Проект - "биосфера", рай который лопнул. Проект - "биосфера", рай который лопнул Мнения ученых о биосфере 2

Шокирующие подробности эксперимента «Биосфера 2» , который проводили американцы в пустыне Аризоны.

На днях на Землю после годовой (!) экспедиции на МКС вернулся российско-американский экипаж в составе Михаила Корниенко и Скотта Келли. Ни «Роскосмос», ни НАСА не скрывали, что эта длительная миссия ничто иное, как репетиция полета на Марс. По расчетам отправка десанта на Красную планету может состоятся в течении ближайших 15-20 лет. Полет Келли и Корниенко должен был дать ответ на главный вопрос: возможно ли защитить организм космонавтов от космической радиации в течении 15-месячного перелета на соседнюю планету?

По итогам годовой миссии медики отрапортовали о том, что решили эту задачу. Значит путь к колонизации Луны и Марса открыт? Но не все так просто. Как только космонавты покинут орбиту Землю их могут подстерегать опасности, которые сейчас ученые не в состоянии просчитать. Яркой иллюстрацией на эту тему стал знаменитый эксперимент «Биосфера -2», который проходил в США в начале 90-х годов.

«БИОСФЕРА-2»

На создание замкнутой экологической системы в пустыне Аризона миллиардер-энтузиаст Эдвард Баас потратил 200 миллионов долларов. Цель эксперимента: понять сможет ли человек жить в искусственно созданной среде. Грандиозный опыт ставился как раз с прицелом на колонизацию Марса или создание убежищ на Земле в случае глобальной экологической катастрофы.

«Биосфера-2» состояла из павильонов с разными климатическими зонами (тропический лес, пустыня, океан, саванна, мангровые заросли), ее населили более чем тремя тысячами представителей флоры и фауны. А экипаж полностью герметичной гигантской капсулы состоял из ученых топ-класса Когда эксперимент начинался многие думали, что колонисты уходят на 2-летние райские каникулы. Однако восьмерке ученых пришлось балансировать на грани жизни и смерти.

«МЫ ЕЛИ САМИ СЕБЯ»

Поначалу колонисты были увлечены исключительно экспериментом.

Только тут я впервые осознала, что являюсь частью биосферы, - рассказывала Джейн Пойнтер. - И это вовсе не абстрактные слова. Углекислый газ, который я выдыхала, поглощали листья батата. Мы так много ели батата, что в конце-концов у меня кожа стала оранжевой от него. И углерод из этого батата снова становился частью меня. Можно сказать, я ела один и тот же углерод раз за разом. По-сути, я ела саму себя.

Спустя несколько недель после начала эксперимента обнаружилось, что содержание кислорода в атмосфере капсулы по непонятным причинам падает. И через несколько месяцев должно наступить кислородное голодание. Впоследствии выяснилось, что проектировщики не учли, что большое количество кислорода будут поглощать бактерии, которых оказалось очень много в специально завезенной плодородной почве. Кроме того, кислород реагировал с бетонной облицовкой внутри «Биосферы» и оседал на стенах в виде карбоната кальция.

Колонисты могли рассчитывать что их спасут зеленые легкие - деревья из тропической зоны. Вдобавок они каждый клочок земли засадили быстрорастущими растениями, чтобы увеличить фотосинтез. Но обнаружился еще один прокол создателей комплекса. Они не предусмотрели такого явления, как ветер. А без регулярного раскачивания стволы деревьев становились хрупкими и ломкими. Периодически зеленые деревья, на которые молились ученые, с треском падали, ломая все вокруг...

Из-за повышения концентрации углекислого газа начался падеж животных. Вымерло большинство обитателей фермы, исчезли все насекомые-опылители. Зато в неимоверных количествах развелись муравьи и тараканы.

Спустя 16 месяцев после начала эксперимента уровень кислорода упал настолько, что люди стали задыхаться по ночам, когда из-за темноты выработка кислорода растениями прекращается. Днем же они испытывали состояние хронической апатии и усталости.

В один прекрасный момент врач Рой Уолфорд поймал себя на том, не может сложить в уме два двузначных числа. Только тогда колонисты запросили помощь Большой Земли и им, вопреки условиям эксперимента, стали закачивать под купол кислород.

«И ТУТ ДИРЕКТОР ПО НАУЧНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПЛЮНУЛА МНЕ В ЛИЦО»

Другое шокирующим событием для экипажа стал голод. В один прекрасный день заведующая фермой Джейн Пойнтер призналась, что весь их сельскохозяйственный комплекс может обеспечить колонию продуктами только на 83 процента от планируемого рациона. Эти расчеты появились у нее еще за несколько месяцев до старта проекта, но врач Рой Уолфорд убедил Джейн молчать о своих опасениях.

Дело в том, что Уолфорд разработал теорию продления жизни на основе ограничения калорийности питания (при условии, что организм, тем не менее, получает все жизненно необходимые вещества). И, пользуясь случаем, доктор хотел провести в рамках проекта «Биосфера-2» еще и собственный эксперимент. Его лабораторные мыши, которым калорийность сократили на 50 процентов, жили вдвое дольше. Но с людьми все оказалось гораздо сложнее...

За первый год колонисты потеряли в весе в среднем 16-18 процентов. То есть сбросили почти пятую часть массы тела. После кражи бананов из кладовой (в «преступлении» никто так и не признался) продуктовое хранилище стали закрывать на замок. Доктор, тем не менее, торжествовал: медицинские анализы доказывали, что у подопечных снизился уровень холестирина, стабилизировалось артериальное давление, улучшился метаболизм и работа иммунной системы. Мужчины и женщины помолодели и показатели их здоровья улучшились.

Постоянный голод, плюс нехватка кислорода драматическим образом сказались на отношениях в команде. Колонисты стали испытывать друг к другу откровенную вражду. Одни категорически отказывались от помощи извне, ссылаясь на чистоту эксперимента и утаивали от Большой Земли проблемы, которые возникали на станции. Другие во главе с Джейн Пойнтер считали, что эксперимент ничего не потеряет, если их перестанут мучить и помогут с продовольствием и кислородом.

Однажды я чистила загоны для животных на ферме, - вспоминает Пойнтер. - Было нечем дышать и я чувствовала себя совсем худо. В этот момент послышались шаги. Обернувшись я увидела Абигайль Айлинг. У нее что-то было во рту. Я не успела ничего сказать, как она плюнула мне в лицо. Я опешила и смогла только спросить: «За что?». Абигайль отрезала: «Ты сама знаешь!» И зашагала прочь...

Команда все же смогла закончить эксперимент. Хотя им пришлось вскрыть неприкосновенный запас продовольствия и закачать дополнительный объем кислорода. В условиях полета на Марс или колонизации Красной планеты этот трюк уже не прошел. Люди бы погибли, потому что на помощь уже некому было прийти.

«Биосфера 2» это хороший урок-предостережение организаторам будущих экспедиций. Наш мир очень хрупок. И чтобы создать копию Земли на другой планете надо уподобиться самому Творцу.

ХРОНОЛОГИЯ СОБЫТИЙ

26 сентября 1991 года - начало эксперимента. Команде из 8 участников предстояло в течении 2 лет прожить в искусственно созданной биосистеме абсолютно изолированной от внешнего мира.

Ноябрь-декабрь 1991 года. Ученые обнаружили, что уровень кислорода в атмосфере начинает снижаться со скоростью 0,5% в месяц. Колонисты принялись интенсивно выращивать биомассу, чтобы поднять содержание кислорода в воздухе, но их усилия были тщетными.

Январь 1992 года. Перед колонистами замаячил продовольственный кризис. Посевы риса оказались уничтожены вредителями. Шведский стол отменили, ввели пайки. Их энергетическая ценность составляла 1700 калорий в день на одного человека. Что недостаточно для людей занятых тяжелым физическим трудом.

Апрель-май 1992 года. В результате постоянных конфликтов команда разделилась на 2 враждующие группы. 4 человека во главе с Джейн Пойнтер настаивали на том, чтобы принять помощь извне. Другая половина экипажа была категорически против нарушения чистоты эксперимента.

Ноябрь 1992 года. Страдающие от голода обитатели «Биосферы 2» вскрыли аварийные запасы продовольствия. Джейн Пойнтер известила об этом руководство проекта. Она была немедленно уволена, ей приказали покинуть территорию эксперимента, но Джейн отказалась это сделать.

К январю 1993 году уровень кислорода понизился с 21 до 14,2%. Такая концентрация газа наблюдается в горах на высоте 4080 метров. Люди стали испытывать сильное кислородное голодание. Руководство проекта приняло решение тайно закачать внутрь «Биосферы» 23 тонны кислорода.

Май-июль 1993 года. Колонистам удалось вырастить хороший урожай общим весом более тонны. Это позволило увеличить калорийность рациона и люди частично компенсировали значительную потерю в весе, которая наблюдалась в первый год.

РЕСУРСЫ

Новые робинзоны располагали сельскохозяйственными угодьями площадью 1,27 гектара. Они выращивали бананы, папайю, бататы, свеклу, арахис, фасоль, рис, пшеницу и другие культуры.

На животноводческой ферме обитали: 4 козы и 1 козел; 35 кур-несушек и 3 петуха; 2 свиноматки и 1 кабан. Кроме того, у колонистов было свое рыбное хозяйство: они разводили неприхотливую рыбу тилапию.

КОМАНДА

Группа А*

Салли Сильверстоун, 36 лет. Капитан колонии, эксперт по сельскому хозяйству. Решала организационные вопросы.

Марк Ван Тилло, 30 лет. Капитан колонии, профессиональный механик. Отвечал за технические вопросы

Абигайль Айлинг, 31 год. Океанолог, директор по научным исследованиям.

Марк Нельсон, 44 года. Отвечал за ирригационные и ассенизационные системы. Пиар-директор проекта, поддерживал связь обитателей «Биосферы» с внешним миром.

Группа Б*

Джейн Пойнтер, 29 лет. Специалист по интенсивному сельскому хозяйству. Руководила фермой, обеспечивала колонию продовольствием.

Табер Маккаллум, 27 лет. Технический асситент.

Линда Лей, 39 лет. Ботаник, ее зона ответственности - флора «Биосферы».

Рой Уолфорд, 67 лет. Врач команды.

* на эти два враждующих лагеря разделились колонисты, когда столкнулись с голодом и нехваткой кислорода.

Похожие материалы

• ТВ-3 ведет расследование. Выпуск №19 (2013)
• Тайны ЦРУ: убийственные эксперименты
• Забытые эксперименты

Подпишитесь на нас

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 .

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...

Проект «Биосфера-2» — возможна ли жизнь в искусственной среде обитания?

Невероятно отрезвляющий эксперимент!

У Человеческой цивилизации должен быть запасной план иначе, продолжая настолько стремительное движение в сторону разрушения нашей планеты, она — цивилизация, неизбежно обречена на исчезновение. Поэтому перед исследователями поставлен вопрос: что если условия жизни на Земле станут непригодными для существования людей. Еще не менее интересная задача связана с колонизацией космического пространства. Тем более, что первый полет человека к Марсу уже запланировано совершить в 2018 г. Ответы на них уже пытались получить в 1991 г. Компания Space Biosphere Ventures в сотрудничестве с учеными создала искусственную модель экосистемы с замкнутыми биологическими циклами. Это был грандиознейший по своим масштабам проект, получивший название . Где число «два» подчеркивало, что наша Земля — это все же биосфера № 1.

«Биосфера-2» с высоты птичьего полета.

Суть проекта «Биосфера-2»
В пустыне Сонора (штат Аризона, США) на площади в 1,2 га было сооружено сеть герметичных купольных зданий, изолированных от окружающей среды Земли. Комплекс был поделен на 5 ландшафтных площадок: саванна, лес, пустыня, мангровый эстуарий и даже миниатюрный океан с пляжной зоной. Остальная часть пространства отводилась под сельскохозяйственные нужды, жилые помещения, и кантрольно-вичислительный центр для слежения за всеми происходящими процессами и связи с внешним миром. Фауна лаборатории включала в себя более трех тысяч разных представителей, среди которых: козы, куры, свиньи и рыбы. Флора (около 4 тыс. видов) — деревья, травы и кустарники, могли приносить 46 разновидностей растительной пищи. Согласно расчетам вырабатываемого растениями кислорода, выращенных продуктов питания и использования повторно одной и той же очищенной воды хватило бы для необходимого жизненного круговорота. Комплекс был оснащен сложной технической аппаратурой, которая имитировала множество природных явлений (дождь, течения в океане, морской прибой и другое). Предполагалось, что данный ковчег, включая 8-х людей, должен был функционировать в автономном режиме два года.

Тропический лес.

Ферма.

«Биосфера-2» обошлась разработчикам в $200 000 0000.

Океан.

Ход эксперимента «Биосфера-2»

4 мужчины и 4 женщины, среди которых дипломированные профессионалы по ведению сельского хозяйства, ботаник, ассенизатор, механик, врач, океанолог, добровольно изолировались от окружающего мира для занятий натуральным хозяйством во благо науки. Многие сотрудники завидовали своим коллегам, называя их счастливчиками, думая, что те отправляются на райские каникулы. В самом начале жизнь в искусственной биосфере выглядела действительно радужно. Бионафты с энтузиазмом работали на фермах, ловили рыбу, контролировали систему обеспечения, отдыхали на берегу океана, а в вечернее время встречались за единым столом ведя философские беседы, кушая прекрасную пищу из свежеприготовленных продуктов — чем не рай?

Группа учасников научного пректа «Биосфера-2», в полном составе.

Доктор группы Рой Уолфорд.

Столовая зона «Биосферы-2».

Кухонный блок «Биосферы-2».

Спальная комната одного из участников.

Но уже через 7 дней взволнованный техник сообщил всем, что проектировщики «Биосферы-2» допустили ошибку в вычислениях и % содержания кислорода в воздухе опускается. И если тенденция продолжаться, то в течение года жить в куполе будет невозможно. С того времени у колонистов пошла напряженная деятельность, направленная на ликвидирование ошибки. Первым делом было принято решение усиленно выращивать растения вырабатывающие высокие показатели О2. Потом был запущен резервный поглотитель СО2. Внезапным спасителем стал океан, в котором оседал углекислый газ, однако, от этого кислотность водоема постоянно увеличивалась, и доводилось понижать её искусственно.Все осуществленные мероприятия не дали должного результата — воздух делался все более разрежённым.

Со временем предстала очередная беда. Обнаружилось, что все фермерское хозяйство «Биосферы-2» может прокормить ученных лишь на 80%. Суточный рацион пришлось сократить до 1700 ккал (эта цифра нормальная для офисных работников, но не для людей занятых физическим трудом). Шведский стол был заменён дозированными порциями. Люди постояло ощущали голод. Это послужило зарождением конфликтных ситуаций между бионафтами. В частности, кладовую с продуктами пришлось закрыть на замок, после возмутительного инцидента с разграблением, который так и остался не раскрытым, никто не признал свою вину.

Бионафты трудятся на ферме.

После выяснилось, что Джейн Пойнтер (руководительница фермы), еще за два месяца до запуска, рассчитала нехватку продовольствия. Но, под давлением врача команды Роя Уолфорда решила не озвучивать свои мысли. Оказывается доктор отдельно работал над доказательством теории увеличения длительности жизни в результате снижения калорийности питания. Ранние его подопытные крысы, которым сократили калорийность в половину, прожили в два раза дольше. Свой тайный эксперимент он задумал поставить и на людях в условиях «Биосферы-2». Он вбил в голову женщине, что такая диета лишь поправит здоровья участникам. Доктор оставался единственным человеком, который не сетовал на недостачу еды. Через 6 месяцев подобного питания люди сбросили в весе в среднем по 10 кг, анализы их крови стали лучше, снизился холестерин, нормализовался метаболизм.

Вместе с тем испытуемые ощущали себя все хуже. Летние месяцы следующего года в «Биосфере-2» выдались наиболее непростыми. Пищевые цепи в искусственной среде были неполными, и количество вредоносных насекомых, за неимением уравновешивающего количества естественных врагов, стремительно возрастали. Урожай риса был уничтожен. Пришлось питаться бобовыми и морковью. Обилие в организме накопившегося каротина придал их коже оранжевый оттенок. Крупные деревья в секторе «джунгли» начали разрушаться и падать (после ученые ломая голову над феноменом хрупкости деревьев сделали вывод, что причиной послужило неимение ветра в комплексе, который в природных условиях, расшатывая, укрепляет их стволы). Животный и растительный мир начал сокращаться. Единственным, кому хорошо жилось были тараканы и мурашки, их популяция возрастала с каждым днем.
На тот момент уровень О2 в «Биосфере-2» показывал отметку в 16% (норма 21%). В следствии кислородного голодания колонисты чувствовали постоянную усталость, головокружение, они уже не могли исполнять свои обязанности, так как этого требовалось. Люди стали унылыми, угнетенными и раздражительными, такое эмоциональное состояние приводило к постоянным выяснением отношений внутри группы. Основным поводом скандалов служило разделение во мнениях: часть участников считало, что несмотря на сложности эксперимента нужно завершить работу, и пробыть под куполом запланированное время, у четверых было противоположное мнение. Они думали, что необходимо в срочном порядке просить помощи и привлекать к проекту других ученных, чтобы понять куда исчезает воздух. Также были не против закачать недостающий кислород и организовать поставку еды снаружи.

Из воспоминаний участницы Джейн (выступала за привлечение помощи из вне): «Я испытывала постоянные головокружения, но всё равно приходилось убрать в хлеву за скотом, при этом поминутно отдыхая, иначе я бы упала без сознания. С утра мы снова обсуждали с командой сложившееся проблемы в «Биосфере-2», тогда я высказалось, что пребывать в таких условиях, голодать и задыхаться, — это уже не наука, а секта! Я задумалась про все происходившее и в эту же секунду, ко мне подошла Абигайль Айлинг (руководитель по исследовательской работе) и плюнула в лицо! Я растеряно произнесла: «Почему?» «Ты заешь», ответила она уходя.

Тем временем экскурсионные автобусы с туристами, каждый день подъезжали поглазеть на разрекламированных в прессе фантастических персонажей, проживающих в большом аквариуме, и даже не догадывались о страстях бушующих внутри. Между прочим, как после признались создатели первого реалити-шоу «Большой Брат», «Биосфера-2» послужила прототипом для создания нидерландского проекта.

Каждый день под стенами «Биосферы-2» собирались сотни туристов.

Уже на осень девяносто второго года О2 упал до уровня 14,2%. Врач Уолфорд, официально сказал, что снимает с себя все должностные функции в связи с тем, что уже не в силах приплюсовать в уме двузначные числа. В темное время суток становилось еще сложнее, в результате отсутствия фотосинтеза растений, О2 стремительно понижался. На этом этапе уже все млекопитающие животные в «Биосфере-2» — погибли. Внешние руководители испытаний приняли решение начать закачку кислорода, и поставку дополнительных продуктов. Проведенные меры хорошо повлияли на здоровья испытуемых, но это не привело к их применению, что служило помехой дальнейшим исследованиям.

В сентябре 1993 г. все официально закончилось и люди вышли наружу. Вскоре журналисты прознали о тайной подаче воздуха и еды и тут же окрестили «Биосферу-2» грандиознейшим научным провалом века.

Куда исчезал кислород?
Как выяснилось позже, дело было в цементных перегородках купола, с которыми входил в реакцию О2 и опускался на стены в виде окислов. Вторым фактором стали микроорганизмы в грунте. Для испытания был выбран самый плодородный чернозем, с намерением сохранить в нем естественные микроэлементы более продолжительное время. Но в такой земле находится и наибольшее количество бактерий, которые так же потребляют кислород. Если эксперимент проводился бы на другой планете, то его окончанием была бы смерть колонистов. Внутри комплекса «Биосферы-2» еще сохранилась надпись сделанная одной из участниц на внутренней стене:«Только в этом месте мы ощутили, на сколько мы зависим от природы. Если деревья исчезнут - нам нечем будет дышать, если вода загрязнится - нам нечего будет пить».

После еще совершались поползновения провести подобные исследования, но уже без учасников-людей. Попытка не принесла ожидаемых результатов, спонсоры отказали в финансировании и проект заморозили. Многие годы «Биосфера-2» меняла собственников и оставалась туристическим аттракционом. Пока в 2011 г. Аризонский университет не возобновил на территории комплекса научные работы связанные с изучением изменений климата, которые продолжаются и по сей день. С момента окончания эксперимента прошло 23 года и наука не стоит на месте, с нетерпением ждем обнародования новых открытий в области астробиологии.

Видео: Jane Poynter рассказывает о жизни и трудностях работы в «Биосфере-2».

Другие посты