ביוספרה 2
ביוספרה 2 (באנגלית: Biosphere 2), הוא מבנה שנבנה במטרה להיות מערכת אקולוגית סגורה ומלאכותית באורקל, אריזונה, ארצות הברית, על ידי ג'ון פולק אלן (John Polk Allen), יזם של ביוספרה חללית ושל תחומים אחרים. המבנה נבנה בין השנים 1987 ל-1989, והשתמשו בו כדי לבדוק האם וכיצד יכולים בני אדם לחיות ולעבוד בביוספרה סגורה, בעודם מקיימים ניסויים מדעיים. הניסוי בדק את השימוש האפשרי בביוספרות סגורות במושבות חלל, וכן איפשר את המחקר והמניפולציה בביוספרה מנותקת מהביוספרה של כדור הארץ. ביוספרה-2 הוא חלק ממאמץ מתמשך להבנת הביוספרה של כדור הארץ וכן ניסיונות לקדם מסע לחלל של המין האנושי.
המערכת הכילה "גן עדן למעלה על גבי נושאת מטוסים למטה" - מעל היו ביומים שונים כגון מדבר, שונית ימית, יער גשם, יער ממוזג וכמובן שדות חקלאות, ומלמטה היה סבך עצום של צינורות ומערכות נוספות שנועדו לסייע בבקרה ובתפעול של מחזור חומרים שונים - ולחקות בכך את המחזורים הביו-גאו-כימיים בטבע. שמונה אנשי צוות היו אמורים להסתגר במבנה ולבדוק כיצד ניתן לקיים מערכת סגורה שמדמה את התנאים בהתיישבות אנושית מרוחקת מכדור הארץ. לשם כך היה צורך לאזן את המערכות האקולוגיות ואת הזרמים השונים של חמצן, פחמן דו חמצני וכו', לדאוג שיארו בטווח ערכים מתאים. קשיים אחרים היו קשיים חברתיים שחוו חברי המשלחת. עם הזמן התברר כי המשימה קשה ממה שהעריכו בתחילה. נדרשו עוד ועוד התערבויות מבחוץ כמו הספקת חמצן, הוצאה של אחת מחברות המשלחת לאשפוז מחוץ לו, משלוחים של ויטמינים זרעים ועוד. בסופו של דבר המערכת האקולוגית יצאה מכלל שליטה - חלק מהמינים במתחם "נכחדו" ומינים אחרים יצאו מכלל שליטה. חלק גדול מהתערבויות אלה הוסתר מהציבור, ונמתחה ביקורת מדעית קשה על איכות הניסוי. לבסוף לאחר כשנתיים נפסק הניסוי בעקבות חבלה במתקן שנבע מחשש לחיי הצוות.
במשך מספר שנים, סביב 2006, המבנה לא נשמר בסגירות הרמטית בה היה. הנכס שנמצא ליד פרברי טוסון, היה מיועד לפיתוח מחדש למגורי קהילה. החל משנת 2011 המבנה משמש לשם מחקר מדעי ונמצא בבעלות אוניברסיטת אריזונה. נערכים בו מחקרים ללמד וללמוד על כדור הארץ, והמערכות שעל פניו.
תכנון ובנייה
הרעיון לביוספרה 2 עלה בתחילת שנות ה–70, בחוות "סינרגיה" בניו מקסיקו. דיירי החווה עסקו בחקלאות, תיאטרון ניסיוני, ויצור רהיטים — ראו את עצמם כאוספי השברים של הרס הציביליזציה המערבית. הממציא פול אלן (John P. Allen), אחד המייסדים, אמר פעם כי "התרבות המערבית לא סתם גוועת, היא מתה. אנחנו נוברים בהריסותיה כדי לקחת כל מה ששימושי לצורך בניית התרבות החדשה שתחליף אותה". [1]
חברי קבוצה החלה חלמו על מיזוג של אקולוגיה וטכנולוגיה לתחום חדש. הם גייסו את תמיכתו של אד באס (Edward Bass), בן למשפחה עשירה מטקסס שסיפק את עיקר המימון לפרוייקט דרך חברת Decisions Investment. הם הקימו חברה בשם ספייס ביוספרס ונצ'רס ("מיזמי ביוספרת חלל" Space Biosphere Ventures). באס מונה להיות יו"ר חברה, בתפקיד Executive Director, ו-Margret Augustine המנכ"לית. ב–1984 הודיעה החברה על כוונתה לבנות מבנה אטום שבתוכו ישמרו מערכות אקולוגיות שיספקו לקבוצת אנשים אוויר ראוי לנשימה, מים לשתייה ומזון למאכל.[1] הפרוייקט כולו עלה בסופו של דבר כ-200 מיליון דולר בין השנים 1985 ועד 2007.
המבנה "ביוספרה 2" תוכנן ונבנתה בין השנים 1987 ל-1991. המתקן נקרא "ביוספרה 2" מתוך הרעיון לפיו זו תהיה מערכת ביוספרית עצמאית לחלוטין, בדומה לביוספרה של כדור הארץ. זהו מבנה בעל שטח של 12,700 מטרים רבועים שנבנה במקור כמערכת אקולוגית מלאכותית סגורה בעיר אורקל (Oracle) במדינת אריזונה בארצות הברית. מתקן הזכוכית הענק נמצא למרגלות הרי סנטה קטלינה, במרחק שעה וחצי נסיעה מכונית מטוסון, בגובה 1,200 מטרים מעל פני הים.
בנייתה של ביוספרה 2 הסעירה את חלקים מהתקשורת וכן מדענים. הניו יורק טיימס דיווח על "חולמי המדבר בונים עולם מלאכותי".[1] קרל הודג'ס, מדען מאוניברסיטת אריזונה, טען בראיון למגזין "דיסקבר" כי הניסוי עשוי להפוך ל"פרויקט המדעי החשוב ביותר בכל הזמנים". בתוכנית "פריים טיים לייב" של ערוץ איי־בי־סי ניוז שיערו כי היא עשויה "להציל את העולם".[1]
חלק מהרעיון בביוספרה-2 היה שהיא תהיה בסיס להתיישבות בירח, במאדים או במושבת חלל אחרת. רעיון אחר היה להקים מערכת ביוספריות סגורות על כדור הארץ בנסיון לספק מעין "תיבת נח" מודרניות לאנשים עשירים או בני מזל שיוכלו לשרוד במקום זה לאחר אסון אקולוגי כלשהו - לדוגמה חורף גרעיני עקב מלחמה גרעינית. [2]
החברה שהקימה את ביוספרה 2 קיוותה להיות חברה רווחית, שתרוויח כסף ממכירת המצאות שונות ששולבו בפרוייקט, כמו בתחומים של טיהור מים ועיבוד נתונים, וכן ממכירת מערכות שלמות אם הניסוי יצליח ואם יהיה ביקוש להן. אלפי תיירים באו כדי לראות את המתחם בעת הניסוי. אנשי החברה קיוו שהן יוכלו למכור ביוספורות לקהילות עשירות שרוצות להקים מקלטים שונים. וכן קיוו שעד שנת 1995 ישגרו מערכת ביוספרית כזו למושבות בחלל או יקימו כאלה על הירח או מאדים. [1]
המשלחת הראשונה
המשלחת כללה 4 גברים ו-4 נשים שחיו במתקן בין 26 בספטמבר 1991, ל-26 בספטמבר 1993. שמונת אנשים אלה נבחרו מתוך 12 מועמדים שהתחרו על הזכות להשתתף בניסוי. המשתתפים למדו כישורים שונים הנחוצים לשרידה בקהילה מבודדת וקטנה. הרצון היה ברקע מגוון הן במחקר והן בעשייה או ניהול כדי להשתתף בצוות. כישורים של חלק מהמשתתפים היו בוטניקה, גידול בעלי חיים, הנדסה ו-הורטיקולטורה (הידע כיצד לגדל ולטפח צמחים). [3]
הצוות כלל את הרופא והחוקר Roy Walford וכן מדענים ומומחים נוספים - ,Jane Poynter , Taber MacCallum ,Mark Nelson ,Sally Silverstone ,Abigail Alling ,Mark Van Thillo, ו-Linda Leigh.
ביוספרה 2 הייתה אמורה להיות ניסוי ענק בדרך בה עבודות מערכת אקולוגית. התוכניות הצריכו 3,800 מיני צמחים ובעלי חיים, ובהם יונקי דבש וגלגויים, (פרימטים הדומים ללמורים ומכונים בוש בייביז). השפכים היו אמורים לעבור טיהור בשאיבה דרך האדמה, שם יסולקו מהם זיהומים על ידי חיידקים. [1] כמה מן החיות המבוייתות שתוכננו לאזור החקלאי במשלחת הראשונה כללו 4 עיזים מסוג Pygmy goats ועז אחת מסוג Billy goat מהאזור המישורי של ניגריה, 35 תרנגולות ו-3 תרנגולים, שתי חזירות וחזיר אחד כמו גם דגי אמנון שגודלו במערכת בריכות אורז ו-Azolla שמקובלת מזה כ-1,000 שנים בסין. המערכת החקלאית סיפקה 83% מהדיאטה הכוללת של המתיישבים, שכללה יבולים של בננות, פפאיות, בטטות, סלק, בוטנים, שעועית מסוג lablab ו-Cowpea, אורז, וחיטה. לא ניתן היה להשתמש בחומרי הדברה רעילים משום שאלה ישפיעו על בריאות המשלחת. נבחרה אסטרטגיה של "אריזת-מינים" כדי להבטיח שרשתות מארגי המזון והתפקוד האקולוגי ימשיכו לתפקד גם אם חלק מהמינים לא יחזיקו מעמד. במהלך השנה הראשונה שמונת אנשי הצוות דיווחו על רעב מתמשך. במהלך השנה השנייה, הצוות ייצר טונה עודפת של מזון, הצריכה הקלורית עלתה, והם העלו חלק מהמשקל שאיבדו בשנה הראשונה.
פציעה של חברת צוות
בעיה ראשונה בחזון של ביוספרה ללא התערבות הייתה פציעה של אחת מחברות הצוות. שבועיים לאחר תחילת המשימה נקטע קצה אצבעה של הביוספראית ג'יין פוינטר במכונה לדיש אורז. הרופא המשימה, רוי וולפורד, חיבר את הקצה בחזרה, אך לאחר מכן החליט שעליה לצאת לבית חולים לצורך ניתוח נוסף. כעבור כמה שעות חזרה פוינטר פנימה. [1]
עם הזמן נדרשו חברי הצוות למשאבים שונים מבחוץ באופן בלתי מתוכנן. כאשר חזרה פוינטר למבנה, היא נשאה איתה תרמיל גדול שקיבלה מהנהלת ביוספרה 2, ובו ציוד כגון חלקי מחשב וסרט צילום צבעוני. לעיתונאים נודע על המשלוח החשאי הזה רק חודשים לאחר מכן. בסופו של דבר נודע לעיתונות כי אנשי צוות העבירו משלוחים רבים נוספים לביוספרה 2 וציידו אותה בזרעים, ויטמינים, מלכודות עכברים ופריטים נוספים, פעמיים בחודש. עובד לשעבר גילה שמהנדסים התקינו מסנני פחמן דו־חמצני כדי שאפשר יהיה למנוע עליה מסוכנת של הריכוז שלו ובכך לשלוט באופן מלאכותי באטמוספרה של ביוספרה 2. [1]
קשיים בגידול מזון
מזג האוויר היה מעונן בחודשים הראשונים של המשימה, מה שעיכב את צמיחת היבולים והקשה על גידול מזון. אנשי הצוות נאלצו לפרוץ אספקת מזון חירום של שלושה חודשים שהוחבאה בחשאי במבנה. התכנון המקורי שימוש במאגר מזון חירום שתוכנן שלא ייעשה בו שימוש. [1]
משתתפי הניסוי, נאלצו לעמול קשה כדי לספק צרכים בסיסיים כמו מזון. מזון מעובד דרש מאמץ עוד יותר גדול - כדי לאכול פיצה נדרשו פעולות הכנה של כמה חודשים של גידול חיטה וקציר שלה, גידול עגבניות, גידול וחליבה של עיזים, והכנת הגבינה עצמה. משתתפי הניסוי היו מדענים שבדקו את מצב הביוספרה המלאכותית ותפעלו אותה. הצוות כלל גם רופא שבדק את בריאות הנוכחים. אחד הקשיים היה חברתי שכן משתתפי הניסוי לא יכלו למשל לגעת באנשים אחרים וראו את קרובי המשפחה והחברים מבעד לזכוכית בלבד.
חברי המשלחת צרכו דיאטה דלת-קלוריות ועשירה בחומרי תזונה, שאותה חקר Roy Walford במחקרים על הארכת תוחלת החיים באמצעות דיאטה. במהלך השנתיים הצביעו סממנים רפואיים על כך שבריאות הצוות מצויינת. הם הראו אותו שיפור בריאות בנושאים כמו הורדת אחוז הכולסטרול בדם, הורדת לחץ הדם, וחיזוק המערכת החיסונית. הם איבדו בממוצע כ-16% ממשקל גופם, לפני שהגיעו להתייצבות ולעלייה במשקל בשנתם השנייה. מחקרים מאוחרים יותר הצביעו כי המטבוליזם של חברי הצוות הפך להיות יעיל יותר בהוצאת חומרי תשונה מהמזון שלהם, כהתאמה לתזונה שלהם.
בעיות באיזון של המערכות האקולוגיות
עם הזמן הופיעו בעיות שונות באיזון המערכות האקולוגיות והן סבלו מחוסר יציבות. אזור הערפל במדבר הפך להיות לח יותר בגלל התעבות ממסגרת המבנה. הסוואנה הייתה פעילה בצורה עונתית, הביומסה שלה נחתכה ונארזה על ידי הצוות כחלק מניהול מאזן הפחמן הדו חמצני. מינים חלוצים של יערות הגשם צמחו במהירות אבל עצים במערכת זו ובסוואנה סבלו מהלבנה ומחולשה עקב מחסור בעץ תומך, שבדרך כלל נוצר עקב תגובה לרוח בסביבה הטבעית. באזור הימי התרבו האלמוגים והצוות סייע לבריאות המערכת הימית על ידי קציר ידני של אצות מהאלמוגים, על ידי מניפולציות של רמות החומציות של המים כדי למנוע מהימים להפוך ליותר מידי חומציים, ועל ידי התקנה של Protein skimmer משופר כתוספת למערכת ה-Algae turf scrubber שהותקנה במקור כדי להסיר עודפי חומרי הזנה. אזור המנגרובים התפתח במהירות, אבל עם כמות פחותה יותר של Understory ביחס ליער ביצות טיפוסי, אולי בגלל כמויות נמוכות יותר של אור.
ביוספרה 2 סבלה מרמות פחמן דו חמצני אטמוספרי שעלו וירדו באופן ניכר, ורוב מיני החולייתנים וכל החרקים המאביקים מתו. האוכלוסייה של חרקים מזיקים כמו מקקים, צמחה במהירות. בניסיון להתגבר על כך הוכנסו למערכת נמלים, בנוסף לשני מיני נמלי העצים שחיו בה קודם. בשנת 1993, הוכנסה למערכת בטעות מין של נמלה מקומית, Paratrechina longicornis והפכה למין השליט.
יונקי הדבש והדבורים מתו, והיבולים נותרו ללא מאביקים. נמטודות ואקריות העיוותים תקפו את הגידולים. המקקים שלטו ביד רמה. עשרה חודשים לאחר תחילת המשימה פירסמה ועדת המומחים המייעצת של הפרויקט דוח זועם המותח ביקורת על מטרותיו הלא ברורות ועל חוסר בקיאותם המדעית של אנשי הצוות. היחסים נעכרו עד כדי כך שכל חברי הוועדה התפטרו.
הניסוי המקורי נפסק כעבור שנתיים. עם בעיות אקולוגיות והפסדים כספיים ניכרים. אלן וחברי צוות אחרים פוטרו על ידי סטיב בנון שהיה אז משקיע שנקרא לחלץ את הפרוייקט מקשיים. [1]
סופו של הניסוי השני
ב–4 באפריל 1994, התגנבו אביגיל אלינג ומרק ואן תילו למבנה של ביוספרה 2. הם יצאו מהמתקן זמן קצר קודם לכן לאחר ששהו בו שנתיים. בשלב זה וגם שבעה אנשים שהיו סגורים בתוכו כבר חודש כחלק מהמשלחת השנייה. הם פרצו חמש דלתות וניפצו כמה חלונות כדי שאוויר יכנס פנימה. הם נעצרו כתוצאה מכך וסיפרו לעיתונאים כי עשו זאת מחשש לבטיחות משתתפי המשלחת החדשה. [1]
השלכות
תוצאה מעניינת של הניסוי הייתה הדגמה של הקושי לחקות את התפקוד של מערכות אקולוגיות או "ההון הטבעי" של הביוספרה של כדור הארץ, עם הון מלאכותי שנוצר על ידי בני אדם בטכנולוגיה מודרניות, של 1991. עם הוצאות כספיות של מעל 150 מיליון דולר, הצליחו שמונה אנשים להחזיק מעמד במשך שנתיים ו-20 דקות בביוספרה 2, אך נאלצו להכניס חמצן חיצוני למערכת בחצי השנה האחרונה בגלל ירידה לא צפויה ברמות החמצן באוויר. התברר כי בעקבות דישון יתר של האדמה, חמצן הגיב עם הבטון עליו נבנתה המערכת. כשמונה טונות של חמצן אבדו בצורה זו, מה שהוריד את רמות החמצן באוויר לרמה מסכנת-חיים. למרות שלא מדובר בבעיה מסובכת במיוחד (עם בידוד אחר של הקרקע ניתן היה להימנע ממנה - לא הייתה פה בעיה ביולוגית של התפשטות בלתי נשלטת של אצות באוקיינוס למשל) הדבר הוביל לפגיעה במטרות הניסוי. מובן שמושבת חלל אמיתית הייתה בבעיה קטלנית אילו הייתה יוצאת המערכת האקולוגית שלה מאיזון.
למרות מצב זה אין מדובר בהכרח בכישלון של המערכת והניסוי. הנסיינים הצליחו להחזיק מעמד במשך שנתיים מלאות, מה שאינו מובן מאליו. ושנית, מדובר במחקר שסייע רבות להבנת התנאים הדרושים לקיום מערכת ביוספרית סגורה, ואשר שלל חששות מפני בעיות רבות אחרות כגון התפשטות מוגזמת של פטריות או הדבקות במחלות מסכנות חיים. עם זאת, המחקר גם מדגים את המורכבות של המערכת ואת הקושי לקיים מערכת יציבה כאשר כמות המלאים נמוכה ביחס לכמות הזרם - כמות קטנה יחסית של חמצן - 8 טונות בסך הכל - הספיקה כדי ליצור משבר קיומי של המערכת. ראו נקודה 11 במאמר תריסר נקודות מינוף להתערבות במערכת.
לניסוי היו תוצאות המשך רבות ומגוונות כולל ניסיונות לגדל מערכות ביוספריות זעירות במעברות החלל, או לגדל צמחים על הירח.
ראו גם
- ספינת החלל כדור הארץ
- מערכת אקולוגית
- מחזור ביוגאוכימי
- הפלגה בחלל, התיישבות בחלל
- תריסר נקודות מינוף להתערבות במערכת
- מערכת מורכבת
- טיקופיה
- התמוטטות (ספר)
הערות שוליים
קישורים חיצוניים
- ביוספרה 2 בוויקיפדיה האנגלית
- קרל זימר, מה אפשר ללמוד מאחד הניסויים המדעיים המוזרים ביותר שנעשו אי פעם ניו יורק טיימס, מוסף הארץ, 06.05.2019
- מה קרה לאנשים שחיו תחת בועת זכוכית?, מאקו, 16/07/20