Биосфера 2 Университета Аризоны — это американский научно-исследовательский центр по изучению систем Земли , расположенный в городе Оракл, штат Аризона . Его миссия — служить центром исследований, пропаганды, обучения и непрерывного обучения о Земле, ее живых системах и ее месте во Вселенной. [1] Это сооружение площадью 3,14 акра (1,27 гектара) [2], изначально построенное как искусственная, материально закрытая экологическая система , или виварий . Он остается крупнейшей закрытой экологической системой, когда-либо созданной. [3]
Построенная между 1987 и 1991 годами, Биосфера 2 изначально предназначалась для демонстрации жизнеспособности закрытых экологических систем для поддержки и сохранения человеческой жизни в открытом космосе [4] в качестве замены биосфере Земли . Она была разработана для изучения сети взаимодействий внутри жизненных систем в структуре с различными областями, основанными на различных биологических биомах . В дополнение к нескольким биомам и жилым помещениям для людей, была сельскохозяйственная зона и рабочее пространство для изучения взаимодействия между людьми, сельским хозяйством, технологиями и остальной природой в качестве нового вида лаборатории для изучения глобальной экологии. Ее миссией был двухлетний эксперимент по закрытию с экипажем из восьми человек. В долгосрочной перспективе она рассматривалась как предшественник получения знаний об использовании закрытых биосфер в колонизации космоса . Как экспериментальный экологический объект она позволяла изучать и манипулировать мини-биосферной системой, не нанося вреда биосфере Земли.
Его семь биомных областей были 1900 квадратных метров (20 000 квадратных футов) тропического леса , 850 квадратных метров (9 100 квадратных футов) океана с коралловым рифом , 450 квадратных метров (4 800 квадратных футов) мангровых болот, 1300 квадратных метров (14 000 квадратных футов) саванны луга, 1400 квадратных метров (15 000 квадратных футов) туманной пустыни и два антропогенных биома: 2500 квадратных метров (27 000 квадратных футов) сельскохозяйственной системы и человеческой среды обитания с жилыми помещениями, лабораториями и мастерскими. Под землей была обширная часть технической инфраструктуры. Вода для отопления и охлаждения циркулировала по независимым системам трубопроводов, а пассивное солнечное тепло поступало через стеклянные панели пространственного каркаса, покрывающие большую часть объекта, а электроэнергия подавалась в «Биосферу 2» с местной газовой электростанции. [2]
Биосфера 2 использовалась по своему первоначальному назначению в качестве эксперимента с замкнутой системой только дважды: один раз с 1991 по 1993 год, а второй раз с марта по сентябрь 1994 года. Обе попытки столкнулись с проблемами, включая недостаточное количество пищи и кислорода , гибель многих животных и растений, включенных в эксперимент (хотя это было ожидаемо, поскольку проект использовал стратегию преднамеренной «упаковки видов», предвидя потери по мере развития биомов), групповую динамическую напряженность среди местного экипажа, внешнюю политику и борьбу за власть над управлением и направлением проекта. Второй эксперимент по закрытию достиг полной продовольственной достаточности и не потребовал инъекции кислорода. [5]
В июне 1994 года, в середине второго эксперимента, управляющая компания Space Biosphere Ventures была распущена, и объект остался в подвешенном состоянии. Колумбийский университет взял на себя управление объектом в 1995 году и использовал его для проведения экспериментов до 2003 года. Затем объект оказался под угрозой сноса, чтобы освободить место для жилья и розничных магазинов, но в 2007 году его забрал для проведения исследований Университет Аризоны. Университет Аризоны полностью стал владельцем сооружения в 2011 году. Исследования продолжаются на объекте, который также является местом, открытым для публики.
Биосфера 2 — одна из двух закрытых искусственных экосистем в Америке [6] , которые открыты для публики; вторая — Монреальский Биокупол .
Проект «Биосфера 2» был запущен в 1984 году бизнесменом и миллиардером-филантропом Эдом Бассом и системным экологом Джоном П. Алленом , при этом Басс предоставил 150 миллионов долларов США в качестве финансирования до 1991 года. [7] Басс и Аллен встретились в 1970-х годах на ранчо «Синергия» , контркультурном сообществе, возглавляемом Алленом, который отстаивал концепцию « Космического корабля Земля » Бакминстера Фуллера и исследовал идею биосферы как убежища от катастроф, таких как ядерная война. [7] Несколько других бывших членов ранчо «Синергия» также присоединились к проекту «Биосфера 2». [7]
Строительство велось в период с 1987 по 1991 год компанией Space Biosphere Ventures, совместным предприятием , главными должностными лицами которого были Джон П. Аллен, изобретатель и председатель правления; Маргарет Огастин, генеральный директор; Мари Хардинг, вице-президент по финансам; Эбигейл Аллинг, вице-президент по исследованиям; Марк Нельсон, директор по космическим и экологическим приложениям; Уильям Ф. Демпстер, директор по системному проектированию, и Норберто Альварес-Ромо, вице-президент по управлению полетами. [ необходима ссылка ]
Она была названа «Биосферой 2», поскольку должна была стать второй полностью самодостаточной биосферой после самой Земли («Биосфера 1»).
Фабрика по производству стекла и каркаса расположена в городе Оракл, штат Аризона , у подножия гор Санта-Каталина , примерно в 50 минутах езды к северу от Тусона . Высота над уровнем моря составляет около 4000 футов (1200 м). [8]
Надземная физическая структура Биосферы 2 была сделана из стальных труб и высокопрочного стекла и стальных рам. Рамы и материалы для остекления были спроектированы и изготовлены в соответствии со спецификацией фирмой, которой руководил бывший партнер Бакминстера Фуллера Питер Джон Пирс (Pearce Structures, Inc.). [9] [10] Уплотнения и конструкции окон должны были быть спроектированы так, чтобы быть почти идеально герметичными, так что воздухообмен был бы крайне низким, что позволяло бы отслеживать тонкие изменения с течением времени. Запатентованные методы герметичной герметизации, разработанные Пирсом и Уильямом Демпстером, достигли скорости утечки менее 10% в год. Без такого плотного закрытия медленное снижение кислорода, которое происходило со скоростью менее 1 ⁄ 4 % в месяц в течение первого двухлетнего эксперимента по закрытию, могло бы не быть обнаружено. [11] [12] [13]
Днем тепло от солнца заставляло воздух внутри расширяться, а ночью он охлаждался и сжимался. Чтобы избежать необходимости иметь дело с огромными силами, которые создавало бы поддержание постоянного объема, в конструкции были большие диафрагмы, размещенные в куполах, называемых «легкими» или структурами переменного объема. [14]
Поскольку открыть окно было невозможно, конструкция также требовала сложной системы для регулирования температуры в пределах желаемых параметров, которые различались для разных биомических зон. Хотя охлаждение было самой большой потребностью в энергии, отопление должно было обеспечиваться зимой, а замкнутые трубы и воздухообрабатывающие установки были ключевыми частями энергетической системы. Энергетический центр на месте обеспечивал электроэнергией, а также подогревом и охлаждением воды, используя природный газ и резервные генераторы, аммиачные охладители и градирни. [15]
Первая закрытая миссия длилась с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года. В состав экипажа входили: врач и исследователь Рой Уолфорд , Джейн Пойнтер , Табер Маккаллум , Марк Нельсон , Салли Сильверстоун, Эбигейл Аллинг, Марк Ван Тилло и Линда Ли. [16]
Сельскохозяйственная система производила 83% от общего рациона, который включал урожай бананов, папайи, батата, свеклы, арахиса, лаблаба и коровьего гороха, риса и пшеницы. [17] [18] Особенно в течение первого года восемь жителей сообщили о постоянном голоде. Расчеты показали, что ферма Биосферы 2 была одной из самых производительных в мире, «превышая более чем в пять раз самые эффективные аграрные общины Индонезии, Южного Китая и Бангладеш». [19]
Они потребляли ту же низкокалорийную, богатую питательными веществами диету, которую Рой Уолфорд изучал в своем исследовании продления жизни с помощью диеты . [20] Медицинские маркеры показали, что здоровье экипажа в течение двух лет было превосходным. Они показали такое же улучшение показателей здоровья, как снижение уровня холестерина в крови, артериального давления, укрепление иммунной системы. Они потеряли в среднем 16% от своего веса до входа в атмосферу, прежде чем стабилизировались и восстановили некоторый вес в течение второго года. [21] Последующие исследования показали, что метаболизм биосфериан стал более эффективным при извлечении питательных веществ из их пищи в качестве адаптации к низкокалорийной, богатой питательными веществами диете. [22]
Некоторые из домашних животных, которые были включены в сельскохозяйственную зону во время первой миссии, включали: четыре африканских карликовых козы и одну козу; 35 кур и три петуха (смесь индийской джунглевой курицы ( Gallus gallus ), японской шелковистой бантамки и их гибрида); две свиноматки и один кабан карликовой породы оссабо ; и рыба тилапия, выращенная в системе рисовых и азолловых прудов, возникших тысячелетия назад в Китае. [23]
Стратегия «упаковки видов» практиковалась для обеспечения сохранения пищевых цепей и экологической функции, если некоторые виды не выживут. Зона туманной пустыни стала более чапаральной по характеру из-за конденсации от пространственной рамы. Саванна была сезонно активна; ее биомасса срезалась и сохранялась экипажем в рамках их управления углекислым газом. Виды-пионеры тропических лесов росли быстро, но деревья там и в саванне страдали от этиоляции и слабости, вызванных отсутствием стрессовой древесины , обычно создаваемой в ответ на ветры в естественных условиях. Кораллы размножались в районе океана, и экипаж помогал поддерживать здоровье океанической системы, вручную собирая водоросли с кораллов, манипулируя уровнями карбоната кальция и pH, чтобы не допустить слишком кислой воды в океане, и устанавливая улучшенный скиммер для белка в дополнение к системе скруббера водорослей, изначально установленной для удаления избытка питательных веществ. Зона мангровых зарослей развивалась быстро, но с меньшим количеством подлеска , чем типичные водно-болотные угодья , возможно, из-за снижения уровня освещенности. [24] Тем не менее, его посчитали удачным аналогом района Эверглейдс во Флориде , где собирались мангровые заросли и болотные растения. [25]
Биосфера 2, из-за ее небольшого размера и буферов, а также концентрации органических материалов и жизни, имела большие колебания и более быстрые биогеохимические циклы , чем те, которые обнаружены в биосфере Земли. [26] Большинство интродуцированных видов позвоночных и практически все опылители-насекомые погибли, хотя имело место воспроизводство растений и животных. [27] Насекомые-вредители, такие как тараканы , процветали. Глобально инвазивный вид бродячих муравьев, Paratrechina longicornis, стал доминировать над другими видами муравьев. [28] Планируемая экологическая сукцессия в тропических лесах и стратегии по защите области от резкого солнечного света и солевых аэрозолей из океана сработали хорошо, и удивительное количество первоначального биоразнообразия сохранилось. [29] Биосфера 2 в ее раннем экологическом развитии была похожа на островную экологию. [30]
Большая часть доказательств существования изолированных человеческих групп получена из психологических исследований ученых, зимующих на антарктических исследовательских станциях. [31] Изучение этого явления называется « психологией ограниченной среды » ( ср. психология окружающей среды ); по словам Джейн Пойнтер, [32] [33] это было известно как вызов, и команды часто разделялись на фракции. [34]
Прежде чем первая миссия по закрытию была наполовину завершена, группа разделилась на две фракции, и, по словам Пойнтера, люди, которые были близкими друзьями, стали непримиримыми врагами, едва разговаривавшими друг с другом. [35] «Оценка ценности взаимосвязанности и взаимозависимости биосферы воспринималась как повседневная красота и сложная реальность», [36] Уолфорд позже признал: «Мне не нравятся некоторые из них, но мы были чертовски хорошей командой. Такова была природа фракционности... но, несмотря на это, мы управляли этой чертовой штукой и полностью сотрудничали». [37]
Фракции внутри пузыря образовались из-за разногласий и борьбы за власть между партнерами по совместному предприятию по вопросу о том, как должна развиваться наука, как биосферика или как специализированные исследования экосистем (воспринимаемые как редукционистские). Фракция, в которую входил Пойнтер, была твердо убеждена, что расширение исследований должно быть приоритетным по сравнению со степенью закрытости. Другая фракция поддержала управление проектом и общие цели миссии. 14 февраля часть Научно-консультативного комитета (SAC) ушла в отставку. [38] Журнал Time писал: «Теперь видимость доверия, уже подорванная обвинениями в поддельных данных, секретных продовольственных складах и контрабандных поставках, треснула... двухлетний эксперимент по самодостаточности начинает все меньше походить на науку и все больше на трюк на 150 миллионов долларов». [39] SAC был распущен, потому что он отклонился от своего мандата по рассмотрению и улучшению научных исследований и стал участвовать в отстаивании изменений в управлении. Некоторые члены SAC решили остаться в качестве консультантов Biosphere 2. Рекомендации SAC в их отчете были реализованы, включая назначение нового директора по исследованиям Джека Корлисса , разрешившего импорт/экспорт научных образцов и оборудования через шлюзы объекта для увеличения исследований и сокращения труда экипажа, а также для создания недостающей формальной исследовательской программы. Около шестидесяти четырех проектов были включены в исследовательскую программу, которую возглавили Уолфорд и Аллинг. [40]
Несомненно, что пониженное содержание кислорода и низкокалорийная, богатая питательными веществами диета [41] способствовали снижению морального духа. [42] Фракция Аллинга опасалась, что группа Пойнтера была готова пойти так далеко, чтобы импортировать продукты питания, если это означало сделать их более приспособленными для выполнения исследовательских проектов. Они считали, что это было бы провалом проекта по определению.
В ноябре 1992 года голодные биосферианцы начали есть запасы семян, которые не были выращены внутри Биосферы 2. [43] Пойнтер сообщил об этом Крису Хелмсу, директору по связям с общественностью предприятия. Маргрет Августин, генеральный директор Space Biospheres Ventures, немедленно уволила ее и приказала выйти из биосферы. Однако этот приказ так и не был выполнен. Пойнтер пишет [44] , что она просто решила остаться на месте, справедливо рассудив, что приказ не может быть выполнен без фактического прекращения закрытия.
Изолированные группы склонны придавать большее значение групповой динамике и личным эмоциональным колебаниям, общим для всех групп. Некоторые отчеты экипажей полярных станций преувеличивали психологические проблемы. [45] Хотя некоторые из первой команды закрытия считали, что они были в депрессии, психологическое обследование биосферианцев не выявило депрессии и соответствовало профилю исследователя/искателя приключений, причем и женщины, и мужчины набрали очень похожие баллы, что и астронавты. [46]
Среди проблем и просчетов, с которыми пришлось столкнуться в первой миссии, были непредвиденная конденсация, из-за которой «пустыня» стала слишком влажной, взрывной рост популяции парниковых муравьев и тараканов, зарастание ипомеями тропических лесов, блокирующих другие растения, и меньше солнечного света (40–50% внешнего света), попадающего на объект, чем изначально предполагалось. Биосферианцы вмешивались, чтобы контролировать инвазивные растения, когда это было необходимо для сохранения биоразнообразия, выступая в качестве « краеугольных хищников ». Кроме того, само строительство было сложной задачей; например, было трудно манипулировать водоемами, чтобы вызывать волны и приливные изменения. [47] [48]
Возникли разногласия, когда общественность узнала, что проект позволил раненому участнику уйти и вернуться, неся с собой новый материал. Команда утверждала, что единственными новыми припасами, которые были принесены, были пластиковые пакеты, но другие обвинили их в том, что они принесли еду и другие предметы. Еще больше критики возникло, когда стало известно, что проект также ввел кислород в январе 1993 года, чтобы компенсировать сбой в балансе системы, который привел к неуклонному снижению количества кислорода. [49] Некоторые считали, что эти критические замечания игнорируют тот факт, что Биосфера 2 была экспериментом, в котором произойдет непредвиденное, что пополнит знания о том, как развиваются и взаимодействуют сложные экологические системы, а не демонстрацией, где все было известно заранее. [50] HT Odum отметил: «Процесс управления в 1992–1993 годах с использованием данных для разработки теории, ее проверки с помощью моделирования и применения корректирующих действий был в лучших научных традициях. Тем не менее, некоторые журналисты распинали управление в публичной прессе, относясь к проекту как к олимпийскому соревнованию, чтобы увидеть, сколько можно сделать, не открывая дверей». [51]
Уровень кислорода внутри объекта, который изначально составлял 20,9%, падал устойчивыми темпами и через 16 месяцев снизился до 14,5%. Это эквивалентно наличию кислорода на высоте 4080 метров (13 390 футов). [52] Поскольку у некоторых биосферианцев начали проявляться такие симптомы , как апноэ во сне и усталость, Уолфорд и медицинская группа решили повысить уровень кислорода инъекциями в январе и августе 1993 года. Снижение уровня кислорода и минимальная реакция экипажа показали, что изменения давления воздуха являются тем, что запускает адаптационные реакции человека. Эти исследования расширили программу биомедицинских исследований. [53]
Управление уровнями CO 2 было особой проблемой. Ежедневные колебания динамики углекислого газа обычно составляли 600 ppm из-за сильного снижения в солнечные часы из-за фотосинтеза растений , за которым следовал аналогичный подъем в ночное время, когда доминировало системное дыхание . Как и ожидалось, также наблюдалась сильная сезонная сигнатура уровней CO 2 , с зимними уровнями до 4000–4500 ppm и летними уровнями около 1000 ppm.
Команда работала над управлением CO2 , время от времени включая скруббер CO2 , после того как поняла, что активация и деактивация пустыни и саванны посредством контроля поливной воды, срезания и хранения биомассы для секвестрации углерода и использования всех потенциальных площадей посадок с быстрорастущими видами для увеличения системного фотосинтеза не будет достаточным для поддержания человеческой жизни. [54] В ноябре 1991 года в журналистском расследовании The Village Voice утверждалось, что команда тайно установила устройство для очистки CO2 , и утверждалось, что это нарушает объявленную цель Biosphere 2 по переработке всех материалов естественным путем. [55] Другие указывали, что в устройстве для очистки углекислого газа нет ничего секретного, и оно представляет собой еще одну техническую систему, усиливающую экологические процессы. Углеродный осадитель может обратить вспять химические реакции и, таким образом, высвободить накопленный углекислый газ в последующие годы, когда объекту может потребоваться дополнительный углерод. [54]
Почвы были выбраны с достаточным содержанием углерода, чтобы обеспечить растения экосистем для роста от младенчества до зрелости, увеличение массы растений, рассчитанное как 20 коротких тонн (18 000 кг). [56] Скорость высвобождения этого углерода почвы в виде углекислого газа при дыхании почвенных микробов была неизвестной, и эксперимент Биосферы 2 был разработан для ее выявления. Последующие исследования показали, что сельскохозяйственные почвы Биосферы 2 достигли более стабильного соотношения углерода и азота, снизив скорость высвобождения CO 2 к 1998 году . [57]
Скорость дыхания была выше, чем фотосинтез (возможно, отчасти из-за относительно низкого проникновения света через застекленную структуру и того факта, что Биосфера 2 началась с небольшой, но быстро увеличивающейся биомассы растений), что привело к медленному снижению кислорода. Снижение кислорода сопровождалось загадкой: соответствующее увеличение углекислого газа не проявилось. Это скрывало лежащий в основе процесс до тех пор, пока исследование Джеффа Северингхауса и Уоллеса Брокера из Обсерватории Земли Ламонта-Доэрти Колумбийского университета с использованием изотопного анализа не показало, что углекислый газ реагирует с открытым бетоном внутри Биосферы 2, образуя карбонат кальция в процессе, называемом карбонизацией , тем самым секвестируя как углерод, так и кислород. [58]
После первой миссии Biosphere 2 были проведены обширные исследования и усовершенствования системы, включая герметизацию бетона для предотвращения поглощения углекислого газа. Вторая миссия началась 6 марта 1994 года, с объявленным временем работы в десять месяцев. Экипаж состоял из Норберто Альварес-Ромо (капитан), Джон Друитт, Мэтт Финн, Паскаль Маслин, Шарлотта Годфри, Родриго Ромо и Тилак Махато. Второй экипаж достиг полной самодостаточности в производстве продовольствия. [5]
1 апреля 1994 года серьезный спор внутри управленческой команды привел к отстранению руководства на месте федеральными маршалами, вынесшими запретительный судебный приказ, и финансист Эд Басс нанял Стива Бэннона , тогдашнего менеджера инвестиционно-банковской команды Bannon & Co. из Беверли-Хиллз, Калифорния, для управления Space Biospheres Ventures. Проект был передан под управление конкурсного управляющего, и для получателя была назначена внешняя управленческая команда, чтобы оживить разваливающийся проект. Причина спора была тройной. Неправильное управление миссией вызвало ужасную огласку, финансовое неэффективное управление и отсутствие исследований. Люди [ кто? ] утверждали о грубом финансовом неэффективном управлении проектом, что привело к потере 25 миллионов долларов в 1992 финансовом году. [59] Некоторые члены экипажа и сотрудники были обеспокоены Бэнноном, который ранее расследовал перерасход средств на месте; Двое бывших членов экипажа «Биосферы-2» вылетели обратно в Аризону, чтобы выразить протест против найма, и ворвались на территорию комплекса, чтобы предупредить членов экипажа, что Бэннон и новое руководство поставят под угрозу их безопасность. [60]
В 3 часа ночи 5 апреля 1994 года Абигейл Аллинг и Марк Ван Тилло, члены первой команды, предположительно совершили акт вандализма на объекте снаружи, [61] открыв одну двойную дверь шлюза и три одинарных аварийных выхода, оставив их открытыми примерно на 15 минут. Также было разбито пять оконных стекол. Позже Аллинг сказала Chicago Tribune , что она «считала, что Биосфера находится в аварийном состоянии... Ни в коем случае это не было саботажем. Это была моя ответственность». [62] По словам системного аналитика Донеллы Медоуз , которая получила сообщение от Аллинг, в котором говорилось, что она и Ван Тилло посчитали своим этическим долгом предоставить тем, кто находился внутри, выбор продолжить радикально изменившийся человеческий эксперимент или уйти, поскольку они не знали, что сказали экипажу о новой ситуации. «1 апреля 1994 года, примерно в 10 утра... лимузины прибыли на территорию биосферы... с двумя инвестиционными банкирами, нанятыми г-ном Бассом... Они прибыли с временным запретительным судебным приказом, чтобы взять на себя прямой контроль над проектом... С ними было 6-8 полицейских, нанятых организацией Басса... Они немедленно сменили замки в офисах... Все системы связи были изменены (телефон и коды доступа), и [мы] были лишены возможности получать какие-либо данные относительно безопасности, эксплуатации и исследований Биосферы 2». Аллинг несколько раз подчеркивала в своем письме, что «банкиры», которые внезапно взяли на себя управление, «ничего не знали ни в техническом, ни в научном плане и мало что знали о биосферной команде». [63]
Четыре дня спустя капитан Норберто Альварес-Ромо (к тому времени женатый на исполнительном директоре Биосферы 2 Маргарет Августин) поспешно покинул Биосферу по «семейным обстоятельствам» после отстранения его жены. [62] Его заменил Бернд Забель, который был назначен капитаном первой миссии, но которого заменили в последнюю минуту. Два месяца спустя Мэтт Смит заменил Мэтта Финна. [ необходима цитата ]
Компания Space Biospheres Ventures, владеющая и управляющая проектом, была распущена 1 июня 1994 года. Это оставило научное и деловое управление миссией временной команде по реорганизации, которая была нанята финансовым партнером Decisions Investment Co. [52]
Миссия 2 была преждевременно завершена 6 сентября 1994 года. Дальнейшие системные исследования в рамках проекта «Биосфера 2» не проводились, поскольку Колумбийский университет изменил конструкцию объекта с закрытой экологической системы на «проточную» систему, в которой можно было управлять CO 2 на желаемых уровнях. [52]
Стив Бэннон покинул Biosphere 2 через два года, но его уход был отмечен гражданским иском о «злоупотреблении процессом», поданным против Space Biosphere Ventures бывшими членами экипажа, которые проникли внутрь. [64] Ведущие менеджеры Biosphere 2 из первоначальной группы основателей заявили как оскорбительное поведение Бэннона и других, так и о том, что настоящей целью банкиров было разрушить эксперимент. [65] Во время судебного разбирательства в 1996 году Бэннон дал показания, что назвал одну из истцов, Эбигейл Аллинг, «эгоцентричной, заблуждающейся молодой женщиной» и «пустышкой». [66] Он также дал показания, что, когда женщина подала пятистраничную жалобу, описывающую проблемы безопасности на объекте, он пообещал засунуть жалобу «ей в глотку». Бэннон объяснил это «обидными чувствами и разбитыми мечтами». [67] В конце судебного разбирательства суд вынес решение в пользу истцов и обязал Space Biosphere Ventures выплатить им 600 000 долларов. [60]
Специальный выпуск журнала Ecological Engineering под редакцией Марино и Говарда Т. Одума, опубликованный в 1999 году под названием «Биосфера 2: прошлое и настоящее исследований», представляет собой наиболее полную подборку собранных статей и результатов исследований Биосферы 2. [68] Статьи варьируются от калиброванных моделей, описывающих системный метаболизм, гидрологический баланс, тепло и влажность, до статей, описывающих тропические леса, мангровые заросли, океаны и развитие агрономической системы в этой богатой углекислым газом среде. [69] [70] Хотя в нескольких диссертациях и многих научных работах использовались данные ранних экспериментов по закрытию Биосферы 2, большая часть исходных данных никогда не анализировалась и недоступна или утеряна, возможно, из-за научной политики и внутренних распрей. [71] [40]
Историк науки Ребекка Редьер утверждала, что, поскольку создатели «Биосферы 2» воспринимались как аутсайдеры академической науки, проект подвергался тщательному изучению, но плохо понимался в средствах массовой информации, и что это изучение прекратилось после того, как Колумбийский университет взял управление на себя, поскольку предполагалось, что они были «настоящими» учеными. [37]
Одна из точек зрения на Биосферу 2 состояла в том, что это был «самый захватывающий научный проект, который был предпринят в Соединенных Штатах с тех пор, как президент Джон Ф. Кеннеди запустил нас к Луне». [72] Другие называли это « чушью Новой Эры , маскирующейся под науку». [73] Джон Аллен и Рой Уолфорд имели общепринятые полномочия. Джон Аллен имел степень в области металлургического и горного дела в Горной школе Колорадо и степень магистра делового администрирования в Гарвардской школе бизнеса. [23] [74] Рой Уолфорд получил докторскую степень в области медицины в Чикагском университете и преподавал в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в качестве профессора патологии в течение 35 лет. Марк Нельсон получил докторскую степень в 1998 году под руководством профессора Х. Т. Одума по экологической инженерии, продолжая разработку искусственных водно-болотных угодий, используемых для очистки и переработки сточных вод в Биосфере 2, [75] для защиты коралловых рифов вдоль побережья Юкатана, где собирались кораллы. [76] Линда Ли получила докторскую степень, защитив диссертацию по биоразнообразию и тропическим лесам Биосферы 2, работая с Одумом. [77] Эбигейл Аллинг, Марк ван Тилло и Салли Сильверстоун помогли основать Фонд Биосферы, где они работали над сохранением коралловых рифов и морской среды, а также устойчивыми сельскохозяйственными системами. [78] Джейн Пойнтер и Табер Маккаллум стали соучредителями Paragon Space Development Corporation , которая изучала первую мини-закрытую систему и первый полный жизненный цикл животных в космосе, а также помогала устанавливать мировые рекорды по спускам на большой высоте. [79]
Ставя под сомнение полномочия участников, Марк Купер написал, что «группа, которая построила, задумала и руководит проектом Биосфера, — это не группа исследователей высоких технологий на переднем крае науки, а клика переработанных театральных артистов, которая развилась из авторитарного — и определенно ненаучного — культа личности». [80] Он имел в виду ранчо Синергии в Нью-Мексико , где действительно многие из биосферианцев практиковали театр под руководством Джона Аллена и начали развивать идеи, лежащие в основе Биосферы 2. [81] Они также основали Институт экотехники. [82]
Один из их собственных научных консультантов ранее был критичен. Джиллиан Прэнс , директор Королевских ботанических садов в Кью , спроектировал биом тропического леса внутри Биосферы. Хотя позже он изменил свое мнение, признав уникальный масштаб этого эксперимента и способствовав его успеху в качестве консультанта, в интервью 1983 года (за 8 лет до начала эксперимента) Прэнс сказал: «Меня привлек Институт экотехники, потому что финансирование исследований сокращалось, а у института, казалось, было много денег, которые он был готов тратить свободно. Вместе с другими, со мной обошлись плохо. Их интерес к науке не является подлинным. Кажется, у них есть какие-то тайные планы, кажется, они руководствуются какой-то религиозной или философской системой». В интервью газете 1991 года Пранс продолжил: «Они визионеры... И, возможно, чтобы осуществить свое видение, они стали чем-то вроде культа. Но они не являются культом как таковым... Меня интересуют системы восстановления окружающей среды . И я думаю, что из этого эксперимента могут получиться всевозможные научные вещи, далеко выходящие за рамки космической цели... Когда они пришли ко мне с этим новым проектом, они казались настолько хорошо организованными, настолько вдохновленными, что я просто решил забыть прошлое. Вы не должны держать на них обиду за их прошлое». [83]
Пойнтер в своих мемуарах опровергает критику, что поскольку некоторые из творческой команды Biosphere 2 не были дипломированными учеными, результаты этого начинания недействительны. «Некоторые репортеры обвиняли нас в ненаучности. Очевидно, поскольку многие из менеджеров SBV сами не были дипломированными учеными, это поставило под сомнение всю обоснованность проекта, хотя некоторые из лучших ученых мира усердно работали над проектом и его реализацией. Критика была несправедливой. После ухода из Biosphere 2 я десять лет управлял небольшим бизнесом, который отправлял эксперименты на шаттле и на космическую станцию, и проектировал системы жизнеобеспечения для нового шаттла и будущей лунной базы. У меня нет диплома, даже степени MBA Гарварда, как у Джона [Аллена]. Я нанимаю ученых и ведущих инженеров. Доверие к нашей компании не ставится под сомнение из-за моих дипломов: нас оценивают по качеству нашей работы». [84] Х. Т. Одум отметил, что инакомыслящие и аутсайдеры часто вносили вклад в развитие науки: «Первоначальное руководство Биосферы 2 многими учеными считалось неподготовленным из-за отсутствия научных степеней, хотя они и участвовали в подготовительной программе обучения в течение десятилетия, взаимодействуя с международным сообществом ученых, включая русских, занимающихся закрытыми системами. История науки знает много примеров, когда люди нетипичного происхождения открывали науку в новых направлениях, в данном случае внедряя организацию мезокосма и экологическую инженерию со свежими гипотезами». [85]
В своем отчете от августа 1992 года Научный консультативный комитет Биосферы 2 под председательством Тома Лавджоя из Смитсоновского института сообщил: «Комитет согласен с тем, что концепция и строительство Биосферы 2 были актами дальновидности и смелости. Масштаб Биосферы 2 уникален, и Биосфера 2 уже обеспечивает неожиданные научные результаты, которые невозможно получить другими способами (в частности, задокументированное неожиданное снижение уровня кислорода в атмосфере). Биосфера 2 внесет важный научный вклад в области биогеохимического цикла, экологии закрытых экологических систем и экологии восстановления ». Колумбийский университет собрал внешних ученых для оценки потенциала объекта после того, как они взяли на себя управление, и пришел к следующему выводу: «Группа ученых мирового класса собралась вместе и решила, что объект Биосфера 2 является исключительной лабораторией для решения важнейших вопросов, касающихся будущего Земли и ее окружающей среды». [86]
В декабре 1995 года владельцы Биосферы 2 передали управление Колумбийскому университету в Нью-Йорке. [87] Колумбия управляла Биосферой 2 как исследовательским центром и кампусом до 2003 года. [88] Впоследствии управление вернулось к владельцам.
В 1996 году Колумбийский университет изменил практически герметичную, материально закрытую структуру, разработанную для исследования замкнутых систем, на систему «проточного типа» и остановил исследование замкнутых систем. Они манипулировали уровнями углекислого газа для исследования глобального потепления и вводили желаемые количества углекислого газа, выпуская его по мере необходимости. [89] Во время пребывания Колумбии в должности студенты из Колумбийского университета и других колледжей и университетов часто проводили один семестр на объекте. [90]
Исследования, проведенные во время пребывания Колумбийского университета, продемонстрировали разрушительное воздействие на коралловые рифы повышенного содержания CO2 в атмосфере и закисления, которое возникнет в результате продолжающегося глобального изменения климата. [91] Фрэнк Пресс, бывший президент Национальной академии наук, описал эти взаимодействия между атмосферой и океаном, использующие преимущества высококонтролируемого океанического мезокосма Биосферы 2, как «первое недвусмысленное экспериментальное подтверждение воздействия человека на планету». [92]
Исследования наземных биомов Биосферы 2 показали, что была достигнута точка насыщения с повышенным содержанием CO 2, за пределами которой они не способны поглощать больше. Авторы исследований отметили, что поразительные различия между биомами тропических лесов и пустынь Биосферы 2 в их системных реакциях в целом «иллюстрируют важность крупномасштабных экспериментальных исследований в изучении сложных проблем глобальных изменений». [93]
В январе 2005 года корпорация Decisions Investments Corporation, владелец Biosphere 2, объявила, что кампус проекта площадью 1600 акров (650 га) выставлен на продажу. Они предпочли, чтобы комплекс использовался в исследовательских целях, но не исключали покупателей с другими намерениями, такими как крупные университеты, церкви, курорты и спа. [94] В июне 2007 года участок был продан за 50 миллионов долларов компании CDO Ranching & Development, LP. Планировалось построить 1500 домов и курортный отель, но основная структура все еще должна была быть доступна для исследовательских и образовательных целей. [95]
26 июня 2007 года Университет Аризоны объявил, что возьмет на себя исследования в Биосфере 2. Это заявление положило конец страхам, что сооружение будет снесено. Представители университета заявили, что частные пожертвования и гранты позволили им покрыть исследовательские и эксплуатационные расходы в течение трех лет с возможностью продления финансирования на десять лет. [96] Он был продлен на десять лет и участвовал в исследовательских проектах, включая исследования наземного водного цикла и того, как он связан с экологией, атмосферной наукой, геохимией почвы и изменением климата. Одним из таких пожертвований в 2009 году было добавление 470 фотоэлектрических солнечных панелей на объект. [97] В июне 2011 года университет объявил, что с 1 июля он возьмет на себя полное владение Биосферой 2. [98]
CDO Ranching & Development пожертвовала землю, здания Biosphere и несколько других вспомогательных и административных зданий. В 2011 году Philecology Foundation (некоммерческий исследовательский фонд, основанный Эдом Бассом) выделил 20 миллионов долларов США на текущую науку и операции. [98] В 2017 году Эд Басс пожертвовал еще 30 миллионов долларов Университету Аризоны в поддержку Biosphere 2, выделив две академические должности и создав «Фонд биосферных исследований Philecology». [99]
На территории также проводятся научные лагеря. Они включают недельный «космический лагерь» для студентов университетов и ночные лагеря для школьников. [100] [101] В 2011 году сообщалось, что в среднем 100 000 посетителей в год посещали кампус Биосферы 2. [102]
В «Биосфере 2» реализуется множество мелкомасштабных исследовательских проектов, а также несколько крупномасштабных исследовательских проектов, в том числе:
на выборочное ограничение калорийности и выраженную потерю веса, все члены экипажа оставались в отличном состоянии здоровья и поддерживали высокий уровень физической и умственной активности в течение всех 2 лет.