立多小的合成生態系統都隨你。不過，你建立的系統越小，人類作為操刀手的作用就越大，因為他們必須表現出比施加於生態群落上的自然力量更強大的力量。我們從自然獲得的施予令人難以置信。"
我們從自然中獲得的施予是令人難以置信的，這是參與生物圈二號的自然科學家們一次又一次發出的資訊。生物圈二號最缺少的生態施予就是擾動。突如其來不合時宜的大雨、風、閃電、轟然倒下的大樹，出乎意料的事件，等等。正如同在那個迷你的"生態球"中一樣，不論是溫和也好還是粗暴也好，自然都需要一些變化。擾動對養分迴圈來說至關重要。突如其來的一場大火可以催生出一片大草原或者一片森林。彼得·沃肖爾說："生物圈二號中的一切都是受控的，但是大自然需要狂野，需要一點點的混亂。用人工來產生擾動是一件昂貴的事情。另外，擾動也是一種溝通的方式，是不同的物種和不同的小生境間彼此打招呼的方式。諸如搖晃這樣的擾動，對於最大化小生境的效率來說也是必不可少的。而我們這裡沒有任何擾動。"
生物圈二號中的人類就是擾動之上帝、混亂之代表。作為駕駛員，他們有責任共同控制方舟，而從另一個角度講，他們也有責任不時製造一定的失控狀態，做個破壞分子。
沃肖爾負責在生物圈二號裡製造微型熱帶草原以及針對它的微小擾動。他說，熱帶草原在週期擾動的情況下進化，時不時地需要自然助力。熱帶草原上的植物都需要一些擾動，要麼經過火的洗禮，要麼遭到羚羊的啃噬。他說："熱帶草原對擾動非常適應，以至於沒有了擾動，它就難以維持下去。"接著他開玩笑說，可以在生物圈二號的熱帶草原上立一塊標牌，上面寫著"歡迎打擾"。
擾動是生態的必要催化劑，但是在生物圈二號這樣的人工環境中複製這樣的擾動卻不便宜。攪動湖水的造波機既複雜、嘈雜，又昂貴，還沒完沒了地失靈；更糟糕的是，它只能製造非常規則的小波動----產生最小的擾動。生物圈二號地下的巨大風扇推動四周的空氣，模擬風的運動，但是這樣的風卻幾乎吹不動花粉。製造能夠吹動花粉的風昂貴得讓人咋舌，而火帶來的煙霧也會燻倒裡面的人類。
沃肖爾說："如果我們真的要把這個工程做得完美的話，就要為青蛙模擬雷電現象，因為大雨傾盆和電閃雷鳴能刺激它們繁殖。不過我們真正模擬的不是地球，而是在模擬諾亞方舟。事實上，我們要問的問題是，我們究竟可以切斷多少聯絡，還能保證一個物種的生存？"
"還好，我們還沒有垮掉！"瓦爾特·阿迪輕聲笑道。儘管一直與世隔絕，接觸不到大自然的施予，他在生物圈二號建立的模擬珊瑚礁以及在史密森尼的模擬沼澤地都還茁壯成長（某人曾對著它開大了水龍頭，使其經歷了一場暴風雨）。阿迪說："只要處置得當，它們是很難被殺死的----即便偶爾處置不當也沒關係。我的一個學生有一天晚上忘了拔掉史密森尼沼澤地的某個插頭，致使鹽水淹沒了主電路板，凌晨兩點的時候整個東西都炸飛了。直到第二天下午我們才修復了沼澤的抽水機，但是沼澤卻活下來了。我們不知道，如果我們被這麼折騰的話，能活多久。"
9.2城市野草
生命在生物圈二號中不斷繁衍，生生不息。生態瓶裡肥沃富饒，生機勃勃。生物圈二號頭兩年誕生的幼崽中，最引人注目的是系統關閉後頭幾個月裡誕生的夜猴。兩隻非洲矮山羊孕育了5個小生命；奧薩博島豬產下7只小豬；一條格紋交錯的烏梢蛇在雨林邊緣淡黃色地帶迎來了她的3個小寶寶；蜥蜴把眾多的蜥蜴寶寶悄悄藏在了沙漠岩石下面。
不過，所有的大黃蜂都死了。4只蜂鳥也都死了。圍湖裡的一種珊瑚（總共有40支）也走向了"滅絕"，僅存一支。所有的藍帶雀還在過渡籠裡時就都死了，也許亞利桑那州異常多雲的冬天太冷了，它們受不了。生物圈二號內的生物學家琳達·利很傷感，她想，如果早點把它們放出來，說不定它們能自己找到一個溫暖的藏身角落。此時，人類成了懊悔的神。而且，命運始終具有諷刺意味。在系統封閉之前，三隻英國麻雀偷偷地溜進來，成了不速之客，在這裡快樂地生活。利抱怨說，麻雀既傲慢又吵鬧，甚至一意孤行、粗魯不堪，而藍帶雀優雅、安寧，是悠揚的歌唱家。
斯圖爾特·布蘭德有一次在電話裡刺激琳達："你們這些人怎麼回事？為什麼不順其自然呢？留著麻雀吧，別再想那些藍帶雀了！"布蘭德極力推薦進化論：找到活下來的生物，任其自然繁殖。讓生物圈告訴你自己要向何處發展。利坦白地說："第一次聽斯圖爾特這麼說時，我被嚇了一跳，不過，我越來越贊同他的說法。"問題是，不速之客不僅只有麻雀，還有生長在人工熱帶大草原上的霸道的藤蔓，沙漠上的熱帶草原草，無處不在的螞蟻，以及其他不請自來的生物。
城市化導致邊緣物種的出現。當今世界分裂成一個個的小版塊；存留下來的荒野則被分割成島嶼；那些能夠繁衍生息的物種最適合在斑塊間的區域茁壯成長。而生物圈二號就是各種邊緣地帶的緊縮合集。它單位面積所包含的生態邊緣比地球上任何一個地方都要多。不過它既沒有所謂的中心地帶，也沒有幽暗的地下世界。歐洲的大部分地區以及亞洲的許多地方，還有北美洲東部都正在逐漸顯露出這個特點。邊緣物種都是些機會主義分子：烏鴉、鴿子、老鼠和雜草，它們在世界各地的城市邊緣隨處可見。
林恩·馬基莉斯，這位直言不諱的鬥士、蓋亞理論的合著者，在生物圈二號封閉以前就對它的前景作出了預言。她告訴我："這個系統最終將被'城市野草'所覆蓋。""城市野草"是指那些活躍在人類製造出來的一塊塊棲息地邊緣的各種動、植物，它們隨遇而安。而生物圈二號正是最典型的斑塊化的荒野。根據馬基莉斯的推測，當你最終開啟生物圈二號大門的時候，你會發現裡面到處都是蒲公英、麻雀、蟑螂和浣熊。
人類的任務就是防止這一切的發生。利說："如果我們不干預的話----就是說，沒有人剷除那些過於成功的物種，那麼我相信生物圈二號可能會朝林恩·馬基莉斯預言的方向發展：最終成為狗牙草和綠頭鴨的世界。不過，因為我們在做有選擇的砍伐，我想，這種結果不會發生，至少在短期內不會。"
我個人心存疑惑，不知道生物圈人能否操控由3800個物種自然生成的生態系統。在最初的兩年裡，雲霧繚繞的沙漠變成了霧氣籠罩的灌木叢----其溼度高於預期，草兒們喜歡這裡。瘋長的牽牛花藤越過了雨林的天蓬。為了能按自己的心願發展，這3800個物種採取迂迴、智取、暗箱操作等各種戰術，一步步瓦解了生物圈人想要成為"關鍵捕食者"的目標。那些隨遇而安的物種十分有韌勁。何況天時、地利、人和俱在，它們怎麼會走呢？
有彎喙矢嘲鶇為證。有一天，一位來自美國魚類和野生動物部門的官員出現在生物圈二號的玻璃窗外。藍帶雀的死亡上了電視新聞，動物權益活動家們不停地撥打他辦公室的電話，希望他能夠履行職責前來審查，看看生物圈二號裡的藍帶雀是不是他們從野外捕獲並帶到那裡致死的。生物圈人向這名官員出示了收據和其他證明文書，證明已故的藍帶雀不過是籠養的店售寵物，其身份符合野生動物部門的規定。"順便問一句，你們這裡還有什麼其他種類的鳥？"他問他們。
"現在只有一些英國麻雀外加一隻彎喙矢嘲鶇。"
"你們有沒有飼養矢嘲鶇的許可證？"
"呃，沒有。"
"你們應該知道，根據《候鳥協定》，圈養矢嘲鶇是違反聯邦法律的。如果你們故意圈住它，我必須給你們開一張傳票。"
"故意？不，你誤會了。它是一名偷渡客，我們想方設法要把它趕出去，也試過利用一切能夠想到的辦法來誘捕它。以前我們沒想讓它進來，現在也不想讓它留在這裡。它吃了我們的蜜蜂、蝴蝶，還有一切它找得到的昆蟲。如今，昆蟲已經所剩無幾了。"
狩獵監督官和生物圈人在厚厚的氣密玻璃兩側面對面地交談。儘管他們近在咫尺，卻需要通過步話機談話。這場夢幻般的對話仍在繼續。生物圈人說："瞧，即使我們把它抓住了，也沒法把它放出去。我們還要被封閉在這裡一年半呢。"
"噢。嗯，我知道了。"監督官停了一下，"那好，既然你們不是有意把它圈起來的，那我就給你們發一張圈養矢嘲鶇的許可證，你們可以在開啟系統以後，再把它放出來。"
有沒有人願意打賭它永遠也不會出去？
順其自然就好。不同於脆弱的藍帶雀，精力充沛的麻雀和倔強的矢嘲鶇都愛上了生物圈二號。矢嘲鶇自有它迷人的魅力。清晨，它的妙曼歌聲飄越荒野；白天，它為勞動中的"關鍵捕食者"們喝彩。
生物圈二號裡自行交織在一起的雜亂生物都在奮力抗爭。這是一個共同進化的世界，生物圈人不得不和這個世界一起進化。而生物圈二號正是專為測試一個封閉系統如何共同進化而建造的。在一個共同進化的世界裡，動物棲居的大氣環境及物質環境和動物本身一樣，適應性越來越強，也越來越栩栩如生。生物圈二號是一個試驗工作臺，用來揭示環境如何統治浸入其中的生物，以及生物如何反過來支配環境。大氣是極為重要的環境因素，大氣產生生命，而生命也產生大氣。結果表明，生物圈二號這個透明的玻璃容器是觀察大氣和生命互動作用的理想場所。
9.3有意的季節調配
在這個密閉程度高於任何nasa太空艙數百倍的超級密封世界裡，大氣中充滿了驚喜。首先，空氣純淨得出人意料。在以往的封閉棲息地和類似nasa太空梭這樣的高科技封閉系統中，微量氣體累積的問題實在令人頭疼，而這片荒野的集體呼吸作用卻消除了這些微量氣體。某種未知的平衡機制（很可能是由微生物引起的）淨化了這裡的空氣，使生物圈二號裡的空氣比迄今為止任何空間旅行器中都要乾淨得多。馬克·尼爾森說："有人算過，為了保證一名宇航員能在太空艙裡生存，每年約需花費1億美元，而其居住環境卻惡劣得令人難以想象，甚至不如貧民區。"馬克跟我提到他的一個熟人，說她曾經有幸迎接返航的宇航員。他們做著開艙準備的時候，她正激動地站在攝像機前面等著。他們開啟了艙門，一股難聞的氣味撲面而來，她吐了起來。馬克說："這些傢伙真是英雄，居然在這麼差的環境下撐了過來！"
兩年中，生物圈二號內的二氧化碳含量時高時低。有一次，連續6天陰天，二氧化碳的含量高達3800ppm。讓我們來看一組形象的對比數字：外部環境中的二氧化碳含量通常保持在350ppm左右；鬧市區的現代化辦公室內，二氧化碳含量可能會達到2000ppm；潛艇在開啟二氧化碳"淨化器"以前，允許艇內的二氧化碳含量達到8000ppm；nasa太空梭空氣中二氧化碳的"正常"含量是5000ppm。相比之下，生物圈二號在春季裡日均1000ppm的二氧化碳含量已經相當不錯了；二氧化碳含量的波動也完全處於普通城市生活環境的變動範圍內，人體幾乎難以察覺。
不過，大氣中二氧化碳含量的波動確實影響到了植物和海洋。在二氧化碳含量高得令人緊張的那幾天，生物圈人擔心空氣中增加的二氧化碳會溶解在溫暖的海水中，增加水中的碳酸比例，降低水的ph值，傷害到新近移植過來的珊瑚。生物圈二號的部分使命就是了解二氧化碳的增加對生態的進一步影響。
地球大氣的成分似乎在變化，這引起了人們的注意。但是，我們只能肯定它在變化，除此以外，我們對這種變化的表現幾乎一無所知。歷史上僅有的精確測量只與一個因素有關----二氧化碳。有關資料顯示，近30年來，地球大氣層的二氧化碳含量在加速上升。繪製此曲線圖的是一位堅持不懈、孤身作戰的科學家----查爾斯·基林。1955年，基林設計了一臺儀器，可以用來測量任何環境中的二氧化碳含量，從煤煙燻黑的城市屋頂，到原始荒蕪的森林。基林像著了魔似的去每一個他認為二氧化碳含量可能有所變化的地方測量。他不分白天黑夜地測量，還發起了在夏威夷山頂和南極不間斷測量二氧化碳含量的工作。基林的一位同事告訴記者："基林最與眾不同之處在於，他有測量二氧化碳含量的強烈願望。他無時無刻不在想著這件事，不論是大氣中的還是海洋中的二氧化碳含量，他都想測量。他畢生都在做這件事。"直到今天，基林仍然在世界各地進行著二氧化碳含量的測量工作。
基林很早就發現，大氣中的二氧化碳含量每天都呈週期性變化。晚上，植物停止了一天的光合作用，空氣中的二氧化碳含量明顯增高；晴天的下午，由於植物全力將二氧化碳轉化為營養物質，會使二氧化碳含量達到低點。幾年後，基林觀察到了二氧化碳的第二個週期：南北半球的季節性週期，夏低冬高，其原因與日週期的形成一樣，都是因為綠色植物停止了捕食二氧化碳。而基林的第三個發現則將人們的關注集中到大氣動態的變化上。基林注意到，不論何時何地，二氧化碳的最低濃度永遠也不會低於315ppm。這個閾值就是全球二氧化碳含量的背景值。此外，他注意到，該閾值每年都會升高一些，到如今，已經達到350ppm。最近，其他研究人員在基林一絲不苟的記錄中發現了二氧化碳的第4個趨勢：其季節性週期的幅度在不斷增大。彷彿這個星球一年呼吸一次，夏天吸氣，冬天呼氣，而且它的呼吸越來越沉重。大地女神到底是在深呼吸，還是在喘息？
生物圈二號是微縮的蓋亞，是一個自我閉合的小世界，有由生活於其中的生物所創造的微型大氣環境。這是第一個完整的大氣/生物圈實驗室。它有機會解開有關地球大氣工作機理的科學謎題。人類進入這個試管，是為了預防實驗崩潰，幫助它避過一些顯而易見的危機。我們其餘的人雖然在生物圈二號外面，卻身處地球這個大試管裡面。我們胡亂地改變著地球大氣，卻根本不知道如何控制它，不知道它的調節器在哪裡，甚至不知道這個系統是否真的失調，是否真的處於危機之中。生物圈二號可以為我們提供解答所有這些問題的線索。
生物圈二號的大氣相當敏感，即使只是一片雲飄過，二氧化碳的指標也會翹起。陰影在瞬間減緩植物的光合作用，會暫時阻斷二氧化碳的吸入，並且立刻在二氧化碳計量表上反映出來。在區域性多雲的日子裡，生物圈二號的二氧化碳曲線圖上會顯示出一連串的尖峰訊號。
儘管在過去十年裡大氣中的二氧化碳水平得到了全面關注，而且農業學家也仔細研究了植物中的碳迴圈，但是地球大氣中碳的去向依然是一個謎。氣候學家們普遍認為，當今時代，二氧化碳含量的增長和工業人類燃燒碳的速率相匹配。這種單純的對應忽略了一個令人震驚的因素：經過更精確的測量之後，我們發現，現在地球上燃燒的碳只有一半留在大氣中，增加了二氧化碳濃度，另一半卻消失不見了！
有關碳失蹤的理論很多，佔主導地位的有三個：（1）溶入海洋，以碳雨的形式沉降到海底；（2）被微生物儲存到泥土中；（3）最具爭議的理論是：失蹤的碳刺激了草原的生長，或者變身為樹木，其規模隱秘而巨大，我們還無法對其進行測量。二氧化碳是公認的生物圈中的有限資源。當二氧化碳含量為350ppm時，其濃度百分比只有微弱的0.03%，僅僅是一種示蹤氣體。陽光普照下的一片玉米地，不到五分鐘就可以耗盡離地三英尺範圍內的二氧化碳。二氧化碳水平的微小增加也能顯著地提升生物量。根據這個假說，在還沒有被我們砍伐殆盡的森林裡，樹木正因為大氣中的二氧化碳"肥料"增加了15%而快速"增重"，其速率甚至可能比別處破壞樹木的速率都要快得多。
到目前為止的證據都讓人困惑不解。不過，1992年4月《科學》雜誌發表了兩篇研究報告，宣稱地球上的海洋和生物圈確實可以按照需求的規模來貯存碳。其中一篇文章顯示，儘管受到酸雨和其他汙染物質的負面影響，但是自1971年以來，歐洲森林新增了25%以上的木材量。不過，想要詳細地審查全球的碳收支並非易事。鑑於我們對全球大氣的無知，生物圈的試驗就給我們帶來了希望。在這個密封的玻璃瓶裡，在相對受控的條件下，我們可以探索動態的大氣和活躍的生物圈之間的聯絡。