Biosfääri 2

Biosfääri 2 () on keinotekoinen suljettu ekosysteemi, joka sijaitsee Oraclessa Arizonassa. Se muistuttaa kasvihuonetta. Sen rakennuttivat Space Biosphere Ventures -yhtiön johtajat John P. Allen ja Margret Augustine. Rahoittajana toimi monimiljardardööri Edward P. Bass. Rakennus tehtiin vuosina 1987–1989. Tarkoituksena oli testata ihmisen elossasäilymistä esimerkiksi kuuasemalle tai Marsiin rakennetussa keinotekoisessa luonnossa, biosfäärissä. Biosfääri 2 maksoi 200 miljoonaa dollaria vuosina 1985-2007. 1990-luvulla asemalla tehtiin kaksi koetta. Ensimmäinen asemalla tehty koe takelteli pahoin suunnitteluvirheiden takia, ja toinen keskeytyi johtoryhmän riitaisuuteen.

Biosfäärin toiminta-ajatus 
Maapallolla eletään valtavan suuressa biosfäärissä, jossa eläimet syövät kasveja ravinnokseen, ja ihmisten ja eläinten eritteitä voidaan käyttää kasvien ravinnoksi. Tällöin ravinteet kiertävät suljetussa ekosysteemissä. Kasvit poistavat ilmasta hiilidioksidia yhteyttämällä auringonvalon avulla. Näin Auringosta tuleva valo ja muu säteily pohjimmiltaan pitävät biosfäärin ekosysteemiä käynnissä.

Näin Biosfääri 2 oli mallinnettu "Biosfääri 1:n" eli maapallon mukaan. Käytännössä se oli suljettu kasvihuone, "kupu". Biosfääri 2:n ajatus oli kokeilla omavaraista suljettua biosfääriä, jossa kasvit tuottivat ravintoa ihmisille. Ne tuottivat Auringon valon avulla yhteyttämällä happea. Ihmisten tuottamaa orgaanista jätettä käytettiin lannoituksen ja niin edelleen. Ilma, ravinteet ja vesi oli tarkoitus kierrättää suljetussa järjestelmässä.

Suljetun biosfäärin ajatuksena oli testata esimerkiksi tulevan kuuaseman täysin suljettua elossapitojärjestelmää, jossa ilma, vesi ja ravinto kiertävät samaan tapaan kuin Maan ekosysteemeissä aurinkoenergian avulla. Suljettuja biosfäärejä voisi käyttää myös Mars-lennolla ja muualla avaruus­siirto­kuntien rakentamisessa.

Biosfääri 2:n ala oli 12700 m2, josta ekosysteemejä 8400 m2. Biosfäärissä oli erityyppisiä "kasvillisuusalueita". Siellä oli kasvihuonemaisessa tilassa sademetsää, suota, valta­merta, savannia ja aavikkoa jäljitteleviä alueita ja lisäksi peltoja asuinalueella. Sähkö tuotettiin luonnonkaasulla.

Biosfääri 2 mahdollisti myös biosfäärin opiskelun ja manipulaation aiheuttamatta haittaa Maapallon biosfäärille. Biosfääri-kokeeseen osallistujat suunnittelivat itse biosfäärin ja kokivat tämän takia projektin omakseen. Kokeen rahoitti öljypohatta Edward Perry "Ed" Bass. Osallistujat olivat tavanneet niitä venäläisiä, jotka tekivät elossapitokokeita. Kokeeseen osallistui mm. ympäristötutkija Jane Poynter, joka kirjoitti aiheesta jälkikäteen englanniksi julkaistun kirjan.

Tausta 
Phil Hawe esitteli mahdollista avaruussiirtokunnan elämää vuonna 1982 pidetyssä ekotekniikan konferenssissa. Samoihin aikoihin pidettiin muitakin aihetta sivuavia konferensseja, jotka päättyivät vuoden 1983 the Cosmos Conferenceen. Näissä syntyi monesta ekosysteemistä koostuvan biosfäärin ajatus, ja muun muassa insinööri Dempster laski tarvittavien kasvien määrän. Vuonna 1983, jolloin kupu päätettiin rakentaa, 8 hengen "päätösryhmä" (muun muassa John ja Marie Allen, Bass, Nelson, Dempster, Hoffmann ja Hahn) olivat tehneet töitä yhdessä vuodesta 1974, ja kolme heistä vuodesta 1967. Samaan aikaan, vuonna 1983, ryhmä perusti Space biospheres Ventures -yhtiön.

Ensimmäinen koe 

Biosfäärissä tehtiin muutamia pieniä kokeita ennen ensimmäisiä pää­kokeita, joista viimeisessä Linda Laigh viipyi kuvussa kolme viikkoa. Vuosina 1991–1993 Biosfääri 2:n kupu oli suljettu, ja kahdeksan ihmistä eli sen sisällä. Koe alkoi 26. syyskuuta 1991, kun Roy Walford, Jane Poynter, Taber MacCallum, Mark Nelson, Sally Silverstone, Abigail Alling (tuli viime tipassa Silke Schneiderin tilalle), Mark Van Thillo ja Linda Leigh sulkeu­tui­vat ilmatiiviin kasvihuoneen eli "kuvun" sisään.

Koe ei onnistunut odotetusti. Viljelyalaa oli liian vähän kahdeksan ihmisen ravinnon tuottoon. Kasvit eivät tuottaneet tarpeeksi ravintoa, ja biosfäärin happipitoisuus laski aikaa myöten alun vähän yli normaalista 20,9 %:sta noin 16 kuukauden kuluttua 14,5 %:n tuntumaan. Tämä vastaa happipitoisuutta hieman yli 4000 metrin korkeudessa, mikä aiheuttaa monille hapenpuutteesta johtuvia sairastumisoireita. Pieni happimäärä johtui osin siitä, että betoniseinät imivät happea, mutta myös liian pienestä hapen tuotosta. 

Hiilidioksidipitoisuus nousi korkealle, 3400 ppm:iin. Eräässä vaiheessa hiilidioksidia oli kesällä 1000 ppm ja talvella 4000-4500 ppm. Ongelmat johtuivat syksyllä pilvisyydestä, joka aiheutui poikkeuksellisista sääoloista. Kasvit eivät saaneet riittävästi auringon valoa. 

Savannin ja sademetsän puumaiset kasvit olivat heikkoja, koska biosfäärin sisällä ei tuullut. Hiilidioksidipitoisuuden raju vaihtelu tappoi selkä­rankaisia ja pölyttäviä hyönteisiä. Sen sijaan kova­kuoriaisten ja muurahaisten määrä kasvoi räjähdysmäisesti.

Ihmiset näkivät biosfäärin sisällä ensimmäisen vuoden ajan nälkää, koska pellot tuottivat liian vähän. Kuvun sisällä viljellyt banaani, bataatti, papaija, riisi, vehnä  ja muutama muu kasvi tuottivat kuvun asukkaiden ravinnosta 83 %. Biosfääri tuotti 80 % tarvittavasta ravinnosta. 

Normaalisti biosfäärissä olemattomissa kasveissa, muun muassa tee­pensaassa elävä punkki tuhosi perunasatoa. Ongelmien takia biosfääriin jouduttiin tuomaan happea ja varusteita myös ulkopuolelta. Tämä vesitti projektin ajatuksen suljetusta, omavaraisesta ekosysteemistä. Ravinnon saamiseksi oli tehtävä työtä melkein vuorokauden ympäri. Noin 6 kuu­kauden kuluttua projektin alusta ryhmä oli jakautunut kahteen keskenään riitelevään osaan, ja ystävistä oli tullut vihamiehiä. Kokeen osallistujat laihtuivat nälän takia ja tuskin jaksoivat hankkia ruokaa itselleen työtä tekemällä. Siat tapettiin, koska ne kuluttivat biomassaa. Ensimmäisenä vuonna ryhmän jäsenet laihtuivat painostaan 16 %. Toisen ryhmän osan mielestä kokeella ei ollut enää tieteellistä arvoa, toiset halusivat jatkaa koetta.

Biosfäärissä asuttiin sovitut pari vuotta riidoista ja ongelmista huolimatta. Toisena vuonna ryhmä tuotti tonnin enemmän ruokaa kuin ensimmäisenä vuonna, ja kuvun asukkaat saivat painoaan takaisin.

Toinen koe ja projektin hajoaminen 
Tämän jälkeen biosfääriin tehtiin parannuksia. Maalis­kuussa 1994 aloitettiin toinen koe, jossa olivat mukana johtaja Norberto Alvarez-Romo, John Druitt, Matt Finn, Pascale Maslin, Charlotte Godfrey, Rodrigo Romo ja Tilak Mahato. Tällä kertaa biosfääri ruokki kuvun sisällä olleet. Rahoituksen johtamisen erimielisyyksien johdosta Steve Bannon palkattiin uudelleen projektiin, tällä kertaa johtamaan projektia huhtikuun alusta lähtien. Kaksi ensimmäisellä kerralla mukana ollutta projektin jäsentä, nyt konsultteina toisessa kokeessa mukana olleet, Abigail Alling ja Mark Van Thillo halusivat varoittaa sisällä olevia projektin hallinnon muutoksista, ja tulivat sotkeneeksi projektin avaamalla biosfäärin ovet ulkopuolelta. Neljän päivän kuluttua johtaja Norberto Alvarez-Romo lähti pois kuvusta hänen projektia vetäneen vaimonsa erottamispäätöstä koskeneen oikeudenkäynnin vuoksi. Tilalle tuli Bernd Zabel, mies jota oli aiottu ensimmäisen kokeen johtajaksi. 

Projektia ylläpitänyt Space Biospheres Ventures hajosi kesäkuun alussa 1994. Niinpä toinen projekti päättyi ennen aikojaan. 150 miljoonaa dollaria maksanut projekti joutui julkisen naurun ja pilkan kohteeksi. Projektiin osallistujat leimattiin lehdistössä hipeiksi. Tiedeyhteisössä kiisteltiin kokeista. Joidenkin mielestä kokeet olivat kuulentoihin verrattava seikkailu. Kokeilla saatiin tuloksia, joita ei pienemmillä biosfäärikokeilla olisi saatu. Toiset tutkijat pitivät kokeita vähämerkityksisinä ja vertasivat niitä muun muassa taidegalleriaan, teatteriin ja muihin ei-tieteellisiin kulttuuritoimintoihin epäillen kokeiden tieteellistä arvoa. Steve Bannon lähti projektista lopullisesti vuonna 1996, Tammikuussa 2005 Biosfääri 2 laitettiin myyntiin. Sen osti vuonna 2007 tutkimuskäyttöön Arizonan yliopisto.

Biosfääri 2 näytti, että suljetut keinotekoiset ekosysteemit ovat mutkikkaita, ja niissä voi tapahtua arvaamattomia asioita.

Katso myös 
Ekosysteemi
Elossapitojärjestelmä

Lähteet

Viitteet

Kirjallisuutta 
 
Marino, B.D.V. and Osum, Howard T. Biosphere 2: Research Past and Present (1999)

Aiheesta muualla 

 Biosphere 2  Virallinen sivusto 
Sivusto, jonka aiheina ovat biosfäärit ja myös Biosphere 2
Patentti, joka käsittelee huoneita joita käytettiin Biosphere 2:n paineen tasaukseen
 Google Maps Satellite view
 Website on biospherics and Biosphere 2
  - Patent for the expanding chambers used to equalize pressure in Biosphere 2.
 Me and the Biospheres website
 Paragon Space Development Corporation, formed with a team of engineers by Biosphere 2 crew-members, while still enclosed.
 Biosphere 2 bubble sold to developers
 Life Under Glass: The Inside Story of Biosphere 2 by Abigail Alling, Mark Nelson and Sally Silverstone, Synergetic Press, 1993
 Biosphere 2 Astronomical Observatory Illustrated history of its founding, operations, closing under Columbia University rule, and disposition with image galleries of its construction in 1999 and removal in 2008.
 Life in Biosphere 2 A talk by Jane Poynter at TED.
 Dreaming the Biosphere by Rebecca Reider, ISBN 978-0826346735
 Sign Posts of Dr. Roy Walford, Voyage of Biosphere 2  by Roy Walford, Chris Rowland'

Ekologia
Arizonan rakennukset ja rakennelmat
Tieteelliset kokeet