Текст книги "Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях"
Автор книги: Тони Джунипер
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 19 страниц)
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 ».
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».
По мере сборки системы биомы и биорегионы невидимо взаимодействовали со светом и микробами, чтобы создать здоровую и приятную атмосферу. Но смогут ли восемь человек жить в этом замкнутом микрокосме вместе со своим мини-городом и остаться здоровыми в конце двухлетнего эксперимента? Будет ли система земледелия производить достаточно еды? Были ли непредвиденные источники газовых примесей, которые могли сделать эксперимент нежизнеспособным? Многие эксперты предсказывали быструю гибель некоторых биомов. Другие задавались вопросом, сколько времени продержится система, прежде чем она подвергнется экологическому коллапсу.
Здесь, на Земле, они покинули Землю
В сентябре 1991 года «Биосфера-2» была готова. Был создан тропический лес площадью 1900 квадратных метров. Был подготовлен океан площадью 850 квадратных метров с коралловыми рифами. Мангровые заросли водно-болотных угодий площадью 450 квадратных метров, пастбища саванн площадью 1300 квадратных метров и туманная пустыня площадью 1400 квадратных метров – все это функционировало нормально. На сельскохозяйственном участке площадью 2500 квадратных метров производилась еда, которая питала команду. Жилые помещения были готовы. Помимо некоторого количества электроэнергии, отопления и охлаждения, подаваемых извне, как только двери будут закрыты, единственные вещи, которые попадут в Биосферу 2, – это солнечный свет и информация.
Когда 26 сентября взошло Солнце, брамин из Индии, тибетский геше и тольтек племени курандера пели молитвы. Затем Рой Уолфорд, Джейн Пойнтер, Табер МакКаллум, Марк Нельсон, Салли Сильверстоун, Эбигейл Аллинг, Марк Ван Тилло и Линда Ли вошли в Биосферу 2. Герметичные двери были запечатаны за ними, и они приступили к двухлетнему эксперименту, в котором они будет жить и работать в замкнутом мире, созданном как микрокосм Земли и ее систем. Они будут полагаться на маленькие кусочки тщательно отобранной пленной природы, хранящиеся внутри комплекса, чтобы перерабатывать отходы, очищать воду, поддерживать воздух и производить пищу.
К моменту закрытия «Биосфера 2» стала главной туристической достопримечательностью (Марлон Брандо был среди знаменитостей), и команда вошла в нее на фоне шквальной рекламы. Они были олицетворением здоровья и жизненной силы. В комбинезонах, напоминающих супертренированные команды космических шаттлов, вошедших в историю за десять лет до этого, этот экипаж, будучи привязанным к Земле, должен был отправиться в еще более уникальное путешествие.
Как и другие, Марк Нельсон был подготовлен к эксперименту с помощью короткого заключения в тестовом модуле, который был настроен как крошечная версия Биосферы 2. Он описывает свой краткий опыт того, что должно было произойти, как «поразительный интуитивный опыт». Он был размером с гостиную, и в любой момент можно было увидеть все растения, которые обеспечивали воздух, которым вы дышали, и большую часть вашей еды.
Я знал обо всех этих вещах интеллектуально, но я не ожидал крайнего удовольствия от того, что был полностью связан с системой. Я был частью этой живой системы и чрезвычайно благодарен ей за то, что она работала над предоставлением всех необходимых мне услуг. Эти 24 часа были одним из самых поразительных переживаний, которые у меня когда-либо были. Это действительно возбудило мой аппетит ».
Несмотря на это, Нельсон все же обнаружил, что «пребывание в нем было своего рода шоком». Он вспоминает, как «мы выращивали еду, тестировали системы и работали вместе». Мы работали с полчищами ученых и техников, и внезапно, когда мы закрыли этот воздушный шлюз, нас оказалось всего восемь человек в этой удивительной живой системе. Я вошел туда с величайшим волнением. В то время это был большой прыжок в неизвестность. Некоторые техники делали частные ставки на то, что нас не будет там к Рождеству из-за уровня углекислого газа ».
Состав воздуха действительно был жизненно важен. Также фундаментальное значение для их повседневного благополучия имело здоровое питание. Они начали с некоторого количества продуктов, выращенных в Биосфере 2 до полного закрытия, но сельскохозяйственная система произвела более 80 процентов их продуктов питания в течение первого года миссии. Хотя в их рацион входило большое количество питательных культур, команда страдала от голода и похудела. На второй год потребление калорий увеличилось, и они вернули часть потерянного веса. Несмотря на взлеты и падения с доступностью продуктов питания, их здоровье было отличным; действительно, некоторые показатели резко улучшились, такие как значительное падение уровня холестерина и улучшение функционирования иммунной системы.
Успех команды в увеличении производства продуктов питания во многом объяснялся тем, что они стали более искусными в использовании основного источника продуктивности в Биосфере 2: а именно солнечного света. «Большинство фермеров ограничены количеством осадков, – вспоминает Нельсон, – но для нас главным ограничивающим фактором было солнце. Любое место с солнцем и без растений было бесполезным, и мы скоро это исправили. Это помогло не только с продовольственной ситуацией, но и с проблемой углекислого газа. Мы потратили два года, заполнив растениями все возможные пустоты. Во второй год мы вырастили примерно на тонну больше продуктов питания, в основном за счет площадей, которые ранее использовались недостаточно ».
Несмотря на множество стратегий, разработанных для обеспечения стабильности систем, заключенных в стеклянный пузырь, вскоре были отмечены серьезные изменения. Как и ожидалось, концентрация углекислого газа в воздухе сильно колебалась. В воздухе за пределами герметичной системы концентрация этого газа составляла около 370 частей на миллион (ppm), и хотя она повышалась (и продолжает расти) на пару частей на миллион в год (она достигла 396 ppm в 2012), концентрации этого парникового газа в остальном относительно стабильны.
Внутри Биосферы 2 суточные колебания составляли целых 600 частей на миллион, с падением в течение дня, когда растения поглощали углекислый газ, с последующим повышением ночью, когда растения выделяли его естественным образом. Нельсон говорит, что «мы могли сидеть в диспетчерской и наблюдать за изменяющимися условиями. Примерно каждые пятнадцать минут уровень углекислого газа пересчитывался, и даже когда вы не можете видеть через окно, вы знаете, когда облако прошло перед солнцем, потому что скорость снижения CO2 будет снижаться по мере снижения фотосинтеза ».
Еще более значительными были сезонные колебания концентрации: зимой уровни составляли 4 000–4 500 частей на миллион, а летом – около 1000. Ученые упорно трудились, чтобы поддерживать более стабильный уровень углекислого газа, например, контролируя поливную воду, чтобы помочь быстрорастущим растениям быстрее удалять CO2 из воздуха. Они также собирали растительный материал в саванне, чтобы хранить его и содержащийся в нем углерод.
Менее ожидаемым было временное накопление следовых газов. Несмотря на то, что были предприняты все меры, чтобы избежать материалов, которые могут выделять токсичные газы, вскоре после закрытия было обнаружено, что что-то их выделяет. Нельсон вспоминает, что «мы обнаружили повышение содержания следовых газов во время анализа воздуха, и ученые снаружи сказали нам, что следы газа появились из-за клея ПВХ или растворителей. Мы разошлись веером, ища, пока в темном углу подвала техносферы кто-то не нашел маленькую бутылочку клея. Когда она была закрыта, крышка имела поперечную резьбу, поэтому из нее выделялись газы, которые мы могли обнаружить. Мы запечатали ее и отложили в сторону, и затем газ начал снижаться ».
Более тревожным с точки зрения благополучия экипажа внутри было изменение уровня кислорода. Начиная с нормальной атмосферной концентрации этого газа чуть ниже 21 процента, уровни неуклонно снижались и через шестнадцать месяцев достигли 14,5 процента. Для биосферы это было эквивалентно уровню кислорода, обнаруженному на высоте около 4000 метров над уровнем моря, и, помимо других симптомов, вызывало головные боли и усталость.
Для начала было непонятно, почему происходит повышение уровня СО2. Одним из предполагаемых источников была активность почвенных микроорганизмов. Считалось, что эти крошечные формы жизни разрушают молекулы углерода в почве быстрее, чем предполагалось, и когда атомы углерода были освобождены от химических связей, которые удерживали их в органическом материале почвы, они соединились с кислородом воздуха, чтобы сформировать СО2. Считалось, что этот процесс может привести к увеличению концентрации углекислого газа при одновременном снижении уровня кислорода.
Однако уровни углекислого газа не выросли так сильно, как ожидалось, и эксперименты показали, что на изменения, измеряемые в воздухе, воздействовал еще один фактор: CO2 поглощался участками открытого бетона внутри Биосферы 2. Скорее как богатые кальцием горные породы в реальном мире, CO2 откладывался в виде карбоната кальция в Биосфере 2, что эквивалентно геологическим месторождениям.
Оглядываясь назад, Аллен считает, что «самая большая инженерная ошибка, которую мы совершили, заключалась в том, что мы оставили голый бетон». Мы его не красили, поэтому внутрь вошли молекулы СО2, уносящие кислород. Было падение кислорода. На это ушло шестнадцать месяцев, но уровень неуклонно падал до такой степени, что люди начинали чувствовать дискомфорт ». Было решено повысить уровень кислорода искусственно, чтобы защитить здоровье биосферы.
Нельсон вспоминает, что «люди, смотрящие на нас со стороны, говорили, что это было похоже на просмотр замедленной съемки. Отчасти это произошло из-за того, что мы сидели на низкокалорийной диете, но также и из-за наличия кислорода. Оно стало настолько низким, что нам пришлось ввести немного кислорода, чтобы восполнить его в помещении. Когда оно упало примерно до 14 процентов, мы все двинулись туда, и кислород в тамбуре составлял около 25 процентов, прежде чем он был выпущен по всей Биосфере 2.
Люди начали смеяться и бегать, а затем я понял, что не слышал звука бега три-четыре месяца. Находясь там, когда был добавлен кислород, вы действительно ценили то, что считаете само собой разумеющимся – чистый воздух, воду и пищу. Без биосферы в воздухе не было бы свободного кислорода. Это ошеломляющий вывод, но мы действительно поняли это. Я попал в облако свежего воздуха, как 95-летний мужчина, и это было похоже на то, что мое тело прошло через десятилетия. Сколько людей благодарят биосферу за кислород?»
Незапланированные изменения наблюдались не только в воздухе. Некоторые виды тропических лесов быстро росли, но страдали от слабости. То же самое произошло и с древесными породами, произрастающими в саванне. Это произошло из-за отсутствия ветров, которые в природе помогают производить прочную и упругую древесину.
Пустыня стала больше походить на калифорнийский чапараль(тип субтропической жестколистной кустарниковой растительности). Мангровые заросли преуспели и быстро росли, но отличались от такой системы в реальном мире, с гораздо меньшим количеством подлеска, вероятно, потому, что стекла уменьшали уровень солнечного света.
Среди фауны некоторые из видов позвоночных, таких как птицы, океанические рыбы и рептилии, вымерли или значительно сократились в численности. Многие насекомые-опылители вымерли. Произошел всплеск популяции видов вредителей, включая тараканов (хотя, к счастью, они взяли на себя некоторые функции опыления). Несколько видов муравьев, которые были намеренно введены для поддержания тропических лесов, резко сократились и были заменены местными видами, которые пробрались в систему так, что никто и не заметил.
В океане произошли изменения. Из-за быстрого роста водорослей ученым пришлось войти в воду и вручную удалить их с кораллов, чтобы предотвратить гибель рифа. В результате поглощения углекислого газа морем уровень углекислоты повышался, что делало воду более кислой.
Кальций был добавлен в морскую воду, чтобы противодействовать этому эффекту, поскольку он представлял угрозу для всей океанской системы, и с ним нужно было бороться до того, как возникнут серьезные последствия, включая потенциальную гибель кораллов, которые не смогут нормально функционировать в слишком кислой среде.
Несмотря на эти экологические сдвиги, команда осталась здоровой и собрала огромное количество данных, и 26 сентября 1993 года – ровно через два года после входа в Биосферу 2 – они вернулись. Помимо освещения бесчисленных аспектов функционирования жизненных систем, они показали, как творческая и здоровая человеческая культура может поддерживаться небольшим кусочком функционирующей природы. Экипаж из восьми человек процветал на 2000 квадратных метрах сельскохозяйственных угодий, крошечном кусочке атмосферы и небольшом количестве воды. Они были первыми успешными путешественниками в другую биосферу.
