Реферат на тему:
Проект Біосфера-2
НЕЗВИЧАЙНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ
АМЕРИКАНЦІВ – БІОСФЕРА- 2
З кожним роком вплив цивілізації на навколишнє середовище стає усе
великим і наслідком цього – усе менш прогнозованими. Ми усі чаші
відчуваємо це на собі, і не тільки у виді забрудненого повітря, отруєних
рік і ґрунту, зараз учені говорять про глобальні наслідки для всієї
нашої Землі. Хто знає, чи не є незвичайні атмосферні явища та інші
погодні аномалії від снігу в середині весни в Москві до посух в
Австралії, циклонів і повеней ланками в одному ланцюзі. Усі частіше ми
чуємо про підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері Землі і
зв’язаному з цим парниковому ефекті, що може глобальне потеплення і
танення арктичних і антарктичних льодів, підвищення рівня води в океані
і затоплення багатьох земель. Мова йде про те, як прогнозувати вплив
факторів, зв’язаних з діяльністю людини на нашу біосферу Землі. До речі,
сам термін біосфера запропонував російський учений – академік Володимир
Вернадський. “Поверхня нашої планети, її біосфера відокремлює нашу Землю
від її космічного оточення… Біосфера це єдине місце на Землі, де може
бути знайдене життя” писав у 1926 наш великий співвітчизник, творець
навчання про біосферу.
Чому ж так складно прогнозувати “поводження” нашої біосфери?
Дійсно, адже на її стан впливають дуже багато факторів. Через цього
складно проводити теоретичні розрахунки і будувати математичні моделі
поводження біосфери Землі, а поставити експеримент на “натурній” моделі
по зрозумілих причинах неможливо. Адже неможливо ж експериментувати над
цілою планетою: дійсно, це може привести до непередбачених наслідків, та
й технічні можливості цивілізації нездатні діяти так глобально, у рамках
цілої планети.
Тепер зрозуміло, чому так важливо було створити модель нашої біосфери:
побудувати таку систему, що була б абсолютно ізольована від іншого
світу, у якій була б своя атмосфера, свій ґрунт, був би свій океан, свої
джунглі, свої тварини, свої рослини – така своєрідна міні-модель Землі.
Система, у яку надходить тільки сонячна енергія, точно так само як це
відбувається в нашій Планеті. Адже в нашу біосферу практично нічого не
надходить зовні, крім сонячного світла і тепла. Побудувавши такий світ
можна було б почати експерименти, наприклад, збільшивши змісту
вуглекислого газу або іншої речовини, подивитися на наслідки. Крім того,
цікаво подивитися як буде розвиватися ця інша біосфера в майбутньому,
якщо неї надати самої собі. І, звичайно, такий досвід може знадобитися в
майбутньому, при будівлі людських поселень на інших планетах (наприклад
на Місяці), при далеких космічних польотах (на Марса) і т.д.
На початку дев”яностих років така біологічна система була створена!
Цю унікальну систему побудували в американському штаті Аризона, поруч з
містом Оракл і назвали її “BІOSPHERE 2” – Біосфера-2. Мається на увазі,
що Біосфера-1 – це наша Земля. Біосфера-2 – це грандіозна і велична
конструкція зі скла й армованої сталі, займає площа 1.27 гектара, обсяг
атмосфери, укладеної в ній 203 760 кубічних метра. Біосфера-2 містить у
собі понад 3.000 різновидів рослин і тварин, сім біомів – дощовий ліс,
савану, пустелю, болото, навіть маленький океан з кораловим рифом,
інтенсивне сільське господарство й апартаменти для людей. Американському
платнику податків це спорудження обійшлося в 150 мільйонів доларів.
Розробка конструкцій і систем зайняла близько 10 років, протягом цього
часу спеціальні групи вчених збирали по всій Землі види тварин і рослин
для заселення Біосфери-2, підбирали зразки ґрунту, ретельно стежачи за
тим, щоб усе там було біологічно збалансоване.
Біосфера-2 достатня велика, щоб підтримувати всю екосистему в рівновазі
й у той же час достатня мала, щоб усі процеси, що відбуваються в ній
було легко досліджувати. А що саме цікаве, Біосфера-2 була розроблена
спеціально для того, щоб у ній могли жити люди, причому абсолютно
відокремлено від іншого світу: ні їжа, ні повітря, ні вода, ні
яка-небудь інша речовина не проникає усередину і ніщо не іде назовні,
крім сонячного світла, електрики й інформації з проводів. Навіть “дно”
ізольовано від землі на якій вона коштує спеціальними герметично
звареними залізними аркушами, а для підтримки постійного тиску повітря
усередині Біосфери-2, коливання якого відбуваються через зміну
температури (вдень і вночі) передбачені гігантські мембрани-легені.
Витік повітря з усієї конструкції складав не більш 10% за рік.
Складні технічні пристрої створюють: плину в “океані”, тропічні дощі,
морський прибій і емітують інші природні явища, а безліч спеціальних
датчиків постійно визначає температуру, зміст тих або інших елементів у
ґрунті, воді і повітрі усередині Біосфери-2, записуючи ці параметри для
подальших досліджень.
На спеціальній ділянці інтенсивного сільського господарства за допомогою
особливих методів вирощувалися культури, що служили їжею для людей –
адже іншої їжі їм узяти було нівідкіля. 26 вересня 1991 року вісім
добровольців (чотири жінки і чотири чоловіки) ввійшли в герметичнее
склепіння схоже на оранжерею, з метою провести в ізоляції два роки. У
«Біосферу-2» було переселено 3800 представників фауни і флори, причому
основним критерієм добору їх була користь, яку вони могли приносити
людям (споживатись як їжа, очищувати повітря, давати ліки та ін.).
У «Біосферу-2» було внесено й техносферу, що мала житлові та робочі
приміщення, розраховані на вісім чоловік, спортзал, бібліотеку, город і
численне технічне обладнання (дощувальні установки, насоси для
циркуляції води й повітря, комп’ютер з безліччю датчиків, який мав вести
моніторинг життєво важливих параметрів комплексу). Метою експерименту,
розрахованого на два роки, було створення замкненої екосистеми,
своєрідної міні-біосфери, яка б функціонувала на основі самозабезпечення
й була незалежною від «Біосфери-1» (так автори називали «велику»
біосферу, тобто біосферу Землі).В цю міні-біосферу мала б органічно
увійти міні-техносфера з дослідниками. Автори мріяли досягти штучно
підтримуваного в системі гомеостазу, тобто стабільності, сталості
основних життєво важливих параметрів (температури, вологості).Відходи
біоти однієї екосистеми мали слугувати ресурсами для іншої. Проект був
покликаний здійснити мрію В.І.Вернадського про перехід до керування
людиною всіма процесами в біосфері.
26 вересня 1993 року науковий експеримент був успішно довершений.
Тільки одна з членів команди залишала комплекс на 5 годин – для
проведення операції на пораненій руці, після того як вона зашкодила
палець.Звичайно, не можна сказати, що обійшлося без проблем – серед них
проблема зменшення змісту кисню в атмосфері: з початкового змісту в 21%,
його кількість за два роки зменшилося до 14%. Таке падіння змісту кисню
приводило до постійних головних болів, утраті працездатності в учасників
експерименту.
Важливе питання, що вивчали бісферіани – це міжособистісні відносини в
замкнутому колективі, і що цікаво, вони відзначають, що це питання було
вирішено набагато грамотніше в російських космонавтів. Так, при польотах
наших космонавтів за їхнім психічним станом, взаємодією між собою
постійно стежить особливий фахівець. Ця людина має повноваження
наполягати на зміні розпорядку дня роботи команди, якщо він вважає це
необхідним. “Один раз, він сказав космонавтам відпочивати протягом
тижня, порахувавши, їх занадто стомилися, ” пишуть з “заздрістю” у
своєму звіті учасники експедиції Біосфера-2. Часто запитують, чи не
було серед біосферіан подружніх пар? Коли вони почали експеримент – не
було, але через два роки, уже вийшовши в наш звичайний світ, деякі з них
одружилися.
Через якийсь час біосферіанам стало не вистачати їжі, і тут виявилося,
що проблеми усередині Біосфери-2 дуже нагадують земні. При створенні
міні-світу багато хто думали, що він буде досконаліше, ніж наш,
звичайний, буде урятований від багатьох екологічних і соціальних проблем
на багато десятиліть. Однак, навіть перед тим, як група зайшла туди на
два роки, ставало усе більш зрозуміло, що в населення Біосфери-2 буде
багато загальних проблем, що й у жителів “Біосфери-1” – Землі.
Площа ділянки, де вирощувалися культури була невеликою, а погода в
Арізоні протягом 2-х років експерименту була рекордно дощовою і
похмурою, рослинам не вистачало сонячного світла й у наслідок цього,
погані врожаї, недостача їжі.
У Біосфері-2 не можна використовувати пестициди – через замкнутість
біологічних циклів усередині, можна отруїти все живе, тому шкідники
почували себе привільно, і з’їдали іноді значну частину врожаю. Люди для
боротьби з ними розводили їхніх природних ворогів, наприклад комах, що
харчуються личинками шкідників, але найчастіше просто збирали їх руками,
зовсім як у нас збирають колорадських жуків.
А для очищення води в Біосфері-2 вирощували водні гіацинти. Ці квіти,
виявляється, вбирають у себе забруднення з води.
Крім землеробства, жителі Біосфери-2 займалися скотарством. У них були
кози, кури, і навіть поросята. Причому це були особливі тварини,
пристосовані до суворих умов. Наприклад, кури були дикої породи з Індії
– вони були пристосовані до життя в тропіках (висока температура і
вологість) і могли харчуватися відходами. Американські кури не підійшли
б, тому що вони не можуть харчуватися нічим, крім комбікормів, адже їх
годують ними вже протягом багатьох поколінь. Учені відібрали було й
особливий вид в’єтнамських свиней, маленьких, невибагливих і живучих у
тропіках. Цей вид популярний в Америці в якості домашньої тварини, і
коли громадськості стало відомо, що їхніх домашніх улюбленців планують
використовувати в якості “елемента харчового ланцюга”, почалися протести
“Зелених”. У результаті вченим довелося взяти із собою тварин іншого
виду, що не витримали жити в умовах Біосфери-2 і вони були з’їдені на
урочистій вечері з нагоди улюбленого американцями свята – Дня Віддяки
восени 1991 р.
Узагалі те, що їли біосферіани заслуговує окремої розмови, вони ж не
могли сходити в найближчий магазин і купити хліб. Узагалі, приходилося
придумувати багато нового, вони винайшли навіть бананове вино, а рецепти
використовуваних блюд зібрали, а вийшовши з Біосфери-2 видали навіть
спеціальну поварену книгу.
Недостача калорійної їжі привели до спроб раціонування розподілу
продуктів харчування, а питання про вирощування більшої кількості їжі
виходив на перший план. У Біосфері-2 для вирощування продуктів була
відведена особлива ділянка, а вся інша поверхня повинна була залишатися
“дикою”. Відразу виникла ідея вирубати частину дикої природи і
використовувати звільнивши місце для вирощування додаткової їжі. Але
інші вважали, що дика природа має власну цінність і весь видовий склад
повинний бути залишений без змін. Перед біосферіанами встало питання про
повагу до інших видів живих істот.
Керівники, що контролювали експедицію, далечіні ясно зрозуміти її
учасникам, що якщо вони дуже голодні, усі вони, або хтось з них можуть
залишити Біосферу-2 у будь-який час. Їм не доставлять їжу ззовні і
заборонили знищувати ділянки дикої природи.
Біосфера-2 виявилася перенаселеною. Недостача калорій приводила до того,
що у вчених не вистачало енергії для вирощування їжі, – але ж це важка
фізична праця, виходить, їжі ставало усе менше. Виходило замкнуте коло.
Скінчилося тим, що в джунглях висадили все-таки небагато бананів і
папайя. Ущільнили посадку зернових, засадивши кожен сантиметр ділянки,
відведеного для агрокультур, а розподіл їжі продовжили. Питання
перенаселеності, саме цінності дикої природи, необхідність підтримувати
розмаїтість видів – усе це передній край сучасних екологічних
досліджень.
Явища в природі також були досить цікаві і непередбачені. Приміром , над
пустелею на скляному даху Біосфери-2 по ранках конденсувалася вода, і на
пустелю випадав дощ. Його неможливо було ліквідувати, і тому пустеля
стала не такою пустельною, як планувалося спочатку – на ній стали
виростати рослини. Передбачивши плину в “океані”, творці Біосфери-2 не
передбачили вітер, а він, як виявилося, дуже важливе для рослин, під
його дією качаються дерева, що зміцнює їхній стовбур. Без вітру стовбур
і галузі акацій, що ростуть у Біосфері -2, стали тендітними і почали
обвалюватися під власною вагою. Чомусь розлучилося багато мурах – хоча
ніхто не планував спочатку приносити їх у систему.
Незважаючи на всіх цих труднощів і безладдя, перший експеримент на
Біосфері -2 завершився успішно: уся команда вчених і переважна більшість
рослин і тварин з успіхом пережило два роки в ізоляції. Цей експеримент
ще раз показав, що існує небезпека зштовхнутися в майбутньому й у цілому
на Землі з такими проблемами як перенаселеність, недостача їжі,
зменшення змісту кисню в атмосфері і т.д.
Але як не дивно, життя в ізоляції від іншого світу пішла людям на
користь: вони адже два роки їли екологічно чисту їжу, не труїлися
хімікатами, не їли багато жирів. Після виходу з Біосфери-2 виявилося, що
рівень холестерину в крові помітно знизився, а самі біосферіани не могли
звикнути до звичайної їжі – вона їм здавалася якоюсь штучною, несмачною.
Наука пішла розвиватися далі – зараз знадобилося сконструювати
мініатюрні замкнуті системи, щоб їх можна було використовувати в
космічних апаратах: адже обсяг космічного корабля порівняно малий, а
обсяг вільного простору ще менше. І тут на допомогу прийшов досвід,
роботи в Біосфері-2. На основі унікальних результатів, отриманих у ході
експериментів у замкнутій системі вчені, що були в складі першої
експедиції, уже давно розробили мініатюрні біологічні аквасистеми –
розміром від 10 до 30 див. у діаметрі, у яких абсолютно без усякого
відходу можуть жити різноманітні морські і прісноводних тварин і рослини
– креветки, равлика. Їх назвали “Bіophere” і “Beach World”, розроблювач
корпорація Paragon Space Development Corporatіon. Американське космічне
агентство NASA виявило велику цікавість до цих досліджень і саме до
аквасистемам, а не до “сухопутних”, тому, що при однакових обсягах у
перших концентрація живої біомаси вище. Перші іспити таких акваріумів
почалися в травні 1996 року на шатлі “Endeavour”. Останні тести
закінчилися в січні цього року після повернення з вітчизняної станції
“Мир”, де “Bіosphere” пробула кілька місяців у космосі.
Зараз ці “вічні” акваріуми використовуються як навчальні допомога з
біології й екології в американських школах і університетах, у передових
санаторіїв і будинків відпочинку як елемент зоотерапії.
Зараз “BІOSPHERE 2” є підрозділом Колумбійського Університету. Хоча в
даний момент у ній немає постійних жителів, її значення для науки ніяким
образом не зменшилося: у ній проводяться наукові дослідження і навчання
студентів. Наукові дослідження зв’язані насамперед з визначенням реакції
навколишнього середовища на ті або інші зміни в складі атмосфери,
вивчаються шляхи перетворення тих або інших хімічних елементів усередині
Біосфери-2. Адже в ній як і раніше підтримується замкнутість і,
наприклад, атом вуглецю раз потрапивши в неї, у ній і залишається,
тільки приймає різні “форми” – він може бути атомом, з якого складається
рослина, вуглекислий газ, або входити до складу інших молекул. Деякі
частини наукового комплексу тепер відкриті для екскурсій. ”
Знаходячись у Біосфері-2, особливо ясно почуваєш, що залежиш від
навколишньої природи, адже ти особливо чітко розумієш, що дихаєш киснем,
що виробляють рослини, що якщо вода забруднитися, тобі чогось буде
пити”, – говорить одна з учасниць експерименту.
Крах експерименту «Біосфера-2» наочно показав, що повна збалансованість
усіх процесів, кругообігу речовин та енергії, підтримання гомеостазу
можливі лише в масштабах Землі, де ці процеси відпрацьовувалися протягом
багатьох мільйонів років. І ніякі комп’ютори не спроможні перебрати на
себе керівництво системою, складність якої набагато вища за їхню власну.
Підтвердилися також справедливість принципу, сформульованого математиком
Дж. Нейманом: «Організація системи нижче від певного мінімального рівня
призводить до погіршення її якості».
Отже, зусилля людства мають бути спрямовані на збереження нашої
біосфери-дуже складної, збалансованої системи, стійкістю якої нині
порушується техносферою. Нам необхідно намагатися не «перебирати на себе
керівництво біосферою», а діяти так, щоб «не заважати природі», яка за
законом Б. Коммонера, «знає краще».
Природа – вічний зразок мистецтва, а найвизначніший та благородніший предмет у природі – людина.
В. Белінський
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
