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

Линда Ли, профессиональный эколог-эколог, вела работу над наземными биомами дикой природы, включая пустыню, которая была основана на туманных пустынях Нижней Калифорнии. Она также участвовала в развитии саванны, что отчасти было вдохновлено путешествиями Аллена в 1960-е годы по Восточной Африке.

Биосфера 2 будет содержать в общей сложности около 3800 различных видов животных и растений. Чтобы максимизировать способность различных частей системы продолжать функционировать в искусственных условиях, был принят подход, названный «упаковкой видов».

В основном это было сделано для того, чтобы в случае потери одного вида животных или растений другой, выполнявший аналогичную функцию в конкретной экосистеме, например, в части океана или тропического леса, продолжал свою работу - например, в качестве хищника, или пищи для другого вида. В этом микромире ожидался высокий уровень вымирания, и считалось, что стратегия максимального увеличения разнообразия с самого начала приведет к большей устойчивости и долгосрочной стабильности.

Сельскохозяйственная система была разработана Лабораторией экологических исследований Университета Аризоны при консультациях с Институтом экотехники и управляема изнутри Салли Сильверстоун и Джейн Пойнтер. Салли выросла в Лондоне, но работала в Кении и Индии с фермерами в программах по повышению местной продовольственной безопасности.

Она также работала с Институтом экотехники над проектом устойчивого лесоводства в тропических лесах в Пуэрто-Рико. Джейн также была британкой, с опытом работы в сельском хозяйстве, включая опыт ведения сельского хозяйства в суровых климатических условиях США и Австралии, где она освоила размножение сельскохозяйственных культур в очень сложных климатических условиях.

План состоял в том, чтобы создать экологически устойчивый, устойчивый к болезням тропический сельскохозяйственный биом, который был бы полностью устойчивым. Он должен быть высокопроизводительным, удовлетворять все потребности в питании и здоровье и прост в эксплуатации. Потребовалось три года для разработки сложных почв, необходимых для повышения урожайности, и растений, привыкших к искусственным вегетационным периодам, прежде чем система была закрыта.

Около 1500 различных культурных сортов были изучены на месте и в Лаборатории экологических исследований Университета Аризоны, прежде чем были выбраны 150 из самых продуктивных, которые, по их мнению, лучше всего удовлетворяют потребности и здоровье человеческого экипажа.

Аллен очень четко дал понять, что сельскохозяйственной бригаде не следует копировать современные методы ведения сельского хозяйства, основанные на использовании тяжелых химических веществ, и вместо этого следует отдавать предпочтение традиционным методам. По причинам, связанным со здоровьем, нельзя использовать токсичные химические вещества, а с вредителями сельскохозяйственных культур и болезнями нужно будет бороться с помощью биологических средств.

Токсичные химические вещества были бы немыслимы в плотно закрытом мире с очень коротким временем цикла - то, что было в почве, быстро переходило в питьевую воду. С помощью этого руля команда намеревалась имитировать системы земледелия, которые веками и дольше использовались в Азии, Полинезии, Европе и Америке. Было решено, что, выбрав несколько из этих систем для совместной работы, все диетические элементы могут быть обеспечены.

Помимо широкого разнообразия питательных культур, включая рис, бананы, папайю, пшеницу, батат, свеклу, арахис, вигну и другие овощи, система земледелия была тщательно спланирована таким образом, чтобы интегрировать животноводство.

Одомашненные животные, которые должны были сопровождать команду в их двухлетней миссии, включали четырех карликовых козлов из области плато Нигерии, тридцать пять кур и трех петухов (смесь индийских джунглейных кур, японских шелковистых бантамок и их гибридов) три маленьких свиньи (две свиноматки и один кабан) и рыбу тиляпию, выращиваемую в системе прудов с рисом и азоллой(плавающим папоротником), которая зародилась тысячи лет назад в Китае.

Куры, козы и свиньи не только дадут им мясо, яйца и молоко, но и будут поддерживать дружеские отношения. Они также перерабатывают большую часть растительного материала, который люди не могут переварить или использовать другими способами.

И сельскохозяйственная система была разработана не только с учетом потребностей экипажа в питании. Пейзаж был тщательно спланирован с учетом их эстетических потребностей. Он был, в частности, вдохновлено видами, которые Аллен видел во время визитов в Тоскану, где он заметил, что выращивание продуктов питания прекрасно вписалось в ландшафт.

Аллен и его команда прекрасно понимали, что в основе функционирования наземных биомов, в частности сельскохозяйственных, лежит одна из наименее известных природных систем - почва. Темный мир почвы кишит бесчисленным множеством микроорганизмов, червей и грибковых нитей, которые бросают вызов даже самому вдумчивому экологу огромной сложностью взаимоотношений. Эти взаимодействия жизненно важны не только для роста растений, переваривания и повторного использования питательных веществ, но также важны для поддержания здоровья воды и атмосферы.

Бесконечный танец уступок между почвой и воздухом помогает определить состав атмосферы. Почва была бы жизненно важным аспектом в определении того, будет ли эксперимент работать, и для того, чтобы все было правильно, были приложены большие усилия. Аллен приказал ввести 500 000 дождевых червей. «Это было прямо навеяно Чарльзом Дарвином», - говорит он. «Коли черви процветают, значит посевы тоже».

Команда Biosphere 2 также осознавала фундаментальную важность бактерий в формировании состояния системы, которую они строили, и не в последнюю очередь той роли, которую они будут играть в почве. Бактерии участвуют в постоянном процессе генетического обмена, что позволяет им быстро адаптироваться к изменяющимся условиям и самим изменять условия. Это один из наиболее динамичных аспектов живых систем.

Чтобы обеспечить полную адаптируемость системы по мере ее становления и изменения с течением времени, «Биосфера 2» была оснащена широким набором бактерий и десятками типов почв. Это позволит дать биологические ответы на изменения, которые могут произойти, такие как накопление метана. Если бы присутствовали бактерии, способные метаболизировать эти газы, это помогло бы обеспечить стабильность системы.

Тщательно спроектированные природные системы, конечно, будут иметь жизненно важное значение для жизнеобеспечения людей, в том числе в их мини-городских районах. Аналог «Биосферы 2» городского пейзажа, где будет жить и работать команда, был основан на передовых разработках, которые отвечали как практическим потребностям экипажа, так и их психологическому благополучию.

Все материалы были тщательно отобраны, чтобы избежать накопления токсичных веществ после закрытия системы. Wool Bureau спонсировало покупку 100% шерстяных ковров и других тканей, чтобы предотвратить любые утечки химикатов, которые могут сопровождать использование синтетических материалов.

Марк Нельсон, один из восьми членов экипажа «Биосферы 2», которые должны были быть запечатаны внутри системы, когда она будет готова, был поражен другим мышлением, которое необходимо было перенять на этом этапе проектирования: «Процесс проектирования биосферы был невероятно интересным.

Инженеры и ведущие экологи почти никогда не садились в одной комнате и что-то вместе проектировали. Инженеры поняли, что могут выполнять блестящие и сложные инженерные работы, когда до них дошло, что, в отличие от их обычной работы, их работа заключалась не только в защите людей, что они обычно делают, но и в защите жизни, которая поддерживает людей. Это должно было быть не просто потрясающее произведение дизайна и инженерии, но оно должно было поддерживать микробы и все остальное, чтобы система была здоровой и поддерживала жизнь ».

Марк Ван Тилло отвечал за огромное количество машин и оборудования, необходимых для поддержания жизненно важной инфраструктуры в рабочем состоянии. Интернет еще не получил широкого распространения, но технологии были использованы для создания, вероятно, первого по-настоящему безбумажного офиса. Табер Маккаллум взял на себя ответственность за создание передовой аналитической лаборатории для поддержки научных исследований, которые будут проводиться. Рой Уолфорд подготовил медицинские учреждения высшего уровня, которые позволили бы в режиме реального времени осуществлять критический мониторинг здоровья биосферной команды.

Именно в дизайне жилых и рабочих помещений наиболее очевидны связи между биосферой (миром жизни) и этносферой (миром человеческой культуры). Аллен стремился к тому, чтобы мир природы и мир человеческих потребностей и желаний были созданы вместе. Шесть биомов должны процветать, чтобы поддерживать седьмой: «город».

Это необходимо для удовлетворения потребностей человека, избегая накопления токсичных веществ, в то же время, когда все отходы и вода будут переработаны. Условия должны оставаться стабильными в пределах благоприятных для жизни границ, и биосфера 2, эквивалентная городской территории, должна будет сыграть свою роль в достижении такого результата.

Идея Аллена заключалась в том, чтобы способствовать совместному творчеству, при котором обе системы процветали и где одна (культура людей) не паразитировала на другой (природе). Отчасти это был философский подход, но также и очень практический. Когда они были запечатаны, экипаж не мог действовать, как если бы они были оторваны от своих действий. Им нужно будет обратить внимание на то, как они жили. Из-за небольшого масштаба Биосферы 2 по сравнению с масштабом всей планеты, циклы, поддерживающие жизнь, будут работать намного быстрее, и, таким образом, последствия любых изменений или решений, принятых экипажем, будут видны намного быстрее.

Например, Аллен ожидал, что после закрытия углеродный цикл будет работать как минимум в 1000 раз быстрее, чем снаружи. Чтобы быстро улавливать изменения в условиях окружающей среды и техническом функционировании, по всей Биосфере 2 было распределено более 1000 датчиков различных типов. Они будут иметь жизненно важное значение как для сбора данных, так и для защиты экипажа от опасности.

Чтобы добиться полной интеграции системы, чтобы она работала как единое целое, она была разработана как снизу вверх, так и сверху вниз. Сверху вниз биосфера будет включать семь основных биомов, состоящих из биорегионов и экосистем. Снизу вверх команда работала с микробами, более крупными организмами, биохимическими функциями, сообществами животных и растений, экосистемами, ландшафтами, биорегионами, биомами и, наконец, самой биосферой.

Вся система была собрана воедино, от малого к большому, а также от большого к малому. И биосфера была тщательно спроектирована так, чтобы взаимодействовать с воздухом и водой, чтобы все это было самоподдерживающимся. В то время как современное мышление часто основывается на идее «целое больше, чем сумма частей», «Биосфера 2» сделала большой шаг вперед. В данном случае цель дизайна заключалась в том, чтобы «все было видно во всех частях».