Биосфера-2

Реферат: Биосфера-2

Министерствообразования и науки Украины

НМетАУ

Реферат

по курсу: “Основы экологии”

кафедра: “Инженерная экология и охрана труда”на тему: “Биосфера-2”

Выполнила:

студентка группы

ИСД-04

Грицан Ольга

Проверил:

ассистент Турищев В.В.

г. Днепропетровск

2004.

 

План.

Вступление                                                                                                3

1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2”            4

2. Новая жизнь “Биосферы-2”                                                                  8

3. “Вечные аквариумы”                                                                            10

Заключение                                                                                                11

Список использованных источников                                              13

 

Вступление

С каждым годом воздействие цивилизации на окружающую среду становится всебольшим и последствия этого — все менее прогнозируемыми. Мы все чаше ощущаемэто на себе, и не только в виде загрязненного воздуха, отравленных рек и почвы,сейчас ученые говорят о глобальных последствиях для всей нашей Земли.

Все чаще мы слышим о повышении уровня углекислого газа в атмосфере Землии связанном с этим парниковом эффекте, который может вызвать глобальноепотепление и таяние арктических и антарктических льдов, повышение уровня воды вокеане и затопление многих земель. Речь идет о том, как прогнозироватьвоздействие факторов, связанных с деятельностью человека на нашу биосферуЗемли.

Следует отметить, что сам термин “биосфера” предложил российский ученый —академик Владимир Вернадский. «Поверхность нашей планеты, ее биосфераотделяет нашу Землю от ее космического окружения… Биосфера это единственноеместо на Земле, где может быть найдена жизнь» писал в 1926 великий ученый,создатель учения о биосфере. Вернадский рассматривал науку в качестве средстваразвития человечества. Поэтому очень важно, чтобы наука не принимала формуабстрактной, имеющей свое независимое существование сущности. Мы наблюдаем, какнаука все сильнее и глубже начинает изменять биосферу Земли, она меняет условияжизни, геологические процессы, энергетику планеты. Значит, и сама научная мысльявляется природным явлением. В переживаемый нами момент создания новойгеологической силы, научной мысли, резко возрастает влияние живого вещества вэволюции биосферы. Биосфера, перерабатываясь научной мыслью Homo Sapiens,переходит в свое новое состояние – в ноосферу.

Очень сложно прогнозировать «поведение» нашей биосферы. Ведь наее состояние влияют очень много факторов. Из-за этого сложно проводитьтеоретические расчеты и строить математические модели поведения биосферы Земли,а поставить эксперимент на «натурной» модели по понятным причинамневозможно. Ведь невозможно же экспериментировать над целой планетой. Это можетпривести к непредсказуемым последствиям, да и технические возможностицивилизации неспособны действовать так глобально, в рамках целой планеты.

 

1. Необычный эксперимент американцев– “Биосфера-2”

По мнению ученых, очень важно было создать модель нашей биосферы:построить такую систему, которая была бы абсолютно изолирована от остальногомира, в которой была бы своя атмосфера, своя почва, был бы свой океан, своиджунгли, свои животные, свои растения — такая своеобразная мини-модель Земли.Система, в которую поступает только солнечная энергия, точно так же как это происходитс нашей Планетой. Ведь в нашу биосферу практически ничего не поступает извне,кроме солнечного света и тепла. Построив такой мир можно было бы начатьэксперименты, например, увеличив содержания углекислого газа или иноговещества, посмотреть на последствия.

Кроме того, интересно посмотреть, как будет развиваться эта другаябиосфера в будущем, если ее предоставить самой себе.

В начале девяностых годов такая биологическая система была создана. Этууникальную систему построили в американском штате Аризона, рядом с городомОракл и назвали ее «BIOSPHERE-2» — Биосфера-2. Имеется в виду, чтоБиосфера 1 — это наша Земля. Биосфера 2 — это грандиозная и величественнаяконструкция из стекла и армированной стали, занимает площадь 1.27 гектара,объем атмосферы, заключенной в ней 203 760 кубических метра. Биосфера 2включает в себя свыше 3.000 разновидностей растений и животных, семь биомов —дождевой лес, саванну, пустыню, болото, даже маленький океан с коралловымрифом, интенсивное сельское хозяйство и апартаменты для людей. Биомы разделенымежду собой пластмассовыми щитами. Гигантские «легкие» регулируютвнутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному — этосводит к минимуму утечки воздуха. В результате за год происходит замена всеголишь 10 процентов атмосферы «Биосферы-2» и по этому показателю она неимеет себе равных: ее герметичность в 50 раз выше, чем у комплекса «СпейсШаттл» НАСА.

Разработка конструкций и систем заняла около 10 лет, в течение этоговремени специальные группы ученых собирали по всей Земле виды животных ирастений для заселения Биосферы 2, подбирали образцы почвы, тщательно следя затем, чтобы все там было биологически сбалансировано. Биосфера 2 достаточнавелика, чтобы поддерживать всю экосистему в равновесии и в то же времядостаточна мала, чтобы все процессы, происходящие в ней было легко исследовать.

А что самое интересное, Биосфера 2 была разработана специально для того,чтобы в ней могли жить люди, причем абсолютно изолированно от остального мира:ни пища, ни воздух, ни вода, ни какое-либо другое вещество не проникает внутрьи ничто не уходит наружу, кроме солнечного света, электричества и информации попроводам. Даже «дно» изолировано от земли на которой она стоитспециальными герметично сваренными железными листами, а для поддержанияпостоянного давления воздуха внутри Биосферы 2, колебания которого происходятиз-за изменения температуры (днем и ночью) предусмотрены гигантскиемембраны-легкие. Утечка воздуха из всей конструкции составляла не более 10% загод.

Сложные технические устройства создают: течения в «океане»,тропические дожди, морской прибой и эмитируют другие природные явления, амножество специальных датчиков постоянно определяет температуру, содержание техили иных элементов в почве, воде и воздухе внутри Биосферы 2, записывая этипараметры для дальнейших исследований. На специальном участке интенсивногосельского хозяйства при помощи особых методов возделывались культуры, которыеслужили пищей для людей — ведь другой еды им взять было неоткуда.

Раскинувшись на площади в полтора гектара эта огромная сверкающаяконструкция в начале девяносто первого года была впервые заселена людьми — восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в ней около двух лет,поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. 26 сентября 1991 годадобровольцы вошли в Биосферу 2 с целью провести в изоляции два года. 26сентября 1993 года научный эксперимент был успешно завершен. Только одна изчленов команды покидала комплекс на 5 часов — для проведения операции напораненной руке, после того как она повредила палец.

Сначала все шло хорошо — козье молоко, яйца, курятина, рыба, креветки,козлятина, свинина, куры, а также сорок шесть видов растительной пищи позволялис оптимизмом смотреть в будущее.

Предполагалось, что комплекс сможет функционировать автономно, так какналицо все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, порасчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислородарастениями в результате фотосинтеза; черви и микроорганизмы призваны обеспечитьпереработку отходов, насекомые — оплодотворять растения и т.д.

Важный вопрос, который изучали биосфериане — это межличностные отношенияв замкнутом коллективе, и что интересно, они отмечают, что этот вопрос былрешен гораздо грамотнее у российских космонавтов. Так, при полетах космонавтовза их психическим состоянием, взаимодействием между собой постоянно следитособый специалист и давал дельные советы. Этот человек имеет полномочиянастаивать на изменении распорядка дня работы команды, если он считает этонеобходимым. Здесь было много сложностей. Впрочем, все обошлось, и послеокончания эксперимента двое его участников сыграли свадьбу. BIOSPHERE-2оказался перенаселенным.

Через некоторое время биосферианам стало не хватать пищи, и здесьоказалось, что проблемы внутри Биосферы-2 очень напоминают земные. При созданиимини-мира многие думали, что он будет совершеннее, чем наш, обычный, будетизбавлен от многих экологических и социальных проблем на многие десятилетия.Однако, даже перед тем, как группа зашла туда на два года, становилось всеболее понятно, что у населения Биосферы-2 будет много общих проблем, что и ужителей «Биосферы 1» — Земли. Площадь участка, где возделывалиськультуры была относительно небольшой, а погода в Аризоне в течение 2-х летэксперимента была рекордно дождливой и пасмурной, растениям не хваталосолнечного света и вследствие этого, плохие урожаи, нехватка еды. В Биосфере-2нельзя использовать пестициды — из-за замкнутости биологических циклов внутри,можно отравить все живое, поэтому вредители чувствовали себя вольготно, исъедали иногда значительную часть урожая. Люди для борьбы с ними разводили ихестественных врагов, например насекомых, которые питаются личинками вредителей,но зачастую просто собирали их руками, совсем как у нас собирают колорадскихжуков. А для очистки воды в Биосфере-2 выращивали водные гиацинты. Эти цветы вбирают в себя загрязнения из воды.

Помимо земледелия, жители Биосферы-2 занимались скотоводством. У них быликозы, курицы, и даже поросята. Причем это были особые животные, приспособленныек суровым условиям. Например, курицы были дикой породы из Индии — они былиприспособлены к жизни в тропиках (высокая температура и влажность) и моглипитаться отходами. Американские куры не подошли бы, так как они не могутпитаться ничем, кроме комбикромов, ведь их кормят ими уже в течение многихпоколений. С маслом для жарки, заметим, были проблемы, жалко было переводить нанего бобы, которые можно было съесть, так что вместо жарки стали варить, печь,или готовить на пару.

Нехватка калорийной пищи привела к попыткам рационирования распределенияпродуктов питания, а вопрос о выращивании большего количества еды выходил напервый план. В Биосфере-2 для выращивания продуктов был отведен особый участок,а вся другая поверхность должна была оставаться «дикой». Сразувозникла идея вырубить часть дикой природы и использовать освободившиеся местодля выращивания дополнительной пищи. Но другие считали, что дикая природа имеетсобственную ценность и весь видовой состав должен быть оставлен без изменений.

Перед биосферианами встал вопрос об уважении к другим видам живыхсуществ. Руководители, контролировавшие экспедицию, дали ясно понять ееучастникам, что если они очень голодны, все они, либо кто-то из них могутпокинуть Биосферу-2 в любое время. Им не доставят пищу извне и запретилиуничтожать участки дикой природы. Нехватка калорий приводила к тому, что уученых не хватало энергии для выращивания пищи, — а ведь это тяжелый физическийтруд, значит, еды становилось все меньше.

Получался замкнутый круг. Кончилось тем, что в джунглях высадили все женемного бананов и папайя. Уплотнили посадку зерновых, засадив каждый сантиметручастка, отведенного для агрокультур, а распределение еды продолжили. Вопросы перенаселенности,самоценности дикой природы, необходимость поддерживать разнообразие видов — всеэто передний край современных экологических исследований.

Явления в природе также были достаточно интересны и непредвиденны. Кпримеру, над пустыней на стеклянной крыше Биосферы-2 по утрам конденсироваласьвода, и на пустыню выпадал дождь. Его невозможно было ликвидировать, и поэтомупустыня стала не такой пустынной, как планировалось сначала — на ней сталипроизрастать растения.

Предусмотрев течения в «океане», создатели Биосферы-2 непредусмотрели ветер, а он, как оказалось, очень важен для растений, под егодействием качаются деревья, что укрепляет их ствол. Без ветра ствол и ветвиакаций, растущих в Биосфере-2, стали хрупкими и начали обваливаться под собственнойтяжестью. Почему-то развелось много муравьев — хотя никто не планировалпервоначально привносить их в систему.

Были трудности и посерьезнее: содержание кислорода за два годауменьшилось с 21% до 14%, а это значит — головные боли, низкая трудоспособность.Конечно, нельзя сказать, что обошлось без проблем — среди них проблемауменьшения содержания кислорода в атмосфере: с начального содержания в 21%, егоколичество за два года уменьшилось до 14%. Такое падение содержания кислородаприводило к постоянным головным болям, потере трудоспособности у участниковэксперимента.

Разумеется, первый опыт — он закончился 26 сентября 1993 года — кое в чембыл несовершенным. Но, несмотря на все эти трудности и неурядицы, первыйэксперимент на Биосфере-2 завершился успешно: вся команда ученых и подавляющеебольшинство растений и животных с успехом пережило два года в изоляции. Этотэксперимент еще раз показал, что существует опасность столкнуться в будущем и вцелом на Земле с такими проблемами как перенаселенность, нехватка пищи,уменьшение содержания кислорода в атмосфере и т.д.

Но как, ни странно, жизнь в изоляции от остального мира пошла людям напользу: они ведь два года ели экологически чистую пищу, не травилисьядохимикатами, не ели много жиров. После выхода из Биосферы-2 обнаружилось, чтоуровень холестерина в крови заметно снизился, а сами биосфериане не моглипривыкнуть к обычной пище — она им казалась какой-то искусственной, безвкусной.

“Находясь в Биосфере-2, особенно ясно чувствуешь, что зависишь отокружающей природы, ведь ты особенно четко понимаешь, что дышишь кислородом,который вырабатывают растения, что если вода загрязниться, тебе нечего будетпить”, — говорит одна из участниц эксперимента.

 

2. Новая жизнь “Биосферы-2”

Сегодня BIOSРHERE-2 является подразделением Колумбийского университета.Там сейчас нет постоянных жителей, но научные исследования продолжаются.

Два года внутри «Биосферы-2» находились люди. Три года ушли навосстановление огромного комплекса.

Новая команда считает, что главное преимущество проекта — возможностьпроследить за миграцией элементов и прочими процессами в условиях автономности.Прежде всего их интересует влияние изменения содержания СО2 в атмосфере нажизнедеятельность растений.

Поскольку наличие СО2 является основным условием для процессафотосинтеза, ученых давно занимает вопрос, не приведет ли повышение содержанияСО2 в земной атмосфере в результате парникового эффекта к усиленному росту иразвитию растений. Некоторые даже предлагают искусственно повышать процент СО2,чтобы увеличить урожайность основных культур.

В середине 1996 года ученые начали новый эксперимент, уже строго научныйи «безлюдный». Они должны были выяснить: действительно ли сувеличением процентного содержания СО2 урожайность повышается и до каких пор; ичто происходит с излишками СО2, где они накапливаются и возможен ли принеконтролируемом росте содержания двуокиси углерода в атмосфере некий обратныйкатастрофический процесс.