生态球

依据自然界水生生态系统的结构和运行规律设计制造的简单的人造生态系统

生态球（Ecosystem Ball）就是依据自然界水生生态系统的结构和运行规律设计制造的简单的人造生态系统。生态球由透明的玻璃球体组成，其中的非生命物质有水、沙、无机盐类；生命物质包括三类：水草和藻类（初级生产者）；鱼（消费者）；微生物（分解者）；光线从外部向瓶内辐射，瓶内外不断进行热交换。

概念介绍

生态球是世界上最早的全封闭式的生态系统——一个装在玻璃中的完整、独立且自我生存的微型世界。它采用美国宇航局技术，将科学知识与艺术观赏完美地结合在一起，以最简单、最生动地方式昭示了地球上的动植物以及水资源之间相互依赖的关系。生态球自90年代初问世以来，被人们冠以“科学项目”，“世界上最省心的宠物”，以及“封闭式水族馆”等称号，寓装饰、观赏以及教育性等多重价值于一体，实属馈赠亲友最难得的礼品。

每一只生态球内有微生物、鲜红的小虾和藻类，它们生活在过滤后的清澈的海水中。

生态球

球内生命唯一需要的是非直射的自然或人工光，毋需喂养或清理。生态球内进行的生态循环代表着简化了的地球生态循环。光线及水中的二氧化碳让藻类可进行光合作用，产生氧气，它们也会使用水中的无机营养物；小虾吸入氧气，释放出二氧化碳，并以藻类及细菌为食物，排出废物；细菌则把小虾的排泄物分解成无机营养物，同时也产生二氧化碳，供藻类使用。因此，生态球内的食物及气体皆可以不断的循环使用。

生态球内除了以上生物外，还有无生命的树枝状珊瑚及砂石为微生物提供藏身处所，以免被小虾吃掉。底部的砂石，占体积三分之二的海水，以及剩下的是空气，合起来代表着地球。生态球形状为球形或卵型（俗称鸭蛋型），有四种不同尺寸：小、中、大、特大。小型生态球预期寿命为2-3年，其它较大的型号因为有较多的小虾而寿命较长（5年左右）！

出现源起

生态球（Ecosystem Ball）是一细小、封闭的「微型世界」，其环境可支持球内的动植物生存。是由两位美国科学家，曹恒信博士（DR. JOE HANSON）和奇科森博士（DR. CLAIR FOLSOME）所发明。在1980年早期，美国太空总署（NASA）为了下列二个原因，对这生态球产生兴趣。其一，是因为这个生态球可以提供更多作为研究美国太空总署宇宙开发使命的资料。

其二，是因为可以帮助到太空总署研究（人类生命维持系统计划），作为参考资料去兴建太空站，用作日后开发太阳系的基地。

如将生态球比作小型地球的话，小红虾就是代表人类。所以这生态球可以引身到现今的地球，自然生态环境不断受到破坏，如继续被破坏下去及不加改善的话，所有生命可能受到死亡的威胁。这生态球的构思，正好提醒人类，维持生态平衡对生命的重要性，也令人们联想到地球上各种生物间的连锁关系及个中的奥秘。

此技术其后在太空总署之技术转移计划（Technology Transfer Program）中被私人公司（EcoSphere Associates Inc.）用以制造生态球。该公司也应用相同的原理制作了半封闭的淡水生态系统。

生态系统

生态球是一个密封的生态系统，就像地球一样。生态球由透明的玻璃球体组成，内有小虾、藻类、细菌、经过滤的海水、柳珊瑚目(Gorgonia)、小石及空气 (太空总署的设计内还有小蜗牛)。柳珊瑚目是也称海扇，海柳，海鞭，角珊瑚。生态球拥有与地球一样的部份重要成份。生态球中的小石代表地球的土地，有约三分二的水及三分一的空气，能量来源同样是阳光，当然还有生命：虾、藻及细菌。

生态球内进行的生态循环代表着简化了的地球生态循环。光线及水中的二氧化碳让藻类可进行光合作用，产生氧气，它们也会使用水中的无机营养物，藻类因此是系统中之生产者（producer）；小虾呼吸用去氧气，放出CO2，并以藻类及细菌为食物，排出废物，故此小虾是消费者（consumer）；细菌则把小虾之排泄物分解成无机营养物，供藻类使用，所以细菌成为分解者（decomposer）。柳珊瑚目及小石为微生物提供藏身处，免被小虾所吃，也为细菌提供生长地方，让其能作分解者分解生态系统中之废物。因此，生态球内的食物及气体皆可以不断的循环使用。

生态球是密封的，因此不能加入任何食物或气体，唯一可进入系统的是光线，整个系统也是靠光线作能量推动的。

细小的生态球平均寿命约2-3年，大型的可维持更长时间，最长的可达10年或以上。

制作维持

制作生态球

一个生态系统一般由4个部分组成：非生物环境（如土壤、矿物质、光、水、能量等）、生产者（如绿色植物）、消费者（如动物羊、虎等）和分解者（如细菌）。为维持一个生态系统的正常运转，4个部分缺一不可。

本活动通过制作一个简易的生态球，了解生态系统的物质循环和能量流动的过程。

工具与材料球形烧瓶（直径20cm或更大），柳条鱼，小田螺，小虾，水草，砂子，净水器。

制造过程

1．在洗净的球形烧瓶中，注入约三分之二容积的经净水器过滤过的自来水，加入砂子少量（积在底部约1cm厚），然后放入2只小田螺，3～5条小虾，3～5条柳条鱼，水草数根，加塞塞紧。

2．将瓶倒置，搁在架子上。放在有阳光照射的地方（如窗台上），定时观察生态球内的变化。

说明延伸

1．制作生态球时，球内水草和小鱼的质量比保持3∶1。

2．如无自然阳光照射，每天需用辅助光源（如台灯）照射生态球3min以上。

3．春秋两季，生态球内的生态平衡可维持2个月以上。

生态球的维持

要维持生态球，便要注意以下项目：

球内的藻量（颜色）：太多光会导致大量藻类繁殖，使水的pH值升高，也可能导致水体缺氧，杀死小虾；

温度：把生态球维持在摄氏15-25度之间，不可使温度有突然的改变；

光线：用人造光源或散射光，每天照6-12小时。在一定的时间和空间内，各种生物和非生物之间，通过不断的物质循环和能量流动，相互作用，相互依存，构成一个平衡统一的整体，这个整体称为生态系统。

科学分析

自然界的生命都在一定生态系统中生存和繁衍。长期以来，人们一直在研究生态系统的构成和运行规律，并尝试制造符合自然规律的人造生态系统。这是意义重大的探索。生态球就是依据自然界水生生态系统的结构和运行规律设计制造的简单的人造生态系统。其中的非生命物质有水、沙、无机盐类；生命物质包括三类：水草和藻类（初级生产者）；鱼（消费者）；微生物（分解者）；光线从外部向瓶内辐射，瓶内外不断进行热交换。

系统按以下规律运行：在光线照射下，含有叶绿素的水草和藻类从水中吸取无机营养盐和二氧化碳并进行光合作用，将上述物质转化为有机物存储在自身体内，同时放出氧气溶解在水中；水草和藻类自身生长需要消耗部分有机物和氧气，产生部分二氧化碳；鱼以藻类为食物，吸入氧气，呼出二氧化碳；鱼的排泄物和水草及藻类的残体被微生物分解成无机营养盐，分解时要消耗部分氧气，产生二氧化碳。新产生的无机盐和二氧化碳将在新的光合作用中再次被水草和藻类吸收、转化。物质和能量就这样在系统各环节中有规律的流动和循环往复，称这种状态为生态平衡。生态系统的结构配置不合理，将不能实现预期的系统运行状态，甚至根本不能运行；运行中系统的某一环节出现变化时生态平衡将被打破，通过调节实现新的生态平衡；当出现的变化超过系统调节能力时，生态系统将遭到破坏。

推广应用

科学家根据生态球的生态平衡道理，已经创造了一种新的农业，叫做“生态农业”。福建三明市有个洋口仔村，开展“无公害蔬菜生产试验区”，他们在蔬菜地上面架起塑料大棚，蔬菜株行间合理套种鸡腿菇、平菇、草菇、金针菇、香菇、木耳等食用菌；菜叶、猪粪、食用菌废渣和秸秆被用作沼气池的原料；产生的沼气又可做饭和照明以及给塑料大棚增温，沼气渣和水被送到鱼塘或塑料大棚作肥料；食用菌渣和菜叶也可作畜禽饲料。这种化腐朽为神奇，按照农业与周围环境相互作用的规律，合理使用农业资源，能产生最大经济价值的农业生产结构，就是生态农业。浙江文成县曾有个蚯蚓“状元”叶茂许，也是一个很好的例子。他喂养蚯蚓，制作蚯蚓粉喂猪，猪粪作沼气能源，沼气渣再来喂养蚯蚓，使蚯蚓、猪粪、沼气渣都得到了充分利用，做到蚯蚓多、猪壮、能源足，大大提高了经济效益。还有三明的台溪村立体生态示范场，在每一口鱼塘边上建起猪栏、鸭舍，塘岸边种上黑麦草、柱花草、台湾地瓜等各种饲料，用鸡粪、啤酒渣加工喂猪，割草喂鱼，猪粪水送进鱼塘，促进微生物繁殖，鱼塘淤泥又被用作饲料地的肥料，连续几年获得经济效益、环境效益和社会效益三丰收。

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