植物学家博伊得 · 斯特瑞恩（Boyd strain）常常在北加利福尼亚的德哈蒙附近步入杜克森林的一片非常特殊的区城。这并不仅仅是一-片青翠而又安的火炬松、香枫树、山茱萸和忍冬属地带。当他在树丛中奋力向前时，他充分意识到，这一小片丛林预示着令人忧虑的未来环境。人类正是在这种环境里改变了地球大气的成分，以面迫使自然界以现今无法预计的方式发生巨变。

事实上，斯特瑞恩和他的同事们已在那儿创造了一片未来的天地，从而使我们有助于理解文明在潜移默化中对森林所造成的一个更为有害的影响。他们已经建造了16个塔。这些塔围成一个圆圈。每个塔从纤细的金属臂上量挂着长长的管子，它们赫然垂吊在树木、灌木丛、野草以及斯特瑞恩的上面。这些塔喷出由计算机控制的超量二氧化碳气体流，这是一种无色、无嗅的气体，其浓度由于矿物燃料的燃烧以及泥土的流失而已经在地球大气中悄悄而又逐渐地增加着。斯特瑞恩与其同事们将研究在植物“吸"进这些超量气体后，当地的植被、土壤以及动物将对此作出什么反应。

这一项目被称作超量二氧化碳空气浓缩工程、简称为FACE。其雄心勃勃的目标是，在一个生长着树林的100多平方呎宽的开放性区域内，在面临各种风吹的气候条件下，创造一个大型的21世纪的大气环境。

斯特瑞恩所研究的FACE除了它的生物效应外，大气中稳步增长的二氧化碳含量将很快使地球产生低度的热量。因为更高的二氧化碳含量会有效地掳捉到太阳的热能，从而提高大气中的温度。许多科学家预言，这种“温室效应"将会有潜在的灾难性后果，而且有些人士认为它已经造成了这些后果。

正是由于这些原因，二氧化碳，即CO₂，成了斯特瑞恩作为一个植物学家的毕生工作内容。

斯特瑞恩与其研究生们的大部分工作是在杜克大学的人工气候室内完成的。这是一间宽敞的高技术温室，植物在里面可以在各种模拟条件下生长这种模拟条件包括过去、现在以及未来，斯特瑞恩在人工气候室的计算机控制室内最喜欢进行的其中一项实验表明了高浓度CO₂是如何剧烈地刺激了秋葵的生长。他称秋葵为“一种喜欢高温的植物。”在华氏73度（摄氏22.8度）的适中温度下它就无法生长甚至繁殖。不过当秋葵这种植物在比正常二氧化碳含量高1倍的空气中培植时，它们在华氏73度下能与在华氏89度（摄氏31.6度）下生长得一样好。“这确实使我看到了CO₂的补偿效应"。他说。

从那以后，斯特瑞恩的小组还发现，CO₂能减少含盐土壤的张力效应。而其他研究也表明。高浓度CO₂会减少植物的水分损耗。从而抵消了干旱的影响。”因此日前有很多农业及环境的压力将借助于过多的二氧化碳而得到缓解。”他说道，斯特瑞恩相信，大气中早已增加了的二氧化碳合对本世纪粮食产的提高起到了一定的作用。“从农业的观点来看，我们正在为整个世界的大气层施肥。”他说道。在未来，某些主要作物会生长得更好。例如，据报道，当土壤营养和水分得到保证时，棉花、小麦、稻谷和大豆在高浓度CO₂的情况下会加速它们的生长。

尽管有这些优点。斯特瑞恩并不认为这个世界应该保持高浓度CO₂含量。首先，实验表明。其他重要作物，如棉花、高粱以及甘蔗早已最大限度地吸收了二氧化碳，因而再有任何浓度的增加估计不会增加这些品种的产量，他与其他研究者们已经发现，甚至当高浓度CO₂促进了植物的生长时，它实际上也降低了枝叶纤维的营养值。例如，与南卡罗来纳大学大卫 · 林肯的合作研究表明，由于CO₂过多而繁茂的植物叶子最后会变得缺乏蛋白质。于是，地球上所有以植物为生的动物，从昆虫到羊和牛，最后会吃得更多而获得更少。“而吃植物绿色部分的人将会得到缺乏营养的物质，甚至当你为土壤施肥时也是如此。”斯特瑞恩说道。这一切也许会破坏自然界的平衡。昆虫为了生存也许不得不吞吃掉更多的植物原料，而更多的昆虫也许会挨饿。吞吃昆虫的动物从而也许就更没有什么东西可吃了。

斯特瑞恩与其同事们通过实验证据还发现，高浓度二氧化碳将会提高园丁们力求除去的那种植物的竞争性，既然野草对二氧化碳特别有反应，我们可能会看到“一个不断增加着的野草世界”，斯特瑞恩说道，“我关心的是，那样的世界将是一个更加难以管理的地方，不过由于未来的那个特别的部分将是一种不便和耗费，因而它将不会是文明的终结。”

斯特瑞恩认为：“在高浓度CO₂条件下生长良好的植物是像葛藤、日本忍冬属、蒲公英以及许多农业中的野草之类的东西。”树木也会改变其生长的方式。莱斯利 · 亨利是斯特瑞恩以前的一个学生，目前在北卡罗来纳州立大学任教。他已经发现，香枫属植物在浓度较高的二氧化碳大气中将比火炬松扩散得更为有力。“你很难建成一个火炬松森林，”他说道，“不过你将建成一片杂交种植的因而不那么赢利的小丛林。”

虽然人工气候室帮助杜克的研究者们作出了重要的发现，不过其模拟的环境却并非自然的。它的生长实验室内得不到真正的阳光或真正的雨水。于是斯特瑞恩小组在1989年开始向他们在杜克森林中建造的一些清洁的、六角形的“开放性顶盖”试验室内灌注CO₂。其开放性顶盖使植物能在与外界空气接触的条件下生长。同时，这些结构的塑料壁可以起到防风墙的作用。这样，增加的二氧化碳便能有效地与里面的空气相混合。尽管其顶盖是开放的，但在多余的CO₂溢出之前，植物还是能与加浓的CO₂相接触。

斯特瑞恩认识到，开放性顶盖试验室是很浪费的。“你无法使CO₂循环使用。”他说道，“你只能不断向里面增加CO₂。”虽然开放性顶盖试验室比人工气候室具有更少的人为调节因素，'但它们仍然完全是非自然的。科学家们必须不断追问，植物是否由于过多的（302或由于有机玻璃防风墙的封闭性而生得更好。“你增加了20%的繁殖力，仅仅是因为你控制着植物并且不使它接触大风，”斯特瑞恩说道，“而昆虫几乎不会获得以这种方式生长的植物。”开放性顶盖试验室的容量也是有限的。例如，它们无法容纳一棵发育完全的树木，更不用说一个复杂的森林环境了。

因此，斯特瑞恩在他对真实世界状况的持续探索中，全神贯注于由布鲁克海文国家实验室的合作者们于1992年至1993年期间在杜克森林建造的环形塔。FACE项目是由布鲁克海文的生物系统过程学部门负责人乔治 · 亨利设计的。为了完成保持精确的CO₂浓度这一任务。亨利的实验系统将压缩罐中的加压二氧化碳与空气混合，以达到所要求的浓度。这样，加浓的002空气便被送往环形塔的中央，并通过其他管道的网络送到16个细长塔的阀门，从而得到均匀分布，最高的中央塔上的仪器监视着风向和风速。风的信息经过整理后，计算机便能确定每个阀门应该开还是关，以尽可能保证试验区里的气体分布均匀。

FACE在长期内的最大费用将是“CO₂的传输和供应”，另一位与斯特瑞恩一起工作的杜克大学植物学和地理学教授威廉 · 施莱辛格预言道，你在一片不加控制的土地区域内基本上保持着较高的气体浓度。当你这么做时，你始终明白，它正在离开你。这看上去效率极低，但绝对有必要这么做。”

亨利的布鲁克海文小组通过在亚利桑那和密西西比的棉花地建造较小的环形场来控制过多的CO₂而开创了FACE的概念。杜克森林实验是首次探索在树林中使用FACE。如果研究者们能够找到资助的话，杜克大学也许最后会在邻近地区建造不少于16个由塔构成的环形场。

斯特瑞恩于1969年从瑞伏赛德搬到了杜克大学。因为杜克具有“这个国家在生理生态学方面最著名的课程。”斯特瑞恩在1977年成了一位全职教授。第二年他就开始担任达10年之久的杜克人工气候室主任。

正当斯特瑞恩最雄心勃勃的生态学实验开始起飞时，他同时正在退出那个项目。最近他就本地的FACE科学指导一职向研究土壤对CO₂影响程度的世界性权威施莱辛格提出了辞呈。斯特瑞恩说他已经交出大权，因为他计划于1997年退休。

施莱辛格将寻求足够的资金来建造并运转12个以上的FACE环形塔场。他说第一个环形塔场已经证明那个概念是行得通的。不过它无法用于多项科学实验，因为工人们在建造它时却使环境“废弃”了。“我们不仅要学习如何造成一种环境，而且要在许多方面学习如何不造成一种环境。”

在建造新的项目时我们应有环境保护意识。这些项目应坐落于经过清理过的地区，而不是在现存的森林中。这样的话，一旦塔和传输管安装完毕后，未受干扰的树林从一开始便能在自然的条件下生长，而且随着它们的成长，树林就能逐年得到CO₂的经常性供给。

随着大气中二氧化碳含量的增长，“我并不指望我们会看到物种多样化的发展，”施莱辛格说道，“几乎在每一个自然共同体得到施肥的情况下，物种的多样性都在减少。当你向湖中倾倒磷，向草地倾倒氧时，情况就是这样。而且当我们使森林受到二氧化碳的影响时，我预计情况也将如此。因此，我作为一个生态学家的内在感觉是，这将会减少我们的物种多样性。”

[Special Features service，123，#8 Reprinted with permission from Duke Magazine，Copyright（c）1993 Duke university]