Как эксперимент «Биосфера 2» изменил наше понимание Земли

Мероприятия

В начале 1990-х годов группа из восьми человек вошла в гигантский герметичный комплекс в пустыне Аризоны, где были воссозданы основные экосистемы Земли — тропический лес с водопадом, саванна, туманная пустыня, мангровые болота и даже океан с живыми кораллами. Этот замкнутый биом, названный «Биосфера 2», представлял собой эксперимент по созданию искусственной среды, способной поддерживать человеческую жизнь в изоляции от внешнего мира. Главная цель заключалась в изучении возможности колонизации других планет и понимании сложных взаимодействий в замкнутых экологических системах. Несмотря на амбициозность проекта, по началу результаты вызвали критику и скептицизм, а проект окрестили провальным. Однако с течением времени отношение к «Биосфере 2» значительно изменилось, и сегодня этот эксперимент рассматривают как важный вклад в экологическую науку и понимание атмосферы Земли.

Несмотря на тщательно продуманные системы регуляции температуры, влажности и водообмена, участники эксперимента столкнулись с неожиданными проблемами. Первой серьёзной сложностью стал резкий дефицит кислорода, который упал примерно с 21% до 14%, что соответствовало уровню кислорода на высоте около 3350 метров над уровнем моря. Это привело к симптомам горной болезни у обитателей комплекса, снижению их работоспособности и ухудшению здоровья. Параллельно уровень углекислого газа увеличивался, негативно влияя на динамику экосистемы. Проблему вызвал богатый микробиологический состав почвы, насыщенной органическим материалом, который способствовал интенсивному дыханию бактерий и грибков.

Эти микроорганизмы потребляли кислород и выделяли углекислый газ, при этом растения и деревья, новообразованные и не достигшие зрелости, не могли компенсировать такие потери газов атмосферы. Кроме газового дисбаланса, серьёзной проблемой стало исчезновение некоторых видов животных, особенно опылителей растений, которые необходимы для продолжения жизненного цикла многих растений. Исчезновение произошло как из-за неконтролируемого роста популяции муравьёв-хищников, так и из-за отсутствия ультрафиолетового света, который стекло сооружения частично блокировало. Это оказалось важным открытием — что влияние на живые организмы не ограничивается только видимыми условиями, а учитывает и спектральные характеристики света. В ходе проекта участники не только старались поддерживать баланс, но и активно вмешивались, например, вручную опыляя растения, чтобы сохранить их жизнеспособность.

Они также управляли растительностью, срезая и сохраняя зелёные массы, чтобы замедлить процесс гниения и выброса углекислого газа. Стремление к поддержанию внутреннего баланса стало живым опытом понимания того, насколько трудоемко и сложно сохранить экосистему даже на небольшом участке. Эксперимент продемонстрировал, что человеческое существование вне Земли будет сопряжено с колоссальными техническими и финансовыми затратами. По оценкам специалистов, содержание жизни в замкнутой системе, подобной «Биосфере 2», обойдётся примерно в 82 500 долларов на человека в месяц. Такие цифры делают очевидной уникальность природных экосистем Земли, которые работают как слаженный, устойчивый механизм и обеспечивают человечество ресурсами без видимых усилий.

Также важным открытием стало понимание неявной, но значительной роли микробиома почвы — многочисленных мелких организмов, от которых зависит цикл кислорода и углерода. Роль этих организмов в мировой экологии зачастую недооценивалась, а проект «Биосфера 2» открыл дверь в глубокое исследование микроскопических процессов, поддерживающих жизнь на планете. С течением времени «Биосфера 2» обрел вторую жизнь как объект для научных исследований климатических изменений. В настоящее время здесь проводят эксперименты, моделируя потепление, засухи и повышение кислотности океана, что помогает экологам прогнозировать реакцию природных систем на быстро меняющиеся климатические условия. Благодаря возможности контролируемого изменения параметров микроклимата, учёные могут проводить масштабные исследования, которые в природе заняли бы годы или десятилетия.

Современные экспериментальные исследования в «Биосфере 2» уже показали, что тропические леса довольно устойчивы к повышению температуры, а причиной их гибели становится именно дефицит влаги во время длительных засух. Углубленное понимание реакции деревьев на разные стрессовые факторы помогает прогнозировать будущее многие экосистем Земли. Кроме того, изучение кораллов позволило выявить, каким образом кислотность влияет на их рост, а также оценить возможности повышения устойчивости рифов при помощи различных биологических и технологических методов. Проект «Биосфера 2» преподнес человечеству важный урок о том, что Земля — это уникальная, сложная и трудно заменимая система. Его участники убедились в том, что люди не могут существовать изолированно без сложного взаимодействия с биосферой.

Это заставляет задуматься о бережном отношении к природе, понимании экосистемных процессов и необходимости глобальных усилий по сохранению окружающей среды. Отрицательные отзывы о проекте в начале 1990-х объяснялись определёнными научными и культурными установками того времени. Многие не воспринимали инициативы, финансируемые частными инвесторами и осуществляемые вне академических институтов, как настоящую науку. Сегодня взгляды изменились: все более ценятся междисциплинарные, инновационные и смелые подходы, выходящие за рамки традиционной академической среды. Эксперимент «Биосфера 2» показал, насколько недооценены и незаметны многие процессы, формирующие жизненную среду и стабильность нашей планеты.