لماذا أطلق العلماء على المحطة اسم بيوسفير 2؟المشروع هو بيوسفير، جنة تنفجر. "أحواض السمك الأبدية"

المحيطات الحيوية-2

في أوائل التسعينيات، تم إطلاق مشروع واسع النطاق في صحراء أريزونا الأمريكية، يسمى "Biosphere-2" ("Biosphere-1" هو كوكبنا الأرض). كان هذا المحيط الحيوي المغلق الذي تم إنشاؤه بشكل مصطنع أول محاولة واسعة النطاق لمحاكاة العمليات التي تحدث في النظم البيئية الطبيعية للأرض. ووفقا لمؤلفي المشروع، فإن النتائج التي تم الحصول عليها خلال التجربة يمكن أن تكون مفيدة للغاية خلال الرحلات الفضائية الطويلة.
ويشغل مجمع "الدفيئات الزراعية" المعزول تماما عن البيئة (حتى الهواء الجوي) نحو 1.5 هكتار، ويبلغ حجم الغلاف الجوي لـ"المحيط الحيوي-2" نحو 204 ألف م3 من الهواء. تم "سجن" حوالي 3000 نوع من الحيوانات والنباتات، بالإضافة إلى 8 ممثلين عن الإنسان العاقل، في "دفيئة" عملاقة. كان لدى السكان الأذكياء في Biosphere 2 سبع مناطق أحيائية مختلفة تحت تصرفهم: غابة استوائية، وصحراء، وسافانا، ومحيط به شعاب مرجانية صغيرة ومصب نهر المنغروف، وهو تكاثر زراعي يزرع فيه المستعمرون الطعام (الخضروات والفواكه والماشية). )، بالإضافة إلى مبنى سكني. تم اختيار تكوين أنواع الكائنات الحية لمحاكاة دورة المحيط الحيوي للمواد بشكل أفضل، بما في ذلك إنتاج وتحلل المواد العضوية، بما في ذلك التحلل الطبيعي للنفايات البشرية.

تبين أن إعادة إنشاء المحيط الحيوي للأرض بشكل مصطنع ليس بالأمر السهل. واجه المستعمرون العديد من المشاكل الخطيرة. وكانت إحدى المشاكل الرئيسية هي أن النباتات لم تكن قادرة على إنتاج الكمية المطلوبة من الأكسجين. انخفض محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي للمحيط الحيوي-2 من 21% إلى 15%، ونتيجة لذلك كان من الضروري ضخ الأكسجين من البيئة الخارجية. لمدة عامين (من 1991 إلى 1993) عاش سكان المحيط الحيوي الاصطناعي في ظروف جوع الأكسجين المستمر (يعاني المتسلقون من جوع الأكسجين على ارتفاع 4 كم). يقترح العلماء أن الكائنات الحية الدقيقة في التربة لعبت دورًا مهمًا في زيادة استهلاك الأكسجين.

المشكلة الثانية التي واجهها الناس هي نقص الغذاء. لم تكن مساحة التكاثر الزراعي Biosphere-2 كافية لتزويد 8 أشخاص بالطعام الكافي. ولحل هذه المشكلة كان من الضروري زيادة كثافة زراعة الحبوب، وكذلك زراعة الموز والبابايا في الغابات الاستوائية.

المشكلة الثالثة التي أدت إلى تعقيد حياة الناس بشكل كبير في نظام بيئي معزول هي الزيادة غير المنضبطة في عدد الآفات الحشرية. تبين أن السلاسل الغذائية للأنظمة البيئية الاصطناعية للمحيط الحيوي-2 غير مكتملة، وبدأ عدد الآفات الحشرية في النمو بشكل مطرد في غياب الأعداء. في ظروف المحيط الحيوي-2، المعزول عن البيئة الخارجية، فإن استخدام المبيدات الحشرية لمكافحة الآفات الحشرية أمر غير مبرر، حيث أن عمليات التنقية الذاتية في مثل هذه النظم البيئية الصغيرة بطيئة للغاية، مما يعني أن التسمم الكيميائي لجميع السكان، بما في ذلك البشر، سيحدث لا محالة. ولحل هذه المشكلة، كان على المستعمرين جمع الآفات الحشرية يدويًا، وكذلك تربية أعدائهم الطبيعيين.

لم تدم المنطقة الأحيائية الصحراوية طويلاً. في الصباح، تكثفت الرطوبة على السطح الزجاجي لـ Biosphere 2 وسقطت مثل المطر الاصطناعي. بعد مرور بعض الوقت على بدء التجربة، بدأت الصحراء تمتلئ بالعشب.

أثناء التجربة، تبين أن بعض المشاكل كانت غير متوقعة تمامًا. وبالتالي فإن قلة الرياح كان لها تأثير ضار على بعض أنواع النباتات الخشبية. وفي غياب ضغط الرياح على جذع الأشجار وفروعها، تبين أن الأنسجة الميكانيكية للخشب غير متطورة. ونتيجة لذلك، أصبحت جذوع الأشجار وفروعها هشة وتكسرت تحت ثقلها.

منذ عام 1996، تم تشغيل المحيط الحيوي 2 من قبل جامعة كولومبيا، التي واصلت إجراء المزيد من الأبحاث، ولكن دون مشاركة بشرية. كانت بعض المناطق الأحيائية في مجمع الأبحاث في متناول المتنزهين. في عام 2005، تم طرح Biosphere 2 للبيع.

يمكنك رؤية شكل Biosphere-2 في عام 2010 في الصور الملتقطة نوح شيلدون.

مشروع "المحيط الحيوي -2" - هل الحياة ممكنة في موطن اصطناعي؟

تجربة واقعية بشكل لا يصدق!

يجب أن يكون لدى الحضارة الإنسانية خطة احتياطية؛ وإلا، فمن خلال الاستمرار في مثل هذه الحركة السريعة نحو تدمير كوكبنا، فإن الحضارة الإنسانية محكوم عليها حتماً بالانقراض. ولذلك يواجه الباحثون السؤال التالي: ماذا لو أصبحت الظروف المعيشية على الأرض غير مناسبة للوجود البشري؟ هناك مهمة مثيرة للاهتمام بنفس القدر تتعلق باستعمار الفضاء الخارجي. علاوة على ذلك، من المقرر بالفعل أن تتم أول رحلة بشرية إلى المريخ في عام 2018. لقد حاولوا بالفعل الحصول على إجابات لهم في عام 1991. أنشأت شركة Space Biosphere Ventures، بالتعاون مع العلماء، نموذجًا اصطناعيًا للنظام البيئي مع دورات بيولوجية مغلقة. لقد كان مشروعًا ضخمًا من حيث الحجم يسمى. حيث أكد الرقم "اثنان" على أن أرضنا لا تزال هي المحيط الحيوي رقم 1.

"المحيط الحيوي -2" من منظور عين الطير.

جوهر مشروع المحيط الحيوي -2
في صحراء سونوران (أريزونا، الولايات المتحدة الأمريكية)، على مساحة 1.2 هكتار، تم بناء شبكة من المباني المقببة المغلقة بإحكام والمعزولة عن بيئة الأرض. تم تقسيم المجمع إلى 5 مناطق ذات مناظر طبيعية: السافانا والغابات والصحراء ومصب نهر المانغروف وحتى المحيط المصغر مع منطقة الشاطئ. وتم تخصيص باقي المساحة للاحتياجات الزراعية والمباني السكنية ومركز التحكم والحوسبة لمراقبة جميع العمليات الجارية والتواصل مع العالم الخارجي. وتضم حيوانات المختبر أكثر من ثلاثة آلاف ممثل مختلف، بما في ذلك الماعز والدجاج والخنازير والأسماك. النباتات (حوالي 4 آلاف نوع) - الأشجار والأعشاب والشجيرات، يمكن أن تجلب 46 نوعا من الأغذية النباتية. ووفقا للحسابات، فإن الأكسجين الذي تنتجه النباتات والأغذية المزروعة وإعادة استخدام نفس المياه النقية سيكون كافيا لدورة الحياة الضرورية. تم تجهيز المجمع بمعدات تقنية معقدة تحاكي العديد من الظواهر الطبيعية (المطر، تيارات المحيط، أمواج البحر، إلخ). كان من المفترض أن هذا الفلك، بما في ذلك 8 أشخاص، كان من المفترض أن يعمل بشكل مستقل لمدة عامين.

غابة استوائية.

مزرعة.

"Biosphere-2" كلف المطورين 200 مليون دولار.

محيط.

التقدم المحرز في تجربة المحيط الحيوي -2

4 رجال و4 نساء، من بينهم محترفون زراعيون معتمدون، وعالم نبات، وعامل صرف صحي، وميكانيكي، وطبيب، وعالم محيطات، عزلوا أنفسهم طوعًا عن العالم الخارجي للمشاركة في زراعة الكفاف لصالح العلم. كان العديد من الموظفين يشعرون بالغيرة من زملائهم، ويصفونهم بالمحظوظين، معتقدين أنهم ذاهبون في إجازة رائعة. في البداية، بدت الحياة في المحيط الحيوي الاصطناعي وردية حقًا. عملت Bionafts بحماس في المزارع، وصيد الأسماك، والسيطرة على نظام الإمداد، والاسترخاء على المحيط، وفي المساء التقيا على طاولة واحدة، وإجراء محادثات فلسفية، وتناول الطعام الممتاز من المنتجات الطازجة - ما ليس الجنة؟

مجموعة من المشاركين في المشروع العلمي “Biosphere-2” بكامل قوته.

دكتور المجموعة روي والفورد.

منطقة تناول الطعام "Biosphere-2".

كتلة المطبخ "المحيط الحيوي -2".

غرفة نوم أحد المشاركين.

لكن بعد 7 أيام، أبلغ الفني المتحمس الجميع أن مصممي Biosphere-2 أخطأوا في الحسابات وأن نسبة الأكسجين في الهواء بدأت تنخفض. وإذا استمر هذا الاتجاه، فسيكون من المستحيل العيش في القبة خلال عام واحد. ومنذ ذلك الوقت بدأ المستعمرون نشاطًا مكثفًا يهدف إلى القضاء على الخطأ. كانت الخطوة الأولى هي اتخاذ قرار بالزراعة المكثفة للنباتات التي تنتج مستويات عالية من الأكسجين. ثم تم إطلاق ممتص ثاني أكسيد الكربون الاحتياطي. كان المنقذ المفاجئ هو المحيط الذي استقر فيه ثاني أكسيد الكربون، إلا أن هذا تسبب في زيادة حموضة الخزان باستمرار، وكان من الضروري خفضه بشكل مصطنع، ولم تعط جميع التدابير المتخذة النتيجة المرجوة - فقد أصبح الهواء أكثر فأكثر نادر.

مع مرور الوقت، نشأت مشكلة أخرى. تم اكتشاف أن المشروع الزراعي بأكمله في Biosphere-2 يمكنه إطعام العلماء بنسبة 80٪ فقط. كان لا بد من تخفيض النظام الغذائي اليومي إلى 1700 سعرة حرارية (هذا الرقم طبيعي للعاملين في المكاتب، ولكن ليس للأشخاص الذين يعملون في العمل البدني). تم استبدال البوفيه بأجزاء محسوبة. شعر الناس بالجوع لبعض الوقت. أدى هذا إلى ظهور حالات صراع بين البيونات. وعلى وجه الخصوص، كان لا بد من إغلاق مخزن الطعام؛ وبعد حادثة النهب الشنيعة، التي ظلت دون حل، لم يعترف أحد بذنبه.

يعمل Bionaphthas في المزرعة.

وتبين فيما بعد أن جين بوينتر (مديرة المزرعة)، قبل شهرين من الإطلاق، قامت بحساب النقص في الغذاء. ولكن تحت ضغط من طبيب الفريق روي والفورد، قررت عدم التعبير عن أفكارها. وتبين أن الطبيب كان يعمل بشكل منفصل على إثبات نظرية زيادة متوسط ​​العمر المتوقع نتيجة تقليل تناول السعرات الحرارية. عاشت فئران التجارب المبكرة، التي تم تخفيض السعرات الحرارية التي تتناولها إلى النصف، ضعف المدة. لقد خطط لإجراء تجربته السرية على الأشخاص في ظروف "المحيط الحيوي -2". لقد خطر في ذهن المرأة أن مثل هذا النظام الغذائي لن يؤدي إلا إلى تحسين صحة المشاركين. وكان الطبيب هو الشخص الوحيد الذي لم يشتكي من قلة الطعام. وبعد 6 أشهر من تناول الطعام بهذه الطريقة، فقد الأشخاص ما متوسطه 10 كجم من وزنهم، وأصبحت اختبارات الدم لديهم أفضل، وانخفضت نسبة الكوليسترول لديهم، وعاد التمثيل الغذائي لديهم إلى طبيعته.

وفي الوقت نفسه، شعر الأشخاص بالسوء على نحو متزايد. تبين أن أشهر الصيف من العام المقبل في Biosphere 2 هي الأكثر صعوبة. وكانت سلاسل الغذاء في البيئة الاصطناعية غير مكتملة، وتزايدت بسرعة أعداد الحشرات الضارة، في غياب عدد موازن من الأعداء الطبيعيين. تم تدمير محصول الأرز. كان علي أن آكل البقوليات والجزر. وفرة الكاروتين المتراكم في الجسم أعطت بشرتهم صبغة برتقالية. بدأت الأشجار الكبيرة في قطاع «الغابة» في الانهيار والسقوط (بعد أن خلص العلماء، وهم منشغلون بأدمغتهم حول ظاهرة هشاشة الأشجار، إلى أن السبب هو قلة الرياح في المجمع، التي تضعف في الظروف الطبيعية وتقويها). جذوع). بدأ عالم الحيوان والنبات في الانخفاض. الوحيدون الذين عاشوا حياة طيبة هم الصراصير والقشعريرة، وكان عددهم يتزايد كل يوم.
في ذلك الوقت، أظهر مستوى O2 في Biosphere-2 16% (المعدل الطبيعي هو 21%). ونتيجة لجوع الأكسجين، شعر المستعمرون بالتعب المستمر، والدوخة، ولم يعودوا قادرين على أداء واجباتهم على النحو المطلوب. أصبح الناس حزينين ومكتئبين وسريعي الانفعال، وأدت هذه الحالة العاطفية إلى مواجهات مستمرة داخل المجموعة. وكان السبب الرئيسي للفضائح هو الاختلاف في الرأي: حيث رأى بعض المشاركين أنه على الرغم من صعوبات التجربة، كان من الضروري إكمال العمل والبقاء تحت القبة للوقت المخطط له، وكان لأربعة رأي مخالف. لقد اعتقدوا أنه من الضروري طلب المساعدة بشكل عاجل وإشراك علماء آخرين في المشروع من أجل فهم مكان اختفاء الهواء. كما أنهم لم يمانعوا في ضخ الأكسجين المفقود وتنظيم الإمدادات الغذائية من الخارج.

من مذكرات المشاركة جين (التي دعت إلى جذب المساعدة الخارجية): "شعرت بدوار مستمر، لكن كان لا يزال عليّ ترتيب الماشية في الحظيرة، أثناء الراحة كل دقيقة، وإلا سأفقد الوعي. في الصباح، ناقشنا مرة أخرى مع الفريق المشاكل الحالية في "Biosphere-2"، ثم أعربت عن أن التواجد في مثل هذه الظروف، والجوع والاختناق، لم يعد علمًا، بل طائفة! فكرت في كل ما كان يحدث، وفي تلك اللحظة بالذات، اقتربت مني أبيجيل أيلينج (مديرة البحث) وبصقت في وجهي! قلت في حيرة: لماذا؟ أجابت وهي تغادر: "سوف تأكلين".

وفي الوقت نفسه، كانت حافلات الرحلات مع السياح تنطلق كل يوم للتحديق في الشخصيات الرائعة المعلن عنها في الصحافة، والتي تعيش في حوض أسماك كبير، ولم يكن لديها أي فكرة عن المشاعر المستعرة في الداخل. بالمناسبة، كما اعترف مبدعو برنامج الواقع الأول "Big Brother" لاحقًا، كان "Biosphere-2" بمثابة نموذج أولي لإنشاء مشروع هولندي.

كل يوم يتجمع مئات السياح تحت أسوار Biosphere-2.

بالفعل في خريف اثنين وتسعين، انخفض O2 إلى مستوى 14.2٪. قال الدكتور والفورد رسميًا إنه استقال من جميع واجباته الرسمية لأنه لم يعد قادرًا على إضافة أرقام مكونة من رقمين في ذهنه. وفي الظلام، أصبح الأمر أكثر صعوبة، فنتيجة لنقص التمثيل الضوئي في النبات، انخفض الأكسجين بسرعة. في هذه المرحلة، كانت جميع الثدييات في المحيط الحيوي 2 قد ماتت بالفعل. قرر مديرو الاختبار الخارجي البدء في ضخ الأكسجين وتوريد منتجات إضافية. وكان للتدابير المتخذة تأثير جيد على صحة الأشخاص، لكن ذلك لم يؤد إلى استخدامها، مما أعاق إجراء المزيد من الأبحاث.

في سبتمبر 1993، انتهى كل شيء رسميًا وخرج الناس. وسرعان ما اكتشف الصحفيون الإمداد السري للهواء والغذاء ووصفوا على الفور "المحيط الحيوي -2" بأنه أعظم فشل علمي في القرن.

أين ذهب الأكسجين؟
كما اتضح لاحقا، كانت المشكلة في أقسام القبة الأسمنتية، والتي تفاعلت معها O2 وسقطت على الجدران في شكل أكاسيد. أما العامل الثاني فهو الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في التربة. تم اختيار التربة السوداء الأكثر خصوبة للاختبار بهدف الحفاظ على العناصر النزرة الطبيعية فيها لفترة أطول. لكن هذه التربة تحتوي أيضًا على أكبر عدد من البكتيريا التي تستهلك الأكسجين أيضًا. ولو أجريت التجربة على كوكب آخر لكانت نهايتها موت المستعمرين. داخل مجمع Biosphere-2 لا يزال هناك نقش كتبه أحد المشاركين على الجدار الداخلي: "في هذا المكان فقط شعرنا بمدى اعتمادنا على الطبيعة. إذا اختفت الأشجار، فلن يكون لدينا ما نتنفسه، وإذا تلوثت المياه، فلن يكون لدينا ما نشربه.

وبعد ذلك، جرت محاولات لإجراء دراسات مماثلة، ولكن دون مشاركة بشرية. لم تحقق المحاولة النتائج المتوقعة، ورفض الرعاة التمويل وتم تجميد المشروع. لسنوات عديدة، غيّرت Biosphere-2 مالكيها وظلت منطقة جذب سياحي. حتى عام 2011، استأنفت جامعة أريزونا العمل العلمي على أراضي المجمع المتعلق بدراسة تغير المناخ، والذي يستمر حتى يومنا هذا. لقد مرت 23 سنة على نهاية التجربة والعلم لا يقف ساكنا، ونحن نتطلع إلى نشر اكتشافات جديدة في مجال علم الأحياء الفلكي.

فيديو: جين بوينتر تتحدث عن الحياة وصعوبات العمل في Biosphere 2.

مشاركات أخرى

- هيكل يحاكي نظامًا بيئيًا مغلقًا، قامت ببنائه شركة Space Biosphere Ventures والملياردير إدوارد باس في صحراء أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية).

الهدف من الرقم "2" في العنوان هو التأكيد على أن "المحيط الحيوي -1" هو الأرض. هناك نسخة بديلة عن "المحيط الحيوي الأول" - هذا هو اسم جناح المحيط الحيوي الأمريكي في معرض Expo 67 العالمي، والذي لم يكن أقل شهرة في وقت ما من Atomium. ويدعم هذا الإصدار التشابه الخارجي الملحوظ في تصميم Biosphere وBiosphere-2.

كانت المهمة الرئيسية لـ Biosphere 2 هي معرفة ما إذا كان بإمكان الشخص العيش والعمل في بيئة مغلقة. وفي المستقبل البعيد، قد تكون هذه الأنظمة مفيدة كمستوطنات مستقلة في الفضاء وفي حالة التدهور الشديد في الظروف المعيشية على الأرض.

تصميم

المختبر عبارة عن شبكة من المباني المغلقة بإحكام بمساحة إجمالية تبلغ 1.5 هكتار مصنوعة من مواد خفيفة الوزن، مقسمة إلى عدة أنظمة بيئية مستقلة ومغطاة بغطاء زجاجي ينقل حوالي 50٪ من ضوء الشمس. وتنقسم المساحة الداخلية إلى 7 كتل، بما في ذلك غابة استوائية ومحيط مصغر بتركيبة كيميائية غير عادية وصحراء وسافانا ومصب نهر المانغروف. تنظم "الرئتان" العملاقتان الضغط الداخلي بحيث يتطابق مع الضغط الخارجي، مما يقلل من تسرب الهواء.

التقدم المحرز في التجربة

تم تنفيذ التجربة على مرحلتين: الأولى من 26 سبتمبر 1991 إلى 26 سبتمبر 1993 والثانية في عام 1994. خلال المرحلة الأولى، بدأت مستويات الأكسجين في الانخفاض بنسبة 0.5٪ شهريًا، مما أدى إلى وضع اضطر فيه الناس للعيش في ظروف جوع الأكسجين (لوحظت ظروف مماثلة على ارتفاع 4080 مترًا فوق مستوى سطح البحر). وبما أن مستويات الأكسجين انخفضت إلى هذه المستويات الخطيرة، فقد تم اتخاذ القرار بضخ الأكسجين بشكل مصطنع من الخارج. كما توقفت المرحلة الثانية قبل الأوان بسبب مشاكل تنظيمية ومالية.

ويعتقد أن انخفاض مستويات الأكسجين كان بسبب التكاثر غير المتوقع الكائنات الدقيقة. امتلأت المحاصيل والسافانا والغابات بالكائنات الحية الدقيقة التي بدأت في التكاثر وتدمير الشتلات.

الحياة في الداخل

بقي ثمانية أشخاص (أربع نساء وأربعة رجال) في Biosphere 2 لمدة عامين تقريبًا، وحافظوا على الاتصال بالعالم الخارجي فقط من خلال جهاز كمبيوتر. جنبا إلى جنب معهم، تم تسليم 3000 نوع من النباتات والحيوانات هناك.

في البداية، سارت التجربة وفقًا للخطة، حيث نمت الأشجار والأعشاب والشجيرات داخل المختبر، مما أدى إلى ظهور 46 نوعًا الغذاء النباتي، كانت هناك مراعي للماعز والخنازير وأقفاص الدجاج والأسماك والروبيان تسبح في الخزانات الاصطناعية.

كان من المفترض أن المجمع سيعمل بشكل مستقل، لأن كل الظروف طبيعية تداول المواد. كان من المفترض أن يكون ضوء الشمس، وفقًا لحسابات العلماء، كافيًا لإنتاج كمية كافية من الأكسجين بواسطة النباتات نتيجة لعملية التمثيل الضوئي؛ وتم استدعاء الديدان والكائنات الحية الدقيقة لضمان معالجة النفايات، وتم استدعاء الحشرات لتخصيب النباتات، وما إلى ذلك.

ومع ذلك، في غضون أسابيع قليلة، تعطلت حياة مزارعي الكفاف. بدأت الكائنات الحية الدقيقة والحشرات في التكاثر بأعداد كبيرة بشكل غير متوقع، مما تسبب في استهلاك غير متوقع للأكسجين وتدمير المحاصيل (لم يكن من المتصور استخدام المبيدات الحشرية). بدأ سكان المشروع يفقدون الوزن ويصابون بالاختناق. كان على العلماء انتهاك الظروف التجريبية والبدء في إمداد الأكسجين والمنتجات بالداخل (تم إخفاء هذه الحقائق وتم الكشف عنها لاحقًا). انتهت التجربة الأولى بالفشل: فقد الأشخاص الكثير من الوزن، وانخفضت كمية الأكسجين إلى 15٪ (المحتوى الطبيعي في الغلاف الجوي 21٪).

وبعد انتهاء التجربة عام 1994، بدأت عملية ترميم المجمع الضخم لمدة ثلاث سنوات. خلال هذا الوقت، تخلى الرعاة عن المشروع، مدركين أن التجربة لم تحقق النتائج المتوقعة. وفي بداية عام 1996 تم نقل المحيط الحيوي 2 تحت الإشراف العلمي لـ ب. مارينو وزملائه من مراصد الأرضفي جامعة كولومبيا. قرروا إيقاف التجربة وإزالة الأشخاص من الهيكل، لأنه لم يكن من الواضح كيفية حل مشكلة التغذية والحفاظ على تكوين الهواء المستمر.

وفي منتصف عام 1996، بدأ العلماء تجربة جديدة، هذه المرة دون مشاركة البشر. وكان عليهم أن يكتشفوا:

• فهل يزيد المحصول حقا مع زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون وإلى أي مدى؟
• وماذا يحدث لثاني أكسيد الكربون الزائد وأين يتراكم؟
• هل من الممكن حدوث عملية كارثية عكسية مع زيادة غير منضبطة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي؟

تم العثور على مشاكل

• يتم تربية عدد كبير من الميكروبات والحشرات، وخاصة الصراصير والنمل، في المختبر.
• وتحت السقف الزجاجي للمجمع، تتكثف المياه في الصباح وتتساقط الأمطار الاصطناعية.
• لم ينص المبدعون على ظاهرة مثل الرياح: فقد اتضح أنه بدون تأرجح منتظم، تصبح الأشجار هشة وتنكسر.

أُوكَازيُون

في 10 يناير 2005، قامت الشركة المالكة للمجمع الفريد بعرض المختبر للبيع.

الاستنتاجات

على أحد الجدران الداخلية لـ«الكوكب» لا تزال هناك عدة أسطر كتبتها إحدى النساء محفوظة: «هنا فقط شعرنا بمدى اعتمادنا على الطبيعة المحيطة. إذا لم تكن هناك أشجار، فلن يكون لدينا ما نتنفسه، وإذا كانت المياه ملوثة، فلن يكون لدينا ما نشربه.

في بداية عام 1990، في الصحراء الأمريكية بالقرب من أركنساس، تم إطلاق مشروع له أهداف عظيمة لإنشاء مجمع مغلق، معزول تمامًا عن ظروف العالم الخارجي. أي أنه وفقًا لشروط المشروع، كان من المتصور أن يكون المشاركون الذين يعيشون داخل المجمع كما لو كانوا على كوكب غريب، مع بيئة خارجية عدوانية.

أُطلق على المشروع اسم "المحيط الحيوي-2"؛ الرقم 2 يعني أن الرقم 1 هو الأرض نفسها. قام مؤلفو المشروع بتصميم محيط حيوي واسع النطاق يشغل مساحة 1.5 هكتار. والمشروع، المدعوم من الملياردير إدوارد باس، تم بناؤه بواسطة Space Biosphere Ventures.

وكان مشروع بيوسفير-2 عبارة عن مجمع ضخم يضم دفيئات زراعية تحتوي على حوالي 3 آلاف نوع من الحيوانات والنباتات، ويبلغ حجم الغلاف الجوي حوالي 204 ألف م3 من الهواء. في مشروع واسع النطاق لنمذجة نظام بيئي مغلق، شارك 8 أشخاص على أساس تطوعي.

كان الهدف الأكثر أهمية لمشروع Biosphere-2 هو احتمال تطبيقه بشكل أكبر في استكشاف الفضاء. وتذكرت مشروع Biosphere-2 المنسي إلى حد ما فيما يتعلق بالاهتمام المتزايد باستكشاف المريخ وكيف يمكن أن يحدث ذلك. بعد كل شيء، كان هدف المشروع هو معرفة ما إذا كان بإمكان مجموعة من الأشخاص العيش والعمل في بيئة مغلقة.

وكانت خطط المشروع كبيرة، لأنه في حالة نجاحها، يمكن استخدام تطورات المشروع لإنشاء مستوطنات مستقلة على كواكب بعيدة في النظام الشمسي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام مجمع Biosphere-2 في حالة حدوث تدهور عالمي للوضع البيئي على الأرض نفسها.

هيكل مجمع المحيط الحيوي -2.

وبطبيعة الحال، فإن مجمع Biosphere-2، الذي بني في صحراء أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية)، لم يكن لديه الحماية اللازمة - إذا تم بناؤه، على سبيل المثال، على المريخ - فهذا يعني الحماية من النيازك والكويكبات. ومع ذلك، لم تكن هناك حاجة لذلك على الأرض - وإلا فهو مجمع معزول تمامًا عن البيئة الخارجية، حيث يتواصل المشاركون في المشروع مع العالم الخارجي حصريًا من خلال جهاز كمبيوتر.

كان المجمع الواقع في الصحراء الأمريكية عبارة عن مبنى على شكل كبسولة مغلق بإحكام. كان كل مبنى في هذا المجمع عبارة عن نظام بيئي منفصل ومستقل. واستخدمت مواد خفيفة في تشييد المباني، مع سقف زجاجي مقبب يسمح بمرور نحو 50 بالمئة من ضوء الشمس.

لحياة أربع نساء وأربعة رجال، كان لدى مجمع Biosphere-2 العديد من المناطق الأحيائية المختلفة - الصحراء والسافانا والغابات الاستوائية والمحيط مع الشعاب المرجانية. وبطبيعة الحال وحدة سكنية. وحدة التكاثر الزراعي، حيث يقوم المستوطنون بزراعة الفواكه والخضروات، والمكان الذي ترعى فيه الماعز، من المشاركين أيضًا في المشروع. أي نطاق المشروع لك أن تتخيله.....

لقد تعامل علماء المشروع مع تكوين الأنواع باهتمام خاص من أجل إعادة إنتاج الدورة الطبيعية للمواد بأكبر قدر ممكن. ويشمل ذلك أيضًا تحلل المواد العضوية، بما في ذلك نفايات المشاركين في مشروع Biosphere-2. ومع ذلك، فقد ثبت أن محاكاة المحيط الحيوي للأرض أمر صعب بالنسبة للباحثين.

مشاكل مشروع "المحيط الحيوي-2".

جاءت مشكلة نقص الأكسجين أولاً. وكما تبين، فإن النباتات، على الرغم من الحسابات الأولية الدقيقة، لا يمكنها توفير محتوى الأكسجين الطبيعي في وحدات المشروع. تدريجيا، منذ الأسابيع الأولى للمشروع، بدأت مستويات الأكسجين في الانخفاض.

تعرض المشاركون في المشروع لتجويع الأكسجين، وانخفض المستوى من 21٪ إلى 15٪ - في ظل هذه الظروف، عاش المشاركون في المجمع من عام 1991 إلى عام 1993، ويعاني المتسلقون من مجاعة مماثلة على ارتفاع حوالي 4 آلاف متر. وكما اقترح العلماء العاملون في المشروع، فإن هذا يرجع إلى الكائنات الحية الدقيقة في التربة. ونتيجة لذلك، بدأ ضخ الأكسجين إلى المجمع من الخارج.

المشكلة التالية التي يواجهها المشاركون في النظام البيئي المغلق هي نقص الغذاء. وتبين أن المساحة المخصصة للتكاثر الزراعي صغيرة جدًا بحيث لا يمكن لـ 8 أشخاص أن يتغذوا عليها. ولحل المشكلة كان من الضروري زيادة كثافة بذر الحبوب. وفي الغابة الاستوائية، زرع المستوطنون الموز والبابايا.

والمشكلة الثالثة التي واجهها المشاركون في النظام البيئي الاصطناعي “بيوسفير-2” هي عدم القدرة على السيطرة على نمو الآفات الحشرية التي كان عددها في ازدياد. وفقًا لشروط المشروع، لم يُسمح باستخدام المبيدات الحشرية، وكان على المشاركين جمع الآفات يدويًا، بالإضافة إلى تربية أعدائهم الطبيعيين بشكل مستقل.

كشفت تجربة واسعة النطاق أن قلة الرياح لها تأثير ضار على الأشجار. إن قلة ضغط الريح على جذع الشجرة يجعل الخشب ناعمًا جدًا بحيث تنكسر جذوع الأشجار تحت ثقلها.

كما كان للعامل النفسي لمجموعة صغيرة من الأشخاص الذين يعيشون في عزلة تأثير أيضًا. أولاً، قام أحد المشاركين في التجربة بقطع إصبعها، الذي لم يكن من الممكن إعادة ربطه، ونتيجة لذلك اضطرت إلى مغادرة المشروع. وأصبح الوضع بين المستوطنين الطوعيين متوتراً للغاية لدرجة أنهم انقسموا إلى معسكرين - حيث واجهوا صعوبة في تحمل المجتمع المشترك.

نتائج مشروع المحيط الحيوي-2.

ونتيجة لذلك، تم تنفيذ مشروع النظام البيئي المغلق على نطاق واسع منذ عام 1996 من قبل علماء من جامعة كولومبيا، وإن كان ذلك دون مشاركة بشرية. وكانت بعض مباني المجمع متاحة للراغبين في مشاهدة المشروع الضخم. ومع ذلك، بحلول عام 2005، لم يعد الباحثون بحاجة إليها، وتم التخلي عن مجمع Biosphere-2 وعرضه للبيع.

يستمر مشروع المحيط الحيوي 40 عامًا.

قام الإنجليزي ديفيد لاتيمر بتطوير مشروع المحيط الحيوي الخاص به منذ حوالي 40 عامًا. بالضبط منذ سنوات عديدة. أخذ زجاجة ضخمة، وحاصر فيها نباتًا، وأنشأ نظامًا بيئيًا مغلقًا على بعد مترين من النافذة، ومنذ ذلك الوقت لم يكن المحيط الحيوي مفتوحًا.

ويتكثف الماء الخارج من أوراق النبات على جدران الوعاء، ثم ينسكب على النبات. والأكسجين الناتج نتيجة عملية التمثيل الضوئي تم امتصاصه من خلال الأوراق المتساقطة التي تتحلل. يمتص النبات الأكسجين الناتج عن عملية التحلل مرة أخرى، مكونًا المادة العضوية والأكسجين. وبالتالي، فإن المصنع لا يحتاج إلى رعاية، وتمكن ديفيد لاتيمر من إنشاء نظام بيئي مغلق.

تم تنظيم هذه التجربة المثيرة للاهتمام من قبل الملياردير الأمريكي إدوارد باص وشركة Space Biosphere Ventures. كانوا يأملون في معرفة ما إذا كان يمكن لأي شخص البقاء على قيد الحياة في بيئة مغلقة دون التواصل مع العالم الخارجي. وعلى الرغم من التعامل مع تنظيم المشروع بمنتهى الجدية، وتم توفير التمويل بالمبلغ المناسب، فقد تم إعلان فشل التجربة. دعونا نرى لماذا حدث هذا.

تم بناء مجمع ضخم يسمى "Biosphere-2" في صحراء أريزونا في الولايات المتحدة الأمريكية. وكان من المفترض أن تكون جنة للباحثين المتطوعين الثمانية الذين سيصبحون مشاركين في المشروع. ومن أجل الوجود بشكل مستقل والاستقلال التام عن العالم الخارجي، تم تصميم المجمع الفخم الذي تبلغ مساحته 1.5 هكتار ليكون نسخة صغيرة من كوكب الأرض. يتكون الهيكل من 7 كتل منفصلة، ​​بعضها يقلد أنظمة بيئية مختلفة: الغابات الاستوائية، وأشجار المانغروف، والسافانا، والمحيط، والصحراء. تم تخصيص مساحات كبيرة لزراعة النباتات الصالحة للاستهلاك البشري. كان المبنى نفسه معزولاً عن العالم الخارجي، وكان لا بد من توفير مستوى مناسب للعيش من الأكسجين من خلال النباتات الموجودة بداخله.

جنبا إلى جنب مع المشاركين في المشروع، تم إحضار الماعز والدجاج والخنازير والعديد من أنواع الأسماك التي تعيش في البرك إلى المجمع. كان من المفترض أن يقوم الناس بزراعة الفواكه والخضروات الصحية بأنفسهم، والعمل في البيوت الزجاجية، ورعاية الحيوانات الأليفة، والتي ستصبح أيضًا مصدرًا للغذاء لهم.

بدأت التجربة العلمية عام 1991، وكان المشاركون فيها 8 أشخاص: 4 نساء و4 رجال. لكن في الشهر الأول من المشروع، لم يبق سوى سبعة مشاركين فقط، حيث أصيبت امرأة بإصبعها أثناء العمل الميداني. ولم تتمكن من الحصول على الرعاية الطبية بالمستوى المناسب، واضطرت إلى ترك المشروع.

أما المشكلة الثانية، والتي ظهرت أيضًا في بداية التجربة، فهي انخفاض الأكسجين. على الرغم من كل الحسابات والعدد الكبير من النباتات الضوئية الخضراء، أظهرت الأجهزة انخفاضا في محتوى الأكسجين في الهواء. وتبين أن الحسابات أجريت بشكل غير صحيح وأن الأكسجين الذي تنتجه النباتات لم يكن كافياً لتزويد سكان المجمع.

بالإضافة إلى ذلك، اتضح أن الكائنات الحية الدقيقة والحشرات الضارة تتكاثر بسرعة كبيرة في المجمع. ولم يكن هناك مفر من الصراصير والنمل، وكانت النباتات الخضراء تحت رحمة الآفات. نظرًا لأن استخدام المواد الكيميائية لمكافحة الآفات لم يكن مقصودًا في البداية في المساحة الضيقة لمجمع Biosphere-2، فقد تقرر جمع الحشرات وتدميرها يدويًا. كل هذا كان مرهقا للغاية بالنسبة للناس، وتحولت الحياة في المجمع إلى عمل شاق.

حسنًا، آخر ما فقده المنظمون هو الصحة النفسية للمشاركين في المشروع أنفسهم. حدث كل شيء تقريبًا كما هو موضح في أفلام هوليوود عن الرحلات الجوية إلى المريخ. على الفور تقريبًا، بسبب الخلافات، تم تقسيم الناس إلى مجموعتين لم يتواصلا كثيرًا مع بعضهما البعض. وبسبب زيادة النشاط البدني ونقص الغذاء، بدأ المشاركون في المشروع في إنقاص الوزن. وعلى هذا الأساس، أصبحت حالات الصراعات داخل المجموعة أكثر تكرارا، وترك المناخ الأخلاقي في الفريق الكثير مما هو مرغوب فيه. لقد لوحوا بمرح للصحفيين من خلال النوافذ البانورامية، لكنهم في الحقيقة كانوا يتطلعون إلى نهاية هذا المشروع الكئيب.

تم الانتهاء من المشروع بعد عامين بالضبط. وبعد مرور بعض الوقت، تسربت معلومات للصحافة تفيد بأن الحجم المفقود من الأكسجين يتم ضخه بانتظام إلى المجمع، كما يتم توفير إمدادات غذائية إضافية. واعتبرت التجربة غير ناجحة. واضطر الخبراء إلى الاتفاق على أن المجمع ومحتوياته الداخلية بحاجة إلى تحسينات كبيرة.