謝菲爾德大學的受控環境設施十分值得稱道。其動植物科學系共有 58 個先進的受控環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。

謝菲爾德大學在 2005 年舉辦了百年華誕慶祝活動。該大學成立于 1905 年,其歷史可追溯至 19 世紀初,也就是 1828 年謝菲爾德醫學院成立之時。如今,該大學設有 70 個院系并擁有超過 24,000 名學生。動植物科學系在其開展的研究中享有盛譽,尤其是在植物科學、動物學和微生物生態學方面。其植物生長研究設施也赫赫有名,這是一個由多個研究室組成的受控環境設施,可用于研究整個地球和各種生態系統中的植物如何應對氣候變化。
控制環境
雖然謝菲爾德大學的植物生長室設在動植物科學系內,但分子生物學系和生物技術系等其他系也使用這些先進的實驗室。其步入式實驗室面積超過 15 m2。實驗室由計算機控制,可以監測溫度、濕度、光合有效輻射以及二氧化碳濃度,并使用維薩拉產品測量濕度和 CO2。實驗室配備維薩拉 CARBOCAP® 二氧化碳探頭 GMP343。“我們還將在新項目中使用維薩拉探頭”,系實驗室負責人 Darren Rose 說。
受控環境的溫度可在夏季和冬季氣溫之間調節,濕度也可以在從干燥的苔原到熱帶雨林的范圍內切換,CO2 濃度范圍則可以從環境濃度升高至 2000 ppm 的 CO2 濃度。學校目前正在進行一項開發工作,試圖將眾多研究室的 CO2 控制范圍擴大為 180 ppm(低于環境濃度水平)到 4000 ppm(超高濃度),并且控制過程不受外部環境 CO2 濃度(通常在 380 ppm 左右)的影響。

展望未來
謝菲爾德大學的實驗室可以模擬地球上的環境。室內開展的研究旨在確定氣候和大氣變化會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前生態系統的改變方式。大氣中的 CO2 濃度、全球植被分布及其結構和當前氣候之間的關系錯綜復雜。這其中任意方面發生變化都會影響大氣和生物圈之間的整個陸地碳循環。
對于食品生產來說,了解氣候變化對農作物生長的影響也至關重要。因為氣候變化還會影響能夠破壞農作物的病蟲害的數量和種類。在植物實驗室內開展的實驗研究越多,對于未來可能出現的氣候情景的建模也就更為準確。除了研究未來的氣候變化外,受控環境還將模擬過去的氣候事件。例如,只需按幾個按鈕,即可快速設置模擬史前冰河時代、CO2 濃度低于環境濃度的極地環境。模擬過去的氣候有助于研究人員了解氣候變化對植物進化的影響。
實驗室校準
研究室的頻繁使用及其高標準要求意味著至少要每 6 個月進行一次檢驗維護。“我們有一套非常嚴格的校準程序”,實驗室負責人 Darren Rose 說道,他負責確保此設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 的校準套件經常用于在研究室執行現場檢查。
擴建計劃
動植物科學系正計劃通過建造兩個研究型溫室和一個極地模擬研究實驗室來擴建其功能強大的設施。新設施將使受控環境區擴大約 500 m2,并且能夠支持對溫度、濕度、光照和 CO2 濃度的控制和監測。

Darren Rose is the Laboratory Superintendent at the Department of Animal and Plant Sciences, University of Sheffield.