Почему ученые назвали станцию биосфера 2. Проект - "биосфера", рай который лопнул

Опыты по созданию замкнутых экологических систем с целью жизнеобеспечения человека (для работы в космосе или в экстремальных климатических условиях на Земле, или, скажем, спасения в случае резкого ухудшения условий жизни на планете) велись и ведутся в разных странах, в том числе и у нас. Самый, наверное, эффектный и наглядный из них проводился в 1991-94 годах в Аризоне и был первой масштабной попыткой моделирования процессов, происходящих в естественных экосистемах Земли. На площади в полтора гектара был построен герметичный комплекс из нескольких зданий и оранжерей, внутри которого, помимо жилых и технических помещений, были упрощенно смоделированы 5 биомов: тропический лес, океанский риф, пустыня, саванна и мангровый эстуарий, а также агроценоз для выращивания продуктов питания и скота. Всё это вместе должно было работать как полностью замкнутая экосистема (снаружи обеспечивался только приток энергии, но он и для земных экосистем идет извне - от Солнца), обеспечивающая автономное существование 8 человек на протяжении нескольких лет.

Фотографии со строительства "Биосферы-2" неиллюзорно напоминают кадры создания планеты из фильма "Автостопом по Галактике"

В общей сложности в гигантскую теплицу было заключено около 3000 видов животных и растений, видовой состав которых был подобран так, чтобы наилучшим образом имитировать биосферный круговорот веществ, включающий продуцирование и разложение органики, в том числе и естественное разложение отходов жизнедеятельности людей.

Для компенсации перепадов давления в комплексе при изменениях суточной температуры в отдельном куполе был установлен прибор, получивший прозвание "легких" - огромный поднимающийся и опускающийся алюминиевый диск, соединенный со стенами гибкой резиновой мембраной. Компенсатор не столько предотвращал разрушение конструкций при критической разницы в давлении, сколько минимизировал газообмен "Биосферы-2" с атмосферой Земли через микротрещины в конструкции - идеально герметизировать столь огромное помещение практически невозможно, и потери (или приток) возрастают при увеличении градиента давления между внешней и внутренней средой. Общий объём атмосферы комплекса составлял около 204 000 кубометров, обмен с земной атмосферой в единицу времени был – специально замеряли – в 30 раз меньше, чем утечка воздуха из "Спейс Шаттла", находящегося в космосе.

26 сентября 1991 года добровольцы-исследователи - четыре мужчины и четыре женщины - закрыли за собой герметические двери и эксперимент начался. Связь с внешним миром обеспечивалась только через интернет и по телефону, ну и взглядами через стеклянные стены.

Последний кадр - современный, поэтому мониторы с ЭЛТ перемежаются жидкокристаллическими. Но сделан в том самом куполе, что виден на КДПВ.

Первые же недели эксперимента показали, что воссоздание природного равновесия - не такое уж простое дело. Уровень кислорода начал падать примерно на 0,5% каждый месяц. И дело оказалось не в том, что экспериментаторы неправильно рассчитали количество "колонистов", перенаселив станцию, а в непредвиденном размножении микроорганизмов - те буквально заполонили посевы, саванну и лес, истребляя всходы и меняя экосистему под себя, не считаясь с планами человека. Кстати, с проблемой микробов в космосе человечество столкнулось уже сейчас, например на МКС, где активно размножающиеся в труднодоступных закоулках маленькие поганцы вредят даже механизмам, повреждая полимеры и органику, способствуя коррозии металлов, формированию биопленок и "тромбов" в трубопроводах и системах регенерации воды.

Второй проблемой стали макроорганизмы. Из-за того, что пищевые цепи искусственных экосистем "Биосферы-2" оказались неполными, урезанными, насекомые и другие беспозвоночные тоже стали вести себя не как было запланировано, а как им вздумается. Почему-то начали вымирать опылители, а численность других созданий в отсутствие естественных врагов стала неконтролируемо расти, превращая их из помощников во вредителей. При этом обнаружились неожиданные побочные эффекты - тараканы, к примеру, взяли на себя роль опылителей, но делу это не сильно помогало: произведенный с их помощью урожай они же и старались пожрать, еще и потребляя в процессе драгоценный кислород.

Положение осложнялось тем, что в эксперименте нельзя было использовать пестициды - не по этическим соображениям, а потому что процессы самоочищения в таких небольших, да еще и замкнутых экосистемах проходят очень медленно, а это значит, что отравление химикатами всех обитателей, в том числе и людей, было бы неизбежным.

Для очистки воды использовались в том числе водяные гиацинты (на переднем плане)

В результате "колонисты" (хотя через пару недель после начала эксперимента их стало уже 7 - одна из участниц покинула проект из-за травмы) столкнулись не только с нехваткой воздуха, но и пищи. Пришлось увеличить плотность засева зерновых, а в тропическом лесу дополнительно высадить манго и папайю. На страх вредителям из внешнего мира были доставлены 40 гекконов и 50 жаб.

Подселение манго и жаб в принципе не противоречило условиям эксперимента - это была, так сказать, коррекция первоначальных расчетов. Но когда содержание кислорода снизилось с 21% до 15% - как на высоте в 4 км - организаторы эксперимента в тайне от общественности пошли на прямое "читерство": начали закачивать в комплекс кислород. Гекконы тоже не спасли положение: каждый день приходилось тратить массу времени на ручной сбор вредителей, но и он не помог справиться с продовольственным кризисом, и тогда к кислороду "с большой земли" добавились продукты (эти факты скрывались и были разоблачены впоследствии).

В ходе проведения эксперимента обнаружились и другие непредвиденные обстоятельства. Некоторые просто интересные: так, по утрам в оранжереях шел дождь: влага конденсировалась на стеклянной крыше и к утру падала вниз, в результате спустя некоторое время после начала эксперимента "пустыня" стала второй "саванной".

Из неожиданных проблем стоит отметить отсутствие ветра: оказывается, для нормального развития деревьям нужно регулярное раскачивание, без него механические ткани древесины оказываются недостаточно развитыми - деревьям тоже нужна тренировка! Без ветра же стволы и ветви деревьев "Биосферы-2" становились хрупкими и ломались под тяжестью собственного веса.

В отличие от ветра, фактор волн для полноценного функционирования "океана" и "эстуария" создатели предусмотрели - специальный механизм создавал движение воды. Кораллы за время эксперимента дали 85 дочерних колоний. Впрочем, многие другие обитатели "океана" и других биомов вымерли или уменьшились в числе.

Довольно быстро в полный рост встала проблема психологической совместимости. В итоге команда постоянно запертых в компании друг друга в закрытом помещении людей распалась на две противоборствующие группы. Подробности не разглашаются, но, пишут, бывшие участники эксперимента избегают встреч с членами "противоположного лагеря" и по сей день. Фактор известный, на нем построено множество реалити-шоу, но проведению эксперимента, посвященного совсем другой тематике, это сильно мешало. И это всё происходило в условиях постоянной связи с внешним миром, возможности помощи психолога и т.п. - а какие формы может принимать неожиданно возникающий антагонизм в небольшом коллективе в полностью автономной колонии, большинство из нас может только догадываться.

В итоге 26 сентября 1993 года эксперимент пришлось прервать. В 1994 году была предпринята вторая попытка, в результате которой спонсоры отказались от проекта, признавая, что эксперимент не принес ожидаемых результатов, и передали комплекс Колумбийскому университету. В 1996 году и там решили прекратить эксперимент и удалить из сооружения людей, поскольку так и не смогли решить проблему питания и сохранения неизменного состава воздуха. Исследования искусственной биосферы продолжались, но уже без подопытных людей и без строгого автономного режима. Некоторые биомы стали доступны для экскурсантов, и на фотографиях с таких экскурсий можно наблюдать сегодняшнее печальное положение искусственной биосферы:

В 2005 году "Биосфера-2" была выставлена на продажу, и насколько я понял, продается по сей день.

Эксперимент этот можно назвать провалившимся, но не безрезультатным. Безусловно, в ходе его проведения и при последующей работе было получено множество данных, которые пригодятся (и уже пригождаются) в дальнейших исследованиях такого рода. В целом же можно сказать, что путь до создания полностью автономных и успешно регулирующихся экосистем, способных обеспечить существование, скажем, колонистов на другой планете, предстоит еще неблизкий. Впрочем, черт с ними, с колонистами - "Биосфера-2" это один из ярких примеров, когда вложения в исследования космических технологий в конечном счете помогают улучшению жизни здесь, на Земле.

И второй, "обратный" вывод из этой увлекательной истории: мы не сможем покорить космос, пока не научимся сохранять, восстанавливать и регулировать среду обитания на Земле. Мы пока не можем основать долгосрочные автономные поселения на орбите и других планетах, и дело отнюдь не в финансировании и мощности двигателей: у нас пока нет необходимых знаний и опыта для создания среды жизнеобеспечения. А уж "спасение в космосе от экологической катастрофы" – вообще оксюморон, вроде круглого квадрата.

Министерство образования и науки Украины

Реферат

по курсу: “Основы экологии”

Кафедра: “Инженерная экология и охрана труда” на тему: “Биосфера-2”

Выполнила:

студентка группы

Грицан Ольга

Проверил:

ассистент Турищев В.В.

г. Днепропетровск

Вступление 3

1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2” 4

2. Новая жизнь “Биосферы-2” 8

3. “Вечные аквариумы” 10

Заключение 11

Список использованных источников 13

Вступление

С каждым годом воздействие цивилизации на окружающую среду становится все большим и последствия этого - все менее прогнозируемыми. Мы все чаше ощущаем это на себе, и не только в виде загрязненного воздуха, отравленных рек и почвы, сейчас ученые говорят о глобальных последствиях для всей нашей Земли.

Все чаще мы слышим о повышении уровня углекислого газа в атмосфере Земли и связанном с этим парниковом эффекте, который может вызвать глобальное потепление и таяние арктических и антарктических льдов, повышение уровня воды в океане и затопление многих земель. Речь идет о том, как прогнозировать воздействие факторов, связанных с деятельностью человека на нашу биосферу Земли.

Следует отметить, что сам термин “биосфера” предложил российский ученый - академик Владимир Вернадский. "Поверхность нашей планеты, ее биосфера отделяет нашу Землю от ее космического окружения… Биосфера это единственное место на Земле, где может быть найдена жизнь" писал в 1926 великий ученый, создатель учения о биосфере. Вернадский рассматривал науку в качестве средства развития человечества. Поэтому очень важно, чтобы наука не принимала форму абстрактной, имеющей свое независимое существование сущности. Мы наблюдаем, как наука все сильнее и глубже начинает изменять биосферу Земли, она меняет условия жизни, геологические процессы, энергетику планеты. Значит, и сама научная мысль является природным явлением. В переживаемый нами момент создания новой геологической силы, научной мысли, резко возрастает влияние живого вещества в эволюции биосферы. Биосфера, перерабатываясь научной мыслью Homo Sapiens, переходит в свое новое состояние – в ноосферу.

Очень сложно прогнозировать "поведение" нашей биосферы. Ведь на ее состояние влияют очень много факторов. Из-за этого сложно проводить теоретические расчеты и строить математические модели поведения биосферы Земли, а поставить эксперимент на "натурной" модели по понятным причинам невозможно. Ведь невозможно же экспериментировать над целой планетой. Это может привести к непредсказуемым последствиям, да и технические возможности цивилизации неспособны действовать так глобально, в рамках целой планеты.

1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2”

По мнению ученых, очень важно было создать модель нашей биосферы: построить такую систему, которая была бы абсолютно изолирована от остального мира, в которой была бы своя атмосфера, своя почва, был бы свой океан, свои джунгли, свои животные, свои растения - такая своеобразная мини-модель Земли. Система, в которую поступает только солнечная энергия, точно так же как это происходит с нашей Планетой. Ведь в нашу биосферу практически ничего не поступает извне, кроме солнечного света и тепла. Построив такой мир можно было бы начать эксперименты, например, увеличив содержания углекислого газа или иного вещества, посмотреть на последствия.

Кроме того, интересно посмотреть, как будет развиваться эта другая биосфера в будущем, если ее предоставить самой себе.

В начале девяностых годов такая биологическая система была создана. Эту уникальную систему построили в американском штате Аризона, рядом с городом Оракл и назвали ее "BIOSPHERE-2" - Биосфера-2. Имеется в виду, что Биосфера 1 - это наша Земля. Биосфера 2 - это грандиозная и величественная конструкция из стекла и армированной стали, занимает площадь 1.27 гектара, объем атмосферы, заключенной в ней 203 760 кубических метра. Биосфера 2 включает в себя свыше 3.000 разновидностей растений и животных, семь биомов - дождевой лес, саванну, пустыню, болото, даже маленький океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство и апартаменты для людей. Биомы разделены между собой пластмассовыми щитами. Гигантские "легкие" регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному - это сводит к минимуму утечки воздуха. В результате за год происходит замена всего лишь 10 процентов атмосферы "Биосферы-2" и по этому показателю она не имеет себе равных: ее герметичность в 50 раз выше, чем у комплекса "Спейс Шаттл" НАСА.

Разработка конструкций и систем заняла около 10 лет, в течение этого времени специальные группы ученых собирали по всей Земле виды животных и растений для заселения Биосферы 2, подбирали образцы почвы, тщательно следя за тем, чтобы все там было биологически сбалансировано. Биосфера 2 достаточна велика, чтобы поддерживать всю экосистему в равновесии и в то же время достаточна мала, чтобы все процессы, происходящие в ней было легко исследовать.

А что самое интересное, Биосфера 2 была разработана специально для того, чтобы в ней могли жить люди, причем абсолютно изолированно от остального мира: ни пища, ни воздух, ни вода, ни какое-либо другое вещество не проникает внутрь и ничто не уходит наружу, кроме солнечного света, электричества и информации по проводам. Даже "дно" изолировано от земли на которой она стоит специальными герметично сваренными железными листами, а для поддержания постоянного давления воздуха внутри Биосферы 2, колебания которого происходят из-за изменения температуры (днем и ночью) предусмотрены гигантские мембраны-легкие. Утечка воздуха из всей конструкции составляла не более 10% за год.

Сложные технические устройства создают: течения в "океане", тропические дожди, морской прибой и эмитируют другие природные явления, а множество специальных датчиков постоянно определяет температуру, содержание тех или иных элементов в почве, воде и воздухе внутри Биосферы 2, записывая эти параметры для дальнейших исследований. На специальном участке интенсивного сельского хозяйства при помощи особых методов возделывались культуры, которые служили пищей для людей - ведь другой еды им взять было неоткуда.

Раскинувшись на площади в полтора гектара эта огромная сверкающая конструкция в начале девяносто первого года была впервые заселена людьми - восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в ней около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. 26 сентября 1991 года добровольцы вошли в Биосферу 2 с целью провести в изоляции два года. 26 сентября 1993 года научный эксперимент был успешно завершен. Только одна из членов команды покидала комплекс на 5 часов - для проведения операции на пораненной руке, после того как она повредила палец.

Сначала все шло хорошо - козье молоко, яйца, курятина, рыба, креветки, козлятина, свинина, куры, а также сорок шесть видов растительной пищи позволяли с оптимизмом смотреть в будущее.

Предполагалось, что комплекс сможет функционировать автономно, так как налицо все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза; черви и микроорганизмы призваны обеспечить переработку отходов, насекомые - оплодотворять растения и т.д.

Важный вопрос, который изучали биосфериане - это межличностные отношения в замкнутом коллективе, и что интересно, они отмечают, что этот вопрос был решен гораздо грамотнее у российских космонавтов. Так, при полетах космонавтов за их психическим состоянием, взаимодействием между собой постоянно следит особый специалист и давал дельные советы. Этот человек имеет полномочия настаивать на изменении распорядка дня работы команды, если он считает это необходимым. Здесь было много сложностей. Впрочем, все обошлось, и после окончания эксперимента двое его участников сыграли свадьбу. BIOSPHERE-2 оказался перенаселенным.

Через некоторое время биосферианам стало не хватать пищи, и здесь оказалось, что проблемы внутри Биосферы-2 очень напоминают земные. При создании мини-мира многие думали, что он будет совершеннее, чем наш, обычный, будет избавлен от многих экологических и социальных проблем на многие десятилетия. Однако, даже перед тем, как группа зашла туда на два года, становилось все более понятно, что у населения Биосферы-2 будет много общих проблем, что и у жителей "Биосферы 1" - Земли. Площадь участка, где возделывались культуры была относительно небольшой, а погода в Аризоне в течение 2-х лет эксперимента была рекордно дождливой и пасмурной, растениям не хватало солнечного света и вследствие этого, плохие урожаи, нехватка еды. В Биосфере-2 нельзя использовать пестициды - из-за замкнутости биологических циклов внутри, можно отравить все живое, поэтому вредители чувствовали себя вольготно, и съедали иногда значительную часть урожая. Люди для борьбы с ними разводили их естественных врагов, например насекомых, которые питаются личинками вредителей, но зачастую просто собирали их руками, совсем как у нас собирают колорадских жуков. А для очистки воды в Биосфере-2 выращивали водные гиацинты. Эти цветы вбирают в себя загрязнения из воды.

Помимо земледелия, жители Биосферы-2 занимались скотоводством. У них были козы, курицы, и даже поросята. Причем это были особые животные, приспособленные к суровым условиям. Например, курицы были дикой породы из Индии - они были приспособлены к жизни в тропиках (высокая температура и влажность) и могли питаться отходами. Американские куры не подошли бы, так как они не могут питаться ничем, кроме комбикромов, ведь их кормят ими уже в течение многих поколений. С маслом для жарки, заметим, были проблемы, жалко было переводить на него бобы, которые можно было съесть, так что вместо жарки стали варить, печь, или готовить на пару.

Нехватка калорийной пищи привела к попыткам рационирования распределения продуктов питания, а вопрос о выращивании большего количества еды выходил на первый план. В Биосфере-2 для выращивания продуктов был отведен особый участок, а вся другая поверхность должна была оставаться "дикой". Сразу возникла идея вырубить часть дикой природы и использовать освободившиеся место для выращивания дополнительной пищи. Но другие считали, что дикая природа имеет собственную ценность и весь видовой состав должен быть оставлен без изменений.

Перед биосферианами встал вопрос об уважении к другим видам живых существ. Руководители, контролировавшие экспедицию, дали ясно понять ее участникам, что если они очень голодны, все они, либо кто-то из них могут покинуть Биосферу-2 в любое время. Им не доставят пищу извне и запретили уничтожать участки дикой природы. Нехватка калорий приводила к тому, что у ученых не хватало энергии для выращивания пищи, - а ведь это тяжелый физический труд, значит, еды становилось все меньше.

Получался замкнутый круг. Кончилось тем, что в джунглях высадили все же немного бананов и папайя. Уплотнили посадку зерновых, засадив каждый сантиметр участка, отведенного для агрокультур, а распределение еды продолжили. Вопросы перенаселенности, самоценности дикой природы, необходимость поддерживать разнообразие видов - все это передний край современных экологических исследований.

Явления в природе также были достаточно интересны и непредвиденны. К примеру, над пустыней на стеклянной крыше Биосферы-2 по утрам конденсировалась вода, и на пустыню выпадал дождь. Его невозможно было ликвидировать, и поэтому пустыня стала не такой пустынной, как планировалось сначала - на ней стали произрастать растения.

Предусмотрев течения в "океане", создатели Биосферы-2 не предусмотрели ветер, а он, как оказалось, очень важен для растений, под его действием качаются деревья, что укрепляет их ствол. Без ветра ствол и ветви акаций, растущих в Биосфере-2, стали хрупкими и начали обваливаться под собственной тяжестью. Почему-то развелось много муравьев - хотя никто не планировал первоначально привносить их в систему.

Были трудности и посерьезнее: содержание кислорода за два года уменьшилось с 21% до 14%,а это значит - головные боли, низкая трудоспособность. Конечно, нельзя сказать, что обошлось без проблем - среди них проблема уменьшения содержания кислорода в атмосфере: с начального содержания в 21%, его количество за два года уменьшилось до 14%. Такое падение содержания кислорода приводило к постоянным головным болям, потере трудоспособности у участников эксперимента.

Разумеется, первый опыт - он закончился 26 сентября 1993 года - кое в чем был несовершенным. Но, несмотря на все эти трудности и неурядицы, первый эксперимент на Биосфере-2 завершился успешно: вся команда ученых и подавляющее большинство растений и животных с успехом пережило два года в изоляции. Этот эксперимент еще раз показал, что существует опасность столкнуться в будущем и в целом на Земле с такими проблемами как перенаселенность, нехватка пищи, уменьшение содержания кислорода в атмосфере и т.д.

Но как, ни странно, жизнь в изоляции от остального мира пошла людям на пользу: они ведь два года ели экологически чистую пищу, не травились ядохимикатами, не ели много жиров. После выхода из Биосферы-2 обнаружилось, что уровень холестерина в крови заметно снизился, а сами биосфериане не могли привыкнуть к обычной пище - она им казалась какой-то искусственной, безвкусной.

Относил искоренение войн из жизни человечества. Он большое внимание уделял решению задач демократических форм организации научной работы, образования, распространения знаний среди народных масс. 5. Переход биосферы в ноосферу: прогноз и реальность Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние - в ноосферу под действием новой...

Тракт грунтоедов и илоедов а). Перемещение самого “живого вещества” (следствие этого – транспортировка биогенного вещества); б). перемещение неживого вещества организмами в ходе жизнедеятельности IV. Биосфера и человек. Ноосфера. Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние – в ноосферу под действием новой...

В начале 1990 года, в американской пустыне под Арканзасом стартовал проект, имевший под собой грандиозные цели, создать замкнутый, абсолютно изолированный от условий внешнего мира комплекс. То есть, по условиям проекта предусматривалось, что живущие внутри комплекса участники, будут находиться словно на чужой планете, с агрессивной внешней средой.

Проект получил название «Биосфера-2», под цифрой 2 подразумевалось, что цифра 1 – это сама Земля. Авторами проекта, была смоделирована масштабная биосфера, занимавшая территорию в 1.5 га. И проект поддерживаемый миллиардером Эдвардом Бассом, был возведен кампанией «Space Biosphere Ventures».

Проект «Биосфера-2» представлял собой громадный комплекс с оранжереями, содержащий около 3 тысяч видов животных и растений, с объём атмосферы около 204 тыс. м3 воздуха. В масштабном проект по моделированию замкнутой экосистемы, 8 человек принимало участие на добровольной основе.

Самой главной целью проекта Биосфера-2, была перспектива дальнейшего применения в освоении космоса. А вспомнил я о несколько забытом проекте Биосфера-2 в связи с растущим интересом к освоению Марса, и как это может происходить. Ведь задачей проекта было выяснить, сможет ли группа людей жить и работать в условиях замкнутой среды.

А планы на проект были большие, ведь случае успеха, наработки проекта можно было использовать для создания автономных поселений на отдаленных планетах Солнечной системы. К тому же комплекс «Биосфера-2», мог использоваться и в случае глобального ухудшения экологической обстановки на самой Земле.

Устройство комплекса «Биосфера-2».

Конечно, отстроенный в пустыне Аризоны /США/ комплекс «Биосфера-2» не имел необходимой защиты, — в случае если бы он строился к примеру на Марсе – имеется в виду защита от метеоритов и астероидов. Однако на Земле в этом и не было нужды, — в остальном это полностью изолированный от внешней среды комплекс, где участники проекта общались с внешним миром исключительно посредством компьютера.

Комплекс раскинувшийся в американской пустыне, представлял собой здания капсульного типа, -герметичные. Каждое здание этого комплекса являлось отдельной, независимой экосистемой. На постройку зданий пошли лёгкие материалы, с куполовидной стеклянной крышей пропускавшей солнечного света порядка 50 процентов

Для жизнедеятельности четырех женщин и четырех мужчин, в комплексе Биосфера-2 были несколько различных биомов – пустыня и саванна, тропический лес и океан с коралловым рифом. Естественно жилой модуль. Модуль агроценоза, где поселенцы выращивали фрукты и овощи, и место где паслись козы, -тоже участники проекта. То есть размах проекта, можно представить…..

К видовому составу ученые проекта подошли с особым вниманием, чтобы как можно тщательнее воспроизвести природный круговорот веществ. Сюда включается и разложение органики, в том числе и отходы жизнедеятельности участников проекта «Биосфера-2». Однако имитирование земной биосферы оказалось для исследователей делом трудным.

Проблемы проекта» Биосфера-2″.

На первое место вышла проблема нехватки кислорода. Как оказалось, растения не смотря на тщательные предварительные расчеты, не могут обеспечить нормальное содержание кислорода в модулях проекта. Постепенно с первых недель начала проекта, уровень кислорода начал снижаться.

Участники проекта подверглись кислородному голоданию, уровень снизился с 21% до отметки в 15%, — при таких условиях участники прожили в комплексе с 1991 года по 1993 год, подобное голодание испытывают альпинисты на высоте около 4 тысяч метров. Как предположили ученые, работавшие в проекте, это связано с почвенными микроорганизмами. В итоге в комплекс начали закачивать кислород извне.

Следующей проблемой, с которой столкнулись участники замкнутой экосистемы, это нехватка продуктов питания. Оказалось что площади отведенной для агроценоза, слишком мало, чтобы на ней могли прокормиться 8 человек. Для решения возникшей проблемы, пришлось увеличить плотность засева зерновых. А в тропическом лесу поселенцы высадили бананы и папайю.

И третьей проблемой, с которой столкнулись участники искусственной экосистемы «Биосфера-2», это невозможность контролировать рост насекомых-вредителей, численность которых возрастала. По условиям проекта, использование ядохимикатов не допускалось, — и участникам пришлось вручную собирать вредителей, и кроме того, самостоятельно разводить их естественных врагов.

В ходе масштабного эксперимента выяснилось, что отсутствие ветра пагубно сказывается на деревьях. Отсутствие давления со стороны ветра на ствол дерева, делает древесину мягкой настолько, что стволы дерева ломались под собственным весом.

А также сказался и психологический фактор живущих замкнуто маленькой группы людей. Во-первых, одна из участниц эксперимента еще в первый месяц отрезала себе палец, пришить который не удалось, вследствие чего ей пришлось покинуть проект. А обстановка между добровольными поселенцами накалилась настолько, что они разбились на два лагеря – с трудом перенося совместное общество.

Итоги проекта «Биосфера-2».

В итоге масштабный проект замкнутой экосистемы с 1996 года далее повели ученые Колумбийского университета, правда уже без участия человека. Некоторые здания комплекса были даже доступны для желающих посмотреть грандиозный проект. Однако в к 2005 году, исследователи перестали в нем нуждаться, и комплекс «Биосфера-2» был заброшен выставлен на продажу.

Проект «Биосфера» продолжительностью в 40 лет.

Англичанин Дэвид Латимер /David Latimer/ около 40 лет назад разработал собственный проект Биосферы. Именно столько лет назад. Взяв огромную бутыль, он замуровал в нее растение, и установил замкнутую экосистему около двух метров от окна, более с этого времени вскрытие биосферы не производилось.

Вода покидая листья растения, конденсировалась на стенках сосуда, проливаясь затем на растение. А выработанный в результате фотосинтеза кислород, поглощался опадающими листьями, которые разлагались. Образованный процессом разложения кислород снова поглощался растением, с образованием органики и кислорода. Таким образом растение не требовало ухода, а Дэвид Латимер смог создать замкнутую экосистему.

Биосферы-2

В начале 90-ых, в американской пустыне Аризона был водворён в жизнь масштабный проект, получивший название «Биосфера-2» («Биосферой-1» является наша планета Земля). Эта искусственно-созданная замкнутая биосфера была первой масштабной попыткой моделирования процессов, происходящих в естественных экосистемах Земли. По мнению авторов проекта, полученные в ходе эксперимента результаты могли бы очень пригодиться во время длительных космических перелётов.
Комплекс «оранжерей», полностью изолированных от окружающей среды (даже атмосферного воздуха) занял около 1,5 га, объём атмосферы «Биосферы-2» составил около 204 тыс. м 3 воздуха. В гигантскую «теплицу» было «заключено» около 3000 видов животных и растений, а также 8 представителей Homo sapiens. К «услугам» разумных обитателей «Биосферы 2» были семь различных биомов: тропический лес, пустыня, саванна, океан с небольшим коралловым рифом и мангровым эстуарием, агроценоз, в котором колонисты выращивали продукты питания (овощи, фрукты и скот), а также жилой блок. Видовой состав живых организмов был подобран, чтобы наилучшим образом имитировать биосферный круговорот веществ, включающий продуцирование и разложение органики, в том числе и естественное разложение отходов жизнедеятельности людей.

Искусственно воссоздать биосферу Земли оказалось не таким простым делом. Колонисты столкнулись с множеством серьёзных проблем. Одной из главных проблем оказалось то, что растения не смогли вырабатывать необходимое количество кислорода. Содержание кислорода в атмосфере «Биосферы-2» снизилось с 21% до 15%, в результате пришлось подкачивать кислород из внешней среды. Два года (с 1991 по 1993 год) жители искусственной биосферы жили в условиях постоянного кислородного голодания (аналогичное кислородное голодание испытывают альпинисты на высоте 4 км). Учёные предполагают, что существенную роль в повышенном потреблении кислорода сыграли почвенные микроорганизмы.

Вторая проблема, с которой столкнулись люди — это нехватка пищи. Площади агроценоза «Биосферы-2» оказалось недостаточно, чтобы обеспечить 8 человек пищей в достаточном количестве. Для решения этой проблемы пришлось увеличить плотность засева зерновых, а также высадить в тропическом лесу бананы и папайю.

Третья проблема, которая значительно осложняла жизнь людей в изолированной экосистеме — это неконтролируемый рост численности насекомых-вредителей. Пищевые цепи искусственных экосистем «Биосферы-2» оказались неполными, и численность насекомых-вредителей в отсутствие врагов стала неуклонно расти. В изолированных от внешней среды условиях «Биосферы-2» использование инсектицидов для борьбы с насекомыми-вредителями неоправданно, так как процессы самоочищения в таких небольших экосистемах проходят очень медленно, а это значит, что отравление химикатами всех обитателей, в том числе и людей, будет неизбежно. Для решения этой проблемы колонистам пришлось собирать вручную насекомых-вредителей, а также разводить их естественных врагов.

Биом пустыни просуществовал недолго. По утрам влага конденсировалась на стеклянной крыше «Биосферы-2» и искусственным дождём падала вниз. Спустя некоторое время после начала эксперимента пустыня стала зарастать травой.

В ходе проведения эксперимента некоторые проблемы оказались весьма неожиданными. Так отсутствие ветра пагубно сказывалось на некоторых видах древесной растительности. В отсутствие давления ветра на ствол и ветви деревьев, механические ткани древесины оказались недостаточно развитыми. В результате стволы и ветви деревьев становились хрупкими и ломались под тяжестью собственного веса.

С 1996 года «Биосфера-2» находилась в ведении Колумбийского университета, который продолжал дальнейшие исследования, но уже без участия человека. Некоторые биомы научно-исследовательского комплекса были доступны для экскурсантов. В 2005 году «Биосфера-2» была выставлена на продажу.

Что представляет собой «Биосфера-2» в 2010 году Вы можете увидеть на фото, сделанных Noah Sheldon .

32.578611 , -110.850556

«Биосфера-2» - сооружение, моделирующее замкнутую экологическую систему , построенное компанией «Space Biosphere Ventures» и миллиардером Эдвардом Бассом в пустыне Аризона (США). Цифра «2» в названии призвана подчеркнуть, что «Биосферой-1» является Земля . (Существует альтернативная версия по поводу "первой Biosphere" - именно так назывался американский павильон на всемирной выставке Экспо-67 , в свое время не менее известный, чем Атомиум . В пользу этой версии говорит заметное внешнее сходство в конструкции Biosphere и Biosphere-2). Главной задачей «Биосферы-2» - было выяснить: сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. В отдаленном будущем такие системы могут быть полезны и как автономные поселения в космосе, и в случае крайнего ухудшения условий жизни на Земле.

Конструкция

Лаборатория представляет собой сеть герметичных зданий общей площадью 1,5 га из лёгких материалов, разделённых на несколько независимых экосистем и покрытых стеклянным колпаком, пропускающим около 50% солнечного света. Внутреннее пространство разделено на 7 блоков, среди которых - тропический лес , миниатюрный океан с необычным химическим составом, пустыня , саванна и мангровый эстуарий. Гигантские «легкие» регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному - это сводит к минимуму утечки воздуха .

Ход эксперимента

Эксперимент был проведен в два этапа: первый с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года и второй - в 1994 году . Во время первого этапа уровень кислорода начал падать на 0,5% в месяц, что привело к ситуации, когда люди вынуждены были жить в условиях кислородного голодания (аналогичные условия наблюдаются на высоте 1200 м над уровнем моря). Поскольку уровень кислорода упал до такого опасного уровня, было принято решение искусственно закачивать кислород извне. Второй этап также был преждевременно прерван из-за организационно-финансовых проблем.

Предполагается, что падение уровня кислорода было вызвано непредвиденным размножением микроорганизмов . Посевы, саванна и лес были заполонены микроорганизмами, которые стали размножаться и истреблять всходы.

Жизнь внутри

Восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в «Биосфере-2» около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер . Вместе с ними туда же были доставлены 3000 видов растений и животных .

Сначала эксперимент шел по плану - внутри лаборатории росли деревья, трава и кустарники, что давали 46 видов растительной пищи, были пастбища коз , свинарники, курятники, в искусственных водоемах плавала рыба и креветки .

Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как налицо были все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза , черви и микроорганизмы призваны были обеспечить переработку отходов, насекомые - оплодотворять растения и т. д.

Однако через несколько недель жизнь людей, живущих натуральным хозяйством, нарушилась. Микроорганизмы и насекомые стали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур (использование ядохимикатов не предусматривалось). Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Учёным пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода и продуктов (эти факты скрывались, и были разоблачены впоследствии). Первый эксперимент закончился неудачей: люди сильно потеряли в весе, количество кислорода снизилось до 15% (нормальное содержание в атмосфере - 21%).

После окончания эксперимента в 1994 году , началось трехгодичное восстановление огромного комплекса. За это время спонсоры отказались от проекта, признавая, что эксперимент не принес ожидавшихся результатов. В начале 1996 года «Биосфера-2» была передана под научный надзор Б. Марино и его коллег из Обсерватории Земли при Колумбийском университете . Они решили прекратить эксперимент и удалить из сооружения людей, поскольку было неясно, как решить проблему питания и сохранения неизменного состава воздуха.

Обнаруженные проблемы

В лаборатории расплодилось огромное количество микробов и насекомых, особенно тараканов и муравьёв .
Под стеклянной крышей комплекса по утрам конденсировалась вода и лился искусственный дождь .
Создатели не предусмотрели такого явления, как ветер : оказалось, что без регулярного раскачивания деревья становятся хрупкими и ломаются.

Распродажа

Выводы

На одной из внутренних стен «планеты» до сих пор сохранилось несколько строк, написанных одной из женщин: «Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев - нам нечем будет дышать, если вода загрязнится - нам нечего будет пить».

См. также

БИОС-3 - российский эксперимент моделирования замкнутой биосферы .

Ссылки

Сайт проекта (англ.) .
Сайт, посвященный замкнутым биосферам (англ.) .
Патент на расширяющиеся камеры, использованные для регулирования давления в проекте .

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Биосфера 2" в других словарях:

Биосфера … Орфографический словарь-справочник

- (от греч. bios жизнь и sphaira шар: Зюсс, 1875; Вернадский, 1926), экосфера (многие западноевропейские авторы), биогеосфера (Дылис, 1964) одна из земных оболочек (геосфер), в которой благодаря живым организмам преобразуется солнечная энергия,… … Экологический словарь

Сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Масса живого вещества в Б. приближается к n 1014 2 1016 т. Б. состоит из тропосферы нижней части воздушной оболочки Земли (атмосферы),… … Геологическая энциклопедия

- (от био... и греч. sphaira шар), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Первые представления о Б. как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ламарку. Термин… … Биологический энциклопедический словарь

- [Словарь иностранных слов русского языка

- (от био... и сфера), область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы (высота до 20 25 км), гидросферу и верхнюю часть литосферы (глубина до 2 3 км). В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и … Современная энциклопедия

- (от био... и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя… … Большой Энциклопедический словарь

- (от греч. bios жизнь и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом,… … Политология. Словарь.