科学者たちがステーションを「バイオスフィア」と呼んだ理由 2.プロジェクトは「バイオスフィア」、はじけた楽園

人間の生命維持（宇宙や地球上の極端な気候条件での作業、あるいは地球上の生活条件が急激に悪化した場合の救出など）を目的とした閉鎖生態系を作り出す実験は、これまでも行われてきたし、現在も行われている。私たちの国を含むさまざまな国で実施されています。おそらく最も壮観で視覚的なものは 1991 年から 1994 年にアリゾナ州で実施され、地球の自然生態系で発生するプロセスをモデル化する最初の大規模な試みでした。 1.5ヘクタールの面積に、いくつかの建物と温室からなる密閉複合施設が建設され、その中には住宅および技術施設に加えて、熱帯林、海洋礁、砂漠の5つのバイオームが簡素化されました。、サバンナとマングローブ河口、そして食料と家畜を育てるためのアグロセノーシス。これらすべてが完全に閉じた生態系として機能し（エネルギーの流れのみが外部から提供されるが、陸上生態系の場合は外部、つまり太陽からも供給されます）として機能し、数年間にわたって8人の自律的な存在が保証されるはずでした。

「バイオスフィア 2」の建設現場の写真は、明らかに映画「銀河ヒッチハイクガイド」の惑星形成の映像を彷彿とさせます。

合計約 3,000 種の動植物が巨大な温室に閉じ込められ、その種組成は、し尿の自然分解を含む有機物の生成と分解を含む生物圏の物質サイクルを最もよくシミュレートするように選択されました。

日々の気温の変化による施設内の圧力低下を補うために、「肺」と呼ばれる装置が別のドームに設置されました。これは、柔軟なゴム膜で壁に接続された巨大な昇降するアルミニウム製の円盤です。補償装置は、重大な圧力差による構造物の破壊を防ぐというよりも、構造物の微小亀裂を介したバイオスフィア 2 と地球の大気とのガス交換を最小限に抑えました。このような巨大な部屋を理想的に密閉することはほとんど不可能です。損失（または流入）は、外部環境と内部環境の間の圧力勾配が増加するにつれて増加します。複合施設の大気の総体積は約 204,000 立方メートルで、単位時間あたりの地球の大気との交換は、特別に測定されて、宇宙でのスペースシャトルからの空気漏れの 30 分の 1 でした。

1991 年 9 月 26 日、ボランティアの研究者 (男性 4 名、女性 4 名) が後ろの密閉ドアを閉め、実験が始まりました。外界とのコミュニケーションは、インターネットと電話、そしてガラスの壁を通してのみ提供されていました。

最後のフレームはモダンなので、CRT モニターと LCD モニターが点在しています。しかし、それは KDPV で見られるのと同じドームで作られました。

実験の最初の数週間で、自然なバランスを再現するのはそれほど簡単ではないことが分かりました。酸素レベルは毎月約 0.5% ずつ低下し始めました。そして、実験者が「入植者」の数を誤って計算し、ステーションに人口を過剰に増やしたということではなく、微生物の予期せぬ増殖によるものであることが判明しました。微生物は文字通り作物、サバンナ、森林を埋め尽くし、苗木を破壊し、生態系を自分たちに都合の良いように変えました。人間の計画の。ところで、人類はすでに宇宙空間、例えばISS上で微生物の問題に直面している。そこでは、手の届きにくい隅々で活発に増殖する小さな野郎たちが機構にさえ害を与え、ポリマーや有機物に損傷を与え、金属の腐食を促進する。パイプラインや水再生システムにおけるバイオフィルムや「血栓」の形成。

2番目の問題はマクロ微生物でした。「バイオスフィア-2」の人工生態系の食物連鎖が不完全で短縮されていることが判明したため、昆虫や他の無脊椎動物も計画通りではなく、思うように行動し始めました。何らかの理由で、花粉媒介者が絶滅し始め、天敵がいない他の生き物の数が制御不能に増加し始め、それらを助っ人から害虫に変えました。同時に、予期せぬ副作用も発見されました。たとえば、ゴキブリは花粉媒介者の役割を果たしましたが、これは問題にはあまり役に立ちませんでした。ゴキブリは自分たちの助けで生産された作物を食い荒らそうとし、その過程で貴重な酸素も消費しました。

状況は、実験に殺虫剤を使用できなかったという事実によって複雑になった。倫理的な理由からではなく、非常に小さく、さらには閉鎖された生態系における自己浄化プロセスが非常に遅いためであり、これはすべての住民が化学中毒になることを意味する人も含めて、それは避けられないでしょう。

ホテイアオイは水の浄化にも使われていました（手前）

その結果、「入植者」（実験開始から数週間後にはすでに7人が参加していましたが、参加者の1人は怪我のためプロジェクトを離れました）は、空気だけでなく食料の不足にも直面しました。穀物の播種密度を高め、さらに熱帯林にマンゴーとパパイヤを植える必要がありました。外界からの害虫を恐れて、ヤモリ40匹とヒキガエル50匹が届けられた。

マンゴーとヒキガエルの導入は、原則として実験条件と矛盾しませんでした。いわば、最初の計算の修正でした。しかし、酸素含有量が高度 4 km で 21% から 15% に低下すると、実験の主催者は国民に内緒で直接的な「不正行為」に訴え、複合施設に酸素を送り込み始めました。ヤモリも状況を救えませんでした。毎日、手作業で害虫を収集するのに多くの時間を費やす必要がありましたが、これは食糧危機に対処するのに役立たず、その後、製品が「本土から」酸素に追加されました（これらの事実）隠蔽されていたが後に暴露された）。

実験中に、他にも予期せぬ状況が発見されました。単純に興味深いものもあります。たとえば、朝、温室に雨が降りました。水分がガラスの屋根に凝縮し、朝までに落ちました。その結果、実験開始からしばらくして、「砂漠」が2番目になりました。 "サバンナ"。

予期せぬ問題の中でも、風の欠如は注目に値します。通常の発達には、木が定期的に揺動する必要があることがわかりました。それがないと、木の機械組織は十分に発達しません。木にも訓練が必要です。風がなければ、バイオスフィア 2 の木の幹や枝はもろくなり、自重で折れてしまいました。

風とは異なり、創造者は「海」と「河口」が完全に機能するために波の要素を提供しました。特別なメカニズムが水の動きを生み出しました。実験中、サンゴは 85 個の娘コロニーを生成しました。しかし、「海」や他の生物群系の他の多くの住民は絶滅するか、数が減少しています。

すぐに、心理的適合性の問題が本格的に発生しました。その結果、常に屋内に閉じ込められていた人々のチームは、2 つの対立するグループに分かれました。詳細は明らかにされていないが、実験の元参加者らは今でも「反対陣営」のメンバーとの面会を避けていると書かれている。この要因はよく知られており、多くのリアリティ番組がこれに基づいていますが、これはまったく別のテーマに特化した実験の実施を大きく妨げました。そして、これらすべては、外の世界との絶え間ないコミュニケーション、心理学者からの助けの可能性などの条件で起こりました。そして、私たちのほとんどは、完全に自律的な植民地の小さなグループに、予想外に出現した敵対関係がどのような形で現れるかを推測することしかできません。

その結果、1993 年 9 月 26 日に実験は中断されなければなりませんでした。 1994年に2回目の試みが行われたが、その結果、スポンサーは実験が期待した結果をもたらさなかったことを認識してプロジェクトを断念し、施設をコロンビア大学に移管した。 1996年、栄養と一定の空気組成の維持の問題を解決できなかったため、彼らは実験を中止し、建物から人々を排除することを決定した。人工生物圏の研究は続けられましたが、人間の被験者は存在せず、厳格な自治体制もありませんでした。一部の生物群系は旅行者がアクセスできるようになり、そのような旅行の写真からは、人工生物圏の現在の悲惨な状態を観察することができます。

2005 年に「Biosphere-2」が売りに出され、私の知る限りでは現在も販売されています。

この実験は失敗と言えるかもしれないが、結果が出ないわけではない。もちろん、その実装とその後の作業中に、この種のさらなる研究に役立つ（そしてすでに役立つ）多くのデータが得られました。一般に、たとえば別の惑星への入植者の存在を保証できる、完全に自律的で首尾よく制御された生態系の構築への道は、まだ長い道のりであると言えます。しかし、彼らにとっても入植者にとってもひどいことになるでしょう。「バイオスフィア 2」は、宇宙技術研究への投資が最終的に地球上の生活の改善に役立つ顕著な例の 1 つです。

そして 2 つ目は、この魅力的な物語からの「逆」の結論です。地球上の環境を保存し、回復し、規制する方法を学ぶまで、私たちは宇宙を征服することはできないでしょう。私たちはまだ軌道上や他の惑星に長期的な自律的居住地を確立することができず、重要なのは資金やエンジン出力ではまったくありません。私たちは生命維持環境を作り出すために必要な知識と経験をまだ持っていません。そして、「環境災害からスペースを節約する」ということは、一般に、丸い四角形のような矛盾した話です。

ウクライナ教育科学省

抽象的な

コース：「エコロジーの基礎」

部門: 「生態工学と労働安全」、テーマ: 「Biosphere-2」

完了:

グループ学生

グリッサン・オルガ

チェック済み:

アシスタントTurishchev V.V。

ドネプロペトロウシク

はじめに 3

1. アメリカの異例の実験「バイオスフィア-2」 4

2.「Biosphere-2」の新生 8

3.「永遠の水族館」10

結論 11

使用したソースのリスト 13

導入

文明が環境に与える影響は年々大きくなり、その影響はますます予測できなくなります。私たちはこれをますます自分自身で経験しており、汚染された大気、汚染された川、土壌という形だけでなく、今科学者たちは地球全体に対する地球規模の影響について話しています。

地球の大気中の二酸化炭素レベルの上昇と、それに伴う温室効果について耳にする機会が増えています。これは、地球温暖化や北極と南極の氷の融解、海面上昇、多くの土地の洪水を引き起こす可能性があります。私たちは、人間の活動に関連する要因が地球の生物圏に及ぼす影響を予測する方法について話しています。

「生物圏」という用語自体は、ロシアの科学者、学者ウラジミール・ヴェルナツキーによって提案されたものであることに注意する必要があります。「私たちの惑星の表面、その生物圏は、私たちの地球を宇宙環境から隔てています...生物圏は、地球上で生命が見つかる唯一の場所です」と、生物圏の教義の創設者である偉大な科学者は1926年に書きました。ヴェルナツキーは科学を人間の発展の手段とみなしました。したがって、科学がそれ自体が独立して存在する抽象的な存在の形を取らないことが非常に重要です。私たちは、科学が地球の生物圏をますます深く変え始めており、生活条件、地質学的プロセス、地球のエネルギーをどのように変化させているかを観察しています。これは、科学的思考自体が自然現象であることを意味します。新しい地質学的力、科学的思考が創造される瞬間に、生物圏の進化における生物物質の影響が急激に増大していることを私たちは経験しています。生物圏は、ホモ・サピエンスの科学的思考によって処理され、新しい状態、ヌースフィアに移行します。

私たちの生物圏の「挙動」を予測することは非常に困難です。結局のところ、多くの要因が彼女の状態に影響を与えます。このため、地球の生物圏の挙動について理論計算を行って数学的モデルを構築することは困難であり、明らかな理由により「本格的な」モデルで実験を行うことは不可能です。結局のところ、地球全体で実験を行うことは不可能です。これは予期せぬ結果を招く可能性があり、文明の技術的能力は地球全体の枠組みの中でそれほどグローバルに行動することはできません。

1. アメリカの珍しい実験 - 「バイオスフィア-2」

科学者によれば、私たちの生物圏のモデルを作成することが非常に重要でした。それは、独自の大気、独自の土壌、独自の海、独自のジャングルを持つ、世界の他の地域から完全に隔離されたシステムを構築することです。、独自の動物、独自の植物 - 地球の一種のミニモデルです。私たちの地球に起こっていることと同じように、太陽エネルギーのみを受け取るシステム。結局のところ、太陽光と熱以外には、外部から私たちの生物圏にはほとんど何も入ってきません。このような世界を構築したら、たとえば二酸化炭素や別の物質の含有量を増やすことによって実験を開始し、その結果を観察することができます。

この別の生物圏が、放っておいたら将来どのように発展するのかを見るのも興味深いでしょう。

90年代初頭に、そのような生物学的システムが作成されました。このユニークなシステムは、オラクル市の近くのアメリカのアリゾナ州に構築され、「BIOSPHERE-2」、つまりバイオスフィア-2と呼ばれていました。これは、バイオスフィア 1 が私たちの地球であることを意味します。バイオスフィア 2 はガラスと強化鋼で作られた壮大で雄大な構造物で、面積は 1.27 ヘクタール、その中に含まれる大気の体積は 203,760 立方メートルです。 Biosphere 2 には、3,000 種を超える動植物、7 つのバイオーム (熱帯雨林、サバンナ、砂漠、沼地、さらにはサンゴ礁のある小さな海まで)、集中的な農業、人間のアパートが含まれています。バイオームはプラスチックのシールドによって互いに分離されています。巨大な「肺」が内圧を外圧と一致するように調整し、空気漏れを最小限に抑えます。その結果、バイオスフィア 2 の大気は年間わずか 10 パーセントしか入れ替わらず、この指標に関しては匹敵するものはなく、その気密性は NASA のスペースシャトル施設の気密性の 50 倍です。

構造とシステムの開発には約 10 年かかり、その間、特別な科学者チームがバイオスフィア 2 に配置するために地球中の動植物種を収集し、土壌サンプルを選択し、そこにあるすべてのものが生物学的にバランスが取れていることを注意深く確認しました。バイオスフィア 2 は、生態系全体のバランスを維持するのに十分な大きさであると同時に、その中で発生するすべてのプロセスを簡単に研究できるほど十分に小さいです。

そして最も興味深いのは、バイオスフィア 2 は人々がその中で生活できるように特別に設計されており、世界の他の部分から完全に隔離されているということです。食べ物、空気、水、その他の物質は内部に浸透せず、外部には何も出ません。太陽光、電気、電線に関する情報。「底」も特殊な気密溶接された鉄板で地面から隔離されており、温度変化（昼夜）によって変動するバイオスフィア 2 内の気圧を一定に保つために、巨大な肺膜が設置されています。提供された。構造全体からの空気漏れは年間 10% 未満でした。

複雑な技術装置が「海」の流れ、熱帯雨、海の波、その他の自然現象を生み出し、多くの特別なセンサーが温度、土壌、水、空気中の特定元素の含有量を継続的に測定し、バイオスフィア 2 内のこれらを記録します。さらなる研究のためのパラメータ。集約農業の特別な地域では、特別な方法を使用して、人々の食糧となる作物が栽培されました。結局のところ、人々は他に食べ物を手に入れる場所がありませんでした。

1.5ヘクタールの面積に広がるこの巨大なきらびやかな建造物には、91年の初めに初めて人が住み始めました。8人（女性4人、男性4人）が約2年間滞在し、人々との連絡を維持しました。外の世界はコンピューターを通してのみ。 1991 年 9 月 26 日、ボランティアは 2 年間を隔離して過ごすことを目標にバイオスフィア 2 に入りました。 1993 年 9 月 26 日、科学実験は成功裏に完了しました。チームメンバーのうち、指を負傷した後、負傷した手の手術を行うため、施設を5時間離れたのは1人だけだった。

最初はすべてがうまくいきました。ヤギの乳、卵、鶏肉、魚、エビ、ヤギの肉、豚肉、鶏肉、そして 46 種類の植物性食品のおかげで、私たちは楽観的に将来を見据えることができました。

物質の正常な循環のための条件がすべて揃っているため、この複合体は自律的に機能できると考えられていました。科学者の計算によると、植物が光合成の結果として酸素を十分に再生するには、太陽光があれば十分だったはずです。虫や微生物は廃棄物を確実に処理し、昆虫は植物を肥やすために設計されています。

生物学者たちが研究した重要な問題は、閉じられた集団における人間関係であり、興味深いことに、この問題はロシアの宇宙飛行士によってはるかに有能に解決されたと彼らは指摘している。したがって、宇宙飛行士の飛行中、特別な専門家が宇宙飛行士の精神状態や相互作用を常に監視し、実践的なアドバイスを与えます。この人物は、必要と判断した場合、チームの日常業務の変更を主張する権限を持っています。ここには多くの困難がありました。しかし、すべてがうまくいき、実験終了後、参加者のうち2人が結婚しました。 BIOSPHERE-2は超満員でした。

しばらくすると、バイオスフィアの食料が不足し始め、バイオスフィア 2 内部の問題が地球の問題と非常に似ていることが判明しました。ミニワールドを作成するとき、多くの人は、それが通常のものよりも完璧で、何十年にもわたって多くの環境問題や社会問題から解放されるだろうと考えていました。しかし、グループが 2 年間そこに行く前でさえ、バイオスフィア 2 の住民がバイオスフィア 1 (地球) の住民と同じ問題の多くを抱えていることがますます明らかになりました。作物が栽培された面積は比較的狭く、実験が行われた2年間のアリゾナ州の天候は記録的な雨と曇りで、植物には日光が不足し、その結果、不作と食糧不足が発生した。 Biosphere-2 では殺虫剤を使用できません。内部の閉じた生物学的サイクルにより、すべての生き物に毒を与えることができるため、害虫は安心して作物のかなりの部分を食べてしまうこともありました。それらと戦うために、人々は害虫の幼虫を食べる昆虫などの天敵を飼育しましたが、多くの場合、私たちがコロラドハムシを収集するのと同じように、単純に手でそれらを収集しました。そして、バイオスフィア 2 の水を浄化するために、ホテイアオイが栽培されました。これらの花は水の不純物を吸収します。

農業に加えて、バイオスフィア-2 の住民は牛の繁殖にも従事していました。彼らはヤギ、鶏、さらには子豚を飼っていました。しかも、これらは過酷な環境に適応した特別な動物でした。たとえば、ニワトリはインド原産の野生種で、熱帯地方（高温多湿）での生活に適応しており、排泄物も食べることができました。アメリカの鶏は、何世代にもわたって混合穀物を与えられてきたため、それ以外は食べることができないため、適していません。揚げ油に問題があり、食べられる豆を油に移すのは残念だったので、揚げる代わりに茹でたり、焼いたり、蒸したりし始めました。

栄養価の高い食糧の不足により、食糧配給の配給が試みられ、より多くの食糧を栽培するという問題が表面化しました。バイオスフィア 2 では、食物を栽培するために特別なエリアが割り当てられ、他のすべての表面は「野生」のままでなければなりませんでした。野生動物の一部を駆除し、空いたスペースをより多くの食料の栽培に利用するというアイデアがすぐに思いつきました。しかし、野生動物には独自の価値があり、種の構成全体は変更しないでおくべきだと考える人もいた。

バイオスフェリアンたちは、他の種の生物に対する敬意の問題に直面しました。遠征を指揮した指導者らは、参加者に対し、お腹が空いている場合には全員または一部がいつでもバイオスフィア 2 から出発できることを明確にしました。外部から食物を受け取ることはなく、野生の自然地域を破壊することも禁止されています。カロリー不足は、科学者が食物を栽培するのに十分なエネルギーを持たないことを意味しました。これは重労働であり、食物がますます減少したことを意味します。

それは悪循環であることが判明しました。結局、ジャングルに植えられた数本のバナナとパパイヤになりました。彼らは穀物の作付けを強化し、農作物に割り当てられた面積のあらゆるセンチメートルに作物を植え、食料の分配を続けた。人口過剰の問題、野生生物の本質的価値、種の多様性を維持する必要性はすべて、現代の生態学研究の最前線にあります。

自然界の現象も非常に興味深く、予想外のものでした。たとえば、バイオスフィア 2 のガラス屋根の砂漠の上では、朝になると水が凝結し、砂漠に雨が降りました。それを排除することは不可能であったため、砂漠は当初の計画ほど荒れ果てなくなり、植物がその上に成長し始めました。

Biosphere-2 の作成者は、「海」に流れを提供しましたが、風を提供しませんでした。しかし、植物にとって、風は非常に重要であることが判明しました。その影響で木が揺れ、幹が強化されます。風がなければ、バイオスフィア 2 に生えているアカシアの木の幹と枝はもろくなり、自重で倒れ始めました。何らかの理由で、アリがたくさんいました - もともと誰もアリをシステムに持ち込むつもりはありませんでした。

さらに深刻な問題がありました。2 年間で酸素濃度が 21% から 14% に低下し、頭痛と作業能力の低下が生じました。もちろん、問題がなかったとは言えません。その中には、大気中の酸素含有量を減らすという問題がありました。当初の含有量は21％でしたが、その量は2年間で14％に減少しました。この酸素含有量の低下により、実験参加者は絶え間なく頭痛が起こり、作業能力が失われるようになりました。

もちろん、最初の実験は 1993 年 9 月 26 日に終了しましたが、ある意味では不完全でした。しかし、これらすべての困難や問題にもかかわらず、バイオスフィア 2 での最初の実験は成功裡に完了しました。科学者チーム全員と大部分の動植物は、隔離された状態で 2 年間無事に生き残りました。この実験は、将来、そして地球全体が人口過剰、食糧不足、大気中の酸素含有量の減少などの問題に直面する危険性があることを改めて示しました。

しかし、奇妙なことに、世界の他の地域から隔離された生活は人々に利益をもたらしました。結局のところ、彼らは2年間、有機食品を食べ、殺虫剤で毒されることもなく、脂肪もあまり食べませんでした。バイオスフィア2を去った後、血中のコレステロールレベルが著しく低下していることが判明し、バイオスフィア人自身も普通の食べ物に慣れることができませんでした。彼らにとってそれはどういうわけか人工的で味がないと思われました。

人類の生活から戦争を根絶することを指します。彼は、科学活動、教育を組織し、大衆に知識を広めるという民主的な形態の問題を解決することに多大な注意を払った。 5. 生物圏からヌースフィアへの移行：予測と現実ベルナツキーは、地球の地質学的歴史を分析し、生物圏が新しい状態、つまり新しい状態の影響下でヌースフィアへ移行していると主張しています...

ソイルイーターとシルトイーターの生息域 a)。「生きている物質」そのものの動き（その結果として生体物質が輸送される）。 b）。生命活動における生物による無生物の移動 Ⅳ．生物圏と人間。ヌースフィア。ベルナツキーは、地球の地質学的歴史を分析し、生物圏が新しい状態、つまり新しい地球の影響下でヌースフィアに移行していると主張しています...

1990 年の初め、アーカンソー州近くのアメリカの砂漠で、外界の状況から完全に隔離された閉鎖的な複合施設を建設するという壮大な目標を持ったプロジェクトが開始されました。つまり、プロジェクトの条件によれば、複合施設内で生活する参加者は、攻撃的な外部環境を持つ異星にいるかのように想定されていました。

このプロジェクトは「Biosphere-2」と呼ばれ、数字の 2 は数字の 1 が地球そのものであることを意味しました。プロジェクトの著者らは、1.5ヘクタールの面積を占める大規模な生物圏をモデル化しました。そしてこのプロジェクトは、億万長者のエドワード・バスの支援を受けて、スペース・バイオスフィア・ベンチャーズによって構築されました。

Biosphere-2 プロジェクトは、約 3,000 種の動植物を含む温室を備えた巨大な複合施設で、大気体積は約 204,000 m3 でした。閉鎖的な生態系をモデル化する大規模プロジェクトに、8 人が自主的に参加しました。

Biosphere-2 プロジェクトの最も重要な目標は、宇宙探査におけるさらなる応用の見通しでした。そして私は、火星探査への関心の高まりに関連して、やや忘れられていたバイオスフィア 2 プロジェクトと、それがどのようにして起こるのかを思い出しました。結局のところ、このプロジェクトの目標は、人々のグループが閉鎖された環境で生活し、働くことができるかどうかを調べることでした。

そして、このプロジェクトの計画は大がかりなものでした。なぜなら、成功すれば、プロジェクトの発展を利用して、太陽系の遠く離れた惑星に自律的な居住地を作ることができるからです。さらに、バイオスフィア 2 複合体は、地球自体の環境状況が世界的に悪化した場合にも使用できる可能性があります。

Biosphere-2 複合体の構造。

もちろん、アリゾナ州（米国）の砂漠に建設されたバイオスフィア-2複合施設には、たとえば火星に建設されていた場合、隕石や小惑星からの保護を意味する必要な保護がありませんでした。しかし、地球ではその必要はありませんでした。そうでなければ、それは外部環境から完全に隔離された複合体であり、プロジェクトの参加者はもっぱらコンピューターを介して外界と通信しました。

アメリカの砂漠に位置するこの複合施設は、密閉されたカプセル型の建物であった。この複合施設の各建物は、独立した独立したエコシステムでした。建物の建設には軽量の素材が使用され、ドーム型のガラス屋根が太陽光の約 50 パーセントを通過させます。

4 人の女性と 4 人の男性の生活のために、バイオスフィア 2 複合施設には、砂漠とサバンナ、熱帯林とサンゴ礁のある海など、いくつかの異なるバイオームがありました。当然住宅モジュールです。入植者が果物や野菜を栽培するアグロセノーシスモジュールやヤギが放牧される場所もこのプロジェクトに参加している。つまり、プロジェクトの範囲はご想像のとおりです。

プロジェクトの科学者たちは、物質の自然なサイクルを可能な限り完全に再現するために、特別な注意を払って種の組成に取り組みました。これには、バイオスフィア 2 プロジェクトの参加者の廃棄物を含む有機物の分解も含まれます。しかし、地球の生物圏をシミュレーションすることは研究者にとって難しいことがわかっています。

プロジェクト「Biosphere-2」の問題点。

酸素不足の問題が最初に起こりました。結局のところ、植物は慎重な事前計算にもかかわらず、プロジェクトモジュール内に通常の酸素含有量を提供することができません。プロジェクトの最初の数週間から、徐々に酸素レベルが低下し始めました。

プロジェクトの参加者は酸素飢餓にさらされ、レベルは21％から15％に低下しました。このような状況下で、参加者は1991年から1993年までこの複合施設に住んでいましたが、登山者は標高約4,000メートルで同様の飢餓を経験しました。このプロジェクトに取り組んでいる科学者たちが示唆しているように、これは土壌微生物によるものです。その結果、酸素が外部から複合施設に送り込まれ始めました。

閉鎖的な生態系の参加者が直面する次の問題は、食糧不足です。アグロセノーシスに割り当てられた面積は、8人が食べるには小さすぎることが判明しました。この問題を解決するには、播種密度を高める必要がありました。そして熱帯林では、入植者たちはバナナとパパイヤを植えました。

そして、人工生態系「バイオスフィア-2」の参加者が直面した3つ目の問題は、増え続ける害虫の増殖を制御できないことだった。プロジェクトの規約によれば、農薬の使用は認められておらず、参加者は手作業で害虫を採取し、さらに天敵を独自に繁殖させなければならなかった。

大規模な実験により、風の不足が樹木に悪影響を与えることが明らかになった。木の幹に風による圧力がかからないため、木の幹が自重で折れるほど柔らかくなります。

孤立して暮らす少数の人々の心理的要因も影響を及ぼしました。まず、実験参加者の 1 人が最初の 1 か月で指を切り落としましたが、再接続することができず、その結果、彼女はプロジェクトから離れなければなりませんでした。そして自発的入植者間の状況は非常に緊張したため、共同社会に耐えることが困難となり、2つの陣営に分かれた。

Biosphere-2 プロジェクトの結果。

その結果、1996 年以来の大規模な閉鎖生態系プロジェクトが、人間の参加がないにもかかわらず、コロンビア大学の科学者によってさらに実行されました。複合施設の一部の建物は、この壮大なプロジェクトを見学したい人のために利用することもできました。しかし、2005 年までに研究者はそれを必要としなくなり、バイオスフィア 2 複合施設は放棄され売りに出されました。

バイオスフィアプロジェクトは 40 年間続きます。

英国人のデビッド・ラティマーは、約 40 年前に独自のバイオスフィアプロジェクトを開発しました。まさに何年も前のこと。彼は巨大な瓶を手に取り、その中に植物を壁で囲い、窓から約2メートルの距離に閉じた生態系を確立しました。それ以来、生物圏は開かれなくなりました。

植物の葉から出た水が容器の壁に凝縮し、植物の上にこぼれます。そして、光合成の結果生じた酸素は落ち葉によって吸収され、分解されていきます。分解の過程で発生した酸素は再び植物に吸収され、有機物と酸素が形成されます。したがって、植物は手入れを必要とせず、デイビッド・ラティマーは閉鎖的な生態系を作り出すことができました。

バイオスフィア-2

90年代初頭、アメリカのアリゾナ砂漠で、「バイオスフィア-2」と呼ばれる大規模プロジェクトが立ち上げられた（「バイオスフィア-1」は私たちの地球のこと）。この人工的に作成された閉鎖生物圏は、地球の自然生態系で発生するプロセスをシミュレートする最初の大規模な試みでした。プロジェクトの著者らによると、実験中に得られた結果は、長期の宇宙飛行中に非常に役立つ可能性があるという。
環境（大気さえも）から完全に隔離された「温室」の複合体は約1.5ヘクタールを占め、「バイオスフィア-2」の大気の体積は約204千立方メートルの空気でした。約3,000種の動植物と8人の代表的なホモ・サピエンスが巨大な「温室」に「監禁」されました。バイオスフィア 2 の知的な住民は 7 つの異なるバイオームを自由に使用できました。熱帯林、砂漠、サバンナ、小さなサンゴ礁とマングローブの河口のある海、入植者が食物 (野菜、果物、家畜) を栽培するアグロセノーシスです。）、住宅街も同様です。生物の種構成は、し尿の自然分解を含む有機物の生成と分解を含む生物圏の物質サイクルを最もよくシミュレートするように選択されました。

地球の生物圏を人工的に再現することは、それほど単純な問題ではないことが判明しました。入植者たちは多くの深刻な問題に直面しました。主な問題の 1 つは、植物が必要な量の酸素を生成できないことでした。バイオスフィア-2 の大気中の酸素含有量は 21% から 15% に減少したため、外部環境から酸素を送り込む必要がありました。 2 年間 (1991 年から 1993 年まで)、人工生物圏の住民は常に酸素欠乏の状態で暮らしていました (登山者は高度 4 km で同様の酸素欠乏を経験します)。科学者たちは、土壌微生物が酸素消費量の増加に重要な役割を果たしていると示唆しています。

人々が直面した第二の問題は食糧不足でした。バイオスフィア-2の農地面積は、8人に十分な食料を提供するには不十分でした。この問題を解決するには、穀物の播種密度を高め、熱帯林にバナナやパパイヤを植える必要がありました。

孤立した生態系で人々の生活を著しく複雑にする 3 番目の問題は、害虫の数が制御されずに増加することでした。バイオスフィア-2 の人工生態系の食物連鎖は不完全であることが判明し、敵のいない害虫の数は着実に増加し始めました。外部環境から隔離されたバイオスフィア-2 の状況では、このような小さな生態系では自己浄化プロセスが非常に遅いため、害虫と戦うために殺虫剤を使用することは不当であり、これは人間を含むすべての住民が化学中毒になることを意味します。必然的にそうなります。この問題を解決するために、入植者は害虫を手作業で収集し、天敵を繁殖させる必要がありました。

砂漠のバイオームは長くは続きませんでした。朝になると、バイオスフィア 2 のガラス屋根に湿気が結露し、人工の雨のように降り注ぎました。実験開始からしばらくして、砂漠には草が生い茂り始めました。

実験中に、いくつかの問題がまったく予想外であることが判明しました。したがって、風の不足は、いくつかの種類の木本植生に悪影響を及ぼしました。木の幹や枝に風圧がかからないと、木の機械組織が未発達であることが判明しました。その結果、木の幹や枝はもろくなり、自重で折れてしまいます。

1996 年以来、バイオスフィア 2 はコロンビア大学によって運営され、人間の参加はなくさらなる研究が続けられました。研究複合体の一部のバイオームは、旅行者がアクセスできました。 2005 年に Biosphere 2 が売りに出されました。

撮影された写真で、2010 年の Biosphere-2 の様子がわかります ノア・シェルドン.

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「バイオスフィア-2」- スペース・バイオスフィア・ベンチャーズと億万長者のエドワード・バスによってアリゾナ砂漠（米国）に建設された、閉鎖生態系をシミュレートする構造物。タイトルの「2」という数字は、「Biosphere-1」が地球であることを強調する意図が込められています。 (「最初のバイオスフィア」についての別のバージョンがあります。これは、万国博覧会エキスポ 67 のアメリカパビリオンの名前で、かつてはアトミウムと同じくらい有名でした。このバージョンは、デザインの顕著な外観の類似性によって裏付けられています。生物圏と生物圏-2）。「Biosphere-2」の主な課題は、人が閉鎖環境で生活し、働くことができるかどうかを調べることでした。遠い将来、そのようなシステムは、宇宙での自律的な居住地として、また地球上の生活条件が極度に悪化した場合の両方に役立つかもしれません。

デザイン

この実験室は、軽量素材で作られた総面積 1.5 ヘクタールの密閉された建物のネットワークであり、いくつかの独立した生態系に分割され、太陽光の約 50% を透過するガラスのキャップで覆われています。内部空間は熱帯林、珍しい化学組成を持つミニチュアの海、砂漠、サバンナ、マングローブ河口など7つのブロックに分かれています。巨大な「肺」が内圧を外圧と一致するように調整し、空気漏れを最小限に抑えます。

実験の進捗状況

実験は2段階に分けて実施され、1回目は1991年9月26日から1993年9月26日まで、2回目は1994年に実施された。第一段階では酸素濃度が月当たり0.5％ずつ低下し始め、人々は酸欠状態での生活を余儀なくされる状況となった（標高1200メートルの高地でも同様の状況が観察される）。酸素レベルが危険なレベルまで低下したため、外部から人工的に酸素を送り込むことが決定されました。第 2 段階も組織的および財政的問題により途中で中断されました。

酸素レベルの低下は、微生物の予期せぬ増殖によって引き起こされたと考えられています。作物、サバンナ、森林は微生物で満たされており、微生物が増殖し始め、苗木を破壊し始めました。

内側の生活

8人（女性4人、男性4人）がバイオスフィア2に約2年間滞在し、コンピューターを通じてのみ外界との接触を維持した。彼らと一緒に、3,000種の動植物がそこに届けられました。

当初、実験は計画通りに進んだ。実験室内には木、草、低木が生い茂り、46種類の植物性食品が供給され、ヤギの牧草地、豚小屋、鶏小屋があり、人工貯水池には魚やエビが泳いでいた。

物質の正常な循環のための条件がすべて揃っていたため、この複合体は自律的に機能すると考えられていました。科学者の計算によると、光合成の結果、植物が十分な酸素を生成するには太陽光が十分であるはずであり、廃棄物処理を確実にするために虫や微生物が必要とされ、植物を肥やすために昆虫が必要となるなどです。

しかし、数週間以内に自給自足農民の生活は混乱に陥りました。微生物や昆虫が予想外に大量に増殖し始め、予想外の酸素消費と作物の破壊を引き起こしました（農薬の使用は想定されていませんでした）。プロジェクトの住民は体重が減り、窒息し始めました。科学者たちは実験条件を破って内部に酸素と生成物を供給し始めなければならなかった（これらの事実は隠蔽され、後に暴露された）。最初の実験は失敗に終わりました。人々は大幅に体重を失い、酸素の量は15％に減少しました（大気中の通常の含有量は21％）。

1994 年に実験が終了した後、3 年間をかけて巨大な複合施設の修復が始まりました。この間、スポンサーは実験が期待した結果をもたらさなかったことを認識し、プロジェクトを放棄した。 1996 年初め、バイオスフィア 2 はコロンビア大学地球観測所の B. マリノらの科学的監督下に置かれました。栄養と一定の空気組成の維持の問題を解決する方法が不明だったため、彼らは実験を中止し、建物から人々を排除することを決定した。

見つかった問題

膨大な数の微生物や昆虫、特にゴキブリやアリが実験室で飼育されています。
複合施設のガラス屋根の下では、朝になると水が結露し、人工の雨が降り注いだ。
作成者は風のような現象を提供しませんでした。定期的に揺れないと、木はもろくなり、壊れることがわかりました。

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結論

「惑星」の内壁の一つには、女性の一人が書いた数行が今も残されている。木がなければ、私たちは呼吸するものが何もなくなり、水が汚染されれば、飲むものも何もなくなります。」

こちらも参照

BIOS-3 は、閉鎖された生物圏をモデル化するロシアの実験です。

リンク

プロジェクトのウェブサイト（英語）。
閉鎖的生物圏に特化した Web サイト (英語)。
プロジェクト内の圧力を調整するために使用される拡張チャンバーに関する特許。

ウィキメディア財団。

2010年。

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