Что природа когда-либо делала для нас? Как деньги действительно растут на деревьях

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.