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環境教育季刊(42)：8-122000年6月生物圈2號的生態省思與學習汪靜明生物圈2號的生態省思與學習汪靜明1.2.1、國立臺灣師範大學環境教育中心主任2、國立臺灣師範大學環境教育研究所教授通訊處：台北市汀州路四段88號E-mail：[e-mail]一、前言人是怎麼演化來的？人類又是怎麼進步發展的呢？這話題在學術界與宗教界，仍是議論紛紛而各自表述的永續課題。人是一種棲息在地球上特殊的生物，這種生物總是自命不凡地自我界定是全球動物界中進化最高的「智人」。近世紀以來，人類族群在地球上的大量繁生，營造了人類文明世界，卻也加速對地球不當的開發與侵害，造成了層出不窮的地球環境問題。例如，工業化及對熱帶雨林的破壞，導致了全球性的溫室效應，嚴重地影響了地球原有之氣候型態，改變了原有生態系統之正常運作。人類大量使用氟氯碳化物，造成了臭氧層破洞；地球開了天窗，許多生物的棲地及族群遭受到迫害，而面臨了生存的危機。人類在地球表層的伐林，山坡地集水區濫墾濫建的炒地皮，造成土石流災害、水源地縮減與許多地區的沙漠化問題；而人類在許多地區的抽取地下水，更進一步造成地層下陷。此外，人類在生產事業中，所引入的化學物質與熱能及其轉化物質或廢棄物的排放，也常污染了地球原有的環境（大氣、水、土壤、人類生活圈）。同時，人類在地表的鋼筋水泥工程，導致生物棲地碎裂、生態廊道的阻絕，造成了生物多樣性的喪失，以及景觀視覺的障礙。眼睜睜地面對惡化的地球環境，人類似乎有了初步的覺醒。許多人投入了拯救地球的環保工作，也有許多人想要移民到地球中環境尚好的地區去渡生，更有一些人想要飛越地球，尋求外太空的生機。人類為了證明自己人定勝天的超自然能力，可以不受宇宙地球運行的約束，並主宰大自然與宇宙萬物。近世紀以來，人們組成了許多科技團隊，想要飛離地球，探索第環境教育季刊(42)：8-122000年6月生物圈2號的生態省思與學習汪靜明二個可能有生命跡象的星球，尋找第二個可能適合人類生活的星球或溫室。在這種思維下，二十世紀末葉，世界矚目的「生物圈2號」計畫進行了。它起始人類創造許多生存空間的憧憬，而後也終結了人類許多虛擬實境的幻想。西元1999年8月15日至22日期間，行政院國科會責成台灣大學地理系王鑫教授、台灣師大生物系呂光洋教授及筆者，赴美國哥倫比亞大學第二生物圈中心考察，並研商我國學校教師今後進行國外研習的可行性與相關課程內容（參王鑫等，2000）。許多人會認為生物圈2號計畫實驗失敗了，為什麼美國哥倫比亞大學及我國行政院國科會、教育部還要大費周章地勞師動眾想要參與第二生物圈中心的事務？這是筆者訪美行前與考察後，許多學校教師及環境教育者所關切的問題，這也是筆者省思與學習的新課題。二、生物圈2號計畫概況西元1986年，美國富豪愛德華‧巴斯（EdwardBass）為了擴展人類新的生存空間，出資二億美元於在美國亞利桑那州的沙漠區動工興建了世界知名與矚目的「生物圈2號（Biosphere2，又譯稱第二生物圈）」。西元1991年9月26日，來自世界各地的八位志願者（所謂生物圈人），參與了生物圈2號的實驗計畫。生物圈2號計畫，是設計用來進行物質密閉的生態與環境研究，計畫目的是幫助人類了解地球是如何運作，並研究在模擬地球生態環境的條件下，人類是否適合生存的問題。生物圈2號，是世界上最大型的溫室結構的生態工程，也是模擬地球生態環境的實驗室。生物圈2號的計畫，是在美國西部亞利桑那州（Arizona）土桑市（Tucson）南部Oracle城執行的。計畫基地面積約1.27公頃，體積容量達203,760立方公尺。其主要是由玻璃帷幕和鋼架所構築的模擬生態群系(biomes)，包括了熱帶雨林（rain-forest）、稀樹草原（savannah）、沼澤地（marsh）、海洋（ocean，含珊瑚礁岸）、沙漠（desert）等五類荒野生物群帶（wildernessbiomes)，以及人類的集約農地(intensiveagriculturalarea)、微城市(microcity)、及技術圈(technosphere)等三種人造地區。生物圈2號為一個密閉系統，其中大約涵納了大氣(170,000立方公尺)、淡水(1,500立方公尺)、鹹水(3,800立方公尺)、土壤(17,000立方公尺)、生物(3,800～4,000種)，以及人類（四男、四女）等重要組成。在生物圈2號中的微城市的內部設計中，配置了：實驗室、醫療設備、廚房、寢室、餐廳、健身房、盥洗設施，以及圖書室及觀察室等。這種溫室型的實驗室，其運轉所需的能源，主要是靠太陽能(sun-環境教育季刊(42)：67-762000年6月貝類生物指標在環境變遷及污染評估上的應用趙大衛10light)及人類供輸的電力(electricity)。其中並設置二個肺(lungs)，以提供密閉生態實驗室中空氣熱漲或冷縮的調節功能。生物圈2號，是目前在地球上唯一提供探究地球的生物、地質及化學交互作用的大規模實驗系統及設施，也是全世界最大的玻璃密閉式的生態實驗室。對於地球環境而言，生物圈2號是一種人類模擬地球環境的中型生態系實驗室(mesocosms)。最初生物圈2號實驗的思考與想法，是研究人類，以及約四千種生物(植物和動物)，在密封且與外界隔絕的人造系統中，是否可以經由系統內的空氣、水、營養物的循環與重複使用下而能夠健康、快樂的生存下來。生物圈2號在1991至1993年的實驗中，由於研究人員發現許多問題和意外的結果，例如生物圈2號的氧氣與二氧化碳之大氣組成比例，無法自行達到平衡；生物圈2號內的水泥建物影響到正常的碳循環；多數動植物無法正常生長或生殖，其滅絕的速度比預期的還要快。諸如此類的問題，經由廣泛與深度的討論，以及委員會的多年檢討，總結性的指出「生物圈2號」的實驗失敗，未達到原先設計者的預定目標，這證明了在已知的科學技術條件下，人類離開了地球將難以永續生存。同時揭露出：地球仍是人類唯一能依賴與信賴的維生系統。西元1996年元月，出資人愛德華‧巴斯（EdwardBass）正式將生物圈2號交由美國哥倫比亞大學(ColumbiaUniversity)管理與規劃未來的走向，做為生態學、環境變遷研究及教學的基地。哥倫比亞大學乃開始將生物圈2號既存的生態系統模擬實驗及新的研究計畫整合於「第二生物圈中心」(Biosphere2Center，簡稱B2C)。第二生物圈中心並對外界開放，做為研究及學習中心，以探索我們人類生活與環境生態的互動影響。三、生物圈2號計畫的生態省思生物圈2號計畫實驗失敗了，而生物圈1號還成功嗎？什麼是生物圈1號呢？還有沒有生物圈3號的不可能任務呢？其實生物圈1號就是地球生物圈(Earth'sbiosphere)，生物圈是泛指圍繞在星球有生物存活的薄層。基於地球是目前已知有生物生活的星球，因此對於人類而言，地球就是人類族群分佈與生活的生物圈。生物圈1號的成功與否，其實與人類在地球上的環境生態思維與保育有關。有了負責任的環境行為，地球環境的資源永續及生態平衡，才容易達成，而人類的永續發展才有憑藉與生機。許多人總自以為是萬物之靈。為了求生，也為了證明科技是否萬能，人類展開了星際的天文與地球的科學實驗。經過了環境教育季刊(42)：8-122000年6月生物圈2號的生態省思與學習汪靜明百年來對於地球科學及環境生態學的初步研究，證實了人類終究是屬於宇宙中「地球座」的一員。人類似乎很難脫離地球，而有另一個可能長久安身立命的星球；更遑論人類倡言的安居樂業、生物多樣性與永續發展了。因此，在邁向新世紀前，我們應該深深體會到環境教育的觀點：「地球只有一個」（只有地球適合人居住）、「地球第一」（只有地球環境保育才是全人類永續發展的第一要務）、「地球太空船」（地球猶如運行在宇宙中的太空船，船艙內的資源有限，須藉由艙內的生物群合宜的使用，資源方能以循環再生）、「生物多樣性保育」（保護地球上繽紛的生命，也就是保障人類族群生活的不孤獨與其它生物永續生存）。人類是何等的若智呢！想要在密閉的玻璃溫室中生活，是否是作繭自縛，而又不能羽化呢？想想在這種遺世而封閉的系統中生活，人類是否會成為地球上孑遺的族群呢？在缺少大自然天籟（如鳥叫蟲鳴、風聲雨聲）的環境中存活，人的聽覺是否會退化呢？少了四季輪替的自然景象與繽紛的生命，人的視覺是否也會退化呢？長期在玻璃與鋼骨架的硬體中生活，是否有如在人間的牢房中，只能與少數處境相似的人溝通呢？這種缺少多樣自然元素的彼此互動，人的情感是否也會硬化呢？人的思維向量與層次是否也會侷限化呢？如果人類的生活環境，只是維持生命系統的操作機器，是否猶如病房中垂危的病人需要特別加護呢？這種生活方式是我們在新世紀中所要追求的嗎？這種生活方式可以持續或長久嗎？在溫室中開放的花朵，即使再艷麗，也是短暫而難以生生不息的。這種僅靠密閉系統中類少量多的營養物質、水分與氣體，可以持續循環與再生使用很久嗎？沒有了陽光，不斷電系統又故障了，這種夜生活好過嗎？從生物圈2號實驗計畫中，我們似乎可以省思的課題還不少呢！人類實在很難用科技與工程營造與複製地球上複雜的自然生態系統，而藉以維護人類的生活。人類與地球環境互動衍生的生態文化，是融合了自然生態與人類文化，而不單是科學技術可以塑型的。從環境生態觀點，這說明了維持地球生態系的多樣性與完整性及其間的交互作用，對人類生存與生物多樣性維護，是極為重要的。從生態哲學與環境教育觀點，這何嘗不是警示我們不可能也不可以背離地球，更應改變人是「地球的寄生蟲」的短暫寄生性經營方式，而要建立我們與地球共榮共存的共生關係。雖然生物圈2號計畫實驗目標並未達成，但是這也給人類上了很好的一課：畢竟人不是萬能的，人類仍是要依賴地球而存活下去，人類要懂得順應自然，贊天地之化育，才能與地球共同地永續發展。環境教育季刊(42)：67-762000年6月貝類生物指標在環境變遷及污染評估上的應用趙大衛12四、結語所謂「失敗為成功之母」。雖然「生物圈2號計畫」設計的實驗失敗了，但是人們向大自然學習的生態省思，正提供了人類與地球永續發展極佳的環境教育題材。人怎麼去檢視地球環境視窗內容呢？人安裝在地球環境的程式適合嗎？人在地球環境中的操作適合嗎？「生物圈1號」－地球當機了，還可能再重新開機嗎？我們人類要記取「生物圈2號」實驗計畫失敗的意涵。目前哥倫比亞大學第二生物圈中心所提供的角色，不僅是持續進行生態系統的模擬實驗研究外，亦可進行生物多樣性(biodiversity)、農業林學(agro-forestry)、大氣化學(atmospherechemistry)、生物地質化學循環(biogeochemistry)、生態學(ecology)、生態生理學（ecophysiology）等科學研究。同時，第二生物圈中心也已開放做為參觀導覽及地球環境教育課程的教學場所。我們環境教育者可多方參與第二生物圈中心所提供的多樣式的環境研究與教育等課程，並將研習心得彼此交流與推廣。期盼在21世紀，我們可以掃除舊世紀殘存在地球環境中的病毒，並透過生態中心主義的環境教育，來改善人與地球環境的生態關係。參考文獻王鑫2000地理論壇：生物圈二號大地地理雜誌(144):11ColumbiaUniversity.1999.IntroductiontoBiosphere2Centerasaresearchfacility.16pp.Odum,E.P.1983.Basicecology.W.B.SaundersCo.,Philadephia,PA,USA.613pp.Sieloff,D.A.1995.Biosphere2:aworldinourhands.TheBiospherePress,Oracle,Arinoza,USA.142pp.