研究受控环境实验室内的气候变化

谢菲尔德大学的受控环境设施十分值得称道。其动植物科学系共有 58 个先进的受控环境室和植物生长研究室，可以模拟从极地到热带的所有气候。

谢菲尔德大学在 2005 年举办了百年华诞庆祝活动。该大学成立于 1905 年，其历史可追溯至 19 世纪初，也就是 1828 年谢菲尔德医学院成立之时。如今，该大学设有 70 个院系并拥有超过 24,000 名学生。动植物科学系在其开展的研究中享有盛誉，尤其是在植物科学、动物学和微生物生态学方面。其植物生长研究设施也赫赫有名，这是一个由多个研究室组成的受控环境设施，可用于研究整个地球和各种生态系统中的植物如何应对气候变化。

控制环境

虽然谢菲尔德大学的植物生长室设在动植物科学系内，但分子生物学系和生物技术系等其他系也使用这些先进的实验室。其步入式实验室面积超过 15 m²。实验室由计算机控制，可以监测温度、湿度、光合有效辐射以及二氧化碳浓度，并使用维萨拉产品测量湿度和 CO₂。实验室配备维萨拉 CARBOCAP® 二氧化碳探头 GMP343。“我们还将在新项目中使用维萨拉探头”，系实验室负责人 Darren Rose 说。

受控环境的温度可在夏季和冬季气温之间调节，湿度也可以在从干燥的苔原到热带雨林的范围内切换，CO₂ 浓度范围则可以从环境浓度升高至 2000 ppm 的 CO₂ 浓度。学校目前正在进行一项开发工作，试图将众多研究室的 CO₂ 控制范围扩大为 180 ppm（低于环境浓度水平）到 4000 ppm（超高浓度），并且控制过程不受外部环境 CO₂ 浓度（通常在 380 ppm 左右）的影响。

展望未来

谢菲尔德大学的实验室可以模拟地球上的环境。室内开展的研究旨在确定气候和大气变化会给植物带来什么样的后果。显而易见，未来大气中的 CO₂ 浓度会增加，因此人们需要研究 CO₂ 浓度的升高对地球植被的影响以及当前生态系统的改变方式。大气中的 CO₂ 浓度、全球植被分布及其结构和当前气候之间的关系错综复杂。这其中任意方面发生变化都会影响大气和生物圈之间的整个陆地碳循环。

对于食品生产来说，了解气候变化对农作物生长的影响也至关重要。因为气候变化还会影响能够破坏农作物的病虫害的数量和种类。在植物实验室内开展的实验研究越多，对于未来可能出现的气候情景的建模也就更为准确。除了研究未来的气候变化外，受控环境还将模拟过去的气候事件。例如，只需按几个按钮，即可快速设置模拟史前冰河时代、CO₂ 浓度低于环境浓度的极地环境。模拟过去的气候有助于研究人员了解气候变化对植物进化的影响。

实验室校准

研究室的频繁使用及其高标准要求意味着至少要每 6 个月进行一次检验维护。“我们有一套非常严格的校准程序”，实验室负责人 Darren Rose 说道，他负责确保此设施可以顺利开展一切工作。包含维萨拉 HUMICAP® 手持式温湿度仪表 HM70 和维萨拉 CARBOCAP® 二氧化碳探头 GMP343 的校准套件经常用于在研究室执行现场检查。

扩建计划

动植物科学系正计划通过建造两个研究型温室和一个极地模拟研究实验室来扩建其功能强大的设施。新设施将使受控环境区扩大约 500 m²，并且能够支持对温度、湿度、光照和 CO₂ 浓度的控制和监测。

本文最早发表于维萨拉新闻 169/2005（作者：Maria Uusimaa，来自芬兰赫尔辛基市维萨拉公司）。