Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

Чтобы система могла стабилизировать давление воздуха, были разработаны специальные камеры переменного объема, называемые «легкими». Они были частью замкнутой системы и представляли собой подземные пещерные сооружения, соединенные с большими резиновыми диафрагмами. Воздух перемещался внутрь или из каждой камеры из или в структуру биосферы по мере того, как мембраны расширялись и сжимались, плавно поднимаясь и опускаясь, чтобы поддерживать давление воздуха внутри Биосферы 2 в идеальном равновесии с давлением снаружи. Этот аспект комплекса предотвратит взрыв герметичной конструкции в результате изменений давления, вызванных ежедневным охлаждением и нагревом системы по мере восхода и захода Солнца.

Под землей была проложена техническая инфраструктура труб зимнего отопления и летнего охлаждения. Электроэнергия подавалась от местного генератора природного газа через герметичные кабельные соединения.

Идея создания полностью закрытой биосферы была мечтой Джона Аллена. Его интересовали дальние космические путешествия и возможность сохранения биосферы, которая могла бы поддерживать людей в изоляции в течение многих лет. Он также был мотивирован лучшим пониманием того, как жизненные системы работают здесь, на Земле. Он десятилетиями размышлял о биосферах и о том, как они работают, и к 1984 году завершил концепцию Biosphere 2. Ему было 54 года, и в том же году он основал компанию под названием Space Biospheres Ventures, чтобы приступить к гигантской задаче строительства.

Фокус Аллена несколько отличался от взглядов большинства традиционных ученых. Обычно биологические и экологические исследования посвящены лучшему пониманию отдельных частей систем, будь то гены, виды или даже экосистемы. Аллен хотел знать, как все это работает. Так получило название его относительно новая отрасль науки - изучение биосферы. Она вышла за рамки экологии и перешла на уровень, на котором исследуется функционирование всех экосистем вместе.

Для этого его меньше интересовали материалы и вещи, а больше интересовали отношения - взаимодействия, которые позволяли самоподдерживающейся биосфере функционировать. Дополнительная цель исследования заключалась в том, чтобы взглянуть на биосферу по отношению к другим системам и выяснить, как наилучшим образом достичь гармонии между культурными, технологическими и экологическими системами.

Это был проект с огромными амбициями, но Аллен был вооружен разнообразным кругом интересов и опытом, чтобы сделать его возможным. Путешественник, ветеран Корейской войны и волонтер в горном медицинском центре во время войны во Вьетнаме, он также был актером, писателем и поэтом. Он был бизнесменом и получил степень магистра делового администрирования в Гарварде. Его работа привела его во все части мира, и во время своих путешествий он был вдохновлен разнообразием живых систем - от пустынь до открытого океана и от тропических лесов до полей и ферм Тосканы. Он также был инженером и ученым и хорошо разбирался в технических задачах построения и обслуживания полностью закрытой системы.

На него повлияли многие мыслители, в том числе русский ученый Владимир Вернадский, который в конце девятнадцатого и начале двадцатого века добился больших успехов в понимании биосферы на планетарном уровне. Вернадский намного опередил свое время, о нем почти не слышали на Западе, отчасти потому, что его работы были переведены на английский очень мало. Аллен посетил Россию, чтобы узнать больше и узнать об экспериментах, проводимых там в рамках советской космической программы.

Одно исследование под названием Bios 3 проводилось в 1970-1980-х годах в Институте биофизики в Красноярске в Сибири. По этой программе два или три человека в течение шести месяцев жили в закрытой системе. Они дышали рециркулирующим воздухом, пили рециркулируемую воду и производили около половины своей еды внутри герметичного блока.

У русских сотни врачей изучали огромное количество данных о здоровье космонавтов, принимавших участие в исследовании. Ученые Bios 3, а также сотрудники главного российского космического исследовательского центра в Москве предоставили свои данные и отправили исследователей для работы с командой Biosphere 2. Этот вклад оказался бесценным для Аллена и его команды, продемонстрировав, как можно сохранить здоровье и безопасность восьми ученых внутри его комплекса. Некоторые предсказывали, что бактериальные и грибковые инфекции и скопление газа вскоре нанесут вред благополучию людей, живущих в закрытой системе, но российские данные говорят об обратном.

Чтобы вдохновить дизайн Biosphere 2, Аллен возил свою строительную команду на основные архитектурные объекты по всему миру. Они посетили Шартрский собор, римский акведук на Пон-дю-Гар недалеко от Нама и прогулялись по безмолвным рядам древних камней в Карнаке во Франции. Они изучали Храм Неба в Пекине. Они пошли в Тадж-Махал в Индии и Пантеон в Риме; в Ушмаль в Юкатине в Мексике и в город инков Мачу-Пикчу высоко в Андах Перу. Они искали конструкции, которые лучше всего подчеркивали бы цель системы жизни, которую они планировали построить.

Когда я встретился с Алленом, ему было 82 года, но он все еще сохранял всю свою страсть к Биосфере 2. Он был одет в поношенную коричневую кожаную куртку авиатора, его голубые глаза метались и искрились, когда он рассказывал мне эту историю. «Изначально это было совместное российско-американское предприятие», - начал он. «Это было время холодной войны, и сотрудничество с русскими стало возможным только благодаря соглашению между президентами Фордом и Брежневым, сделавшим исключения по некоторым аспектам космических исследований. Мы подписали сделку с русскими в Лондонском Королевском обществе. Его организовал Кейт Ранкорн, человек, который первым изложил механику дрейфа континентов ».

Аллен и его команда приложили немало усилий, чтобы найти подходящее место для такого амбициозного предприятия. Он должен быть доступен на нужной широте и с достаточным количеством солнечного света, чтобы система могла работать. После долгих поисков команда остановилась в Аризоне. «Мы купили ранчо недалеко от гор Санта-Каталина. «Это был старый исследовательский центр Motorola», - вспоминает он.

Приобретя подходящее место, Space Biospheres Ventures приступила к серьезной дизайнерской задаче. Это выходило далеко за рамки архитектурных вопросов. Температуру нужно было поддерживать в определенных пределах, а весь ремонт аппаратуры нужно было производить в механическом цехе внутри герметичного комплекса. После герметизации системы запасные части не будут доступны извне. Стеклянная конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять штормам, граду и торнадо, но не сокращать солнечный свет, который был бы источником всей продуктивности, которая поддерживала бы жизнь внутри, включая людей.

Большое внимание они уделяли ландшафтному дизайну, чтобы максимально использовать свет и воду, а также обеспечить, чтобы окружающая среда внутри Биосферы 2 поддерживала человеческий дух. С обнажения известняковых скал внутри комплекса открывался вид на башню, которая возвышалась над центром крыши основного сооружения. Глядя в другую сторону, пассажиры могли наслаждаться захватывающими видами северной пустыни Сонора. В тихие моменты они могли представить себе отголоски Апачских войн, которые вспыхнули там в 1851 году и закончились только в 1886 году смертью Джеронимо.

Внутри этого замечательного объекта было построено семь биомов. Биомы - это строительные блоки биосферы - крупнейшей единицы системы Земля, за исключением всей планеты. Аллену очень ясно, почему это был правильный уровень для планирования комплекса. «Биом был ключевым элементом. Экосистемы сильно упали, фактически на три уровня. Затем вы перейдете к экосистемам, от биосферы до биомов и биорегионов.

Экосистемы могут меняться, причем быстро. Нам нужно рассматривать экосистемы как часть более широкой системы. Экосистемы очень часто являются преходящими элементами ландшафта. Биосфера 2 была моделью для углубления нашего анализа, чтобы увидеть более широкую картину ».

С этой целью были запланированы модели пяти мировых биомов на основе тропических лесов, коралловых рифов, мангровых болот, пустыни и саванны. Два других биома намеревались воспроизвести искусственные системы - сельскохозяйственные агроценозы и городские районы. Сначала был разработан фермерский биом, затем биомы дикой природы и, наконец, аналог города. После того, как общий проект комплекса был завершен, Аллен передал руководство проектом своему доверенному коллеге Маргарет Огюстин.

Аллен хотел сконцентрироваться на науке и инженерных вопросах и больше интересоваться деталями того, как система будет работать. У него было немало проблем, не в последнюю очередь в отношении того, как будут построены биомы.

Затем группы экспертов приступают к детальному проектированию биомов, выбирая виды и типы экосистем, которые будут включены. Безусловно, самыми сложными для проектирования были биомы сельского поля, тропических лесов и коралловых рифов.

Эбигейл Аллинг, морской биолог и специалист по китам, отвечала за системы коралловых рифов, океана и мангровых зарослей. Особое вдохновение она нашла в морских экосистемах Карибского моря, где ее команда изучала кораллы на рифе, лежащем у побережья Белиза, хотя живые кораллы были собраны в Акумале на Юкатине в Мексике из-за его близости к Аризоне.

Расстояние было основным фактором, так как коралл нужно было бы быстро транспортировать с системами жизнеобеспечения, чтобы предотвратить его гибель, в океанскую систему, в которую он будет введен и готов к работе. Мексиканцы организовали специальный полицейский эскорт, чтобы как можно быстрее ускорить движение грузовиков. Коралл благополучно прибыл и был введен в ожидающую морскую систему.

Сэр Гиллеан Пренс, тогда работавший в Ботаническом саду Нью-Йорка, а затем директор Королевского ботанического сада в Кью, был ключевым советником при проектировании системы тропических лесов, и ему помогал ведущий эколог тропических лесов Гарварда Ричард Эванс Шультес, которого многие считают основоположником этноботаники - исследования взаимоотношений между растениями и человеческими обществами.

Пранс придумал дизайн облачного тропического леса, вдохновленный «Затерянным миром» Артура Кларка. В этом ему также помогло правительство Гайаны, которое организовало сбор подходящих растений.

Речной равнинный лес, который ежегодно наводняется в бассейне Амазонки, также был включен в биом тропических лесов. Вода будет жизненной силой Биосферы 2, а тропические леса в центре системы будут иметь жизненно важное значение для обеспечения ее непрерывной циркуляции. Размышляя о проблемах, с которыми пришлось столкнуться при создании биомов, Аллен сказал мне, что «дождевые леса являются наиболее сложными - вероятно, на порядки больше, чем некоторые другие. Пранс и Шультес проделали большую работу. Они рассматривали тропические леса как единую систему, включая индейцев ».