И уходил O2, как потом выяснили, с углекислым газом. Связывался кислород в СO2 и выпадал из оборота
Вроде не так. Впрочем, неважно. Я вот думаю: у нас над головой десятки километров атмосферы. А в этой Биосфере-2 хорошо если десятки метров. То есть буферный объём ничтожен. И да, у них там днём углекислый газ падал в ноль из-за фотосинтеза, а ночью зашкаливал из-за дыхания. Масса всех организмов на Земле незначительна по сравнению даже с массой атмосферы, не говоря о гидро- и литосфере. Но во всех сколько-нибудь реалистичных искусственных биомах в космическом пространстве или на других планетах количество воздуха, задействованной воды и грунта будет мало и сравнимо с биомассой, а значит, неизбежны сильные колебания содержания газов. Следовательно, без технических костылей, то есть аппаратов, поглощающих/выделяющих углекислоту, кислород, метан, аммиак, этилен и прочее, что на Земле бесследно растворяется в гигантском воздушном океане, не обойтись.