Biosféra 2: Největší uzavřený ekosystém na světě

Nedávno média připomněla projekt z počátku 90. let, kdy proběhl pokus o život několika lidí v uzavřeném ekosystému ve velkém hermeticky uzavřeném skleníku. Ten kritizuje, že projekt neměl jasné cíle, a že skončil fiaskem, ale rozhodně bych nebyl tak kritický. I bez konkrétnějších cílů vidím jasný hlavní obecný cíl "to zkusit". Zkusit, jestli je takový projekt možný, jak to bude vypadat, a co to udělá.

Paradoxně ten neúspěch podle mě znamená, že ten projekt ukázal hodně. A výsledky podle mě byly - projekt ukázal konkrétní problémy a prakticky ukázal možný průběh takového pobytu. Projekt ukázal, jak konkrétně to nešlo. To už jsou zkušenosti.

V článku je zmíněno, že autoři vybrali několik nejproduktivnějších částí prostředí z různých částí světa. Z různých oblastí na Zemi vyloupli to, co tu oblast živí, a to se pokusili napodobit v části toho skleníkového komplexu. Moje domněnka je, že právě to mohlo být důvodem neúspěchu (důvodem vyvedení každého lokálního subsystému z rovnováhy, potažmo nedostatku potravy a kyslíku). Podle mě si měli spíše vybrat jednu oblast Země, a tu napodobit komplet, jako celek. I s tím, co není tak sexy a co vypadá na první pohled zbytečně.

Když někdo žije v Evropě, tak může vyžít s tím, co má okolo sebe, a nepotřebuje pro přežití dovážet jídlo z Afriky nebo Asie. Když někdo bydlí třeba ve Vietnamu, dokáže přežít s místním jídlem a nemusí pro přežití dovážet nic z Evropy. Atd. Ale každý má okolo sebe něco, kde sice přímo nesklízí, ale co je součástí toho jeho prostředí. ale nemá tam řemeslníky, za jejichž práci by ti zákazníci platili. Anebo - řemeslníky třeba má, ale nemá žádné provozně-technicko-organizační zázemí (přičemž uzavřený ekosystém z podstaty nemůže služby outsourcovat, když má jít o test soběstačnosti).

Je to podle mě ukázka obecně platné tendence soustředit se jen na to "nejlepší", nejefektivnější, nejvíc cool a sexy. Jít rychlou snadnou cestou. Ale bez pořádných základů a komplexnosti systému nemůže nic fungovat. Základy a kontext se nemohou vynechávat. při péči o zuby je důležitá prevence a zubní hygiena, resp. v jakémkoliv oboru je důležitá příprava, prevence, péče a údržba; v mnoha oborech je důležitá úvodní analýza, atd. To vše se může někomu zdát jako neproduktivní, jako nezáživná otrava, jako ztráta času nebo jako vyhazování peněz. Ale je to potřeba, je to důležitá součást celého procesu, aby vše fungovalo, jak má.

Čtěte také: Proč je příroda největší luxus?

A přitom za tímto projektem stáli ekologové, kteří už při přípravě projektu vnímali přírodu jako celek, a o komplexnost řešení se snažili. Ale stejně, ve filmu (neviděl jsme ho celý; viděl jsem jen něco) zaznělo, že autoři toho projektu do skleníku dali "pečlivě vybrané" druhy rostlin a živočichů. Věřím, že se snažili udržet různé jim známé koloběhy, symbiózy, potravní řetězce, regulace, soupeření, apod. Ale to je všechno málo - selekce tam na vstupu byla. A to je to.

Přitom autoři ten projekt nazvali Biosféra 2, jako odkaz na to, že biosféra č. 1 je planeta Země a její přirozený ekosystém. Takže z nedostatku pokory autory vinit určitě nelze. I přesto ale uzavřený ekosystém pro dlouhodobý pobyt vytvořit nedokázali a podle článku došlo mj. i k dodávce kyslíku zvenku.

Nastavit rovnováhu jakéhokoliv systému a udržet ji není snadné. Jak se říká mezi programátory: "Funguje to, nech to bejt.". Protože jak se na něco sáhne, rozladí se všechno. To ví každý cyklista, který někdy zkoušel centrovat drátěné kolo jízdního kola: Jak to na jednom místě seřídíte, tak to tím na opačné straně rozhodíte. Ale to asi neříkám nic světoborného.

Hlavní moje zdejší myšlenka je, že chyba mohla spočívat ve vytržení několika sexy prvků z každé oblasti bez kontextu, místo aby došlo ke komplexní nápodobě jedné oblasti. Jasně, i do toho mohou vstoupit tažní ptáci, oceánské proudy a atmosférické fronty, ale pokus o komplexní nápodobu jedné oblasti by možná mohl být určitým krokem směrem ke komplexnosti řešení a k šanci na trvalou funkci uzavřeného ekosystému.

Historie a současnost Biosféry 2

Skleník Biosphere 2 dovoluje modelovat najednou hned několik ekosystémů: tropy, pouště, savany, lesy, různé vodní nádrže; přitom obsahuje prakticky všechny přírodní cykly, které v nich probíhají. Hermeticky uzavřený skleněný dům - skleník, který se nachází v horách Santa Catalina na sever od Tucsonu, má rozlohu přibližně 1,3 hektaru. Byl postaven před 20 lety společností Space Biosphere Ventures za prostředky (200 miliónů dolarů) filantropa Edwarda Basse (Edward Bass). Je to umělý ekosystém, ve kterém bylo možné bezprecedentně prověřit možnost vytváření soběstačných kosmických kolonií s uzavřenými biologickými cykly.

Čtěte také: Jaderný odpad a Černobyl

Historie „Biosféry 2“ (je jasné, že „první“ je samotná Země) byla docela dramatická. Její největší (ale ne jediný) experiment, který se týkal přežití společnosti lidí v naprosto izolovaném prostředí, se nezdařil. Je pravda, že 8 lidí prožilo pod hermetickým sklem přesně 2 roky (v letech 1991 - 1993)! Ale byli nuceni často hladovět, i když pod kupolí pěstovali banány, podzemnici olejnou, bataty a jiné kultury. Pro obyvatele „druhé biosféry“ představovali i vnitřní konflikty hromadu problémů. A navíc, v průběhu těchto dvou let se jim pomalu snižovala zásoba kyslíku (po 0,3% za měsíc), takže ke konci pokusu zdraví obyvatelů bylo silně podlomeno kvůli kyslíkovému hladovění. Vědci museli dokonce narušit čistotu experimentu tím, že vstříkli pod kupoli kyslík.

Docházelo i k limitním výkyvům oxidu uhličitého: téměř všichni živočichové a hmyz, kteří byli v domě uzavřeni společně s lidmi, zahynuli. Nyní hrozí „Biosféře 2“(Biosphere 2) zánik. Přesněji, zničena by měla být jako unikátní laboratoř. Hrozí ji přebudování na banální turistický komplex nebo obytný celek. V současnosti objekt, který změnil společně s přilehlými 650 hektary půdy několik majitelů, patří společnosti Fairfield Homes.

Ale záchrana „Biosféry 2“ v těchto dnech přišla z univerzity v Arizoně, která se dokázala domluvit s majiteli komplexu na zachování komplexu v nezměněné podobě a na provádění pokusů (na něž vědci získali finanční prostředky opět od Mr. Basse). Pomocí „Biosféry 2“ biologové zkoumají, jak působí ty či jiné změny množství a rozdělení různých druhů rostlin na koloběh vody a kyslíku savan a křovinových stepí. Ty totiž zaujímají třetinu souše, takže pokus pomůže lépe pochopit mechanismus zemského klimatu a důsledky globálního oteplování.

Zpráva o pronájmu potěšila Jane Poynterovou (Jane Poynter), členku té skupiny, která prožila pod kupolí 2 roky života. Září 1991. Osm lidí v červených kombinézách mává do kamery a pak se za nimi hermeticky uzavřou dveře obřího skleníku. O dva roky později jsou vyhublí a dusí se. To není sci-fi ani reality show, ale nezdařený vědecký experiment. I když mnohdy je selhání cennější než úspěch, protože poslouží jako varování do budoucna.

Je to vlastně obvyklá vize: protože jsou prostředí dosažitelných vesmírných těles pro člověka smrtící, vše závisí na tom, že si první osadníci postaví kolonii, která se po nějaké době osamostatní. Nebude tedy už potřeba dovážet kyslík, vodu nebo potravu ze Země, ale vše si vyprodukují sami prostřednictvím přirozených pochodů, které napodobují ty pozemské. Vznikne tak jakási kopie, nebo spíš odvozenina zdejší biosféry. I z toho důvodu se projekt Biosféra 2 Arizonské univerzity označuje číslem 2, protože „jednička“ je samotná naše domovská planeta.

Čtěte také: Ochrana australské přírody v Austrálii

Její zmenšená verze je stavba připomínající obří soustavu skleníků o rozloze 1,27 hektarů, která byla původně vybudována jako umělý, materiálově uzavřený ekologický systém neboli vivárium. Byla postavena v roce 1987 a neměla sloužit jen k poznání možností přežití lidstva ve vesmíru, ale také ke studiu pozemské biosféry. Na ní jsou lidé, jak známo, životně závislí, a je jedno, jestli je to zde, nebo kdekoli jinde.

Vnitřní uspořádání a problémy

Vnitřní prostor byl rozdělen do sedmi různých biomů. Byl zde deštný prales, oceán s korálovým útesem, mokřady, savanové pastviny, poušť a dva antropogenní biomy: zemědělský systém a lidský biotop s obytnými prostory, laboratořemi a dílnami. Pod zemí se nacházela rozsáhlá část technické infrastruktury. Voda pro vytápění a chlazení cirkulovala prostřednictvím nezávislých potrubních systémů a pasivního solárního příkonu přes skleněné panely prostorového rámu pokrývající většinu objektu a elektrická energie byla do Biosféry 2 dodávána z místní elektrárny na zemní plyn.

Zemědělský systém produkoval 83 % celkové stravy, která zahrnovala plodiny jako banány, papáju, sladké brambory, řepu, arašídy, fazole a boby, rýži a pšenici. Zejména v prvním roce osm obyvatel hlásilo neustálý hlad. Paradoxně ale takové hladovění bylo pro účastníky experimentu přínosem: jejich zdravotní stav byl podle lékařských ukazatelů během dvou let vynikající. Vykazovali zlepšení zdravotních ukazatelů, jako je snížení hladiny cholesterolu v krvi, krevního tlaku a posílení imunitního systému. Zhubli v průměru jen o 16 % své tělesné hmotnosti. Následné zkoumání ukázalo, že jejich metabolismus se během těch dvou let stal mnohem efektivnější ve srovnání s lidmi mimo Biosféru 2.

Pokud by tedy bylo poselstvím mise, že pro udržitelný život na Zemi musíme snížit své nároky, dopadlo by to ještě dobře. Další problémy však na sebe nenechaly dlouho čekat. Kalibrace ekosystému tak, aby přesně odrážel podmínky na Zemi, byla mnohem složitější, než se očekávalo. V poušti docházelo ke kondenzaci vodní páry a byla příliš vlhká. Tím se změnila populace hmyzu a zvýšilo se množství rostlin, což paradoxně snížilo fotosyntézu, protože si rostliny stínily.

Hladina kyslíku se snížila z 20 % na 14 % , což odpovídá životu ve výšce 5 000 metrů, protože se zvýšila hladina oxidu uhličitého a oxidu dusného v atmosféře. Vědci se pokusili vysadit stromy, aby zvýšili hladinu kyslíku, ale půdní mikrobi produkovali oxid uhličitý mnohem rychleji. To mělo za následek vyšší míru kvetení řas ve vodních nádržích, což vedlo k úhynu 30 % druhů a vymření všech opylovačů.

I proto byla první mise ukončena přesně po dvou letech, 26. září 1993. Na rok 1994 byla naplánována další mise, která měla odstranit některé původní nedostatky (například ovlivňování ekosystému betonem stavby), skončila však předčasně, a to kvůli obchodním sporům. Biosféra 2 pak žádné další vědecké poznatky o celkovém systému, protože univerzita změnila zařízení z uzavřeného ekologického systému na průtočný systém, kde lze manipulovat s množstvím oxidu uhličitého na požadované úrovni.

Hodnocení projektu Biosféra 2

Slehání, nebo varování? Názory odborné i laické veřejnosti na tento projekt se liší od extrému do extrému. Někdy je dvouletá mise označována za největší vědecký počin od přistání lidí na Měsíci, jiní poukazují na řadu nedostatků v plánování, které znehodnocují jakákoli data z projektu plynoucí. Ekologický kolaps v Biosféře 2 však neustále připomíná dopady klimatických změn, které zažíváme v současnosti. A nejde jen o otázku vyšších teplot. Je to také vyčerpávání půdy, kyselé deště, okyselování oceánů a rozpady potravních řetězců. Ekologie je multidisciplinární obor a vyžaduje pochopení různých složitých systémů, které nejspíše ani není v možnostech současné vědy.

Uzavřené ekosystémy a kosmonautika

Lidé zatím nejdále odcestovali na Měsíc. Cesta trvala jen několik dní, což bylo možné ještě řešit zásobami jídla. Co si představit, když řekne uzavřený ekosystém? Je to uzavřený prostor, ve kterém probíhají na sebe navazující procesy, které některé jeho produkty pohlcují a jiné z nich vytvářejí. Pro kosmonautiku je vytvoření dobře fungujícího uzavřeného systému produkujícího vzduch a potraviny pro lidi jednou z klíčových otázek uskutečnění meziplanetárních letů a mimozemskou kolonizaci.

Vytvořit pozemský ekosystém v malém ale není tak těžké, jak by se na první pohled zdálo. Malý uzavřený ekosystém si ale můžeme vytvořit doma sami. „Vezmete sklenici, dáte do ní kytku, třeba voděnku, trochu substrátu, vodu a zavřete to,“ začal svoji přednášku ve Velkém klubu plzeňské radnice v Plzni Petr Tomek.

Aby nám takový ekosystém k něčemu byl, museli by v něm být lidé. Pro meziplanetární lety potřebujeme systém, ze kterého něco získáme. „Uzavřený systém musí pracovat jako kyslíkový regenerátor, tedy pohlcovat CO2 a vyrábět O2, a musí v něm také probíhat uzavřený koloběh dusíku a vody. Pozemské experimenty se často soustředily jen na určité části uzavřených ekosystémů, a to ve vztahu k jejich budoucímu využití.

Základem experimentů s uzavřenými ekosystémy bylo pěstování rostlin. Pozdější experimenty se soustředily na pěstování vyšších rostlin. Od naklíčených semen a gelového substrátu se dále vyzkoušela hydroponie a aeroponie, při které je voda ke kořenům rostlin dopravována ve formě vodního aerosolu. „Další vývoj se postupně soustředil na hydroponické systémy, kde nejvyšší vývojovou metodou je ultraponie, při které distribuci vodního aerosolu ke kořenům rostlin pomocí ultrazvuku řídí počítač. Experimenty probíhaly na Zemi i ve vesmíru, pro pěstování rostlin se používaly skleníku podobné fytotrony. Na rozdíl od pozemského skleníku je totiž fytotron osvětlován zevnitř, osvit i teplota v něm bývá nastavena uměle.

Uzavřené ekosystémy by měly také zahrnovat domácí zvířata. Japonská křepelka je jedním ze zvířat, která by se mohla v uzavřených ekosystémech pěstovat. Pokus s nimi udělal slovenský kosmonaut Ivan Bella na stanici Mir), kam odvezl k dovyvinutí a vylíhnutí vajíčka.

Sověti se pustili do vytváření systémů pro meziplanetární lodě v roce 1964 systémem BIOS-1 v Krasnojarsku. Poslední vývojový typ byl BIOS-3, kde na celkové ploše 14 x 9 metrů bylo několik fytotronů, kde se pěstovala například pšenice, salát, zelenošáchor, řepa, brambory nebo zelí.

Projekty uzavřených systémů ale vyvíjejí i v USA. Například NASA Bio Home (1987) měl recyklaci kyslíku pomocí vyšších rostlin a uzavřený systém vody. Systém ale není úplně vzduchotěsný, takže některé výsledky lze jen těžko považovat za důvěryhodné. „Nejméně důvěryhodná je z mého pohledu Biosféra 2 v Arizoně. Přestože je to krásná stavba, už od začátku je tento systém nastaven špatně,“ říká Petr Tomek.

Tento skleník simulující miniaturní pozemský ekosystém pod několika kupolemi vznikl v poušti v Arizoně na celkové rozloze téměř 8400 m2 a je tak největším svého druhu na světě. Zahrnuje skoro 2000 m2 deštného pralesa, 850 m2 tropického oceánu, 450 m2 mangrovníku, 300 m2 savany, poušť a políčka. Kromě lidí v něm žilo pět trpasličích koz, 25 slepic, 3 prasata a okounovci nilští (ryby).

„Tento systém měl simulovat pozemskou biosféru, ale brzy zkolaboval, a to hned z několika důvodů: V systému se nahromadil CO2 , neprodukoval dostatek potravin, kterých byl jen omezený počet druhů a „posádka“ před vstupem do Biosféry 2 neprošla psychologickým výcvikem, takže se skupina uvnitř brzy rozpadla.

Pod názvem MELISSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative, tedy Alternativní miniaturní ekosystém podpory života) probíhá experiment s pětistupňovým ekosystémem i na evropském kontinentě. „Částečně uzavřené ekosystémy jsou již nyní součástí experimentální pozemské architektury., Vznikají tak domy, které umí zásobovat člověka vším, co potřebuje, tedy vodou i jídlem,“ doplnil Petr Tomek.

„Je dost pravděpodobné, že na meziplanetárních stanicích, které jsou ve vesmíru, budou zcela či částečně uzavřené ekosystémy. Projekt MELISSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative, tedy Alternativní miniaturní ekosystém podpory života) experiment s pětistupňovým ekosystémem na evropském kontinentě. Společný projekt několika univerzit a vědeckých institucí včetně Evropské kosmické agentury (ESA).

tags: #největší #uzavřený #ekosystém #na #světě #Biosféra

Oblíbené příspěvky:

• Elektrárna Prunéřov
• Ekologické aplikace radionuklidů
• Stochov a životní prostředí
• Příroda Skotska
• Metody pro zlepšení kvality ovzduší