第九章:「冒出」的生态圈

9.1 一亿美元玻璃方舟的副驾驶

「我觉得自己仿佛身处遥远的太空。」罗伊·沃尔福德通过视频连线对记者说。自1991年9月26日至1993年9月26日,方舟进行了首次为期两年的封闭实验,罗伊是当时住在生物圈二号里的人之一。在那段时间里,八个人,或者说是八个生物圈人,断绝了与地球上一切其它生命的直接联系,远离了由生命推进的所有实实在在的物质流,他们在袖珍盖亚中构建了一个与世隔绝的、自治的生命圈,并生活在其中。他们仿佛住进了太空。

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沃尔福德身体健康,但是却奇瘦无比,给人吃不饱饭的感觉。在那两年里,所有的生物圈人都没有吃过饱饭。他们的超微型农场一直受到虫害的困扰。因为他们不能向这些肆虐的小动物喷洒农药——否则稍后就得饮用蒸馏过的水了——所以他们只能忍饥挨饿。绝望的生物圈人曾一度匍匐在马铃薯的垄沟,用便携式吹风机驱赶叶片上的小虫,但是没有成功。结果,他们总共失去了五种主食作物。其中一位生物圈人的体重更是从208磅骤减至156磅。不过,他为此做了充分的准备,随身带了几件刚来时穿还嫌太小的衣服。

一些科学家认为,一开始就让人类生活在生物圈二号中并不是最有效的方式。他们的自然学家顾问彼得·沃肖尔说:「作为一名科学家,我更赞同第一年只把最底层的两、三种生物封闭其中:放入单细胞微生物以及更低等的生物。我们就可以观察这个微生物小宇宙是如何调节大气的。接下来,再把所有东西都放进去,把系统封闭一年,比较其间的变化。」一些科学家认为,难以伺候的现代人类根本就不应该进入生物圈二号,人类在里面仅仅是增添了一些娱乐色彩。还有许多科学家确信,相比于发展人类在地球以外生存技术的实用目标,生态研究毫无意义。为了评判在这个项目的科学意义和进程安排上的对立观点,生物圈二号的资助者艾德·巴斯先生授权成立了一个独立的科学顾问委员会。1992年7月,他们递交了一份报告,肯定了这项实验的双重意义。报告阐述如下:

委员会认识到,生物圈二号工程至少能对两大科学领域做出显著贡献。其一,让我们了解封闭系统的生物地球化学循环。从这个角度来说,生物圈二号比以往所研究过的封闭系统都要大得多,也复杂得多。在以往的研究中,人类除去对系统进行观察和测量外,并没有必要出现在封闭系统中,因而其重要性也有所折扣。其二,让我们获得了在封闭的生态系统中维持人类生存和生态平衡的知识和经验。综上所述,人类的存在正是这项实验的核心。

作为后一种情况的例子,人类居住在封闭系统里的第一年,就产生了一个完全出乎意料的医学结果。对这群与世隔绝的生物圈人的常规血液测试表明,他们血液中的杀虫剂和除草剂浓度增加了。因为生物圈二号里任何一个环境因素都受到持续而精确的监控,可以说是有史以来受监控程度最严密的环境,所以科学家们知道这里面不可能存在任何杀虫剂或是除草剂。他们甚至在一位曾经在第三世界国家生活过的生物圈人的血液里,找到了美国20年前就禁止使用的杀虫剂成分。根据医生的推测,由于日常食物有限,生物圈人的体重大幅度下降,于是开始消耗过去储存在体内的脂肪,导致几十年前残留在脂肪中的毒素释放出来。在生物圈二号建成之前,精确测试人体内的毒素并没有什么科学意义,因为没有办法严格控制人们的饮食,甚或是呼吸的空气和接触的事物。但现在有了。生物圈二号不仅提供了一个精确追踪生态系统中污染物质流向的实验室,也提供了一个精确追踪污染物在人体内流动的实验室。

人体本身是一个巨大的复杂系统——尽管我们有先进的医学知识,但是仍未被探明——我们只能将其孤立于更加复杂的生命之外加以适当的研究。生物圈二号是进行这项研究的极好方式。但是科学顾问委员会却忽略了载入人类的另一个理由,这个理由在重要性上堪比为人类进入太空做好准备;这个理由事关控制与辅助。人类将充当「通往思想之路的拇指」,成为初期到场的伴护,一旦过了那个阶段,也就不需要人类了。封闭的生态系统一旦稳定下来,人类就非必不可少了,不过,他们可能有助于稳定系统。

譬如说,从时间成本的角度看,任何一位科学家也负担不起这样的损失:任由苦心经营多年才涌现出的生态系统随时自行崩溃,不得不从头再来。而生活在生态圈里的人类可以将这个封闭系统从灾难的边缘拉回来;只要他们测量并记录下自己的所做所为,就不违背科学研究的宗旨。在很大程度上,生物圈二号这个人造的生态系统循自己的线路运行,当它滑向失控状态,或者停止运转时,生物圈人可助其一臂之力。他们与这个涌现出来的系统共享控制权。他们是副驾驶。

生物圈人共享控制权的方式之一,是起到「关键捕食者」[1]的作用——生态抑制的最后一招。超过生态位[2]的植物或动物数量都受到人类的「仲裁」,保持在合理的范围内。如果薰衣草灌木丛生长过旺,生物圈人就手起刀落,把它们劈回到合适的密度。当热带稀树草原上的草疯长,挤占了仙人掌的生存空间,他们就拼命除草。事实上生物圈人每天要花几个小时的时间在野地里除草(还不算他们在庄稼地里除草的时间)。阿迪说,「你想要建立多小的合成生态系统都随你。不过,你建立的系统越小,人类作为操刀手的作用就越大,因为他们必须表现出比施加于生态群落上的自然力量更强大的力量。我们从自然获得的施予令人难以置信。」

我们从自然中获得的施予是令人难以置信的——这是参与生物圈二号的自然科学家们一次又一次发出的信息。生物圈二号最缺少的生态施予就是扰动。突如其来不合时宜的大雨,风,闪电,轰然倒下的大树,出乎意料的事件,等等。正如同在那个迷你的「生态球」中一样,不论是温和也好还是粗暴也好,自然都需要一些变化。扰动对养分循环来说至关重要。突如其来的一场大火可以催生出一片大草原或者一片森林。彼得·沃肖尔说,「生物圈二号中的一切都是受控的,但是大自然需要狂野,需要一点点的混乱。用人工来产生扰动是一件昂贵的事情。另外,扰动也是一种沟通的方式,是不同的物种和不同的小生境间彼此打招呼的方式。诸如摇晃这样的扰动,对于最大化小生境的效率来说也是必不可少的。而我们这里没有任何扰动。」

生物圈二号中的人类就是扰动之上帝、混乱之代表。作为驾驶员,他们有责任共同控制方舟,而从另一个角度讲,他们也有责任不时制造一定的失控状态,做个破坏分子。

沃肖尔负责在生物圈二号里制造微型热带草原以及针对它的微小扰动。他说,热带草原在周期扰动的情况下进化,时不时地需要自然助力。热带草原上的植物都需要一些扰动,要么经过火的洗礼,要么遭到羚羊的啃噬。他说:「热带草原对扰动非常适应,以致于没有了扰动,它就难以维持下去。」接着他开玩笑说,可以在生物圈二号的热带草原上立一块标牌,上面写着「欢迎打扰」。

扰动是生态的必要催化剂,但是在生物圈二号这样的人工环境中复制这样的扰动却不便宜。搅动湖水的造波机既复杂、嘈杂,又昂贵,还没完没了地失灵;更糟糕的是,它只能制造非常规则的小波动——产生最小的扰动。生物圈二号地下的巨大风扇推动四周的空气,模拟风的运动,但是这样的风却几乎吹不动花粉。制造能够吹动花粉的风昂贵得让人咋舌,而火带来的烟雾也会熏倒里面的人类。

沃肖尔说,「如果我们真的要把这个工程做得完美的话,就要为青蛙模拟雷电现象,因为大雨倾盆和电闪雷鸣能刺激它们繁殖。不过我们真正模拟的不是地球,而是在模拟诺亚方舟。事实上,我们要问的问题是,我们究竟可以切断多少联系,还能保证一个物种的生存?」

「还好,我们还没有垮掉!」瓦尔特·阿迪轻声笑道。尽管一直与世隔绝,接触不到大自然的施予,他在生物圈二号创建的模拟珊瑚礁以及在史密森尼[3]的模拟沼泽地都还茁壮成长(某人曾对着它开大了水龙头,使其经历了一场暴风雨)。阿迪说,「只要处置得当,它们是很难被杀死的——即便偶尔处置不当也没关系。我的一个学生有一天晚上忘了拔掉史密森尼沼泽地的某个插头,致使盐水淹没了主电路板,凌晨两点的时候整个东西都炸飞了。直到第二天下午我们才修复了沼泽的抽水机,但是沼泽却活下来了。我们不知道,如果我们被这么折腾的话,能活多久。」

关键捕食者(keystone predators):指生物群落中,处于较高营养级的少数物种,其取食活动对群落的结构产生巨大的影响,称关键种,关键捕食者或称顶级捕食者,去除后会对群落结构产生重大影响。

生态位(ecological niche):又称小生境,是一个既抽象而含义又十分广泛的生态学概念,主要是自然生态系统中种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的关系。 1910年,美国学者R·H·约翰逊第一次在生态学论述中使用生态位一词。

史密森尼(Smithsonian):这里指史密森尼学会位于美国华盛顿地区的博物馆群。