Biosphere experiment van nul en generlei waarde

De acht "bionauten' die twee jaar lang onder een kunstig gebouwde, min of meer hermetisch afgesloten koepel in Arizona verbleven, hebben Biosphere 2 verlaten en zijn teruggekeerd in licht en lucht van de aarde. Het was vooral een modieuze fixatie, gebaseerd op iets vaags als "duurzaamheid'. volgens de Bionauten is nu bewezen dat mensen in principe in een hermetisch afgesloten microkosmos kunnen leven. De waarheid is dat het bewijs al was geleverd. Het experiment stelt in wetenschappelijk opzicht niets voor.

De acht "bionauten' die twee jaar lang onder een kunstig gebouwde, min of meer hermetisch afgesloten koepel in Arizona lief en leed met elkaar deelden hebben Biosphere 2 verlaten en zijn weer teruggekeerd in licht en lucht van Biosphere 1: de aarde. Nieuwe bionauten worden opgeleid om hun plaats in Biosphere 2 over te nemen.

Over de betekenis van hun vrijwillige gevangenschap bleken de bionauten, ondanks de ruzies en vele technische noodgrepen, eenstemmig. Bewezen was nu dat de mens in principe in een hermetisch afgesloten microkosmos kon leven en dat er veel van te leren was. De waarheid is dat dat bewijs al geleverd was en dat het experiment in wetenschappelijk opzicht van nul en generlei waarde was.

Het experiment in Arizona is een late nagalm van het micro-ecosysteemonderzoek dat eind jaren zestig in de belangstelling raakte en ook toen al - bescheiden - aandacht kreeg van ruimtevaartorganisaties die anticipeerden op een langdurig verblijf van de mens in de ruimte of op naburige planeten.

In eerste instantie was het een logische en veelbelovende uitbreiding van het bestaande ecologisch onderzoek. De gedachte was dat zich in de ontwikkeling van natuurlijke ecosystemen wetmatigheden voordoen die door de geweldige complexiteit van die systemen niet makkelijk zichtbaar worden, maar in goed gedefinieerde kunstmatige micro-ecosystemen aan het licht kunnen worden gebracht. In de micro-systemen zouden processen als energiedoorgifte, produktie en consumptie van organisch materiaal, successie van soorten, ontwikkelingen in soorten-diversiteit en ook stofkringlopen beter te bestuderen zijn.

In de praktijk betekende het dat meer of minder complexe maar wèlbeschreven en helder afgebakende levensgemeenschappen in het laboratorium onder TL-licht werden geplaatst. Bij voorkeur beperkte men zich tot goed gemengde aquatische ecosystemen (zoals algen met watervlooien in aquaria of flessen) omdat de ontwikkelingen daarvan goed te kwantificeren zijn. Terrestrische ecosystemen (planten en dieren onder een glazen stolp) zijn veel lastiger te beschrijven. Vanaf het prilste begin is de verleiding groot geweest de systemen geheel van de atmosfeer af te sluiten, al maakte dat chemisch en biologisch onderzoek vrijwel onmogelijk.

Het heeft geruime tijd geduurd voor men durfde toegeven dat het microsysteemonderzoek makkelijker problemen schept dan oplost en dat schaalverkleining bijna onoverwinnelijke moeilijkheden oplevert. Keer op keer loopt men vast op het klassieke probleem dat volume en oppervlak van voorwerpen nooit in gelijke mate zijn te verkleinen en dat sommige processen door het volume, en andere juist door het oppervlak worden beheerst. In dit geval kwam daar nog bij dat men wel een biotoop kan verkleinen maar niet de bewoners van die biotoop.

Een pijnlijke ervaring was dat de uitkomst van de experimenten volkomen bleek af te hangen van de selectie van soorten, aantallen en die bij de aanvang van de proef in het systeem werden ondergebracht. Daardoor misten de proeven in de praktijk de reproduceerbaarheid die in experimenteel onderzoek een voorwaarde is.

Een andere hindernis was dat stringente verkleining van een ecosysteem de onderlinge bereikbaarheid van planten en dieren onaanvaardbaar opvoert. In de natuur is niet iedere plant of herbivoor op elk moment voor elke herbivoor of carnivoor bereikbaar. De constante samenstelling die natuurlijke ecosystemen vaak vertonen (het "natuurlijk evenwicht') blijkt af te hangen van efficiënte barrières (in ruimte of tijd) tussen planten, herbivoren en carnivoren. In een klein aquarium ontwikkelt zich nooit een stabiele populatie slakken.

Men leerde beseffen dat er een niet te negeren relatie bestaat tussen de omvang van de voedselketens of voedselwebben die men in het systeem wenst onder te brengen en de minimum afmetingen die men het systeem geeft. Uiteindelijk zijn alle herbivoren, carnivoren en topcarnivoren aangewezen op de zonne-energie die planten weten vast te leggen. Men kan geen wolven houden in het Vondelpark zonder bijvoedering.

Ten slotte verwierf men het essentiële inzicht dat de netto-opname of afgifte van zuurstof en koolzuur van ecosystemen weliswaar afneemt naarmate zij "rijper' worden (al blijft de bruto-gasuitwisseling intens) maar dat zij op weg naar hun volwassen staat, of in reactie op verstoringen, een sterk beroep doen op de buffervoorraden zuurstof en koolzuur. Ontbreekt die mogelijkheid, zoals in hermetisch afgesloten systemen, dan kunnen catastrofale fluctuaties in populatiedichtheden optreden. Zuiver stofgesloten micro-ecosystemen eindigen vaak in ecologische misère, al ziet men nooit alle leven verdwijnen.

Bleek het onderzoek aan micro-ecosystemen bij nader inzien dus minder vruchtbaar dan was voorzien, de ontwerpers van Biosphere 2 hebben niet geaarzeld de grenzen te verleggen en een complete biosfeer, dus een samenstel van ecosystemen, na te bootsen. De inrichting van hun experiment wekt niet de indruk dat men van één van de inzichten uit het voorgaande ecosysteemonderzoek op de hoogte was.

De selectie van de 3800 soorten die in de koepel voor de aanleg van een regenwoud, een moeras, een savanne, een woestijn en een oceaan werden ondergebracht kreeg geen wetenschappelijke fundering en kwam in essentie volgens de inzichten van Noach c.s tot stand. In die opzet konden mensen natuurlijk niet ontbreken, hoewel voor ecosysteem-onderzoek de aanwezigheid van mensen natuurlijk een crime is. Het is toch de bedoeling dat zich het leven onder de koepel voltrekt zoals dat door de lokale omstandigheden wordt voorgeschreven of toegestaan. Wat ziek wordt moet op eigen kracht genezen of dood gaan en uiteenvallen.

Ook bij de keuze van het substraat, de grond, waarop de voedingsgewassen moesten groeien bewandelde men de makkelijkste weg. Na lang wikken en wegen werd het uiteindelijk gewoon uit de omgeving aangevoerd.

Was het tot op zekere hoogte te verdedigen dat het systeem, tegen gigantische kosten, luchtdicht van de omgeving werd afgesloten, onbegrijpelijk is het dat daarna doodkalm voedsel naar binnen werd gebracht. Even onbevredigend is het dat de koepel meer energie gebruikte dan die welke door de zon werd ingestraald. De bionauten hadden, ten behoeve van de handhaving van al die verschillende klimaten, een hoogvermogen aansluiting op het elektriciteitsnet voor de aandrijving van waterpompen, ventilatoren, machines en een overmacht aan computers die godweetwat voor onvolkomen waarnemingen stonden te verwerken.

Hoe het zij: de voorspelbare rampen zijn niet uitgebleven. Er ontstond zuurstoftekort, er braken plagen uit, de diversiteit liep snel terug en men kreeg voedselgebrek. Dat dat laatste de bionauten verraste is misschien nog het helderste bewijs van hun onbenul. Acht man laten leven van de opbrengst van nog geen 0,25 hectare is vragen om moeilijkheden, gegeven de oude vuistregel dat gemiddeld (voor alle klimaten en bodemsoorten op aarde) voor één persoon ongeveer 0,4 hectare grond nodig is. Zelfs als het lapje grond van voor tot achter was volgepoot met aardappelen of suikerbieten was het een hachelijke onderneming geweest. Nu moesten de knollen het zonlicht delen met koffie- en citrusbomen en tal van andere gewassen met een lage opbrengst.

Van alle stommiteiten die onder de koepel zijn uitgehaald is wel de voornaamste dat geen keuze werd gemaakt tussen twee onverenigbare doelstellingen: bewijzen dat mensen in een afgesloten systeem kunnen leven of aantonen dat men een biosfeer kan nabouwen die zichzelf in stand houdt. Geen ecoloog die inziet hoe mini-oceanen en mini-woestijnen de overlevingskansen van mensen onder een luchtdichte koepel kunnen vergroten.

Het experiment in Arizona was gebaseerd op een modieuze fixatie op zoiets vaags als "duurzaamheid', een naïef vertrouwen in "kringlopen' (keep the cycles going, was het motto) en op de bijna mystieke overtuiging dat "leven' zelf de voornaamste condities schept voor ander leven. Dat laatste in een wonderlijke interpretatie van de Gaia-hypothese van James Lovelock. Als publiekstrekker heeft Biosphere 2 zijn doel niet gemist, in wetenschappelijk opzicht heeft het niet meer opgeleverd dan de bevestiging van het inzicht dat mensen elkaar gauw op de zenuwen gaan werken en dat een verse droge betonvloer veel koolzuur kan opnemen.

Het schijnt het onontkoombare lot van het vak ecologie te zijn dat allerlei warhoofden, politici, wereldverbeteraars en nieuwe gelovigen zich er meester van maken. Nederland herinnert zich de volgens "ecologische inzichten' ingerichte wilde tuinen van Louis le Roy die geweldig tot de verbeelding spraken, erg veel mooie plaatjes opleverden en inmiddels zijn overwoekerd door inheemse flora of omgespit. Vijfentwintig jaar later staat het experiment met Biosphere 2 op geen ander niveau.

    • Karel Knip