Додаток до лекції 6 “Ноосфера”

В Радянському Союзі випробування на виживання людини у “зорельотах” проводилися, починаючи з 60-х років, використовуючи земні міні-біосфери, і “Биос-3”, сконструйований в Інституті біофізики Сибірського відділення АН СРСР, був заключним в цій серії експериментів. Тоді двоє біонавтів провели в ізоляції (сфері об’ємом 300 м³) 5 місяців; і після закінчення експерименту вийшли назовні із свіжоспеченим хлібом з вирощеною ними пшениці; були отримані дуже цінні дані про умови адаптації, які значно полегшили розробку американського проекту “Біосфера”, метою якої було прагнення до освоєння придатних для життя місць спочатку в межах Сонячної системи, а потім - в усьому Всесвіті.

Американська “Біосфера-ІІ” (журналісти охрестили її “мильною бульбашкою”) була вибудована впродовж 7 років в штаті Аризона, будівництво коштувало понад 150 млн. доларів; об’єм штучної біосфери перевищував об’єм “Биос-3” у 700 разів і становив 204 тис. м³, площа - як 3 футбольні поля, висота - 26 м. Вона була практично повністю герметизована, забезпечувалась двостороннім комп’ютерним зв’язком із зовнішнім світом і електроенергією. Крізь скляний купол-напівсферу проникало лише сонячне повітря, а всередині “бульбашки” були розміщені 5 ландшафтів: вічнозелений тропічний ліс, маленька пустеля, савана, болото, невелике “море” глибиною 8 м із справжнім кораловим рифом, аграрний сектор і відсік для мешкання 8 біонавтів. Внутрішня екосистема була спланована так, щоб десятиріччями забезпечувати біонавтів повітрям, водою, їжею, цілком переробляти всі відходи. 4 жінки і 4 чоловіка (за фахом - біологи, медики, фізики-комп’ютерники, психологи, механіки) пройшли спеціальну підготовку і мали впродовж перших двох років виконувати грандіозний експеримент - ізольовано від світу жити, інтенсивно працювати, проводити наукові дослідження, використовуючи біологічні ресурси, які самі вирощуватимуть усередині “Біосфери”. Вони мали зібрати унікальні дані про функціонування п’яти екосистем з метою їх подальшого використання при створенні колоній на інших планетах (спочатку на Марсі). Використовуючи найсучасніші технології, планувалося створення штучної екосистеми, здатної довго і нормально функціонувати під керівництвом людини. Кількість живих істот у цій екосистемі, яких ретельно вибирали відомі вчені з усього світу, становила 3800, серед яких були рослини і тварини - 35 видів злаків і бобових, напівмавпа галаго, панцирна черепаха, ящірки, жаби. На площі сільгоспугідь (20 соток) вирощували рис (у рисових чеках планувалося розводити рибу тиляпію), картоплю, пшеницю, суниці, папайю та ін. Яйця, м’ясо, молоко постачали кури, кілька кіз і в’єтнамських свиней. У житловому відсіку крім кают і лабораторій був розміщений комп’ютерний центр, з якого за допомогою 2500 датчиків постійно велися спостереження за температурою та хімічним складом повітря, води, ґрунту.

На жаль, надзвичайно цікавий і важливий з усіх поглядів експеримент завершити згідно з наміченою програмою не вдалося. Виникла ціла низка проблем відразу ж після початку експерименту наприкінці 1991 - на початку 1992 р. Проблеми продовжували виникати і під час роботи другої зміни біонавтів у 1994 р. Найбільше клопоту від самого початку завдавала адаптація майже кожного з видів рослин чи тварин. Бджіл, яких взяли в “Біосферу-ІІ” для запилювання рослин, довелося замінити (після дуже складних пошуків) одним з видів колібрі. Через невідомий оптичний ефект чи з інших причин бджоли весь час розбивалися об скло. Усі перші біонавти за час ізоляції значно втратили у вазі. Із запланованої кількості необхідних продуктів вдавалося вирощувати лише 80-85%. Посіяні трави і чагарники захоплювали територію, виділену під пустелю, бо штучний клімат весь час був дещо перезволожений, а тропічний ліс розрісся вдвічі. Деякі злаки, які у природних умовах мають висоту не більше 60 см, тут досягали 4-х метрів. Різко зменшилася кількість планктону в штучному морі і повимирали корали, для яких він є їжею. Однак найголовніше - це поступове зменшення в “Біосфері-ІІ” кількості кисню (з 21 до 16%) і збільшення - вуглецевого газу. Ті рослини, що мали очищувати повітря, дуже швидко втрачали ці властивості в створених умовах через якісь невідомі вченим причини. В результаті формувався хімічний склад повітря, непридатний для життя людей і тварин. Крім того, вийшло з-під контролю регулювання кількістю деяких комах, надзвичайно сильно розмножилися ґрунтові бактерії. Постало питання про заміну ~30 тис. т грунтів ґрунтами дещо іншого складу, збіднених на поживні речовини. Стабілізувати екологічні умови, призвівши їх до запланованих показників за допомогою найсучаснішого обладнання (суперкомп’ютеризовані системи вимірювання показників головних екологічних чинників, автоматизований контроль і регулювання температури, вологості, тиску, тощо, використання спеціальних технологій вирощування рослин і тварин) так і не вдалося.

Хоча, без сумніву, цей експеримент дав для екологічної науки велику кількість важливих результатів, які важко переоцінити, бо це була перша серйозна спроба досягти гармонії у стосунках техносфери і біосфери, спроба використання конструювання з метою допомогти біосфері у створення оптимальних умов підтримання життєдіяльності її екосистем, досягнення оптимального для конкретних умов біорозмаїття. Істотною особливістю експериментів була різниця у співвідношенні “океану” і “суші” (70:30 у “Біосфері-І” і 8:92 у “Біосфері-ІІ”). При цьому “Біосфера-ІІ” випереджувала “Біосферу-І” за середньою продуктивністю суші (тропіків) в 64 рази, та й співвідношення між живою біомасою і загальною кількістю вуглецевого газу в “Біосфері-ІІ” майже в 6000 разів більше, ніж у “Біосфері-І”. Це мало призвести до більшої різниці в швидкості колообігу вуглецевого газу, яка в “Біосфері-І” становить 8 років, а в “Біосфері-ІІ” - всього 12 годин.