謝菲爾德大學(xué)的受控環(huán)境設(shè)施十分值得稱道。其動(dòng)植物科學(xué)系共有 58 個(gè)先進(jìn)的受控環(huán)境室和植物生長研究室，可以模擬從極地到熱帶的所有氣候。
謝菲爾德大學(xué)在 2005 年舉辦了百年華誕慶?；顒?dòng)。該大學(xué)成立于 1905 年，其歷史可追溯至 19 世紀(jì)初，也就是 1828 年謝菲爾德醫(yī)學(xué)院成立之時(shí)。如今，該大學(xué)設(shè)有 70 個(gè)院系并擁有超過 24,000 名學(xué)生。動(dòng)植物科學(xué)系在其開展的研究中享有盛譽(yù)，尤其是在植物科學(xué)、動(dòng)物學(xué)和微生物生態(tài)學(xué)方面。其植物生長研究設(shè)施也赫赫有名，這是一個(gè)由多個(gè)研究室組成的受控環(huán)境設(shè)施，可用于研究整個(gè)地球和各種生態(tài)系統(tǒng)中的植物如何應(yīng)對氣候變化。
控制環(huán)境
雖然謝菲爾德大學(xué)的植物生長室設(shè)在動(dòng)植物科學(xué)系內(nèi)，但分子生物學(xué)系和生物技術(shù)系等其他系也使用這些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。其步入式實(shí)驗(yàn)室面積超過 15 m2。實(shí)驗(yàn)室由計(jì)算機(jī)控制，可以監(jiān)測溫度、濕度、光合有效輻射以及二氧化碳濃度，并使用維薩拉產(chǎn)品測量濕度和 CO2。實(shí)驗(yàn)室配備維薩拉 CARBOCAP® 二氧化碳探頭 GMP343。“我們還將在新項(xiàng)目中使用維薩拉探頭”，系實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Darren Rose 說。
受控環(huán)境的溫度可在夏季和冬季氣溫之間調(diào)節(jié)，濕度也可以在從干燥的苔原到熱帶雨林的范圍內(nèi)切換，CO2 濃度范圍則可以從環(huán)境濃度升高至 2000 ppm 的 CO2 濃度。學(xué)校目前正在進(jìn)行一項(xiàng)開發(fā)工作，試圖將眾多研究室的 CO2 控制范圍擴(kuò)大為 180 ppm（低于環(huán)境濃度水平）到 4000 ppm（超高濃度），并且控制過程不受外部環(huán)境 CO2 濃度（通常在 380 ppm 左右）的影響。
展望未來
謝菲爾德大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室可以模擬地球上的環(huán)境。室內(nèi)開展的研究旨在確定氣候和大氣變化會(huì)給植物帶來什么樣的后果。顯而易見，未來大氣中的 CO2 濃度會(huì)增加，因此人們需要研究 CO2 濃度的升高對地球植被的影響以及當(dāng)前生態(tài)系統(tǒng)的改變方式。大氣中的 CO2 濃度、全球植被分布及其結(jié)構(gòu)和當(dāng)前氣候之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。這其中任意方面發(fā)生變化都會(huì)影響大氣和生物圈之間的整個(gè)陸地碳循環(huán)。
對于食品生產(chǎn)來說，了解氣候變化對農(nóng)作物生長的影響也至關(guān)重要。因?yàn)闅夂蜃兓€會(huì)影響能夠破壞農(nóng)作物的病蟲害的數(shù)量和種類。在植物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展的實(shí)驗(yàn)研究越多，對于未來可能出現(xiàn)的氣候情景的建模也就更為準(zhǔn)確。除了研究未來的氣候變化外，受控環(huán)境還將模擬過去的氣候事件。例如，只需按幾個(gè)按鈕，即可快速設(shè)置模擬史前冰河時(shí)代、CO2 濃度低于環(huán)境濃度的極地環(huán)境。模擬過去的氣候有助于研究人員了解氣候變化對植物進(jìn)化的影響。
實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)
研究室的頻繁使用及其高標(biāo)準(zhǔn)要求意味著至少要每 6 個(gè)月進(jìn)行一次檢驗(yàn)維護(hù)。“我們有一套非常嚴(yán)格的校準(zhǔn)程序”，實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人 Darren Rose 說道，他負(fù)責(zé)確保此設(shè)施可以順利開展一切工作。包含維薩拉 HUMICAP® 手持式溫濕度儀表 HM70 和維薩拉 CARBOCAP® 二氧化碳探頭 GMP343 的校準(zhǔn)套件經(jīng)常用于在研究室執(zhí)行現(xiàn)場檢查。
擴(kuò)建計(jì)劃
動(dòng)植物科學(xué)系正計(jì)劃通過建造兩個(gè)研究型溫室和一個(gè)極地模擬研究實(shí)驗(yàn)室來擴(kuò)建其功能強(qiáng)大的設(shè)施。新設(shè)施將使受控環(huán)境區(qū)擴(kuò)大約 500 m2，并且能夠支持對溫度、濕度、光照和 CO2 濃度的控制和監(jiān)測。
Darren Rose is the Laboratory Superintendent at the Department of Animal and Plant Sciences, University of Sheffield.