区别就是，他把广口瓶的盖子给封上了。他仿制的不是地球生命的一小部分，而是自给自足的
整个地球的自我循环系统。地球上的所有物质都处于某种循环之中（除了些许无足轻重的轻气
体的逃逸，以及陨石的少量坠落）。用系统科学的术语来说，地球在物质上是一个封闭系统。
而另一方面，从能量/信息的角度来看，地球又是开放的：阳光照射着地球，信息则来来去去。
像地球一样，福尔索姆的广口瓶在物质上是封闭的，在能量上是敞开的。他从夏威夷群岛的海
湾挖出含盐的微生物样本，把他们用漏斗倒进实验室用的那种
1升或者
2升的玻璃烧瓶中，然
后密封起来，再通过一个采样口抽取少许来测量它们的种群比率和能量流，直到它们稳定下
来。
如同皮姆发现随机混合物是多么轻易地形成自组织的生态系统时一样，福尔索姆也是大吃
一惊。他惊讶地发现，即使对封口的烧瓶中生成的封闭营养物质循环回路施以额外挑战，也阻
止不了简单微生物群落获得均衡状态。福尔索姆说，在
1983的秋天，他和另外一个叫曹恒信的
研究者意识到，封闭式生态系统，“哪怕它的物种类别再少，也几乎都能成活。”而那时，福
尔索姆最初的那些烧瓶，有些已经存活了
15年。最早的那一瓶是在
1968搭配封装的，到现在
已经有
25年的时间了。在此期间，没有向里面添加过一点空气、食物或者营养物质。尽管如
此，他这一瓶以及所有其它的瓶装生物群落，仅凭着室内的充足光照，在此后多年里仍然生长
旺盛。
不过，无论能够生存多长时间，这些瓶装系统都需要一个启动阶段，一个大概会持续
60
到
100天的波动危险期，在此期间任何意外都可能发生。高梅兹在他的珊瑚微生物中也看到了
这种情况：复杂性的开端植根于混沌之中。不过，如果复杂系统能够在一段时间的互相迁就之
后获得共同的平衡，那么之后就再没有什么能够让它脱离轨道了。
这种封闭的复杂系统到底能够运行多长时间？福尔索姆说，据说巴黎国家博物馆展出过一
株
1895年封入一个玻璃罐中的仙人掌，正是这个传说激发了他制造封闭的物质世界的最初兴
趣。他不能证实传说的存在，但据说在过去的一个世纪里，这株仙人掌上覆盖的藻类和苔藓的
颜色会依序从绿到黄循环变换。如果这个封闭的玻璃罐能获得光照和稳定的温度，那么，从理
论上说，这些苔藓没有理由不能生存到太阳毁灭的那一天。
福尔索姆的封闭微生物迷你世界有它们自己的生活节奏，也真实地反映了我们星球的生活
节奏。在大约两年的时间内，它们重复利用自己的碳，从二氧化碳到有机物质，再从有机物到
二氧化碳，循环往复。它们保持着一种与外界的生态系统相类似的生物生产率。它们生产出定
量的氧气，比地球的氧水平稍高。它们的能源效率与外部大生态系统相当。而且，它们赡养的
生物数量显然是不限定的。
福尔索姆从自己的烧瓶世界中得出这样的结论：是微生物——这种细小细胞构成的微型生
命，而不是红杉、蟋蟀或者猩猩——进行了最大量的呼吸，产生了空气，最终供养了地球上无
穷的可见生物。隐形的微生物基质引导着生命整体的发展进程，并将各种各样的养分环融合在
一起。福尔索姆觉得，那些引起我们注意的生物，那些需要我们照料的生物，就环境而言，可
能仅仅是一些点缀性的、装饰性的东西。正是哺乳动物肠道中的微生物，还有黏附在树根上的
微生物，使树木和哺乳动物在包括地球在内的封闭系统中有了价值。
8.2邮购盖亚
我的书桌上曾经摆放了一个小小的生态球。它甚至还有一个编号：58262号世界。我不必
为我的星球做什么，只要时不时地看看它就行了。
1989年
10月
17日下午
5点
04分，在突然袭来的旧金山地震中，58262号世界变成了齑
粉。在大地的震动中，一个书架从我办公室的墙面上松脱，砸在我的书桌上。一眨眼的功夫，
一本关于生态系统的厚重的大册子就把我的这个生态球的玻璃壳压得粉碎，像搅和打碎的鸡蛋
那样把它的液体内脏彻底地搅和在一起。
58262号世界是一个人工制作的生物圈，制作者精心地让它达到了一种平衡状态，以求它
能够永远生存下去。它是福尔索姆和曹恒信的那些微生物广口瓶的后裔之一。曹恒信是加州理
195196
工学院喷气推力实验室
为
NASA高级生保计划
工作的研究人员。与福尔索姆的微生物世界相
比，他创造出来的世界更具多样性。曹恒信是第一个找到包含动物在内的自维持生物的简单组
合的人。他把小盐水虾和盐卤藻一起放进了一个永续的密闭环境中。
他的这个封闭世界的商业版名称叫做“生态球”，基本上是一个跟大柚子差不多大小的
玻璃球。我的
58262号世界就是这些玻璃球中的一个。被彻底地封在这个透明球体中的有四只
小盐水虾、一团挂在一根小珊瑚枝上的毛茸茸的草绿色水藻，以及数以百万计的肉眼看不见的
微生物。球的底部有一点沙子。空气、水或者任何一种物质都不能出入这个球体。这家伙唯一
摄入的就是阳光。
打从开始制作时算起，年头最长的曹氏人造微生物世界已存活了
10年。这让人很意外，
因为游弋其中的盐水虾的平均寿命通常在
5年左右。照理说这些生物能在封闭的环境中一直繁
衍下去，但是让这些生物在这样的封闭世界里繁衍生息总归是个难题。当然，个体的盐水虾和
海藻细胞会死。获得“永生”的是群体的生命，是一个群落的整体生命。
你可以通过邮购买到一个生态球，就好像买到一个盖亚或者一种自发生命的实验。你从塞
满填充物的包裹中拆出这样一个球体来。在经历了剧烈震荡的旅程之后，那些小虾看起来仍然
.
195喷气推力实验室：Jet
Propulsion
Laboratory
.
196高级生保计划：Advance
Life-support
Program
很健康。然后，你用一只手托起这个炮弹大小的生态球，对着光照，它会闪烁出宝石一样纯净
的光芒。这是一个被吹制进瓶子的世界，玻璃在顶部整齐地收拢在一起。
这个生态球就呆在那里，生存在它那种脆弱的不朽之中。自然学家彼得.沃肖尔手里有一
个第一批制造出来的生态球，一直放在他的书架上。沃肖尔的读物包括那些已故诗人的隐晦诗
作、法国哲学家的法语著作，以及关于松鼠分类学的专题论文。对于他来说，自然就是诗歌的
一种；生态球则是一个大肆宣传实体的皮书套。沃肖尔的生态球生活在善意的忽视下，几乎相
当于某种不用去照料的宠物。关于他的这种“非嗜好”，沃肖尔写到：““你不能喂虾。不能
去除残腐。你也不能去摆弄那些根本就不存在的过滤器、充气机或者泵机。你也不能把它打开
来用手指去测试水温。你所能做的唯一的事情——如果‘做’在这里还是合适的词汇的话——
就是观察和思考。”
生态球是一个图腾，一个属于所有封闭的生命系统的图腾。部落民众选出某种图腾物，作
为连接灵魂与梦想这两个相互分离的世界的桥梁。而生态球，这个被封闭在晶莹剔透的玻璃里
面的独特世界，仅仅凭着“存在”，向我们发出邀请，让我们去沉思那些难以把握的图腾似的
理念，比如“系统”、“封闭”、甚至“存活”。
“封闭”意味着与流动隔绝。一个树林边上修剪整齐的花园，独立生活在自然形成的野生
状态的包围中。不过，花园生态所处的分离状态是不完全的——是想像多于现实的分离。每一
个花园，实际上只是我们都身历其中的更大生物圈的一小部分。水分和营养物质从地下流入其
中，氧气和收获物又会从中“流出”。如果没有花园之外的那个持续存在的生物圈，花园自己
就会衰败消失。一个真正的封闭系统，是不会参与外部元素流动的；换句话说，它所有的循环
都是自治的。
“系统”意味着相互连通。系统中的事物是相互纠结的，直接或者间接地连接到一个共同
的命运。在一个生态球世界中，虾吃藻类，藻类靠阳光生存，微生物则靠两者产生的“废料”
生存。如果温度上升得太高（超过华氏
90度
197），虾蜕皮的速度就会超过它进食的速度，这样
一来它们实际上就是在消耗自己。而如果没有足够的光照，藻类的生长速度就达不到虾所需要
的水平。虾摇摆的尾巴会搅动水，从而搅起微生物，让每个小虫都能得到晒太阳的机会。生态
球除了个体生命，更有整体生命。
.
197华氏
90度：约合摄氏
32.2度。
“存活”，意味着惊喜。完全黑暗的环境里，一个普通的生态球可以生存
6个月，与逻辑
预期相反。而另外一个生态球，在一个温度和光线非常稳定的办公室里呆了两年之后，突然有
一天爆发了繁育潮，在球里平添了
30只小虾仔。
不过，静态才是生态球的常态。沃肖尔不经意地写过这样一段话：“有时候你会觉得这个
生态球太过平静，和我们匆忙的日常生活形成鲜明的反差。我曾经想过要扮演一次非生物的上
帝。拿起它摇晃一阵：来点地震怎么样，你这小虾米！”
对生态球世界来说，像这样时不时地让其公民混乱上一阵，还真的是一件好事。纷扰维护
着世界。
森林需要破坏力巨大的飓风来吹倒老树，以便腾出空间让新树生长。大草原上的流火，可
以释放必须经过火烧才能摆脱硬壳束缚的物质。没有闪电和火焰的世界会变得僵硬。海洋既有
在短期内形成海底暖流的激情，也有在长期的地质运动中挤压大陆板块和海床的激情。瞬间的
热力、火山作用、闪电、风力以及海浪都能够让物质世界焕然一新。
生态球中没有火，没有瞬间的热力，没有高氧环境，没有严重的冲突——即使在它最长的
循环周期里也没有。在它的那个小空间里，在数年的时间里，磷酸盐——所有活细胞的重要成
分，会跟其他元素非常紧密地结合在一起。从某种意义上说，把磷酸盐剔出这个生态球的循
环，就会逐渐减少产生更多生命的希望。在低磷酸盐的环境中，唯一能够繁荣兴盛的只有大块
的蓝绿海藻，那么，随着时间的推移，这个物种势必在这些稳定系统中占据主导地位。
给这玻璃世界加点东西，比如能够产生闪电的附件，也许能逆转磷酸盐的沉降，以及摆脱
随之而来的蓝绿海藻必然的接手。一年有那么几次，让这个由小虾和藻类组成的平静世界产生
几个小时的灾祸，噼啪作响、嘶嘶作声、沸腾起来。它们的休假当然会就此泡汤，但是它们的
世界却可以从此焕发青春。
在彼得.沃肖尔的生态球中（除了他的遐想之外，这个球多年来一直放在那里没人打
扰），矿物质已经在球体的内部凝成一层坚实的晶体。从盖亚理论的角度来说，就是生态球制
造出了陆地。这块“陆地”——由硅酸盐、碳酸盐以及金属盐组成——之所以在玻璃上形成，
是因为电荷的作用，是一种自然形成的电解沉积。唐.哈曼尼，那个生产生态球的小公司的主
要负责人，对他的小型玻璃盖亚的这种趋势非常熟悉，他半真半假地建议说，可以通过给这个
球体焊上一根地线来阻止石化层的形成。
最后，盐晶会因为自身的重量从玻璃球的表面脱落下来，沉积到液体的底部。在地球上，
海底沉积岩的累积，也正是更大范围的地质循环的一部分。碳和矿物质通过水、空气、土地、
岩石进行循环，然后重新返回到生命体中。生态球也是如此。它抚育的各种元素，也是通过大
气、水和生物圈所组成的循环达到了动态平衡。
绝大多数的野外生态学家都感到惊讶，这样一种自我维持的封闭世界居然能够如此简单。
看来随着这种玩具式的生物圈的出现，那种可持续的自给自足状态也可以轻易地创造出来，特
别是如果你对这种系统维持的到底是哪些生物不太在意的话。可以说，邮购的生态球证明了一
个不同寻常的断言：自我维持的系统“主观上”愿意出现。
如果说简单的小型系统唾手可得，那么我们到底能够把这种和谐扩大到什么程度，而不至
于失去这样一个除了能量输入之外完全封闭的自我维持的世界呢？
事实证明，生态球按比例放大后仍很完好。一个巨大的商业版生态球可达
200升。这差不
多是一个大垃圾箱的容积——大到你无法环抱。在一个直径
30英寸漂亮的玻璃球里，海虾在
海藻的叶片之间戏水。不过，与通常只有
3、4只食孢虾的生态球不同，这个巨大的生态球里装
了
3000只虾。这是一个有自己居民的小月球。大数定律在这里应验；多则意味着不同。更多的
个体生命让这个生态系统更具活力。事实上，生态球越大，达到稳定所需时间就越长，破坏它
也就越困难。只要处于正常状态，一个活系统的的集体代谢过程就会扎下根，然后一直持续下
去。
8.3人与绿藻息息相关
下一个问题显然是：这种与外界流动隔绝的玻璃瓶，到底要多大、里面要装些什么样的活
物，才能保障人在里面生存？
当人类的冒失鬼们冒险穿越地球大气这个柔软的瓶壁的时候，上述的学术问题就具备了现
实意义。你能通过保证植物持续存活，来让人类在太空里像虾在生态球里一样持续存活吗？你
能把人也封闭在一个受到日光照射、有充足的活物的瓶子里，让他们相互利用彼此的呼吸吗？
这是一个值得动手去探寻的问题。
小学生都知道，动物消耗植物产出的氧气和食物，植物则消耗动物产出的二氧化碳和养
料。这是一个美好的镜像：一方生产另一方所需要的东西，就好象虾和水藻那样，彼此服务。
也许，可以按照植物和哺乳动物对等的要求，以一种正确的方式把它们搭配在一起，它们就能
够相互扶持。也许，人也能在一个封闭的容器里找到适合自己的生物体化身。
第一个足够疯狂来做这个尝试性实验的人，是一名莫斯科生物医学问题研究所的俄罗斯研
究员。在对太空研究热火朝天的头些年里，叶夫根尼.舍甫列夫
198于
1961年焊了一个铁匣子，
匣子的大小足以把他还有
8加仑的绿藻装进去。舍甫列夫的精心计算表明，8加仑的小球藻在
钠灯的照射下可以产生足够一个人使用的氧气，而一个人也可以呼出足够
8加仑的小球藻使用
的二氧化碳。方程的两边可以相互抵消成为一体。所以，从理论上说，应该是行得通的，至少
纸面上是平衡的，在黑板上的演算也非常完美。
但在这个气密的铁仓里，情况却全然不同。你不能凭理论呼吸。假如绿藻发育不良，那天
才的舍甫列夫也得跟着倒霉；反之，如果舍甫列夫玩完了，那绿藻也活不下去。换句话说，在
这个匣子里，这两个物种几乎是完全共栖的关系，它们自身的生存完全依赖对方的存在，而不
再依赖外部那个由整个星球担当、以海洋、空气以及各种大小生物构成的巨大的保障网络。被
封闭在这个舱里的人和水藻，实际上已经脱离了由其他生命编织起来的宽广网络，形成一个分
离的、封闭的系统。正是出于对科学的信念，干练的舍甫列夫爬进了舱室并封上了门。
.
198叶夫根尼.舍甫列夫（Evgenii
Shepelev）：第一位在封闭的生命系统内中生活的人类。构成该系统生物再生部分的
只有小球藻。
绿藻和人坚持了整整一天。在大约
24个小时的时间中，人吸入绿藻呼出的气息，绿藻吸
入人呼出的气息。之后腐败的空气把舍甫列夫赶了出来。在这一天临近结束的时候，最初由绿
藻提供的氧气浓度迅速降低。在最后一刻，当舍甫列夫打破密封门爬出来的时候，他的同事们
都被他的小屋里的那令人反胃的恶臭惊呆了。二氧化碳和氧气倒是交换得颇为和谐，但是绿藻
和舍甫列夫排出的其他气体，比如甲烷、氢化硫以及氨气，却逐渐污染了空气。就好象寓言中
那个被慢慢烧开的水煮熟的快乐青蛙，舍甫列夫自己并没有注意到这种恶臭。
舍甫列夫带有冒险色彩的工作，受到了远在北西伯利亚的一个秘密实验室中的其他苏联研
究人员的严肃对待，后者继续做了舍甫列夫的工作。舍甫列夫自己的小组能够让狗和老鼠在绿
藻系统中生存最长
7天。他们不知道，大约在同一时间，美国空军航空医学学院把一只猴子关
进了由绿藻制造的大气里
50个小时。在此之后，舍甫列夫他们把一桶
8加仑的小球藻放在一个
更大密封室里，并且调节了绿藻的养料以及光线的强度，创造了一个人在这个气密室里生存
30
天的记录！在这个特别持久的过程中，研究人员发现绿藻和人的呼出物并不完全相称。要想保
持大气的平衡，还需要使用化学滤剂去除过量的二氧化碳。不过，让科学家们感到鼓舞的是，
臭臭的甲烷的含量，在
12天之后就稳定下来了。
到了
1972年，也就是十多年之后，这个苏联的研究团队，在约瑟夫.吉特尔森的带领下，
建立了能够支撑人类生存的第三版小型生物栖息地。俄国人管它叫生物圈３号。它的里面很拥
挤，仅可供三人生存。4个小气密室里装进了好几桶无土栽培的植物，用氙气灯照射。盒装的
人在这些小房间里种植、收获那些俄罗斯出产的作物——土豆、小麦、甜菜、胡萝卜、甘蓝、
水萝卜、洋葱和小茴香。他们的食物一半来自这些收获的作物，包括用小麦做出的面包。在这
个拥挤、闷热的密封暖房里，人和植物相依为命共同生活长达
6个月之久。
这个匣子其实还不是完全密封的。它密封的空气倒是没有气体交换，但它只能再循环
95%
的水。苏联科学家事先在里面存储了一半的食物（肉类和蛋白质）。另外，生物圈
3号不能对
人类的排泄物或者厨房垃圾进行回收；生物圈
3号的住客只得把这些东西从匣子里排放出去，
这样也就排出了某些微量元素和碳。
为了避免所有的碳都在循环中流失，居民把死掉的植物中那些不能吃的烧掉一部分，把它
变成二氧化碳和灰烬。几个星期里房间就积累了不少微量气体，源头各有不同：植物、建材还
有居民自己。这些气体有些是有毒的，而当时的人们还不知道如何回收这种气体，于是，只好
用催化炉把这些东西“烧”掉。
当然，NASA对在太空为人类提供食物和住所也非常感兴趣。1977年，他们发起了一个持
续至今的计划：受控生态生命保障系统
199。NASA采用的是简约式的方法：寻找能够生产出人类
消耗所必需的氧气、蛋白质以及维他命的最简单的生命形式。事实上，正是在摆弄这些基本系
统的过程中，身为
NASA一员的曹恒信偶然发现了虽然有趣但在
NASA眼中并不是特别有用的虾/
藻搭配。
1986年，NASA启动了面包板计划
200。这个计划的目的是在更大的范围内实现那些在桌面上
获得的试验结果。面包板计划的管理人找到一个“水星号”宇宙飞船
201遗留下来的废弃的圆
筒。这个巨大的管状容器，曾经用作安在“水星号”火箭顶尖上的小型太空舱的压力测试室。
NASA给这个双层结构的圆柱体外面添加了通风和给排水管道系统，把里面改装成带有灯具、植
物和循环养料架的瓶装住宅。
与苏联的生物圈
3号试验的办法一样，面包板计划利用更高等的植物来平衡大气、提供食
物。一个人一天能勉强下咽的绿藻实在有限，而且，就算一个人只吃绿藻，小球藻每天能为人
类提供的养分也只达到人类所需的十分之一。正是这个原因，NASA的研究人员才放弃了绿藻系
统而转向那些不仅能清洁空气，而且还能提供食物的植物。
看起来每个人都不约而同想到了超密集栽培。超密集栽培能够提供真正能吃的东西，比如
说小麦。而其中最可行的装置，就是各种水培装置，也就是把水溶性的养料通过雾、泡沫的形
式传输给植株，或者用薄膜滴灌的方式给那些遮盖了塑料支撑架的莴笋之类的绿叶植物输送养
分。这种精心设计的管道装置在狭窄的空间生产出密集的植物。犹他州大学的弗兰克.索尔兹巴
利202找到了不少精确控制的办法，把小麦生长所需的光照、湿度、温度、二氧化碳含量以及养
料等控制在最佳状态，将春小麦的种植密度扩大了
100倍。根据野外试验的结果，索尔兹巴利
.
199受控生态生命保障系统：CELSS，Controlled
Ecological
Life
Support
System
.
200面包板计划：Breadboard
Project
.
201“水星号”：是美国的第一代载人飞船，总共进行了
25次飞行试验，其中
6次是载人飞行试验。“水星号”飞船计
划始于1958年
10月，结束于1963年
5月，历时
4年
8个月。
.
202弗兰克.索尔兹巴利（Frank
Salisbury）：1955年获加州理工学院植物生理学/地球化学博士学位，先后在波摩纳学
院、科罗拉多州州立大学任教，1966年到犹他州州立大学农业学院担任新建立的植物科学系主任直至退休。研究范围包
括开花生理学、雪下植物生长、受控环境下的植物生长（以向宇航员提供食物和氧气）以及植物对地心引力的反应等。
估算出在月球基地之类的封闭环境下每一平方米超密集播种的小麦能够产出多少卡路里。他的
结论是，“一个美式橄榄球场大小的月球农场能够供养
100名月球城居民”。
100个人就靠一个足球场大小的蔬菜农场过活！这不就是杰弗逊的那个农业理想国的愿景
吗！你可以想象一下，一个近邻的星球聚居着无数带有超大圆顶的村庄。每一个村庄都可以为
自己生产食物、水、空气、人以及文化。
然而，NASA在创造封闭的生存系统方面给许多人的感觉是，过于小心谨慎、速度缓慢得令
人窒息，而且简约到了令人无法容忍的程度。事实上，NASA这个“受控生态生命保障系统”可
以用一个很贴切的词来形容：“受控”。
而我们需要的，却是一点点的“失控”。
8.4巨大的生态技术玻璃球
那种比较合适的失控状态，发端于靠近新墨西哥州圣达菲的一家年久失修的大牧场。在二
十世纪七十年代早期，也就是公社最繁荣的时代，这家牧场收拢了一群文化不适应的典型叛道
者。当时，绝大多数公社都在随心所欲地运转。而这个被命名为协作牧场的大牧场并未随波逐
流。这个新墨西哥州的公社要求其成员遵守纪律，辛勤劳作。大灾变来临时，他们不是听天由
命，怨天尤人，而是致力于研究怎么做才能摆脱社会的疾患。他们设想出几个制作巨型精神方
舟的方案。那异想天开的方舟设计得越是宏大，大家对整个的构想就越感兴趣。
想出了这个令人振奋的主意的，是公社的建筑师菲尔.霍斯。1982年，在法国开的一次会
议上，霍斯展示了一个透明球体太空飞船的实体模型。这个玻璃球里面有花园、公寓，还有一
个承接瀑布的水潭。“为什么仅仅把太空生活看成是一段旅程，而不把它当做真正的生活来看
待呢？”霍斯问到。“为什么不仿造我们一直游历其中的环境建造一艘宇宙飞船呢？”换句话
说，为什么不创造一个活的卫星，来替代打造出来的死气沉沉的空间站呢？把地球本身的整体
自然环境复制出来，做出一个小型的透明球体在太空中航行。“我们知道，这是行得通的。”
富有魅力的牧场领导者约翰.艾伦说道，“因为这其实就是生物圈每天在干的事情，我们要做
的，只不过是找出合适的规模。”
在离开牧场之后，协作牧场的成员仍在继续努力实现这隐秘的生活方舟的梦想。1983年，
德克萨斯州的艾德.巴斯，前牧场成员之一，利用家族非常雄厚的石油财富的一部分，为建造这
个方舟的实证原型提供了资金。
跟
NASA不一样，协作牧场人解决问题靠的不是技术。他们的想法是尽可能多地在密封的
玻璃圆顶屋内添置生物系统——植物、动物、昆虫、鱼还有微生物，然后，依靠初始系统的自
我稳定倾向自行组织出一个生物圈的大气。生命经营的事业就是改造环境使其有益于生命。如
