一、“生物圈2号”的终结
2O世纪80年代末,亚利桑那州的沙漠中出现了一座奇特的建筑,这是一座占地1.3万平方米的钢架结构的玻璃建筑,远远望去仿佛是一个巨大的温室。它所有的窗户都是完全密闭的,透过玻璃往里看去,温室内有碧绿的麦田、如茵的草地、碧波荡漾的鱼塘,微型“海洋”不时卷起阵阵细浪,室内还放养着牛、羊和其他家禽,里面居然还有几排房子。这个奇怪的建筑物是干什么用的呢?
原来,这就是举世闻名的“生物圈2号”工程。美国从1984年起花费了近2亿美元,在亚利桑那州建造了这个几乎完全密封的“生物圈2号”实验基地。其中放入4万种植物、动物、昆虫、微生物。
1993年1月,8名科学家和家人们依依惜别,进入“生物圈2号”。按照预定的计划,他们将在里面呆上两年,8名科学家将在里面一边从事科学研究,一边养鸡养鸭,耕种收获,过着完全自给自足的生活。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外,其余的一切都需要他们自己解决。能源,取自太阳能;氧气,由他们种植的植物制造;粮食,靠他们自己在里面种地获得;肉类和蛋白质,取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候,也是由他们来设法控制,并尽可能模拟地球气候。
总之,他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。这说起来容易,做起来却并不简单。比如绿色植物过多,没有充足的肥料和二氧化碳供它们呼吸,植物会死亡;假如他们想多吃点肉,必须多养动物,而动物过多,粮食和饲料会紧张,氧气的消耗会增加,空气中二氧化碳浓度会升高,从而影响他们自身的生存。这一切都需要科学家们做周密的计划和细致的安排。任何一方面出现偏差,都会使整个计划前功尽弃。
从科学家们进驻的那一天起,全世界都在密切关注着这个实验的结果。但实验的结果却并不令人乐观。一年多后,土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳与建筑“生物圈2号”所用混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙,导致“生物圈2号”的氧气含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候,致使粮食欠收,科学家们不得不靠吃种子勉强度日,结果不得不提前撤出实验室。1996年9月,由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结,他们认为,在现有技术条件下,人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。
二、SO2对植物的影响
二氧化硫从气孔进入,逐渐扩散到海绵组织和栅栏组织细胞。二氧化硫对植物的伤害,起始于细胞膜,改变膜的通透性,使之受害,其中最初受害的部位是光合作用最活跃的栅栏组织细胞的细胞膜,然后是海绵组织的细胞膜受到伤害,随之叶绿体和叶绿素相继破坏。与此同时,细胞质分离,组织脱水、枯萎、死亡、最后导致叶表面受害,形成许多褪色斑点。
1、植物受害症状:叶片褪绿,变成黄白色。叶脉间出现黄白色点状“烟斑”,轻者只在叶背气孔附近,重者从叶背到叶面均出现“烟斑”。随着时间推移,“烟斑”由点扩展成面。危害严重时,叶片萎蔫,叶脉褪色变白,植株萎蔫、死亡。
2、植株受害的顺序:先期是叶片受害,然后是叶柄受害,后期为整个植株受害。
3、叶片受害与叶龄的关系:在一定浓度的二氧化硫范围内,叶片的受害与叶龄有关。其受害的先后顺序是成熟叶、老叶、幼叶。这是因为幼叶的抗性最强,成熟叶最敏感,老叶介于二者之间。
4、对二氧化硫反应敏感的植物,其受害程度大于对二氧化硫有抗性的植物。对二氧化硫反应敏感的植物,如棉、大豆、向日葵、南瓜、大麦、小麦、梨、落叶松等;对二氧化硫有抗性的植物,如黄瓜、马铃薯、玉米、洋葱、柑橘等。
三、土地变沙漠
绿色植物起着涵养水源、保持水土、调节气候作用,一旦这些绿色“长城”被毁,经过久远年代,土地就成了荒芜不毛之地。
我国南方的山地和丘陵地区的森林资源几十年前非常茂密,山清水秀。而近几十年来,南方的山地和丘陵地区的森林资源被严重破坏,造成长江流域土壤侵蚀越加严重,年侵蚀量达24亿吨,那儿已经成为我国第二个水土流失最严重的地区。我国的第一大河——长江面临着变成第二条黄河的危险。
我国北方的内蒙古乌兰布和沙漠,1964年还有着2000多km2的梭梭林。由于盲目开采,毁林造田,原先茂密的梭梭林早已荡然无存,水草丰盛的牧场则成了风沙肆虐的荒漠。
越来越多的良田由于缺少森林植被保护,经风雨侵蚀变成了沙地,据统计地球上的土地已有30%的面积已经沙化或正在沙化。近10多年来全世界每年有6~7万km2的土地成为寸草不生的荒漠,水土的流失导致耕地的贫瘠化和荒漠化,而土地的荒漠化又加剧了当地的贫困化。
2000年三、四月份内蒙古自治区连续几次出现大面积沙尘暴天气,部分沙尘被大风携至我国东北、华中及华东地区,造成上述地区多次出现沙尘暴天气,给农业、交通及人的身体健康造成了巨大影响,经济损失约为54亿元人民币,相当于1996年西北五省区生产总值之和。
据有关部门提供资料表明,20世纪60年代特大沙尘暴在我国发生达8次,70年代发生过13次,80年代发生过14次,而90年代发生过20多次,波及的范围越来越广,造成的损失越来越大。
沙尘暴是一种风与沙相互作用形成的高强度灾害天气,一般每年的四、五月份发生在我国的干旱地区。这一时期,西北强冷空气气流在南下过程中,经过西北干旱地区,卷起荒漠、戈壁和其他沙源地的泥沙,形成了沙尘暴。2000年三、四月份我国东北、华中及华东地区连续几次发生的沙尘暴,其形成的原因之一是这些地区持续干旱,如北京1999年的降水只有325mm,是近10年来最少的年份,2000年春季与往年同期相比更少,长期干旱造成土地龟裂,浮土增多,沙化加剧,一遇大风天气,便沙尘飞扬。目前我国沙漠化土地的面积正以年均2460km2的速度扩展,目前全国沙化土地面积已接近国土总面积的40%。