166

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня

После того, как я оставила комментарий в этом посте, что была в Биосфере, поступило предложение сделать пост, а кто-то даже стал считать часы до его появления. Целых 50 человек приняли решение подписаться на меня ради рассказа о Биосфере 2. Такого ажиотажа от, казалось бы, непопулярной темы я не ожидала.

Ребята, вы дождались. Рассказываю. Это очень длиннопост.

(далее будут видео на английском, фото мои личные и взятые из интернета, потому что ну не все я смогла сфотать, простите)

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Я была в Биосфере 2 в ноябре прошлого года. Комплекс находится в некотором отдалении от городов и крупных дорог, но добраться туда не представляет никакой сложности. Попасть внутрь тоже не сложно: надо просто купить билет за $20, в стоимость которого входит очень подробная экскурсия. Так же есть тематические дни, посвященные отдельной экосистеме.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Биосфера 2 служит лабораторией для контролируемых научных исследований, ареной научных открытий и дискуссий, а так же местом получения образования. Миссия состоит в том, чтобы служить центром исследований, информационной работы, расширения знаний о Земле, ее живых системах и ее месте во вселенной; стимулировать междисциплинарное мышление для понимания Земли и ее будущего; быть адаптивным инструментом для изучения Земли; решать проблемы, связанные с планированием и управлением экосистемами Земли, для использования общественностью.


Проект находится на юге Аризоны, возле города Оракл (Oracle, Arizona (USA)). В лаборатории в настоящий момент имеются следующие модельные экосистемы: тропический лес, океан, саванна, мангровые болота, пустыня. Каждый биом заселен организмами соответственно тому, как он выглядит в природе, но без фанатизма. Присутствуют как продуценты и консументы, так и редуценты. Добавлю, что млекопитающих (кроме человеков) внутри Биосферы я не видела. Возможно просто плохо смотрела. Снаружи на территории кампуса бегают кролики, олени, белки. Много змей.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Немного истории. Сначала лаборатория принадлежала частному инвестору. Целью запуска проекта было создание искусственного биоценоза идентичного натуральному без ароматизаторов и ГМО, полностью обеспечивающего себя, в котором мог бы жить человек при колонизации космоса.  Именно в этот период проводился грандиозный эксперимент 1991-1993 года, когда 8 человек (4 мужчины/4 женщины), среди которых были врачи и исследователи (не с улицы ребят брали, чтоб вы понимали), жили непрерывно внутри лаборатории, контактируя с внешним миром только через компьютер. Команда была полностью на самообеспечении: они выращивали бананы, папайю, сладкий картофель, свеклу, арахис, бобы, виноград и пшеницу - до 83% своего рациона. Никакие токсичные химические вещества/удобрения не использовались, поскольку система построена так, что вся вода и питательные вещества возвращались в почву (круговорот веществ в природе). Несмотря на это, команда сообщала о голоде. Так же были проблемы с кислородом, со влажностью, с микроорганизмами. Эксперимент закончился не с тем результатом, на который рассчитывали создатели (в науке нет отрицательного результата и опыта, любой результат - это результат). Вылезли проблемы и недочеты планировки здания плюс не удалось избежать человеческого фактора и психологических проблем.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

В дальнейшем, 1 апреля 1994 года, начался второй эксперимент, с учетом ошибок первого, (например, бетон был запечатан, для предотвращения поглощения им углекислого газа). Вторая команда достигла полного обеспечения себя едой (не голодали). Однако, ночью 5 апреля 1994 года двое членов первой команды саботировали эксперимент снаружи, открыв двери и разбив окна, что привело к разгерметизации системы. Они объяснили свой поступок тем, что Биосфера 2 находилась в аварийном состоянии, проект нельзя было продолжать, а инвесторов, не разбирающихся в науке, это не интересовало. После инцидента, проект не закрыли, но неудачи продолжали преследовать его. В итоге, частный инвестор обанкротился, и всю лабораторию в июле 1994 года передали Колумбийскому университету, в котором, видимо, не было необходимых финансов для продолжения эксперимента с людьми и были иные планы на комплекс. В сентябре 1994 года эксперимент завершился. Вроде как даже были суды, после которых участникам миссий выплатили компенсации.


Колумбийский университет провел масштабную реновацию лаборатории. В 1996 году они изменили практически герметичную, закрытую структуру, предназначенную для закрытых системных исследований, на «сквозную» систему, и остановили исследования закрытой системы. Они манипулировали уровнями углекислого газа для исследований глобального потепления или вводили желаемое количество углекислого газа, вентилируя по мере необходимости.

Важные исследования, проведенные под началом Колумбийского университета, продемонстрировали разрушительные последствия для коралловых рифов повышенного атмосферного CO2 и окисления, которые явились результатом продолжающегося глобального изменения климата.

Исследования в наземных биомах Биосферы 2 показали, что существует точка насыщения повышенным содержанием CO2, больше которого биом не в состоянии поглотить. Так же отметили поразительные различия между тропическими лесами Биосферы 2 и пустынными биомами во всей их системной реакции на изменение CO2, что продемонстрировало  важность крупномасштабных экспериментальных исследований при изучении сложных глобальных проблем.


В 2005 году комплекс был продан компании, которая хотела сделать на его месте курорт. В 2007 году Биосфера 2 досталась университету Аризоны, который и в настоящее время ведет там научную и образовательную деятельность.

Техническая составляющая. Для моделирования естественных природных процессов в Биосфере 2 создали сложную инженерную систему для регулирования водообмена, газового состава и химического анализа. Все это нужно было, чтобы воспроизвести на одной территории условия для функционирования различных биомов.
Комплекс находится в пустыне Сонора. Почти круглый год влажность здесь низкая, летом вообще бывает около 2-4%. Температура летом доходит до +50°С, зимой днем может быть +17°С, а ночью уже -2°С. Короче, пустыня. Внутри Биосферы 2 в тропическом лесу всегда около 100% влажности, дышать очень сложно, долго находиться в таких условиях было некомфортно. А буквально за дверью находится биом саванны, где вполне комфортно. Конечно добиться этого удалось благодаря грамотному инженерному планированию.
У комплекса есть два легких, которые обеспечивают определенное давление воздуха. Внутрь можно зайти, при этом видно как двигается мембрана под потолком, реагируя на изменения давления.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост
Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост
Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Так же меня впечатлила система труб и резервуаров для водообеспечения всей системы. Используются принципы круговорота воды в естественной среде. Есть резервуары для фильтрованной почвой воды и для конденсата. Все четко разграничено и регулируется 24/7.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Что сегодня? В настоящий момент в Биосфере 2 реализуются следующие крупные проекты:

LEO Project (Landscape Evolution Observatory) - наблюдение за эволюцией ландшафта.

Лаборатория изучает как взаимодействие экосистем, физических и биологических процессов влияет на эволюцию ландшафтов; как вода, протекающая через ландшафты, связана с их эволюцией и изменением климата; как биологические сообщества влияют и реагируют на эволюцию ландшафта и изменение окружающей среды.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

LEO является крупнейшим в мире лабораторным междисциплинарным экспериментом в науках о Земле. Он состоит из трех искусственных ландшафтов, каждый 30 метров в длину, 11 метров в ширину, наклоненных в среднем на 10° и заполненных равномерно на 1 метр измельченным базальтом из вулканического кратера на севере Аризоны. В первоначальном состоянии ландшафты состоят приблизительно из более 1 миллиона фунтов (примерно 454 тонны) измельченной породы, которая имеет текстуру песка. Это начальное условие позволяет ученым наблюдать каждый шаг эволюции ландшафтов - от чисто минерального и абиотического субстрата до живых ландшафтов, которые в конечном итоге будут поддерживать популяции сосудистых растений.

Наблюдения проводятся с помощью более чем 1800 датчиков и устройств для отбора проб, которые установлены внутри каждого ландшафта. Датчики позволяют контролировать процессы водного, углеродного и энергетического обмена, а также физическую и химическую эволюцию ландшафта от одной исследуемой точки до масштаба всего "поля". По мере того, как почва, топография и биологические сообщества усложняются, ученые документируют, как эти изменения влияют на водный, углеродный и энергетический обмен в ландшафте, а также на обмен между ландшафтом и атмосферой.

Исследования LEO помогут понять, как изменение климата может влиять на водные ресурсы и экосистемы в засушливых условиях. Поскольку LEO находится в Биосфере 2 с контролируемым климатом, исследователи могут выполнять манипуляционные эксперименты, чтобы проверить, как вода, почва, растения и микробы реагируют на различные сценарии изменения климата (температура воздуха и количество осадков). Возможности климатического контроля, четко определенные свойства системы и сеть датчиков делает LEO исключительной платформой для разработки и тестирования математических моделей, которые могут быть использованы для понимания каким образом водные ресурсы и экосистемы в реальных ландшафтах могут влиять на текущие и будущее изменение климата.

Rainforest Drought - засуха в тропических лесах.

Дождевой лес Биосферы 2 - это разнообразная (~ 90 видов в 0,2 га) экосистема, которая развивается в течение последних 25 лет в стеклянном и металлическом корпусе. Часть эволюции - это потеря видов, которая, как предполагается, в основном обусловлена чувствительностью некоторых видов к высоким температурам, которые являются нормой в теплице. Теплица позволяет экспериментировать с условиями окружающей среды, которые могут происходить в тропических лесах в природе. Сюда относятся эксперименты с температурой, осадками и уровнями CO2, отслеживаются условия окружающей среды и реакция всей системы и основных видов растений на изменения в углеродном и водном циклах.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Серия экспериментов по засухе запущена, чтобы лучше понять, какие источники используют деревья для получения воды. Тропический лес внутри Биосферы 2 позволяет исследовать, с помощью контролируемой засухи, как растения могут корректировать свои стратегии поглощения воды. Сначала после засухи исследовали состав воды в стволах/стеблях разных видов растений и на разных уровнях почвы. Затем добавляли меченую воду к начальным осадкам после засухи, чтобы определить, где эта вода хранится в почве. В 2015 году меченая вода вводилась в почву, а затем определяли, какие деревья потребляют эту, и когда, если вообще, эта вода высвобождается в «поток», дренирующий тропический лес. Основные вопросы, на которые ищут ответы в этом эксперименте: является ли изотопный состав воды в растениях разным, используют ли виды растений разные источники воды, изменяются ли эти различия (или нет) после засухи и меняется ли стратегия использования воды при засухе у разных видов деревьев.

Rockubators - изучения влияния растений и микроорганизмов на выветривание и почвообразование горных пород. Для этого были разработаны контролируемые среды "мезокосмы" («rockubators»), расположенные в пустынном биоме. Каждая из шести мезокосм сделана из плексигласа и включает в себя три камеры: надземная, освещаемая; средняя камера с 48 экспериментальными колоннами; и контейнеры для хранения нижней камеры для сбора дренажа из колонн. Мезокосмы соединены параллельно с двойной системой очистки воздуха. Вода подается через полипропиленовый шприц. Подача воздуха и воды организована так, чтобы предотвратить проникновение любого загрязнения внутрь установки. Чтобы облегчить манипуляцию образцами внутри мезокосм, они оснащены перчаточными портами доступа. Конструкция позволяет проводить эксперименты, которые требуют контроля и управления окружающей средой растений.
На экскурсии рассказали, что этот эксперимент как-то связан с выращиванием растений в космосе.
Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост


Исследование коралловых рифов.

Океанический биом Биосферы 2 обладает уникальными свойствами для изучения восстановления коралловых рифов и влияния на рифы экзогенного экологического стресса. Планируется построить риф, который может выжить при будущем изменении климата, в масштабах экологического сообщества, которое достаточно сложно устроено. Риф подвергается стрессу конкретными и контролируемыми способами и отслеживается реакция на различных уровнях от геномного до популяционного и биогеохимического масштаба. Так же исследуется, может ли объединение видов увеличивать устойчивость рифа. Эти действия нельзя моделировать на естественном рифе из-за его уязвимости. Так же невозможно провести эксперимент в небольшом аквариуме, который не может позволить воплотить масштаб и сложность эксперимента.
Биом представляет собой полностью закрытую систему и первоначально был предназначен для имитации карибского рифа. Это большой резервуар 35x20 метров, глубиной от 7 метров до мелкой лагуны, частично разделенной окантовочным рифом. Общий объем воды - 2,6 млн. литров. Биосфера 2 идеально подходит для тестирования моделей химических или биологических изменений на коралловых рифах. Основной эксперимент, проведенный на этом объекте, заключался в измерении скоростей фотосинтеза и кальцификации для трех состояний системы: ледниковому периоду (рН 8,29), нынешним условиям (рН = 8,08), и рН = 7,89. Эти условия чередовались с интервалами в 3 месяца в течение трех лет. Результаты исследований в 2000 году показали, что у кораллов снижается скорость кальцификации скелета на 40% при концентрациях карбоната в морской воде в равновесии с СО2 в атмосфере характерное для середины 21 века.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Помимо крупных проектов, есть еще множество мелких. Например, в Биосфере 2 есть прототип лунного модуля, в котором с помощью гидропоники будет реально выращивать растения для пищи не добавляя воду снаружи. Один такой модуль может на год обеспечить пищей предполагаемых лунных колонистов.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост
Образование.  Так как весь комплекс является частью университета Аризоны, естественно Биосфера 2 стала базой для учебных программ и студенческих научных работ. Вот некоторые программы:
Наука об экосистемах, производство возобновляемых источников энергии, еды и устойчивое водоснабжение (Ecosystem Science, Renewable Energy Production, Food, and Water Sustainability);
Минеральное выветривание, образование почв и секвестрация углерода под влиянием потоков воды и биоты (Mineral Weathering, Soil Formation and Carbon Sequestration as Influenced by Water Flow and Biota);

Гидрогеология как модель всего (Hydrogeology as a Model for Everything)
и много других интересных программ.

Одна из работ мне почему-то особо запомнилась. Суть в том, что культурные растения (овощи, цветы) высаживаются каскадом в зависимости от того, какие условия инсоляции и влажности им нужны. Сверху садятся солнцелюбивые и терпящие сухость растения. Снизу наоборот. При поливе вода распределяется по каскаду. Таким образом экономится площадь посадки, каждый может разбить у себя на заднем дворе такой огород.

Так же есть курсы для школьников и волонтерские программы. Например, всегда требуются волонтеры, чтобы помыть множественные окна и стекла в теплице.

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Волонтеры и студенты живут в кампусе на территории комплекса. Кампус состоит из домиков, конференц-зала, кафе. Электроэнергией обеспечивается за счет солнечных батарей (насколько я поняла, исходя из того, что вокруг везде стояли панели).

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост

Резюме. Место, бесспорно, уникальное. Как просто человека меня поразила техническая сложность проекта, его глобальный масштаб и то, как в пустыне поддерживаются условия для роста и развития различных экосистем. Как биолога меня впечатлили эксперименты и их обеспечение. Так же успела позавидовать местным студентам, которые имеют возможность проходить полевую практику в таком месте (прям завидки, хотя мой университет организовывал нам прекрасные практики). 

Надо наконец понять, что человек не уничтожает природу, не является врагом планеты №1. Человек - это еще один из миллиардов компонентов биосферы. И да, он своей жизнедеятельностью вносит некие изменения, но так делает любой организм. Биосфера 2 помогает оценить эти изменения, а так же понять глобальные и базовые механизмы эволюции биогеоценозов, ведь планета менялась, виды исчезали всегда, а за ледниковым периодом всегда было глобальное потепление. И идеальные условия для появления человека случились в промежуточный момент между этими событиями. Но все меняется.
Классик сказал:

Biosphere 2/Биосфера 2 сегодня Biosphere, Биосфера, Эксперимент, Биология, Экология, Аризона, Видео, Длиннопост


Приезжайте к нам в Простоквашино Аризону. Посмотрите своими глазами. Или даже станьте участником этого грандиозного проекта по изучению нашей планеты.

Найдены возможные дубликаты

+3

Давно ещё слышал про эксперимент с людьми, потом молчание, думал прикрыли совсем проект в связи с плохими результатами. Спасибо за столь развернутый пост, было познавательно.

+2

Жаль, что могу поставить один плюс.

0
Вот и дождались.... Еще есть?)
раскрыть ветку 2
+2

О чем-нибудь или про Биосферу?)

раскрыть ветку 1
0
Ну если про биосферу еще есть, то интересно да. А если о чем- нибудь, то тоже послушаю с удовольствием)
0

А что там с участием? В материальном плане.

раскрыть ветку 2
+3

Для волонтера - получить визу в США, приехать в Аризону, иметь денежку на жизнь, потому что работа бесплатная.
Для ученого - попробовать перевестить из своего института в лабораторию университета Аризоны, которая базируется в Биосфере. Если успех, то получть рабочую визу в США и ехать работать. Будут платить зарплату (какую точно я не знаю, но не ниже 60 тысяч в год должно быть).
Для студента/аспиранта - можно тоже попробовать договориться о работе в лаборатории, поступить на PhD. Но думаю, тут возможно, если есть крутые статьи и таком студенте могут быть заинтересованы.
Для не научного работника - поступить в университет Аризоны на какой-нибудь курс, исходя из того, чем в Биосфере хочется заниматься, проучиться 2 года, получить диплом. Но вот это очень дорого.

На их сайте есть информация актуальная кто и куда требуется.

раскрыть ветку 1
0

Да, вот иметь денежку на жизнь этого как раз и не хватает. Но если бы найти работу неподалёку, то с удовольствием бы приобщился к чему-то значимому для человечества. А то, так и уйдёшь, ничего не оставив после себя человечеству.

Похожие посты
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: