Москва, Гостиничный проезд, д.6, корп.2 +7 (963) 782 53 38 +7 (903) 169 98 34

Эксперимент Biosphere 2

Biosphere 2: Эксперимент замкнутой экосистемы - общее описание.

Biosphere 2 — уникальный научный эксперимент, проведённый в США в 1991 году для изучения замкнутых экосистем и их взаимодействия с человеком. Комплекс был построен в пустыне Аризона и представлял собой герметичную конструкцию, где группа из восьми добровольцев проживала в условиях полной автономии, моделируя жизнь на других планетах.

Идея и реализация

В конце 1980-х годов миллиардер и филантроп Эдвард Басс выделил $30 млн на создание замкнутой биосистемы, чтобы проверить, сможет ли человек выжить без внешних ресурсов. На территории комплекса разместили пять экосистем: океан с коралловым рифом, саванну, джунгли, пустыню и болото. Кроме того, были построены жилой дом и сельскохозяйственный блок для выращивания продуктов и содержания животных.

Под герметичным куполом содержались 180 тонн воздуха, изолированного от внешней среды. Полы комплекса были выполнены из стальных листов общей массой 500 тонн, полностью отсекающих контакт с землёй.

Ход эксперимента

26 сентября 1991 года под купол вошли восемь добровольцев. Их задачей было выживать, используя ресурсы, созданные внутри: растения производили кислород, воду поддерживали в круговороте, а пищу выращивали на сельскохозяйственных участках.

Первоначально эксперимент протекал гладко. Колонисты работали, ухаживали за скотом, наблюдали за состоянием экосистемы и проводили время в играх и беседах. Однако вскоре начали проявляться проблемы:

  1. Дисбаланс атмосферы
    Уровень кислорода снижался, а углекислый газ рос, вызывая кислородное голодание. Жители пытались исправить ситуацию, высаживая больше растений и используя оборудование для поглощения углекислого газа, но это не помогло.
  2. Недостаток пищи
    Площадь сельскохозяйственных угодий оказалась недостаточной для обеспечения колонистов. Суточный рацион сократился до 1700 килокалорий, и участники испытывали постоянное чувство голода.
  3. Разрушение экосистем
    Из-за высокого уровня влажности погибла пустыня, а в джунглях начали активно размножаться бактерии, потреблявшие кислород.
  4. Психологические трудности
    Голод и изоляция привели к конфликтам. Колонисты избегали общения друг с другом и вели замкнутый образ жизни.

Завершение эксперимента

К сентябрю 1993 года кислород в комплексе снизился до 14%, и учёные начали подавать воздух снаружи, скрывая это от общественности. Через два года изнурённые участники покинули комплекс.

Один из участников, Джейн Пойнтер, вспоминала свои впечатления от выхода на свежий воздух:
«Я была взволнована встречей с семьёй, но запах людей поразил меня. Мы воняем дезодорантом, лаком для волос и всей этой химией».

Итоги

Эксперимент показал сложность создания автономной экосистемы, устойчивой к сбоям. Biosphere 2 стала важным уроком для учёных, изучающих выживание человека в экстремальных условиях, и до сих пор служит объектом исследований.

 

Участники эксперимента выходят из «Биосферы-2»

Рассмотрим по-отдельности некоторые аспекты детальнее:

Основные факты об эксперименте Biosphere2 :

  • Дата запуска: 26 сентября 1991 года.
  • Местоположение: Oracle, Аризона, США.
  • Размеры: Комплекс площадью 13,000 кв.м (1.3 гектара), окружён стеклянными стенами.
  • Участники: 8 человек (4 мужчины и 4 женщины) жили в изоляции на протяжении двух лет.

Устройство комплекса

Biosphere 2 включала несколько биомов, представляющих различные экосистемы Земли:

  1. Тропический лес — с растениями, обеспечивающими кислород.
  2. Саванна — с травами и кустарниками.
  3. Пустыня — для изучения засушливых экосистем.
  4. Мангровые болота — для исследования водных экосистем.
  5. Океан — с коралловыми рифами.
  6. Агроэкосистема — для выращивания пищи.
  7. Жилая зона — с жилыми модулями и лабораториями.
Пустыня
tropiki
Тропики

Цели эксперимента:

  1. Изучение замкнутых экосистем — проверка возможности выживания человека в автономной среде.
  2. Разработка технологий для космических путешествий — моделирование условий жизни на Марсе или Луне.
  3. Экологические исследования — влияние человеческой деятельности на природные системы.

Проблемы и вызовы:

  • Дефицит кислорода
    Уровень кислорода снизился до 14%, вызвав гипоксию у участников. Проблему частично решили закачкой кислорода.
  • Избыток углекислого газа
    Растения не справлялись с поглощением CO₂, что нарушило баланс экосистемы.
  • Вымирание видов
    Множество насекомых и растений погибло, нарушив биоразнообразие.
  • Снижение урожайности
    Агроэкосистема оказалась недостаточной для обеспечения всех участников пищей.
  • Социальные конфликты
    Группа разделилась на два лагеря: идеалистов, отстаивающих полную изоляцию, и прагматиков, допускавших внешнее вмешательство.
  • Технические проблемы
    Сложности с климат-контролем и вентиляцией повлияли на стабильность микроклимата.

Результаты:

  1. Удалось доказать, что замкнутая экосистема может функционировать, но требует сложного управления.
  2. Вопросы, связанные с поддержанием баланса газов и питательных веществ, стали ключевыми для будущих исследований.
  3. Были получены ценные данные о взаимодействии человека с окружающей средой.
После завершения эксперимента Biosphere 2 использовалась для дальнейших исследований. Сегодня она функционирует как научно-образовательный центр, управляемый Университетом Аризоны, и остаётся важным объектом для экологических и климатических исследований.

Проблемы эксперимента Biosphere 2

1. Дефицит кислорода

  • Причина: Кислород внутри комплекса начал стремительно уменьшаться, падая с нормального уровня 21% до 14% (сравнимо с высокогорными условиями).
    • Микроорганизмы в почве активно разлагали органику, выделяя углекислый газ и потребляя кислород.
    • Бетонные конструкции комплекса начали связывать углекислый газ, превращая его в карбонат кальция, но это не решало проблемы кислорода.
  • Последствия: У участников развились симптомы гипоксии — слабость, ухудшение когнитивных функций и работоспособности.
  • Решение: Через 16 месяцев в комплекс был принудительно закачан кислород, что вызвало споры о «чистоте» эксперимента.

2. Избыток углекислого газа

  • Причина: Хотя в комплексе были предусмотрены растения для поглощения CO₂, их эффективность снижалась из-за недостатка света и других факторов.
    • Перепады температуры и влажности в тропическом лесу и океане ухудшали фотосинтез.
  • Последствия:
    • Быстрые колебания уровня CO₂ создавали нестабильные условия для животных и растений.
    • Погибли многие виды, чувствительные к высоким уровням углекислого газа.
  • Решение: Проблема углекислого газа так и не была решена в рамках эксперимента.

3. Вымирание видов

  • Причина: В замкнутой экосистеме оказалось невозможно поддерживать баланс биоразнообразия.
    • Многие насекомые, особенно опылители, вымерли в первые месяцы.
    • Некоторые виды стали доминировать: например, муравьи и тараканы захватили экосистему, нарушив пищевые цепи.
    • Некоторые растения перестали размножаться из-за отсутствия опылителей.
  • Последствия: Экосистема начала терять устойчивость и сильно отклонялась от задуманных параметров.
  • Решение: Исследователи наблюдали за процессом, но активно вмешиваться не могли.

4. Снижение урожайности

  • Причина: Агроэкосистема, созданная для выращивания пищи, была слишком малой, чтобы полностью обеспечить 8 человек.
    • Грунт был недостаточно плодородным.
    • Отсутствие достаточного солнечного света из-за конструкции из стекла (до 50% света поглощалось или отражалось).
    • Некоторые растения, такие как фасоль, начали вырабатывать токсины в условиях стресса.
  • Последствия: Участники страдали от недостатка калорий и витаминов, потеряли вес, что привело к ухудшению здоровья.
  • Решение: Участники адаптировались, но полноценного решения проблемы не было.

5. Социальные конфликты

  • Причина: Изоляция и постоянное давление из-за нехватки ресурсов и ответственности за экосистему усиливали напряжение.
    • Группы участников начали делиться на «лагеря» с противоположными взглядами.
    • Возникли конфликты по поводу вмешательства извне и закачки кислорода.
  • Последствия: Разделение команды привело к снижению эффективности работы и напряжённой атмосфере.
  • Решение: Конфликты оставались нерешёнными и сопровождали проект до конца.

bioaphere2

6. Технические проблемы

  • Причина: Хотя комплекс был построен с использованием современных технологий, некоторые аспекты проектирования оказались неэффективными.
    • Система вентиляции и климат-контроля не справлялась с резкими перепадами температуры.
    • Были ошибки в расчётах газообмена между различными биомами.
  • Последствия:
    • Системы жизнеобеспечения не могли обеспечить стабильность микроклимата.
    • Энергоэффективность комплекса оказалась ниже запланированной.
  • Решение: Многие проблемы фиксировались только для анализа после эксперимента.

Выводы:

Проблемы Biosphere 2 показали, насколько сложной является задача создания искусственной, замкнутой экосистемы. Однако эксперимент предоставил уникальные данные для будущих исследований, включая влияние человеческой деятельности на окружающую среду и подготовку к возможным космическим миссиям.

Изначальный план эксперимента Biosphere 2

Эксперимент Biosphere 2 был задуман как масштабный проект для изучения замкнутых экосистем, симулирующих условия, которые могут потребоваться для колонизации других планет, таких как Марс. Основная идея заключалась в создании полностью автономной биосферы, в которой человек и природа могли бы сосуществовать без внешней помощи.

Цели эксперимента

  1. Создание замкнутой экосистемы:

    • Полная изоляция от внешнего мира на 2 года.
    • Обеспечение естественного газообмена (кислород/углекислый газ), круговорота воды и питательных веществ.
    • Поддержание биоразнообразия внутри комплекса.
  2. Обеспечение жизнедеятельности человека:

    • Выращивание продуктов питания для 8 участников в замкнутых условиях.
    • Регенерация воздуха и воды с использованием естественных процессов.
    • Сохранение здоровья и работоспособности участников.
  3. Экспериментальная база для космических миссий:

    • Проверка технологий, необходимых для поддержания жизни на других планетах.
    • Изучение взаимодействия человека с искусственными экосистемами.
  4. Научные исследования экосистем Земли:

    • Моделирование различных биомов для изучения их поведения в замкнутой среде.
    • Наблюдение за взаимодействием экосистем в условиях ограниченного пространства.
    • Изучение воздействия человека на природу.

Ключевые этапы эксперимента

  1. Проектирование и строительство:

    • Создание герметичного комплекса площадью 13,000 кв.м.
    • Разделение пространства на 7 биомов, включая тропический лес, океан с коралловыми рифами, пустыню, саванну, мангровые болота, сельскохозяйственную зону и жилую зону.
    • Использование новейших технологий для контроля климата, циркуляции воды и воздуха.
  2. Подготовка экосистем:

    • Интродукция более 3,800 видов растений и животных для создания сбалансированных биомов.
    • Закладка плодородной почвы и обеспечение биологического разнообразия.
    • Разработка систем замкнутого цикла воды и питательных веществ.
  3. Изоляция участников:

    • Вход 8 участников (4 мужчины и 4 женщины) в комплекс 26 сентября 1991 года.
    • Полное отключение от внешнего мира, включая поставки пищи, воды и воздуха.
    • Самообеспечение за счёт выращивания урожая и переработки отходов.
  4. Сбор научных данных:

    • Непрерывный мониторинг экосистем (газовый состав, состояние растений, животных и почвы).
    • Изучение физического и психологического состояния участников.
    • Наблюдение за изменениями в биомах в ответ на человеческое вмешательство.ообразие.

Разделение участников на «лагеря» в Biosphere 2

Во время эксперимента Biosphere 2 внутри группы из 8 участников произошёл серьёзный раскол. Участники разделились на два противоположных лагеря, что было вызвано разными взглядами на управление проектом, подход к решению проблем и интерпретацию целей эксперимента.

Причины раскола

  1. Идеологические разногласия:

    • Один лагерь считал, что эксперимент должен быть полностью независимым и не допускающим вмешательства извне. Они выступали за строгую изоляцию и соблюдение научной чистоты эксперимента, даже если это угрожало их здоровью и успеху проекта.
    • Другой лагерь считал, что цель эксперимента заключается в адаптации и гибкости, и допускал вмешательство извне для поддержания стабильности, например, закачку кислорода или коррекцию экосистем.
  2. Социальное давление:

    • Ограниченное пространство, стресс из-за дефицита пищи и кислорода, а также необходимость постоянно решать сложные технические и биологические проблемы усиливали напряжение.
    • Отсутствие четкой иерархии внутри группы и разные подходы к совместной работе привели к личным конфликтам.
  3. Внешние факторы:

    • Руководство проекта за пределами комплекса также имело свои интересы, включая коммерческие и научные цели. Эти внешние споры проникали внутрь группы, усиливая разногласия.

Характеристика лагерей

  1. Лагерь "идеалистов":

    • Ценности: Чистота эксперимента, автономность и строгое соблюдение условий изоляции.
    • Подход: Настаивали на том, что любые внешние вмешательства (например, закачка кислорода) делают эксперимент научно недействительным.
    • Действия: Стремились выдерживать все трудности (например, нехватку кислорода и еды) в рамках существующих условий.
  2. Лагерь "прагматиков":

    • Ценности: Гибкость, адаптация и достижение практических результатов.
    • Подход: Считали, что ради успеха эксперимента необходимо вмешательство извне, например, корректировка условий для обеспечения выживания.
    • Действия: Приветствовали помощь со стороны, например, закачку кислорода и поддержку экосистем.

Последствия раскола

  1. Эскалация конфликта:

    • Участники начали разделяться в быту и на работе, избегая сотрудничества с противоположным лагерем.
    • Конфликты стали личными, что затрудняло эффективную командную работу.
  2. Влияние на эксперимент:

    • Разногласия мешали коллективно принимать решения, необходимые для поддержания экосистемы.
    • Неспособность к согласованным действиям усугубляла проблемы внутри комплекса.
  3. Долговременные последствия:

    • После завершения эксперимента участники продолжали спорить о том, кто был прав, что привело к публичным дебатам и некоторой потере доверия к проекту.
    • Эксперимент стал примером того, как человеческие факторы могут подрывать даже самые амбициозные научные проекты.

Вывод

Разделение участников на «идеалистов» и «прагматиков» стало результатом конфликта между принципами научной строгости и практической необходимостью. Этот раскол подчеркнул важность учёта социальных и психологических аспектов при проектировании подобных экспериментов.


В проекте Biosphere 2 участвовали 8 человек, и раскол между ними стал значительной проблемой. Однако из-за характера конфликта и последующих споров идентификация конкретных участников в каждом лагере является сложной задачей. Вот что известно:

Участники эксперимента

Состав команды:

  1. Абигейл Оллиан (Abigail Alling) – эколог.
  2. Марк Ван Тилло (Mark Van Thillo) – инженер.
  3. Линда Ли (Linda Leigh) – биолог.
  4. Табер Маккаллум (Taber MacCallum) – инженер.
  5. Салли Сильверстоун (Sally Silverstone) – эксперт по управлению ресурсами.
  6. Рой Уоллерт (Roy Walford) – врач и ученый, специализировавшийся на диетах с ограничением калорий.
  7. Джейн Пойнтер (Jane Poynter) – инженер-эколог.
  8. Уильям Даттон (William Dempster) – архитектор комплекса.

Лагеря и их участники

Лагерь "идеалистов"

  • Идеология: Они придерживались строгого соблюдения принципов полной изоляции. Любое внешнее вмешательство считали нарушением научной чистоты эксперимента.
  • Известные участники:
    • Абигейл Оллиан: Являлась убежденным сторонником строгой изоляции. Считала закачку кислорода и вмешательство извне угрозой научной ценности эксперимента.
    • Марк Ван Тилло: Разделял мнение о том, что система должна работать в условиях полной автономии.
    • Линда Ли: Сосредотачивалась на защите экосистем и была против манипуляций с условиями.

Лагерь "прагматиков"

  • Идеология: Эти участники считали, что вмешательство извне оправдано ради выживания и получения практических результатов.
  • Известные участники:
    • Джейн Пойнтер: Выступала за адаптацию и внесение изменений, чтобы избежать провала эксперимента.
    • Табер Маккаллум: Считал, что закачка кислорода необходима для поддержания здоровья участников.
    • Салли Сильверстоун: Делала акцент на управлении ресурсами и поддержании общего успеха эксперимента.
    • Рой Уоллерт: Как врач, считал, что приоритетом должно быть здоровье людей, а не жёсткое соблюдение правил.

Участник между лагерями

  • Уильям Даттон (архитектор): Не принадлежал явно ни к одной из групп. Его роль больше касалась технического управления системой, и он стремился минимизировать разногласия.

Последствия для участников

После завершения эксперимента конфликты стали известны широкой публике, особенно из-за разногласий между Абигейл Оллиан и Джейн Пойнтер, которые продолжали спорить о результатах и значении вмешательства. Раскол не только осложнил взаимодействие внутри команды, но и отразился на репутации проекта, привлекая внимание к человеческому фактору как ключевой проблеме подобных экспериментов.


Связанные статьи

© 2025 Аквамир. Все права защищены