"Biosphere-2": Scheitern eines Experiments zur Schaffung eines geschlossenen Ökosystems

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Wir bauen eine groß angelegte Kolonie auf der Erde, völlig isoliert von der Außenwelt, pflanzen dort Pflanzen zur Sauerstofferzeugung, importieren Vieh und siedeln für zwei Jahre acht Kolonisten an! Eine großartige Idee für ein wissenschaftliches Experiment, um geschlossene Lebenserhaltungssysteme für mögliche zukünftige Kolonien auf demselben Mars zu schaffen. Es stimmt, diese Idee hat einen schwerwiegenden Fehler - Menschen. Sie erwiesen sich als einer der Hauptgründe für das Scheitern des ambitionierten wissenschaftlichen Experiments "Biosphere-2".

Was ist Biosphäre-2?

In den 1970er Jahren lernte der amerikanische Finanzier Edward Bass, der aus einer wohlhabenden texanischen Familie stammt, die mit Öl Milliarden verdiente, John Allen kennen, einen Ökologen, Ingenieur und Erfinder von Biosphere-2. Allen hatte Ideen, Bass hatte Geld für diese Ideen. In den 80er Jahren kristallisierten sich diese Ideen zu einem Projekt heraus, für das Bass es nicht bedauerte, 150 Millionen Dollar bereitzustellen.

Allen plante, 10 Quadratkilometer Land unter transparente Kuppeln zu legen und sie mit Pflanzen, Tieren und Menschen zu bevölkern. Wozu? Er wollte testen, wie flexibel das Leben ist, ob man es in eine luftdichte Kiste einschließen kann und ob es darin ausgewogen existieren kann. Außerdem könnte "Biosphere-2" (zumindest annähernd) zeigen, ob ein Mensch seinen gewohnten Lebensraum für die Besiedlung anderer Planeten mitnehmen könnte.

Der Bau begann 1987 in Arizona. Erschwerend kam hinzu, dass Fensterabdichtungen und andere Konstruktionen möglichst luftdicht sein mussten, um Luftleckagen zu minimieren. Andernfalls wäre das Team nicht in der Lage, Veränderungen der Sauerstoffdichte unter der Kuppel zu erfassen. Insgesamt konzentrierte "Biosphere-2" 180 Tonnen Luft.

Da die Luft tagsüber von der Sonne erwärmt und expandiert, nachts dagegen komprimiert wurde, mussten die Ingenieure diese Druckverluste neutralisieren. Dafür wurde beschlossen, riesige gewölbte Zwerchfelle zu bauen, die "Lungen" genannt wurden.

Insgesamt enthielt das Gebäude zu Beginn etwa 20 Tonnen Biomasse, vertreten durch 4.000 Arten. Gleichzeitig wurde erwartet, dass 5-20% von ihnen einfach aussterben würden. All diese Biomasse verteilte sich auf fünf wilde Biotope (Regenwald, Mini-Ozean mit Korallenriff, Mangrovensümpfe, Savanne, Nebelwüste) und zwei weitere anthropogene – Felder und Gemüsegärten, sowie Wohnbereiche mit Labors und Werkstätten, in denen der Mensch regiert. Am wenigsten Platz nahm das Meer ein - nur 450 Quadratmeter, während die Felder und Gärten für die acht zukünftigen "Bionauten" eine Fläche von 2500 Quadratmetern einnahm. Sie ließen sich auf vier Ziegen mit einer Ziege, 35 Hennen mit drei Hähnen, zwei Sauen und einem Eber nieder. Der örtliche Teich wurde von Fischen bewohnt.

Darunter befanden sich Räumlichkeiten mit technischer Infrastruktur und im Außenbereich wurde eine Erdgastankstelle installiert, die den gesamten Komplex mit Energie versorgte. Das geschlossene Ökosystem musste sich zu 100 % mit Wasser, Nahrung, Düngemittelabfällen und Luft versorgen. Berechnungen zeigten, dass all dies machbar war. Aber wie so oft ging kurz nach Beginn des Experiments etwas schief.

Laubhütten von Eden?

Acht Freiwillige, vier Männer und vier Frauen, betraten am 26. September 1991 zum ersten Mal dieses irdische Paradies. Sie hatten eine einfache Aufgabe: frühestens zwei Jahre später zurückzukehren. Natürlich hatte das Team all die Monate keine Zeit, sich zu langweilen. Sie haben auf den Feldern gearbeitet, sich um die Viehzucht gekümmert und geplante Experimente durchgeführt.

- Um Pizza zu machen, musste ich Weizen ernten und Teig machen. Dann füttern und melken Sie die Ziegen für den Käse. Ich habe vier Monate gebraucht, um in Biosphere-2 Pizza zu machen“, sagte Jane Poynter, eine der Teilnehmerinnen des Experiments, während ihrer TED-Talks. Ihr zufolge verbrachte sie zwei Jahre und 20 Minuten in einer isolierten Welt.

Allerdings ist Jane hier nicht ganz ehrlich. Etwas mehr als zwei Wochen später hackte sich das Mädchen bei der Arbeit an einer Reisschälmaschine die Spitze des Mittelfingers ab. Ein ortsansässiger Arzt aus dem Team versuchte es anzubringen, aber der Finger wollte nicht heilen. Jane wurde dringend aus dem Paradies evakuiert und ins medizinische Zentrum gebracht, wo ihr Finger angenäht wurde. Sieben Stunden später kehrte sie in die Biosphäre zurück.

Aber sie erwähnt diesen Vorfall selten. Jane spricht gerne darüber, wie aufregend es war, zum ersten Mal eine wirklich andere Luft zu atmen, die außer ihr nur sieben Menschen auf der Welt geatmet haben. Und fühlen Sie sich wie ein Teil der Biosphäre.

„Als ich ausatmete, trieb mein Kohlendioxid die Süßkartoffeln an, die ich anbaute. Und wir haben unglaublich viel Süßkartoffeln gegessen. Und diese Süßkartoffel wurde ein Teil von mir. Tatsächlich haben wir so viel davon gegessen, dass ich orange wurde. Ich habe buchstäblich immer wieder dieselbe Kohle gegessen. Auf eine bizarre Art und Weise habe ich mich selbst gegessen.

Der Riss in der himmlischen Arche

Die Wüste war die erste, die aus dem Gehorsam des Menschen hervorging: Die angesammelte Feuchtigkeit an der Spitze der Kuppel erzeugte fast ununterbrochenen Regen darüber. Korallen im Ozean begannen zu sterben: Das Wasser nahm zu viel Kohlendioxid auf.

Im Laufe der Zeit bemerkten sowohl die Sensoren als auch die Kolonisten selbst einen Abfall des Sauerstoffgehalts in der lokalen Atmosphäre. Der Gehalt dieses äußerst wichtigen Elements sank in 16 Monaten von 21% auf kritische 14%. Wie Untersuchungen am Ende des Experiments zeigten, befanden sich im Inneren von „Biosphere-2“zu viele Zementstrukturen, die Kohlendioxid absorbierten und dadurch die produzierte Sauerstoffkonzentration reduzierten.

Lange Zeit mussten die Menschen praktisch im Hochgebirge leben. Sauerstoffmangel wirkte sich natürlich negativ auf die Gesundheit der "Bionauten" aus. Sowohl körperlich als auch geistig. Jane erinnert sich, dass ihr Arzt, damals ein ziemlich älterer Mann, irgendwann nicht mehr in der Lage war, die Zahlen zusammenzuzählen. Einige Teammitglieder konnten den Satz nicht beenden, da sie mittendrin zu Atem kommen mussten.

- Sie wachen nach Luft schnappend auf, weil sich die Zusammensetzung Ihres Blutes verändert hat. Und dann tust du buchstäblich das: du hörst auf zu atmen, dann atmest du ein und es weckt dich auf. Das ist furchtbar nervig.

Außerdem geriet die Mikroflora des Regenwaldes außer Kontrolle, die sich zu schnell zu entwickeln begann. Die unvorhergesehene Vermehrung von Mikroorganismen und Insekten verursachte zusätzlichen Sauerstoffverbrauch. Sie brüteten vor allem in Schwarzerde. Für die Versuchsfelder wurden die besten und fruchtbarsten ausgewählt.

Die Medien, die dem Experiment zuvor skeptisch gegenüberstanden und seine Teilnehmer teilweise als "Überlebens-Kult-Sekte" bezeichneten, posaunten, das Team sterbe buchstäblich langsam. All diese Faktoren haben dazu geführt, dass sich die Geschäftsleitung entschieden hat, die Sauerstoffversorgung des Himmels von außen mit einzubeziehen.

Menschlicher Faktor

Einer der wichtigsten Gründe für das Scheitern des Experiments war jedoch der Faktor Mensch. Keines der Mitglieder des "Biosphere-2"-Teams war länger als ein paar Monate isoliert. Nur Taber McCallum hatte die Erfahrung eines dreijährigen Segeltörns. Die Streitereien im Team teilten die Acht schnell in zwei Gruppen, die sich laut Jane auch nach so vielen Jahren nicht vertragen.

Jede Gruppe hatte ihre eigene Vorstellung davon, wie es besser und richtiger wäre, das Experiment fortzusetzen. Einige hielten es für notwendig, die Besatzung zu entladen und einen Teil der wissenschaftlichen Arbeit an die Wissenschaftler außerhalb der Kuppel zu übertragen, wobei die vollständige Isolierung geopfert wurde, um den Import / Export von Geräten und Proben zu ermöglichen. Andere glaubten, dass es notwendig sei, die Reinheit des Experiments vollständig zu bewahren und allein zu bewältigen. Sie befürchteten, dass Gegner das Experiment anführen würden, um den Import von Lebensmitteln zuzulassen, was ein echter Misserfolg des Projekts wäre.

Aufgrund von Konflikten konnte das Team nicht zusammenarbeiten und reibungslos vorankommen. Die Leute speisten getrennt, versuchten sich nicht in die Augen zu sehen und redeten sehr selten.

Die Konflikte wurden durch den Mangel an Sauerstoff und Nahrung verschärft, die Menschen wurden depressiv, irritiert. Dieselben Insekten und Mikroorganismen, die Sauerstoff fraßen, wirkten sich negativ auf das Wachstum von Pflanzen aus. Das Team war gezwungen, auf eine kalorien- und fettarme Ernährung umzustellen.

Der Diätprediger war übrigens derselbe Mediziner Roy Walford, der Janes Finger zu nähen versuchte. Er war überzeugt, dass die tägliche Ernährung eines Menschen ohne Fett auf 1500 Kilokalorien begrenzt werden sollte, was die Lebenserwartung eines Menschen auf bis zu 130 Jahre erhöhen würde. Leider starb er im Alter von 79 Jahren (11 Jahre nach dem Verlassen von Biosphere-2) an den Folgen eines Atemstillstands im Zusammenhang mit amyotropher Lateralsklerose. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass dies das Ergebnis der geringen Energieaufnahme des Wissenschaftlers sein könnte.

Wenn Walford auf eine solche Diät vorbereitet war, mochten viele andere Teilnehmer diese Einschränkung beim Essen nicht. Ständige Missernten, viele Stunden Arbeit auf den Feldern … das Team ließ den Gedanken an Essen nicht los und ihr Gewicht schmolz wie Eis auf heißem Asphalt. Taber von einem wirklich großen Mann wurde zu einem abgemagerten Märtyrer, der 27 kg abgenommen hatte und nur Obst, Gemüse, Nüsse und Hülsenfrüchte, Eier und Ziegenmilchprodukte aß.

Fleisch sah das Team nur sonntags - ein bisschen Hühnchen oder Fisch. Um keine einzige wertvolle Kalorie zu verlieren, leckten einige Teammitglieder, so Poynters Erinnerungen, nach jeder Mahlzeit die Teller ab.

Trotzdem stellte Walford, der bei allen Teilnehmern regelmäßig Bluttests durchführte, fest, dass die Indikatoren nahezu ideal waren: Cholesterin-, Insulin- und Glukosespiegel sanken und der Blutdruck normalisierte sich. Aber glücklicher wurden die "Bionauten" dadurch nicht.

Im November 1992 begannen einige der Kolonisten, Saatgut zu essen, das nicht im Gebäude angebaut wurde. Inmitten von Medienberichten über Lebensmittelverstecke, Lebensmittelschmuggel, Datenfälschungsvorwürfe beschloss der gesamte wissenschaftliche Beirat des Projekts, es zu verlassen.

Inzwischen hat sich die Öffentlichkeit eine Meinung über "Biosphere-2" als eine Art olympische Sportart gebildet (sie sagen, wie lange sie dauern wird, ohne die Türen zu öffnen), und nicht als wissenschaftliches Experiment, an einer Theorie, an der gearbeitet wird an einem Modell, schrittweise Änderungen vornehmen. Am Ende des Experiments war der Hintergrund um ihn herum also größtenteils negativ.

Nachgeschmack experimentieren

Im September 1993 wurden die Türen von Biosphere-2 geöffnet. Und sie ließen die erschöpften Kolonisten von dort frei. Das sagt Jane Poynter über den Moment der Befreiung:

- Ich würde sagen, dass wir alle ein bisschen verrückt geworden sind. Ich war begeistert, all meine Familie und Freunde zu sehen. Seit zwei Jahren habe ich Menschen durch Glas gesehen. Und so rannten alle zu mir. Und ich zog mich zurück. Sie stanken! Leute stinken! Wir stinken nach Haarspray und Deo und all dem Quatsch.

1994 begann die zweite Mission der "Bionauten". Bereits in anderer Zusammensetzung. Der Beton wurde umsichtig versiegelt und für 10 Monate in Gefangenschaft vorbereitet. Doch zunächst brachen zwei entlassene Mitglieder des ehemaligen Teams aus Protest in die Kuppel ein, öffneten mehrere Notausgänge und brachen 15 Minuten lang das Siegel. Außerdem waren fünf Gläser zerbrochen. Die Kommandanten der neuen Besatzung verließen nacheinander die Kuppel, und im Juni 1994 gaben die Sponsoren das Projekt auf und stellten seine Finanzierung ein.

Trotz all der Millionen Dollar, großzügigen Räumlichkeiten und bester schwarzer Erde kann die erste Mission zur Biosphäre-2 als gescheitert betrachtet werden. Die Menschen konnten keine stabile Sauerstoffzirkulation in ihrer Kuppel erreichen, und ständige Missernten und sich vermehrende Schädlinge bringen sie buchstäblich an den Rand des Überlebens. Darüber hinaus zeigten diese acht Kolonisten, dass der Mensch eines der schwächsten Glieder in einer solchen Isolation ist.

"Biosphere-2" steht noch immer in der Wüste von Arizona. Heute ist es eher ein botanischer Garten mit Kuppel, der der Landesuniversität gehört. Dort werden Experimente durchgeführt, aber nicht in so großem Maßstab. Exkursionen für Schüler und Touristen werden ständig durchgeführt. Eine der Attraktionen, die bei den Exkursionen gezeigt werden, ist die Inschrift des ehemaligen „Bionauten“: „Nur hier spürten wir, wie sehr wir von der umgebenden Natur abhängig sind. Wenn es keine Bäume gibt, haben wir nichts zum Atmen, wenn das Wasser verschmutzt ist, haben wir nichts zu trinken."