Aktueller Stand des Problems wissenschaftliche Projekte Biosphäre 2. Projekt - „Biosphäre“, das platzende Paradies

- eine Struktur, die ein geschlossenes Ökosystem simuliert, gebaut von Space Biosphere Ventures und dem Milliardär Edward Bass in der Wüste von Arizona (USA).

Die Zahl „2“ im Titel soll betonen, dass es sich bei „Biosphäre-1“ um die Erde handelt. Existiert Alternativversion zur „ersten Biosphäre“ – so heißt der amerikanische Biosphären-Pavillon auf der Weltausstellung Expo 67, einst nicht weniger berühmt als das Atomium. Diese Version wird durch die auffällige äußere Ähnlichkeit im Design von Biosphere und Biosphere-2 gestützt.

Die Hauptaufgabe von Biosphere 2 bestand darin herauszufinden, ob ein Mensch in einer geschlossenen Umgebung leben und arbeiten kann. In ferner Zukunft könnten solche Systeme sowohl als autonome Siedlungen im Weltraum als auch im Falle einer extremen Verschlechterung der Lebensbedingungen auf der Erde nützlich sein.

Design

Das Labor ist ein Netzwerk versiegelter Gebäude mit Gesamtfläche 1,5 Hektar leichte Materialien, aufgeteilt in mehrere unabhängige Ökosysteme und mit einer Glasabdeckung bedeckt, die etwa 50 % überträgt Sonnenlicht. Innenraum unterteilt in 7 Blöcke, darunter einen tropischen Wald, einen Miniaturozean mit ungewöhnlicher chemischer Zusammensetzung, eine Wüste, eine Savanne und eine Mangrovenmündung. Riesige „Lungen“ regulieren den Innendruck so, dass er dem Außendruck entspricht – das minimiert Luftlecks.

Fortschritt des Experiments

Das Experiment wurde in zwei Phasen durchgeführt: die erste vom 26. September 1991 bis 26. September 1993 und die zweite im Jahr 1994. Während der ersten Phase begann der Sauerstoffgehalt um 0,5 % pro Monat zu sinken, was dazu führte, dass die Menschen gezwungen waren, unter Sauerstoffmangelbedingungen zu leben (ähnliche Bedingungen werden auf einer Höhe von 4.080 m über dem Meeresspiegel beobachtet). Da der Sauerstoffgehalt auf ein so gefährliches Niveau gesunken war, wurde die Entscheidung getroffen, Sauerstoff künstlich von außen einzupumpen. Auch die zweite Etappe wurde aufgrund organisatorischer und finanzieller Probleme vorzeitig abgebrochen.

Es wird angenommen, dass der Abfall des Sauerstoffgehalts durch eine unerwartete Fortpflanzung verursacht wurde Mikroorganismen. Die Feldfrüchte, die Savanne und der Wald waren voller Mikroorganismen, die begannen, sich zu vermehren und die Sämlinge zu zerstören.

Leben drinnen

Acht Personen (vier Frauen und vier Männer) blieben etwa zwei Jahre lang in Biosphere 2 und hielten den Kontakt zur Außenwelt nur über einen Computer aufrecht. Zusammen mit ihnen wurden 3.000 Pflanzen- und Tierarten dorthin gebracht.

Zunächst verlief das Experiment nach Plan – im Labor wuchsen Bäume, Gräser und Sträucher, wodurch 46 Arten entstanden Pflanzennahrung, es gab Ziegenweiden, Schweineställe, Hühnerställe, künstliche Stauseen Fische und Garnelen schwammen.

Es wurde davon ausgegangen, dass der Komplex autonom funktionieren würde, da alle Bedingungen normal seien Zirkulation von Stoffen. Den Berechnungen der Wissenschaftler zufolge hätte Sonnenlicht für eine ausreichende Sauerstoffproduktion der Pflanzen durch Photosynthese ausreichen müssen; Würmer und Mikroorganismen wurden für die Abfallverarbeitung eingesetzt, Insekten für die Düngung der Pflanzen usw.

Doch innerhalb weniger Wochen geriet das Leben der Subsistenzbauern aus den Fugen. Mikroorganismen und Insekten begannen sich in unerwartet großer Zahl zu vermehren, was zu einem unerwarteten Sauerstoffverbrauch und der Zerstörung von Nutzpflanzen führte (der Einsatz von Pestiziden war nicht vorgesehen). Die Bewohner des Projekts begannen an Gewicht zu verlieren und zu ersticken. Wissenschaftler mussten gegen die experimentellen Bedingungen verstoßen und mit der Zufuhr von Sauerstoff und Produkten im Inneren beginnen (diese Tatsachen wurden verborgen und später ans Licht gebracht). Das erste Experiment scheiterte: Die Menschen verloren stark an Gewicht, die Sauerstoffmenge sank auf 15 % (der normale Gehalt in der Atmosphäre beträgt 21 %).

Nach dem Ende des Experiments im Jahr 1994 begann eine dreijährige Restaurierung des riesigen Komplexes. Während dieser Zeit gaben die Sponsoren das Projekt auf, da sie erkannten, dass das Experiment nicht die erwarteten Ergebnisse brachte. Anfang 1996 wurde Biosphere-2 unter der wissenschaftlichen Leitung von B. Marino und seinen Kollegen übertragen Erdobservatorien an der Columbia University. Sie beschlossen, das Experiment abzubrechen und Menschen aus der Struktur zu entfernen, da unklar war, wie das Problem der Ernährung und der Aufrechterhaltung einer konstanten Luftzusammensetzung gelöst werden konnte.

Mitte 1996 begannen Wissenschaftler mit einem neuen Experiment, diesmal ohne Beteiligung von Menschen. Sie mussten herausfinden:

Steigt der Ertrag wirklich mit steigendem CO 2 -Anteil und in welchem Ausmaß?
Was passiert mit überschüssigem Kohlendioxid und wo sammelt es sich an?
Ist ein umgekehrter katastrophaler Prozess mit einem unkontrollierten Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre möglich?

Fehler gefunden

Eine große Anzahl von Mikroben und Insekten, insbesondere Kakerlaken und Ameisen, wurden im Labor gezüchtet.
Unter dem Glasdach des Komplexes kondensierte morgens Wasser und es regnete künstlich.
Die Schöpfer haben ein Phänomen wie den Wind nicht berücksichtigt: Es stellte sich heraus, dass Bäume ohne regelmäßiges Schwanken brüchig werden und brechen.

Verkauf

Am 10. Januar 2005 stellte das Unternehmen, dem der einzigartige Komplex gehört, das Labor zum Verkauf.

Schlussfolgerungen

Auf einem von Innenwände„Planeten“ gibt es noch ein paar Zeilen einer der Frauen: „Erst hier spürten wir, wie abhängig wir von der umgebenden Natur waren. Wenn es keine Bäume gibt, werden wir nichts zum Atmen haben, wenn das Wasser verschmutzt ist, werden wir nichts zu trinken haben.“

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„Biosphäre-2“- eine Struktur, die ein geschlossenes Ökosystem simuliert, gebaut von Space Biosphere Ventures und dem Milliardär Edward Bass in der Wüste von Arizona (USA). Die Zahl „2“ im Titel soll betonen, dass es sich bei „Biosphäre-1“ um die Erde handelt. (Es gibt eine alternative Version über die „erste Biosphäre“ – so hieß der amerikanische Pavillon auf der Weltausstellung Expo 67, der einst nicht weniger berühmt war als das Atomium. Diese Version wird durch die auffällige äußere Ähnlichkeit im Design gestützt der Biosphäre und Biosphäre-2). Die Hauptaufgabe von „Biosphere-2“ bestand darin herauszufinden, ob ein Mensch in einer geschlossenen Umgebung leben und arbeiten kann. In ferner Zukunft könnten solche Systeme sowohl als autonome Siedlungen im Weltraum als auch im Falle einer extremen Verschlechterung der Lebensbedingungen auf der Erde nützlich sein.

Design

Das Labor ist ein Netzwerk hermetisch abgeschlossener Gebäude mit einer Gesamtfläche von 1,5 Hektar aus leichten Materialien, die in mehrere unabhängige Ökosysteme unterteilt und mit einer Glaskappe bedeckt sind, die etwa 50 % des Sonnenlichts durchlässt. Der Innenraum ist in 7 Blöcke unterteilt, darunter ein tropischer Wald, ein Miniaturozean mit ungewöhnlicher chemischer Zusammensetzung, eine Wüste, eine Savanne und eine Mangrovenmündung. Riesige „Lungen“ regulieren den Innendruck so, dass er dem Außendruck entspricht – das minimiert Luftlecks.

Fortschritt des Experiments

Das Experiment wurde in zwei Phasen durchgeführt: die erste vom 26. September 1991 bis 26. September 1993 und die zweite im Jahr 1994. Während der ersten Phase begann der Sauerstoffgehalt um 0,5 % pro Monat zu sinken, was dazu führte, dass die Menschen gezwungen waren, unter Sauerstoffmangelbedingungen zu leben (ähnliche Bedingungen werden in einer Höhe von 1200 m über dem Meeresspiegel beobachtet). Da der Sauerstoffgehalt auf ein so gefährliches Niveau gesunken war, wurde die Entscheidung getroffen, Sauerstoff künstlich von außen einzupumpen. Auch die zweite Etappe wurde aufgrund organisatorischer und finanzieller Probleme vorzeitig abgebrochen.

Es wird angenommen, dass der Abfall des Sauerstoffgehalts durch eine unerwartete Vermehrung von Mikroorganismen verursacht wurde. Die Feldfrüchte, die Savanne und der Wald waren voller Mikroorganismen, die begannen, sich zu vermehren und die Sämlinge zu zerstören.

Leben drinnen

Zunächst verlief das Experiment nach Plan – im Labor wuchsen Bäume, Gras und Sträucher, die 46 Arten pflanzlicher Nahrung lieferten, es gab Ziegenweiden, Schweineställe, Hühnerställe, Fische und Garnelen schwammen in künstlichen Reservoirs.

Es wurde davon ausgegangen, dass der Komplex autonom funktionieren würde, da alle Voraussetzungen für einen normalen Stoffkreislauf gegeben waren. Den Berechnungen der Wissenschaftler zufolge hätte Sonnenlicht für eine ausreichende Sauerstoffproduktion der Pflanzen durch Photosynthese ausreichen müssen, Würmer und Mikroorganismen waren für die Abfallverarbeitung zuständig, Insekten waren für die Düngung der Pflanzen zuständig usw.

Nach dem Ende des Experiments im Jahr 1994 begann eine dreijährige Restaurierung des riesigen Komplexes. Während dieser Zeit gaben die Sponsoren das Projekt auf, da sie erkannten, dass das Experiment nicht die erwarteten Ergebnisse brachte. Anfang 1996 wurde Biosphere 2 unter die wissenschaftliche Leitung von B. Marino und seinen Kollegen am Earth Observatory der Columbia University gestellt. Sie beschlossen, das Experiment abzubrechen und Menschen aus der Struktur zu entfernen, da unklar war, wie das Problem der Ernährung und der Aufrechterhaltung einer konstanten Luftzusammensetzung gelöst werden konnte.

Fehler gefunden

Eine große Anzahl von Mikroben und Insekten, insbesondere Kakerlaken und Ameisen, wurden im Labor gezüchtet.
Unter dem Glasdach des Komplexes kondensierte morgens Wasser und es ergoss sich künstlicher Regen.
Die Schöpfer haben ein Phänomen wie den Wind nicht berücksichtigt: Es stellte sich heraus, dass Bäume ohne regelmäßiges Schwanken brüchig werden und brechen.

Verkauf

Schlussfolgerungen

An einer der Innenwände des „Planeten“ sind noch mehrere Zeilen einer der Frauen erhalten: „Erst hier spürten wir, wie abhängig wir von der umgebenden Natur waren.“ Wenn es keine Bäume gibt, werden wir nichts zum Atmen haben, wenn das Wasser verschmutzt ist, werden wir nichts zu trinken haben.“

siehe auch

BIOS-3 ist ein russisches Experiment zur Modellierung einer geschlossenen Biosphäre.

Links

Projektwebsite (Englisch).
Website für geschlossene Biosphären (Englisch).
Patent für Expansionskammern zur Druckregulierung im Projekt.

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Sehen Sie, was „Biosphäre 2“ in anderen Wörterbüchern ist:

Biosphäre... Rechtschreibwörterbuch-Nachschlagewerk

- (von griech. bios life und sphaira ball: Suess, 1875; Vernadsky, 1926), Ökosphäre (viele westeuropäische Autoren), Biogeosphäre (Dylis, 1964) eine der Erdhüllen (Geosphären), in denen Sonnenenergie dank umgewandelt wird an lebende Organismen, … … Ökologisches Wörterbuch

Die komplexe äußere Hülle der Erde, bewohnt von Organismen, die zusammen die lebende Materie des Planeten bilden. Die Masse der lebenden Materie in B. nähert sich n 1014 2 1016 t. B. besteht aus der Troposphäre des unteren Teils der Lufthülle (Atmosphäre) der Erde, ... ... Geologische Enzyklopädie

- (von Bio... und griech. Shaira-Kugel), die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die Gesamtaktivität lebender Organismen bestimmt werden. Die ersten Vorstellungen über die Erde als „Region des Lebens“ und die äußere Hülle der Erde gehen auf Lamarck zurück. Begriff... ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch

- [Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

- (von Bio... und Sphäre), ein Bereich aktiven Lebens, der den unteren Teil der Atmosphäre (Höhe bis 20-25 km), die Hydrosphäre und abdeckt Oberer Teil Lithosphäre (Tiefe bis zu 2-3 km). In der Biosphäre sind lebende Organismen (lebende Materie) und ihr Lebensraum organisch miteinander verbunden und... Moderne Enzyklopädie

- (von Bio... und Sphäre) eine Region aktiven Lebens, die den unteren Teil der Atmosphäre, die Hydrosphäre und den oberen Teil der Lithosphäre umfasst. In der Biosphäre sind lebende Organismen (lebende Materie) und ihr Lebensraum organisch verbunden und interagieren miteinander und bilden... ... Groß Enzyklopädisches Wörterbuch

- (von griech. bios Leben und Sphäre) der Bereich des aktiven Lebens, der den unteren Teil der Atmosphäre, die Hydrosphäre und den oberen Teil der Lithosphäre umfasst. In der Biosphäre sind lebende Organismen (lebende Materie) und ihr Lebensraum organisch verbunden und interagieren miteinander... ... Politikwissenschaft. Wörterbuch.

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Kürzlich hatte ich das Glück, eine der Attraktionen von Tucson zu besuchen – Biosphere 2. Diese erstaunliche Struktur hat eine sehr interessante Geschichte eine Kreatur, die wie eine komplizierte Detektivgeschichte aussieht. Es ist jedoch alles in Ordnung.

An diesem Tag verließen wir das Haus um 9 Uhr morgens, da wir noch über 100 km bis zum Ziel unserer Reise zurücklegen mussten. Nach 2 Stunden Fahrt öffnete sich vor unseren Augen ein Panorama, bestehend aus einigen fantastischen transparenten Gebilden in konischer und halbkreisförmiger Form, hinter denen wir geschlossene weiße Halbkugeln und etwas sehen konnten, das an eine orientalische Moschee erinnerte. Es schien, als näherten wir uns einer Art überirdischer Struktur, die eher für eine Mond- oder Marslandschaft geeignet wäre ...

Als wir näher kamen und versuchten, einen Parkplatz zu finden, gelang uns dies nur mit großer Mühe. Es sollte beachtet werden, dass die Straße fast menschenleer war, als unser Auto auf der Autobahn fuhr, und ich kam zu dem Schluss, dass Biosphere-2 aufgrund seiner Entfernung von der Stadt nicht sehr oft besucht wird. Aber ich habe mich geirrt, der gesamte Parkplatz war bis auf den letzten Platz mit Autos gefüllt. Aber mein Mann und ich hatten unglaubliches Glück, als wir erfuhren, dass jetzt ein Platz frei war, denn... Das geparkte Auto begann, den Parkplatz zu verlassen.

Die erste Frage, die sich mir stellte, als ich dieses Bauwerk aus der Ferne betrachtete: Warum und wie lange hat der Bau gedauert? Auf diese und viele weitere Fragen erhielt ich bald eine Antwort.

Wissenschaftler fragen sich seit langem, warum es so schwierig ist, das Verhalten der Biosphäre der Erde vorherzusagen. Ihr Zustand wird von vielen Faktoren beeinflusst. Aus diesem Grund ist es schwierig, theoretische Berechnungen durchzuführen und aufzubauen Mathematische Modelle Verhalten der Biosphäre der Erde, und es ist unmöglich, ein Experiment an einem „Modell in Originalgröße“ durchzuführen, da es unmöglich ist, auf einem ganzen Planeten zu experimentieren. Dies kann zu unvorhersehbaren Folgen führen und Technische Fähigkeiten Zivilisationen sind nicht in der Lage, so global zu agieren.

Schon seit langer Zeit wissenschaftliche Welt Die Idee, ein Miniaturmodell der Biosphäre der Erde zu schaffen, reifte latent. Es muss absolut vom Rest der Welt isoliert sein, es wird seine eigene Atmosphäre, seinen eigenen Boden, sein eigenes Meer, seinen eigenen Dschungel, seine eigenen Tiere und Pflanzen haben. Nur Sonnenenergie wird in die geschlossene Mini-Biosphäre gelangen, genau wie auf unserem Planeten, wo außer Sonnenlicht und Wärme praktisch nichts von außen kommt. Nach dem Aufbau einer solchen Welt wäre es möglich, Experimente zu beginnen, beispielsweise durch Steigerung der Konzentration Kohlendioxid und schauen Sie sich die Konsequenzen an. Darüber hinaus wird es interessant sein herauszufinden, wie sich diese experimentelle Biosphäre in Zukunft entwickeln wird, wenn man sie sich selbst überlässt. Und natürlich könnte eine solche Erfahrung in Zukunft beim Bau menschlicher Siedlungen auf anderen Planeten erforderlich sein.

Ein großer Befürworter der Entwicklung eines Modells einer geschlossenen Biosphäre war der texanische Milliardär Ed Bass. Er war auch Hauptsponsor. Die Entwicklung von Strukturen und Systemen dauerte etwa zehn Jahre. In dieser Zeit sammelten spezielle Gruppen von Wissenschaftlern verschiedene Tier- und Pflanzenarten auf der ganzen Erde, um Biosphäre 2 zu bevölkern, wählten Bodenproben aus und stellten sorgfältig sicher, dass alles dort biologisch ausgewogen war.

Im Jahr 1986 begann Space Biosphere Ventures in der Wüste im Süden Arizonas, am Fuße der Santa Catalina Mountains, 60 Kilometer nördlich von Tucson, mit dem Bau dieser ungewöhnlichen Struktur namens Biosphere 2. Eine der Anforderungen von Ed Bass bestand darin, menschliche Beziehungen in Bedingungen nachzuzeichnen Tierwelt und völlige Isolation.

Im Jahr 1990 wurde ein grandioses Bauwerk errichtet, das ein geschlossenes natürliches System namens „Biosphäre-2“ darstellt, während Biosphäre 1 unsere Erde bedeuten sollte. Biosphäre 2 ist ein grandioses und majestätisches Bauwerk aus Glas und verstärktem Stahl mit einer Fläche von 1,27 Hektar, das Volumen der darin enthaltenen Atmosphäre beträgt 203.760 Kubikmeter. Es war komplett mit einer Glasabdeckung abgedeckt, die 50 % des Sonnenlichts durchließ. Die 5-6-stöckigen „Häuser“ aus Glas und Stahl beherbergen sieben Miniatur-Ökosysteme: tropischer Regenwald, Savanne, Sumpf, Ozean, Wüste. Darüber hinaus gab es Fischbecken, ein Insektarium mit 250 Insektenarten, einen landwirtschaftlichen Betrieb (hier sollten etwa 4.000 Pflanzen- und Tierarten leben) und einen Wohnteil – Räume für Mitarbeiter, Werkstätten sowie ein Informations- und Rechenzentrum Zentrum zur Überwachung aller Prozesse. Jedes dieser Ökosysteme war von den anderen getrennt und hatte sein eigenes Klima. Beispielsweise wurde die Verdunstung von Wasser aus dem „Meer“ mithilfe von Ventilatoren durchgeführt. Der entstehende Dampf gelangte in den „Dschungel“, wo eine bestimmte Luftfeuchtigkeit aufrechterhalten wurde und „Wolken“ und „Nebel“ simuliert wurden. Computergesteuert Schutzschirme ermöglichte eine angemessene Temperatur und Lichtverhältnisse. . Spezielle „Lungen“-Installationen kontrollierten den Druck im Inneren der Struktur, um die Isolierung nicht zu beeinträchtigen.

Biosphäre - 2 ist groß genug, um das gesamte Ökosystem im Gleichgewicht zu halten, und gleichzeitig klein genug, damit alle darin ablaufenden Prozesse leicht untersucht werden können. Und das Interessanteste ist, dass Biosphere 2 speziell dafür konzipiert wurde, dass Menschen darin leben können, und zwar völlig isoliert vom Rest der Welt: Weder Nahrung, noch Luft, noch Wasser, noch irgendeine andere Substanz dringt in das Innere ein und nichts verlässt das Äußere, außer für Sonnenlicht-, Strom- und Kabelinformationen. Sogar der „Boden“ ist mit speziellen, hermetisch verschweißten Eisenblechen vom Boden, auf dem er steht, isoliert. Um den Luftdruck im Inneren von Biosphere 2 konstant zu halten, dessen Schwankungen aufgrund von Temperaturänderungen (Tag und Nacht) auftreten, sind riesige Lungenmembranen angebracht bereitgestellt. Die Luftleckage aus der gesamten Struktur betrug nicht mehr als 10 % pro Jahr. Komplex technische Geräte erzeugen: Strömungen im „Ozean“, tropische Regenfälle, Meeresbrandung und imitieren andere Naturphänomene, und viele spezielle Sensoren ermitteln ständig die Temperatur, den Gehalt bestimmter Elemente im Boden, im Wasser und in der Luft im Inneren von Biosphere 2 und zeichnen diese Parameter für weitere Forschungen auf.

Am 26. September 1991 betraten acht Freiwillige (vier Männer und vier Frauen) die hermetisch abgeschlossene Welt von Biosphäre 2. Türen hinter den „Biosphären“; offiziell wurden sie „Ökonauten“ genannt; geschlossen, die Luken sorgfältig abgedichtet, alle Risse, alle Rillen wurden abgeschnitten, alle Fäden, die die Tester mit der Erde verbinden, wurden abgeschnitten. Sie mussten zwei Jahre in völliger Isolation in „Biosphere-2“ verbringen und dort leben, als wären sie die ganze Zeit irgendwo auf einem anderen Planeten gewesen. Auf Fleisch mussten die „Biospherianer“ nicht verzichten. „Wir entwickeln ein umfassendes Ernährungssystem“, sagte einer der wissenschaftlichen Leiter des Projekts, Carl Hodges, „die Menschen müssen keine Algen essen, sie werden Ziegen, Hühner, Fische usw. haben. In dieser Form das Biosphärenmodell.“ könnte im Prinzip auf dem Mars existieren, sich entwickeln und sein Gleichgewicht aufrechterhalten.“ Obwohl den Menschen in diesem riesigen, luftdichten Gebäude ein Höchstmaß an psychologischem und biologischem Komfort geboten wurde, waren die Anforderungen an sie sehr hoch. Insbesondere die ökologische Denkweise hätte für sie zu einem unverzichtbaren Gesetz werden sollen. „Wenn jemand etwas gesundheitsschädliches in den Abfluss des Systems wirft, wird er es ein paar Wochen später in seiner Kaffeetasse finden“, sagte Hodges.

Doch bereits anderthalb Monate nach Beginn des Experiments trafen alarmierende Nachrichten von Biosphere-2 ein. In der Atmosphäre des Glasgebäudes, in dem die Ökonauten lebten, begann sich überschüssiges Kohlendioxid anzusammeln. Der Gehalt dieses Gases überstieg den geplanten Wert. Um es auf den Normalwert zu reduzieren, musste ich mich bewerben mechanische Mittel. Somit ist der Begriff „rein“. natürliches Ökosystem"wurde bereits verletzt. Es wurden auch andere alarmierende Phänomene festgestellt. In der künstlichen Atmosphäre von „Biosphere-2“ nahm die Sauerstoffkonzentration ab. Sie wurde die gleiche wie in einer Höhe von 3500 Metern über dem Meeresspiegel, d. h. sie sank von 21 auf 14 %. Das Ergebnis sind ständige Kopfschmerzen und eine verminderte Arbeitsfähigkeit der Versuchsteilnehmer. Bei den Ökonauten kam es zu einer gewissen Unterernährung. Erstens vermehrten sich Schädlinge und begannen, einen erheblichen Teil der Ernte zu fressen. Um sie zu bekämpfen, begannen die Ökonauten mit der Fortpflanzung ihre natürlichen Feinde sind Insekten, die sich von den Larven dieser Schädlinge ernähren. Zweitens „enttäuschten“ die Schweine: Sie wollten sich nicht vermehren und nicht zunehmen, deshalb mussten wir sie für Fleisch schlachten.

Der „Ozean“ wurde durch die Vermehrung von Blaualgen trüb.

Ursprünglich ging man davon aus, dass die Ernährung der Biosphärenbewohner einer vegetarischen Ernährung ähneln würde, doch die Realität übertraf diese Erwartungen bei weitem. Es stellte sich heraus, dass es keine leichte Aufgabe ist, auf einem Viertel Hektar genug Nahrung für acht Menschen anzubauen. Nur etwa 85 % davon konnten die Ökonauten selbst anbauen. notwendige Produkte Ernährung. Und sie begannen schnell abzunehmen. Sie mussten nur etwa 2.000 Kalorien pro Tag zu sich nehmen. Dadurch verlor jeder im Durchschnitt 10 Kilogramm. Biosphärische Forscher erlebten einen starken Rückgang des Blutzuckers, einen Rückgang der Anzahl weißer Blutkörperchen, des Cholesterins und des Blutdrucks. Wissenschaftler mussten gegen die experimentellen Bedingungen verstoßen und mit der Zufuhr von Sauerstoff und Produkten im Inneren beginnen (diese Tatsachen wurden verborgen und später ans Licht gebracht).

Im Allgemeinen verlief in Biosphere-2 nicht alles so, wie es sich die Macher und Organisatoren erhofft hatten. Aus irgendeinem Grund gab es beispielsweise viele Ameisen, obwohl ihre Anwesenheit im System ursprünglich nicht geplant war. Plötzlich begannen Gräser und Sträucher das für die Wüste vorgesehene Territorium zu übernehmen, da sich das künstliche Klima, das „unter der Haube“ entstand, als zu feucht herausstellte. Auch der Zustand des künstlichen Ozeans ließ zu wünschen übrig. Der Planktongehalt in seinen Gewässern nahm stark ab und Korallenpolypen, denen die Nahrung entzogen wurde, starben aus. Es stellte sich außerdem heraus, dass der Boden in diesem riesigen Gewächshaus übermäßig nährstoffreich war, sodass sich die Bodenbakterien enorm vermehrten. Diese mikroskopisch kleinen Lebewesen verbrauchten so viel Sauerstoff, dass die Ökonauten an Sauerstoffmangel litten.

Trotz all dieser Schwierigkeiten wurde das Experiment abgeschlossen. Pünktlich, am 26. September 1993, verließen die Biosphärenbewohner ihre Arche. Und unmittelbar nach Abschluss dieses Epos heirateten zwei Paare seiner Teilnehmer. Amerikaner wären keine Amerikaner, wenn sie nicht nur versucht hätten, der Wissenschaft wertvolle Informationen zu liefern, sondern auch kommerziellen Nutzen aus ihren ungewöhnlichen Abenteuern zu ziehen. Fast alle Teilnehmer veröffentlichten Memoiren, und einer von ihnen veröffentlichte ein Buch mit biosphärischen Lebensmittelrezepten. Schließlich trug es zur Senkung des Cholesterinspiegels im Blut und zur Gewichtsabnahme bei. Übrigens konnten sich die ehemaligen Ökonauten selbst lange Zeit nicht an gewöhnliche irdische Nahrung gewöhnen. Aus irgendeinem Grund kam es ihnen künstlich und geschmacklos vor!

Aber Jane Poynter und Taber McCallum, zwei Teilnehmer dieses Experiments, gingen am weitesten. Bereits 1993 gründeten sie die Firma Paragon Space Development Corporation, die die Massenproduktion von... Taschenbiosphären etablierte. Es wurden biologische Miniatur-Aquasysteme mit einer Größe von 10 bis 30 cm Durchmesser entwickelt. Eine Vielzahl von Meeres- und Süßwassertieren könnten darin völlig sorglos leben. Diese scheinbar völlig nutzlosen „Spielzeuge“ waren in Amerika sehr gefragt.

Im März 1994 begann die zweite Biosphärenschicht, die bereits aus fünf Personen bestand, ihre Arbeit in Biosphäre-2. Auch das Forschungsparadigma hat sich geändert. Die erste Wache beschäftigte sich hauptsächlich mit unserem eigenen Überleben, mit dem Wunsch, uns mit allem Notwendigen für ein mehr oder weniger erfülltes Leben zu versorgen. Jetzt haben spezialisierte Forscher begonnen, in Biosphäre-2 vorzudringen. Sie führten Experimente durch und ihr Aufenthalt konnte zwischen mehreren Tagen und mehreren Monaten variieren. Dabei handelte es sich eigentlich nicht mehr um Wirtschaftsnauten, sondern um Repräsentanten verschiedene Wissenschaften. Und sie vollständig von der äußeren Umgebung zu isolieren – daran wurde nicht einmal mehr gedacht.

Unterdessen verschlechterte sich die Umweltsituation in Biosphäre-2. Und im Herbst 1994 wurde die zweite Schicht der Spezialisten eilig evakuiert und das Gebäude; fest geschlossen. Im März 1995 wurde eine neue Entscheidung getroffen; Entkorken Sie „Biosphere-2“, lüften Sie es gründlich und führen Sie darin einen „Frühjahrsputz“ durch.

Das Projekt wurde an die Columbia University übertragen. Sie beschlossen, das Experiment abzubrechen und Menschen aus der Struktur zu entfernen, da unklar war, wie das Problem der Ernährung und der Aufrechterhaltung einer konstanten Luftzusammensetzung gelöst werden konnte. Mitte 1996 begannen Wissenschaftler jedoch mit einem neuen Experiment, ohne dass Menschen beteiligt waren. Sie mussten herausfinden:

Steigt der Ertrag tatsächlich mit steigendem CO2-Anteil und in welchem Ausmaß?

Was passiert mit überschüssigem Kohlendioxid und wo sammelt es sich an;

Fehler gefunden:

Eine große Anzahl von Mikroben und Insekten, insbesondere Kakerlaken und Ameisen, wurden im Labor gezüchtet.

Unter dem Glasdach des Komplexes kondensierte morgens Wasser und es regnete künstlich.

Die Schöpfer hatten ein Phänomen wie den Wind nicht vorhergesehen: Es stellte sich heraus, dass Bäume ohne regelmäßiges Schwanken brüchig werden und brechen

1997 wurde das Biosphere-2-Projekt geschlossen. Dann stellte sich heraus, dass die Temperatur und chemische Zusammensetzung Die Innenluft in dieser künstlichen Arche beginnt, die Sicherheitsgrenzwerte zu überschreiten. Die Amerikaner gaben rund 200 Millionen Dollar aus und versuchten die Frage zu beantworten, ob es möglich ist, ein völlig autonomes Modell der Biosphäre der Erde zu erstellen. Leider endete das Experiment dieses Mal mit einem Misserfolg; die „kleine Erde“, die durch die Bemühungen von Wissenschaftlern und Designern wiederhergestellt wurde, wurde für das Leben ungeeignet.

Doch bereits im Januar 2001 schien dieses lange Experiment einen zweiten Wind zu bekommen. Der US-Energieminister unterzeichnete eine Vereinbarung mit der Columbia University über die Nutzung von Biosphere 2-Gebäuden für den Bedarf seiner Abteilung. Es wurde beschlossen, über einen Zeitraum von zwei Jahren 700.000 US-Dollar bereitzustellen, um die Einrichtung für die Untersuchung von Reaktionen anzupassen ökologisches System zu globalen und regionalen Klimaveränderungen.

Am 10. Januar 2005 stellte das Unternehmen, dem der einzigartige Komplex gehört, das Labor zum Verkauf. Zwanzig Jahre nach dem Bau des Komplexes wurde er an CDO Ranching & Development LP verkauft, die das Grundstück in zwei Transaktionen erwarb. Für die Gebäude, darunter die Biosphärenkuppeln und das Studentendorf, wurden 9 Millionen US-Dollar gezahlt, weitere 40 Millionen US-Dollar für das Land rund um das Grundstück. Im Juni 2007 begann die Arizona State University mit der Verwaltung von Biosphere 2.

Was kann man jetzt bei einem Ausflug zur Biosphäre-2 sehen? Sie sollten das Wohngebäude, in dem das Experiment mit Ökonauten durchgeführt wurde, selbstständig besichtigen: Schlafzimmer, Küche. Laboratorien, ein Kontrollzentrum und eine landwirtschaftliche Zone, in der die Biosphärenbewohner Gemüse und Tiere anbauten, um ihre Nahrung bereitzustellen. Am besten nehmen Sie an einer geführten Tour zu den Gewächshäusern teil, in denen noch mehrere Biome zu sehen sind: Ozean, Mangrove, Savanne, Wüste und tropischer Regenwald. Der Führer zeigt den Besuchern die komplexen unterirdischen Ingenieurbauwerke, die das Funktionieren geschlossener Biosphärenökosysteme gewährleisten. Besonders hervorzuheben ist ein Besuch der runden Halbkugeln – den „Lungen“ von Biosphäre-2, die in Gebäuden die Gaszusammensetzung der Atmosphäre aufrechterhalten. Besonders beeindruckend ist das 20-Tonnen-Modell Metallstruktur, das aufgrund des Luftdruckunterschieds im Weltraum schwebt. Es ist interessant, die Ausstellung selbst zu besuchen Erdgeschoss unter dem Ozean gelegen. Durch die Glasfenster können Sie das Leben im Korallenriff beobachten, Panoramen verschiedener Tiefseebiozönosen betrachten und ein Erinnerungsfoto mit einem niedlichen Meerestier machen.

Nach einem dreistündigen Spaziergang, nachdem wir positive Eindrücke gewonnen und viel Interessantes über die Entstehungs- und Funktionsweise von Biosphere-2 erfahren hatten, verließen wir diesen wunderschönen Ort. Es bleibt jedoch ein wenig Traurigkeit. Als dieses Projekt erstmals konzipiert wurde, hielt die US-amerikanische Raumfahrtbehörde es für möglich, im Jahr 2017 und bis 2027 Siedlungen auf dem Mond zu errichten; auf dem Mars. Dann berechneten sie, dass es mindestens drei Jahre dauern würde, unter ähnlichen Bedingungen wie in Biosphäre 2 zu leben, um den Weg zum Roten Planeten zu schaffen und zurückzukehren. In der Praxis konnte dieses Problem aufgrund verschiedener Überschneidungen und nicht berücksichtigter Faktoren nicht gelöst werden. Als Biologe tröstet mich die Tatsache, dass auf der Grundlage von Biosphere-2 die Umweltbildung von Studenten fortgesetzt wird, die verschiedene Naturexperimente durchführen, schreiben sie Wissenschaftliche Artikel, komplette Diplome und Dissertationen. Daher besteht die Hoffnung, dass die Menschheit früher oder später in der Lage sein wird, einen Prototyp geschlossener Ökosysteme zu schaffen, in denen Menschen lange leben können, und solche „Weltraumpaläste“ werden unsere nahen und fernen Planeten schmücken, auf denen noch nie ein Mensch einen Fuß gesetzt hat .

Laut Wissenschaftlern war es sehr wichtig, ein Modell unserer Biosphäre zu schaffen: ein System zu schaffen, das absolut vom Rest der Welt isoliert wäre, das eine eigene Atmosphäre, einen eigenen Boden, einen eigenen Ozean und einen eigenen Dschungel hätte , seine eigenen Tiere, seine eigenen Pflanzen – so eine Art Minimodell der Erde. Ein System, das nur Sonnenenergie empfängt, genau wie das, was mit unserem Planeten passiert. Denn außer Sonnenlicht und Wärme gelangt von außen praktisch nichts in unsere Biosphäre. Wenn man eine solche Welt aufgebaut hat, könnte man mit Experimenten beginnen, beispielsweise indem man den Gehalt an Kohlendioxid oder einer anderen Substanz erhöht, und die Konsequenzen betrachten.

Es wird auch interessant sein zu sehen, wie sich diese andere Biosphäre in Zukunft entwickeln wird, wenn man sie sich selbst überlässt.

In den frühen neunziger Jahren wurde ein solches biologisches System geschaffen. Dieses einzigartige System wurde im amerikanischen Bundesstaat Arizona in der Nähe der Stadt Oracle gebaut und nannte es „BIOSPHERE-2“ – Biosphäre-2. Das bedeutet, dass Biosphäre 1 unsere Erde ist. Biosphäre 2 ist ein grandioses und majestätisches Bauwerk aus Glas und verstärktem Stahl mit einer Fläche von 1,27 Hektar und einem Volumen der darin enthaltenen Atmosphäre von 203.760 Kubikmeter. Biosphäre 2 umfasst über 3.000 Pflanzen- und Tierarten, sieben Biome – Regenwald, Savanne, Wüste, Sumpf, sogar einen kleinen Ozean mit Korallenriff, intensive Landwirtschaft und menschliche Wohnungen. Biome sind durch Plastikschilde voneinander getrennt. Riesige „Lungen“ regulieren den Innendruck so, dass er dem Außendruck entspricht – das minimiert Luftlecks. Dadurch werden pro Jahr nur 10 Prozent der Atmosphäre von Biosphere 2 ersetzt, und in dieser Kennzahl sucht es seinesgleichen: Seine Luftdichtheit ist 50-mal höher als die des Space-Shuttle-Komplexes der NASA.

Die Entwicklung von Strukturen und Systemen dauerte etwa zehn Jahre. In dieser Zeit sammelten spezielle Wissenschaftlerteams Tier- und Pflanzenarten auf der ganzen Erde, um Biosphäre 2 zu bevölkern, wählten Bodenproben aus und stellten sorgfältig sicher, dass alles dort biologisch im Gleichgewicht war. Biosphere 2 ist groß genug, um das gesamte Ökosystem im Gleichgewicht zu halten, und gleichzeitig klein genug, um alle darin ablaufenden Prozesse leicht untersuchen zu können.

Und das Interessanteste ist, dass Biosphere 2 speziell dafür konzipiert wurde, dass Menschen darin leben können, und zwar völlig isoliert vom Rest der Welt: Weder Nahrung, noch Luft, noch Wasser, noch irgendeine andere Substanz dringt in das Innere ein und nichts verlässt das Äußere, außer für Sonnenlicht-, Strom- und Kabelinformationen. Sogar der „Boden“ ist mit speziellen, hermetisch verschweißten Eisenblechen vom Boden, auf dem er steht, isoliert. Um den Luftdruck im Inneren von Biosphere 2 konstant zu halten, dessen Schwankungen aufgrund von Temperaturänderungen (Tag und Nacht) auftreten, sind riesige Lungenmembranen angebracht bereitgestellt. Die Luftleckage aus der gesamten Struktur betrug nicht mehr als 10 % pro Jahr.

Komplexe technische Geräte erzeugen Strömungen im „Ozean“, tropische Regenfälle, Meeresbrandung und andere Naturphänomene, und viele spezielle Sensoren ermitteln ständig die Temperatur, den Gehalt bestimmter Elemente im Boden, im Wasser und in der Luft im Inneren der Biosphäre 2 und zeichnen diese auf Parameter für weitere Forschung. In einem besonderen Gebiet der intensiven Landwirtschaft wurden mit besonderen Methoden Nutzpflanzen angebaut, die den Menschen als Nahrung dienten – schließlich hatten sie nirgendwo anders Nahrung zu bekommen.

Dieses riesige, glitzernde Bauwerk erstreckt sich über eine Fläche von anderthalb Hektar und wurde Anfang des Jahres 1991 erstmals von Menschen bewohnt – acht Personen (vier Frauen und vier Männer) blieben darin etwa zwei Jahre lang und pflegten den Kontakt zu ihnen Die Außenwelt nur über einen Computer. Am 26. September 1991 betraten Freiwillige die Biosphäre 2 mit dem Ziel, zwei Jahre isoliert zu verbringen. Am 26. September 1993 wurde das wissenschaftliche Experiment erfolgreich abgeschlossen. Nur eines der Teammitglieder verließ den Komplex für fünf Stunden, um eine Operation an ihrer verletzten Hand durchzuführen, nachdem sie sich am Finger verletzt hatte.

Zuerst lief alles gut - Ziegenmilch, Eier, Huhn, Fisch, Garnelen, Ziegenfleisch, Schweinefleisch, Hühner sowie 46 Arten pflanzlicher Lebensmittel ließen uns optimistisch in die Zukunft blicken.

Es wurde davon ausgegangen, dass der Komplex autonom funktionieren könnte, da alle Voraussetzungen für einen normalen Stoffkreislauf gegeben waren. Den Berechnungen der Wissenschaftler zufolge hätte Sonnenlicht ausreichen müssen, damit Pflanzen durch Photosynthese ausreichend Sauerstoff reproduzieren könnten; Würmer und Mikroorganismen sollen die Abfallverarbeitung gewährleisten, Insekten sollen Pflanzen düngen usw.

Eine wichtige Frage, die Biosphärenforscher untersucht haben, ist zwischenmenschliche Beziehungen in einem geschlossenen Team, und interessanterweise stellen sie fest, dass dieses Problem von den russischen Kosmonauten viel kompetenter gelöst wurde. So überwacht ein spezieller Spezialist während Kosmonautenflügen ständig deren mentalen Zustand und die Interaktion untereinander und gibt praktische Ratschläge. Diese Person hat die Befugnis, auf Änderungen im Teamalltag zu bestehen, wenn sie dies für notwendig hält. Hier gab es viele Schwierigkeiten. Es klappte jedoch alles, und nach dem Ende des Experiments heirateten zwei seiner Teilnehmer. BIOSPHÄRE-2 war überfüllt.

Nach einiger Zeit ging den Biosphären die Nahrung aus und es stellte sich heraus, dass die Probleme in Biosphäre 2 denen auf der Erde sehr ähnlich waren. Bei der Schaffung einer Mini-Welt dachten viele, dass sie perfekter als unsere übliche Welt sein und viele Jahrzehnte lang frei von vielen Umwelt- und Sozialproblemen sein würde. Doch noch bevor die Gruppe zwei Jahre lang dort war, wurde immer klarer, dass die Bevölkerung von Biosphäre 2 viele haben würde allgemeine Probleme, das gleiche wie für die Bewohner der „Biosphäre 1“ – Erde. Die Fläche, auf der die Pflanzen angebaut wurden, war relativ klein, und das Wetter in Arizona war während der zwei Jahre des Experiments rekordverdächtig regnerisch und bewölkt, den Pflanzen fehlte es an Sonnenlicht und in der Folge gab es schlechte Ernten und Nahrungsmangel. In Biosphere-2 können Sie keine Pestizide verwenden. Aufgrund der geschlossenen biologischen Kreisläufe im Inneren können Sie alle Lebewesen vergiften, sodass sich die Schädlinge wohl fühlten und manchmal einen erheblichen Teil der Ernte fraßen. Um sie zu bekämpfen, züchteten die Menschen ihre natürlichen Feinde, etwa Insekten, die sich von Schädlingslarven ernähren, sammelten sie aber oft einfach mit den Händen ein, so wie wir Kartoffelkäfer sammeln. Und um das Wasser in Biosphere-2 zu reinigen, wurden Wasserhyazinthen gezüchtet. Diese Blüten nehmen Verunreinigungen aus dem Wasser auf.

Neben der Landwirtschaft beschäftigten sich die Bewohner von Biosphäre-2 mit der Viehzucht. Sie hatten Ziegen, Hühner und sogar Ferkel. Darüber hinaus handelte es sich um besondere Tiere, die an raue Bedingungen angepasst waren. Beispielsweise handelte es sich bei den Hühnern um eine Wildrasse aus Indien – sie waren an das Leben in den Tropen angepasst ( hohe Temperatur und Feuchtigkeit) und könnten sich von Abfall ernähren. Amerikanische Hühner wären nicht geeignet, da sie nichts anderes als Mischgetreide fressen können, da sie seit Generationen damit gefüttert werden. Wir stellen fest, dass es Probleme mit dem Frittieröl gab; es war schade, essbare Bohnen hineinzufüllen, also begannen sie zu kochen, zu backen oder zu dämpfen, statt zu frittieren.

Der Mangel an nährstoffreichen Lebensmitteln hat zu Versuchen geführt, die Lebensmittelverteilung zu rationieren, und es stellt sich das Problem des Anbaus mehr Essen stand im Vordergrund. In Biosphäre 2 wurde eine spezielle Fläche für den Nahrungsmittelanbau reserviert, alle anderen Flächen sollten „wild“ bleiben. Sofort kam die Idee auf, einen Teil der Tierwelt zu räumen und den freigewordenen Platz für den Anbau von mehr Nahrungsmitteln zu nutzen. Andere hingegen glaubten, dass die Tierwelt einen eigenen Wert habe und die gesamte Artenzusammensetzung unverändert bleiben sollte.

Die Biosphärenforscher standen vor der Frage des Respekts gegenüber anderen Lebewesen. Die Leiter, die die Expedition leiteten, machten den Teilnehmern klar, dass alle oder einige von ihnen Biosphäre 2 jederzeit verlassen könnten, wenn sie großen Hunger hätten. Sie erhalten keine Nahrung von außen und es ist ihnen untersagt, wilde Naturgebiete zu zerstören. Der Kalorienmangel führte dazu, dass Wissenschaftler nicht genug Energie hatten, um Nahrungsmittel anzubauen – eine schwierige Aufgabe. körperliche Arbeit, was bedeutet, dass es immer weniger Essen gab.

Es stellte sich heraus, dass es ein Teufelskreis war. Am Ende waren es ein paar Bananen und Papayas, die im Dschungel gepflanzt wurden. Sie intensivierten den Getreideanbau, bepflanzten jeden Zentimeter der für landwirtschaftliche Nutzpflanzen vorgesehenen Fläche und setzten die Verteilung von Nahrungsmitteln fort. Fragen der Überbevölkerung, des Eigenwerts der Tierwelt und der Notwendigkeit, die Artenvielfalt zu erhalten, stehen im Mittelpunkt der modernen ökologischen Forschung.

Auch Naturphänomene waren sehr interessant und unerwartet. Beispielsweise kondensierte morgens über der Wüste auf dem Glasdach von Biosphäre 2 Wasser und Regen fiel auf die Wüste. Es war unmöglich, es zu beseitigen, und deshalb wurde die Wüste nicht so verlassen wie ursprünglich geplant – Pflanzen begannen darauf zu wachsen.

Nachdem sie für Strömungen im „Ozean“ gesorgt hatten, sorgten die Macher von Biosphere-2 nicht für den Wind, aber wie sich herausstellte, ist er für Pflanzen sehr wichtig; Bäume schwanken unter seinem Einfluss, was ihren Stamm stärkt. Ohne Wind wurden Stamm und Äste der in Biosphäre 2 wachsenden Akazienbäume brüchig und begannen unter ihrem eigenen Gewicht zusammenzubrechen. Aus irgendeinem Grund gab es viele Ameisen – obwohl ursprünglich niemand vorhatte, sie in das System einzuschleusen.

Es gab noch gravierendere Schwierigkeiten: Der Sauerstoffgehalt sank in zwei Jahren von 21 % auf 14 %, was Kopfschmerzen und geringe Arbeitsfähigkeit bedeutete. Natürlich kann man nicht sagen, dass es keine Probleme gab – darunter auch das Problem der Reduzierung des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre: Von einem anfänglichen Gehalt von 21 % sank seine Menge innerhalb von zwei Jahren auf 14 %. Dieser Abfall des Sauerstoffgehalts führte bei den Versuchsteilnehmern zu ständigen Kopfschmerzen und einem Verlust der Arbeitsfähigkeit.

Natürlich war das erste Experiment – es endete am 26. September 1993 – in mancher Hinsicht unvollkommen. Doch trotz all dieser Schwierigkeiten und Probleme wurde das erste Experiment an Biosphere-2 erfolgreich abgeschlossen: Das gesamte Wissenschaftlerteam und die überwiegende Mehrheit der Pflanzen und Tiere überlebten erfolgreich zwei Jahre isoliert. Dieses Experiment hat einmal mehr gezeigt, dass die Gefahr besteht, in Zukunft und auf der Erde im Allgemeinen mit Problemen wie Überbevölkerung, Nahrungsmangel, sinkendem Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre usw. konfrontiert zu werden.

Aber seltsamerweise kam den Menschen das Leben in der Isolation vom Rest der Welt zugute: Schließlich aßen sie zwei Jahre lang Bio-Lebensmittel, waren nicht durch Pestizide vergiftet und aßen nicht viel Fett. Nach dem Verlassen von Biosphäre 2 stellte sich heraus, dass der Cholesterinspiegel im Blut merklich gesunken war und die Biosphären selbst sich nicht an gewöhnliches Essen gewöhnen konnten – es kam ihnen irgendwie künstlich und geschmacklos vor.

„Wenn man in Biosphäre-2 ist, spürt man besonders deutlich, dass man von der umgebenden Natur abhängig ist, weil man besonders deutlich versteht, dass man den von Pflanzen produzierten Sauerstoff einatmet und dass man bei verschmutztem Wasser nichts zu trinken hat“, sagt einer der Teilnehmer des Experiments.

2. Neues Leben„Biosphären-2“

Heute ist BIOSPHERE-2 eine Abteilung der Columbia University. Derzeit gibt es dort jedoch keine ständigen Bewohner Wissenschaftliche Forschung weitermachen.

Zwei Jahre lang befanden sich Menschen in Biosphäre 2. Die Restaurierung des riesigen Komplexes dauerte drei Jahre.

Das neue Team ist davon überzeugt, dass der Hauptvorteil des Projekts die Möglichkeit ist, die Migration von Elementen und anderen Prozessen in einer autonomen Umgebung zu überwachen. Sie interessieren sich zunächst für die Auswirkung von Veränderungen des CO2-Gehalts in der Atmosphäre auf das Leben von Pflanzen.

Da die Anwesenheit von CO2 die Hauptvoraussetzung für den Prozess der Photosynthese ist, interessieren sich Wissenschaftler seit langem für die Frage, ob eine Erhöhung des CO2-Gehalts dazu führt Erdatmosphäre ergebend Treibhauseffekt zu einem verbesserten Wachstum und einer verbesserten Entwicklung von Pflanzen. Einige schlagen sogar vor, den CO2-Anteil künstlich zu erhöhen, um den Ertrag wichtiger Nutzpflanzen zu steigern.

Mitte 1996 begannen Wissenschaftler mit einem neuen Experiment, diesmal rein wissenschaftlich und „unbemannt“. Sie mussten herausfinden: ob und in welchem Ausmaß der Ertrag mit steigendem CO2-Anteil tatsächlich steigt; und was passiert mit überschüssigem CO2, wo es sich ansammelt und ob bei einem unkontrollierten Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre eine Art umgekehrter katastrophaler Prozess möglich ist.

Zunächst mieteten die neuen Projektmanager mehrere leistungsstarke Ventilatoren von einem nahegelegenen Kohlebergwerk und begannen zum ersten Mal seit mehreren Jahren intensiv mit dem Austausch der Luft im Inneren des Bauwerks. Infolgedessen sank der CO2-Gehalt stark, was zu einer Verlangsamung des Wachstums vieler Pflanzen führte, was wiederum zu einem Rückgang der Kohlendioxidproduktion durch Bodenmikroorganismen führte. Fazit: Das Pflanzen von Bäumen ist eine umstrittene Lösung des Problems des Treibhauseffekts, da Mikroorganismen möglicherweise mehr Kohlendioxid produzieren.

Bei der Beantwortung der ersten der oben genannten Fragen orientieren sich Projektleiter an der bereits durchgeführten Forschung. So beobachtete Bruce Kimball aus Phoenix (Arizona) die Auswirkungen einer künstlich mit CO2 angereicherten Atmosphäre auf das geschätzte Niveau des 21. Jahrhunderts auf Weizen- und Baumwollpflanzen.

Bei Baumwolle war alles einfach: Die Pflanzen akzeptierten den von Experten vorhergesagten Anstieg des CO2-Gehalts und produzierten am Ende der Saison im Vergleich zu den Kontrollpflanzen 40 % mehr Baumwolle. Weizen verhielt sich schwieriger. In der Mitte Wachstumsphase Versuchspflanzen erhielten 20 % mehr CO2 als Kontrollpflanzen und wuchsen schneller. Aber auch die Reifung beschleunigte sich, was die Länge der Vegetationsperiode verkürzte und der resultierende Ertrag nur 10 % höher war als die Kontrollernte.

Kimball glaubt, dass Veränderungen der Temperatur und des Grundwasserspiegels dafür verantwortlich sein könnten. Sowohl ein Anstieg des CO2 als auch ein Rückgang des Spiegels Grundwasser fördert den Verschluss der Spaltöffnungen auf der Blattoberfläche. Das Wasser, das die Pflanzen trinken, verdunstet durch diese Poren und kühlt die Blätter. Wenn die Poren jedoch teilweise geschlossen sind, überhitzen die Blätter. Kimball geht davon aus, dass Hitze alle physiologischen Prozesse im Inneren von Pflanzen beschleunigt und zu deren früherer Reifung führt. Wenn dies zutrifft, wird die globale Erwärmung zusammen mit einem Anstieg des CO2-Anteils zu einer noch stärkeren Verkürzung der Vegetationsperiode von Pflanzen führen.

Was die zweite Frage betrifft, ist nicht ganz klar, was passiert – der Anstieg des CO2-Anteils in der Atmosphäre bleibt um mehr als eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff hinter den gesamten globalen Emissionen zurück; Wissenschaftler gehen davon aus, dass Bäume, Pflanzenwurzeln und der Boden CO2 ansammeln können.

Generell muss Biosphere-2 viele Probleme lösen. Jetzt wird der Komplex rekonstruiert und in kleine Abschnitte unterteilt, die zum Schauplatz ernsthafter Experimente und vor allem zur Änderung des CO2-Prozentsatzes werden, wobei die Migrationswege der Elemente sorgfältig verfolgt werden. Vielleicht hat das Projekt für den Durchschnittsbürger einen erheblichen Teil seiner früheren Attraktivität verloren, aber in wissenschaftlichen – und vielleicht auch in geschäftlichen – Kreisen hat sich die Position von Biosphere-2 gestärkt. Ende 1999 mieteten Wissenschaftler den Biosphere-2-Komplex erneut für weitere 10 Jahre von der Columbia University.

3. „Ewige Aquarien“

Die Wissenschaft hat begonnen, sich weiterzuentwickeln – jetzt ist es aufgrund des Volumens notwendig, geschlossene Miniatursysteme zu entwerfen, damit sie in Raumfahrzeugen eingesetzt werden können Raumschiff relativ klein, und es gibt noch weniger freien Platz. Und hier kam die Erfahrung aus der Arbeit bei BIOSPHERE-2 zur Rettung.

Basierend auf den einzigartigen Ergebnissen, die bei Experimenten in einem geschlossenen System erzielt wurden, haben Wissenschaftler, die Teil der ersten Expedition waren, seit langem biologische Miniaturwassersysteme mit einer Größe von 10 bis 30 cm Durchmesser entwickelt, in denen eine Vielzahl von Meeres- und Süßwassertieren leben können leben völlig ohne Pflege und Pflanzen - Garnelen, Schnecken. Sie hießen BioSphere und Beach World.

Mittlerweile sind solche geschlossenen „ewigen“ Aquarien in amerikanischen Häusern, in den Büros von Unternehmen und Banken und auf den Schreibtischen von Führungskräften keine Seltenheit. Das ist schließlich sehr ungewöhnlich – nicht jeder hat es und nicht jeder kann es sich leisten; Und praktisch: Sie müssen das Wasser nicht wechseln, das Glas reinigen oder füttern, wie Sie es bei einem normalen Aquarium tun würden.

Mittlerweile gibt es zwei Haupttypen von „Biosphären“ – BioSphere und Beash World – eine Strand- oder Küstenwelt.

BioSphere stellt das Tier nach und Gemüsewelt In den Seen Floridas wächst eine große, wunderschöne Hornkrautpflanze, auf der kleine Krebstiere „Gammarus“ von Ast zu Ast „springen“, wie Affen im Wald. Darüber hinaus leben dort noch drei Schneckenarten, Daphnien, Zyklopen und Ostrakoden. Das Funktionsprinzip von BioSphere ist das gleiche wie das der Biosphäre der Erde: Nur Licht, Sonnenenergie, kommt von außen und gibt allen Lebewesen Leben.

In BioSphere ist alles im Gleichgewicht; Pflanzen produzieren durch den Prozess der Photosynthese Sauerstoff im Licht, den Tiere atmen. Tiere wiederum atmen Kohlendioxid aus, das Pflanzen brauchen. Dadurch wird der Sauerstoffkreislauf geschlossen. Darüber hinaus erfüllt BioSphere alle anderen natürlichen Kreisläufe von Stickstoff, Kohlenstoff und Wasser. Tiere in BioSphere vermehren sich und leben über Generationen hinweg. Dies ist ein „ewiges“ Biosystem, wie unsere Erde.

Es ist klar, dass BioSphere zum Gedeihen genügend Licht benötigt, vorzugsweise natürliches oder möglichst natürliches Licht und Raumtemperatur. Und falls der Raum nicht hell genug ist, empfiehlt sich der Einsatz spezieller Lampen mit entsprechenden Leuchtmitteln. In dieser Beleuchtung kommen BioSphere übrigens am eindrucksvollsten zur Geltung.

Eine weitere Erfindung ist die Strandwelt. Im Gegensatz zu BioSphere mit seinen Bewohnern in Florida sind hier Rotmeergarnelen beheimatet, die „Eingeborene“ der Hawaii-Inseln sind. Die Größe der Garnelen beträgt 1–2 cm und sie laufen mit weißer Sand Muscheln und bunte Kieselsteine verstecken sich nicht im Boden und sind daher sehr auffällig. Es ist lustig zu beobachten, wie die Garnelen „grasen“, sich gegenseitig „zwicken“ und sogar kleine Sandkörner mit sich herumtragen! Wenn man sie stört, verlieren sie vorübergehend ihre leuchtend rote Farbe und werden unsichtbar. Sobald sie sich beruhigen, werden ihre Decken wieder rot. Sie fressen Mikroalgen und atmen den von Pflanzen produzierten Sauerstoff ein. Garnelen „schneiden“ Pflanzen und halten sie gesund. Die Garnelen fressen nicht die Pflanzen selbst, sondern knabbern an ihnen und fressen die Mikroalgen und Bakterien, die auf ihnen wachsen. Sie sind im wahrsten Sinne des Wortes die Gärtner der Orte, an denen sie leben.

Küstentiere in Gefahr.

Diese Garnelen sind eine vom Aussterben bedrohte Art; in der Natur leben sie nur auf bestimmten Inseln des Pazifischen Ozeans. Der Grund für das Aussterben der Garnelen liegt darin, dass Aquarianer Aquarienfische freigelassen haben. Die Fische fressen die Garnelen, wodurch das gesamte Ökosystem der hawaiianischen Seen zerstört wird und die Seen dadurch aussterben. Die Zucht von Garnelen für den Einsatz bei Beach World ist eine der wenigen Möglichkeiten, sie als Art zu erhalten. Beach World ist in 4 und 5 Zoll großen Bällen und einer 7 Zoll hohen Pyramide erhältlich.

Anfang 1990 wurde in der amerikanischen Wüste in der Nähe von Arkansas ein Projekt mit grandiosen Zielen gestartet: die Schaffung eines geschlossenen Komplexes, völlig isoliert von den Bedingungen der Außenwelt. Das heißt, gemäß den Bedingungen des Projekts war vorgesehen, dass die im Komplex lebenden Teilnehmer wie auf einem fremden Planeten mit einer aggressiven äußeren Umgebung sein würden.

Das Projekt hieß „Biosphere-2“; die Zahl 2 bedeutete, dass die Zahl 1 die Erde selbst war. Die Autoren des Projekts modellierten eine großflächige Biosphäre, die eine Fläche von 1,5 Hektar einnahm. Und das vom Milliardär Edward Bass unterstützte Projekt wurde von Space Biosphere Ventures gebaut.

Das Biosphere-2-Projekt war ein riesiger Komplex mit Gewächshäusern, in dem etwa 3.000 Tier- und Pflanzenarten lebten, mit einem atmosphärischen Volumen von etwa 204.000 m3 Luft. An einem Großprojekt zur Modellierung eines geschlossenen Ökosystems beteiligten sich 8 Personen ehrenamtlich.

Das wichtigste Ziel des Biosphere-2-Projekts war die Aussicht auf eine weitere Anwendung in der Weltraumforschung. Und ich erinnerte mich an das etwas vergessene Biosphere-2-Projekt im Zusammenhang mit dem wachsenden Interesse an der Erforschung des Mars und wie es dazu kommen konnte. Ziel des Projekts war es schließlich herauszufinden, ob eine Gruppe von Menschen in einer geschlossenen Umgebung leben und arbeiten kann.

Und die Pläne für das Projekt waren groß, denn im Erfolgsfall könnten die Entwicklungen des Projekts zur Schaffung autonomer Siedlungen auf fernen Planeten genutzt werden Sonnensystem. Darüber hinaus könnte der Biosphere-2-Komplex auch im Falle einer globalen Verschlechterung der Umweltsituation auf der Erde selbst zum Einsatz kommen.

Die Struktur des Biosphere-2-Komplexes.

Der in der Wüste von Arizona (USA) errichtete Biosphere-2-Komplex hatte dies natürlich nicht notwendigen Schutz, – wenn es beispielsweise auf dem Mars gebaut würde – das bedeutet Schutz vor Meteoriten und Asteroiden. Auf der Erde war dies jedoch nicht erforderlich – ansonsten handelt es sich um einen vollständig von der Außenumgebung isolierten Komplex, in dem die Projektteilnehmer ausschließlich über einen Computer mit der Außenwelt kommunizierten.

Der in der amerikanischen Wüste gelegene Komplex war ein hermetisch abgeschlossenes Kapselgebäude. Jedes Gebäude dieses Komplexes war ein separates, unabhängiges Ökosystem. Für den Bau der Gebäude wurden leichte Materialien verwendet, ein gewölbtes Glasdach lässt etwa 50 Prozent des Sonnenlichts durch.

Für das Leben von vier Frauen und vier Männern gab es im Biosphere-2-Komplex mehrere verschiedene Biome – Wüste und Savanne, Tropenwald und Ozean mit Korallenriff. Natürlich ein Wohnmodul. Das Agrozönose-Modul, in dem Siedler Obst und Gemüse anbauten, und der Ort, an dem Ziegen weideten, sind ebenfalls Teilnehmer des Projekts. Das heißt, den Umfang des Projekts können Sie sich vorstellen.....

Die Projektwissenschaftler näherten sich der Artenzusammensetzung mit besondere Aufmerksamkeit um den natürlichen Stoffkreislauf möglichst vollständig nachzubilden. Dazu gehört auch der Abbau organischer Stoffe, einschließlich der Abfälle der Teilnehmer des Biosphere-2-Projekts. Allerdings hat sich die Simulation der Biosphäre der Erde für Forscher als schwierig erwiesen.

Probleme des Projekts „Biosphere-2“.

Das Problem des Sauerstoffmangels stand an erster Stelle. Wie sich herausstellte, können Pflanzen trotz sorgfältiger Vorberechnungen keinen normalen Sauerstoffgehalt in den Projektmodulen liefern. Ab den ersten Wochen des Projekts begann der Sauerstoffgehalt allmählich zu sinken.

Die Projektteilnehmer wurden unterzogen Sauerstoffmangel, sank der Wert von 21 % auf 15 % – unter solchen Bedingungen lebten die Teilnehmer von 1991 bis 1993 in dem Komplex; Bergsteiger erleben einen ähnlichen Hungersnot in einer Höhe von etwa 4.000 Metern. Wie die an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler vermuteten, ist dies auf Bodenmikroorganismen zurückzuführen. Infolgedessen wurde begonnen, Sauerstoff von außen in den Komplex zu pumpen.

Das nächste Problem, mit dem die Teilnehmer des geschlossenen Ökosystems konfrontiert sind, ist der Mangel an Nahrungsmitteln. Es stellte sich heraus, dass die für die Agrozönose vorgesehene Fläche zu klein ist, als dass sich 8 Personen davon ernähren könnten. Um das Problem zu lösen, war es notwendig, die Getreideaussaatdichte zu erhöhen. Und in Tropenwald Die Siedler pflanzten Bananen und Papayas.

Und das dritte Problem, mit dem die Teilnehmer konfrontiert waren Künstliches Ökosystem„Biosphäre-2“ ist die Unfähigkeit, das Wachstum von Insektenschädlingen zu kontrollieren, deren Zahl zugenommen hat. Gemäß den Projektbedingungen war der Einsatz von Pestiziden nicht erlaubt, und die Teilnehmer mussten Schädlinge manuell sammeln und darüber hinaus ihre natürlichen Feinde selbstständig züchten.

Ein groß angelegtes Experiment ergab, dass sich der fehlende Wind schädlich auf die Bäume auswirkt. Durch den fehlenden Winddruck auf den Baumstamm wird das Holz so weich, dass die Baumstämme unter ihrem Eigengewicht brechen.

Auch der psychologische Faktor einer kleinen Gruppe isoliert lebender Menschen hatte einen Einfluss. Erstens schnitt sich eine der Teilnehmerinnen des Experiments den Finger ab, der sich nicht wieder anbringen ließ, woraufhin sie das Projekt verlassen musste. Und die Situation zwischen den freiwilligen Siedlern wurde so angespannt, dass sie sich in zwei Lager spalteten und Schwierigkeiten hatten, eine gemeinsame Gesellschaft zu ertragen.

Ergebnisse des Biosphere-2-Projekts.

Infolgedessen wurde ein großes geschlossenes Ökosystemprojekt seit 1996 von Wissenschaftlern der Columbia University weiter durchgeführt, allerdings ohne menschliche Beteiligung. Einige Gebäude des Komplexes standen sogar denjenigen zur Verfügung, die das grandiose Projekt besichtigen wollten. Im Jahr 2005 benötigten die Forscher es jedoch nicht mehr und der Biosphere-2-Komplex wurde aufgegeben und zum Verkauf angeboten.

Das Biosphärenprojekt dauert 40 Jahre.

Der Engländer David Latimer entwickelte es vor etwa 40 Jahren eigenes Projekt Biosphären. Genau vor so vielen Jahren. Er nahm eine riesige Flasche, mauerte darin eine Pflanze ein und errichtete etwa zwei Meter vom Fenster entfernt ein geschlossenes Ökosystem; von diesem Zeitpunkt an war die Biosphäre nicht mehr geöffnet.

Wasser, das die Blätter der Pflanze verlässt, kondensiert an den Wänden des Gefäßes und ergießt sich dann auf die Pflanze. Und der bei der Photosynthese entstehende Sauerstoff wurde von fallenden Blättern absorbiert, die sich zersetzten. Der durch den Zersetzungsprozess entstehende Sauerstoff wurde von der Pflanze wieder aufgenommen und bildete organische Substanz und Sauerstoff. Dadurch war die Pflanze nicht pflegebedürftig und David Latimer konnte ein geschlossenes Ökosystem schaffen.