U jednom od svojih dnevnika spomenuo sam zatvoreni ekosistem. Neki mikrokosmos. koja postoji sama za sebe.

Dakle, zatvoreni ekosistem je sistem koji ne uključuje razmjenu tvari sa vanjskim svijetom.
To je kao Zemlja. Samo u smanjenom obliku.
Na slici - otvoreni sistem. Sve što je potrebno za svoju egzistenciju uzima iz okoline.
Zatvoreni ekosistem je potpuno odsječen od vanjskog svijeta. Štaviše, takav sistem ne zahtijeva nikakvo održavanje.

David Latimer je stavio Tradescantia u bocu i nije je otvorio 40 godina. Za to vrijeme biljka ne samo da nije umrla, već je formirala vlastiti ekosistem. Foodscantia se hranila vlastitim humusom. A rast biljke je zbog kiseonika koji proizvodi. Navodnjavanje je izostalo. Pošto je ovlaživanje vršeno kondenzatom.

Odlučio sam napraviti neke zatvorene ekosisteme. Samo to uradi! Ne kupiti. O da, takvi ekosistemi se također mogu kupiti.
Na internetu ima dovoljno informacija o tome kako se može napraviti takvo "čudo" prirode. Reći ću vam kako sam to uradio.

Prvo, za sletanje je potreban kontejner koji se može ponovo zatvoriti.
Naravno STAKLO. Uzeo sam običnu teglu. Ili u trgovinama možete kupiti hladne zaobljene staklene posude.

Drugo, zemlja. Uzeo sam običnu zemlju. Nema smrzavanja. Za drenažu koristim običan pijesak sa kamenjem.

Treće, biljke. Najčešći! Iz iskustva to mogu reći zatvoreni sistemi najbolje je uzeti vlagu. U mom slučaju, mahovina. Možete uzeti bilo koje biljke. Glavni kriterijum kompatibilnost biljaka. To može biti paprat, klorofitum itd.

Četvrto - dekor. Razumijete da to nije obavezno i ​​da se radi po volji. Na internetu pišu da je glavna stvar pri odabiru dekora da ne trune. Mislim da bi bilo super da još trune. Ovo naglašava prirodnost takvog sistema.

Sipajte drenažu, zemlju u teglu. Formiramo reljef. Zatim sadimo biljke. Za dekor sam uzeo figuricu anđela (planirano je da na njoj počnu rasti spore mahovine) i kamen. Stavljamo sve kako želite, vodu i plutu.

Važno je da u početku ne začepite posudu previše. Budući da u biljkama može biti izuzetno velika količina vode, one će jednostavno početi trunuti. Prvog dana se preporučuje da se posuda ne začepi. To višak vlage ispario. U mom slučaju, jednostavno sam sve uključio kako jeste.

U prvoj sedmici uočena je velika količina kondenzata u banci. I morao sam otvoriti posudu da pustim da voda malo ispari. Biljke su se ukorijenile. Mahovina je malo narasla.
Krajem druge sedmice u banci je uočen "vanzemaljski" život - pojavila su se dva velika komarca. koji je umro tri dana kasnije.
Danas se na figurici anđela na pojedinim mjestima uočava rast mahovine. Nažalost, ne mogu da fotografišem - tokom dana ima puno kondenzata na zidovima limenke.

Moj drugi sistem može biti otvoren ili zatvoren.

Biljka živi i ne umire zbog onoga što sakuplja solarna energija, koji mu je potreban za fotosintezu, sa vodom je još jednostavnije - u boci je samo ciklus vode. Isparava i kondenzira se na stijenkama boce, ovo su padavine. Biljka dobiva hranjive tvari iz komposta u koji se pretvara otpalo lišće. Dakle, ova biljka teoretski može živjeti vječno, ako na nju ne utječu neki vanjski faktori. Važno je napomenuti da je vrtlar u početku posadio četiri različite biljke u bocu odjednom, ali su samo najjače preživjele.

Napraviti takav zatvoreni ekosistem u boci nije tako teško:

1. Prvo morate pronaći odgovarajući staklena posuda sa dovoljno širokim ustima za lak pristup.


2. Need dobro tlo i kompost.


3. I naravno, sama biljka. Preporučuje se kao biljkeAdiantum (Paportonicus) , neke vrste Tradescantia (Tradescantia) i male kliceChlorophytum (Chlorophytum).


4. Potrebno ga je zaliti samo 1-2 puta prije zatvaranja.

predivno zatvoreni ekosistem, koji može postojati sve dok ima sunčeve svjetlosti. Čak i ako sav život na planeti izumre.

A evo i video snimka sa herojem, gdje on govori o tome kako se sve dogodilo i pokazuje svoj ekosistem.

Koja je snaga Hogweeda Sosnovskog i Rotana Golaveške? Osnovna mogućnost stvaranja zatvorenog ekosistema. Poslovni plan za farmu za uzgoj zečeva i nutrija.

U Kung Fuu se ne možete oduprijeti snazi ​​neprijatelja -
treba da se uskladis sa tim...
Bruce Lee "The Tao of Kung Fu"

U drugoj polovini sedamdesetih na području centralne Rusije pojavile su se dvije nove vrste živih organizama, čija je rasprostranjenost bila u prirodi masovne biogene epidemije. Mala riba rotan vatra, nakon što se nastanila u centralnoruskim barama, očistila je svoj životni prostor za sebe, uništivši sve plemenite ribe do korena. Sosnovsky-jev hogweed - divovski kišobran, ozbiljno je narušio ekološku ravnotežu, uklonivši sve druge biljke sa svog puta i bio je praktički neubijen. Sve tradicionalne metode obračuna sa ovim biogenim osvajačima svjetske dominacije bile su neuspješne. U početku se vjerovalo da su to ili neka vrsta super mutanata koji su se pojavili kao rezultat još jednog curenja radioaktivnih izotopa ili genijalne sabotaže američkih obavještajnih službi. Nakon što se pokazalo da je sve mnogo lakše. Hajde da pokušamo da shvatimo šta se ovde dešava.

Rotan firebrand nije mutant. Ovo je obična akvarijska riba koja živi u svom prirodnom okruženju u slivu rijeke Amur i na Dalekom istoku i sjeveroistoku Kine. Često se nalazi u mrijestištima jesetri, jedući njihov kavijar. Iz ovoga se zaključilo da je raseljavanje drugih ribljih vrsta iz srednjoruskih akumulacija povezano upravo s jedenjem kavijara. Treba napomenuti da je ovo zaista izuzetna riba. Ima ogromnu glavu i ogromna usta. Ona jede bukvalno sve, ponekad proguta mamac veoma duboko. Kanibalizam je široko razvijen u rotanu. Ribe se, na primjer, mogu jesti jedna drugu plasticna kesa. Rotan je izuzetno uporan. Odsečena glava može da diše još petnaestak minuta. Neki su rekli (nisam provjerio) da se riba zamrznuta u zamrzivaču mirno vraća u život nakon odmrzavanja. By izgled, rotan pomalo podsjeća na ribu s četkastim perajima koja je izumrla prije sedam miliona godina.

Sosnovskyjeva svinja također nije sabotaža američkih obavještajnih službi. Doveden je Centralna Rusija I.V. Staljin 1947. sa Kavkaza, zbog čega je u narodu dobio naziv "Staljinova osveta". Činilo se da može riješiti mnoge probleme Poljoprivreda, jer je davala 2.500 centara po hektaru i nije zahtevala nikakvu negu. Kasnije se pokazalo da ova biljka aktivno oslobađa furanokumarine, koji u dodiru s kožom izazivaju teške bolne i dugotrajne fotokemijske opekotine. Ove opekotine su vrlo slične rezultatu izlaganja jakom jonizujućem zračenju. Štaviše, nedavne studije su pokazale da sok koji luči Sosnowski's Hogweed ima toksična svojstva koja modificiraju mitozu i mutagena svojstva. (A.S. Pesnya, D.A. Serov et al. 2011). Glavna svrha supstanci koje luči Sosnowski's Hogweed je da utiču na mehanizam diobe ćelija u preliminarnoj fazi mitoze. Odnosno, ne stvara nikakve smetnje u zahvaćenim ćelijama, osim što blokira mogućnost diobe. U pripremi za diobu, neprijateljske eukariotske ćelije prolaze kroz "indukaciju apoptoze", odnosno programirano ćelijsko samouništenje.

Upotreba Hogweed Sosnowski kao glavne stočne hrane pokazala se nemogućom, jer mlijeko krava poprima karakterističan gorak okus i postaje neprikladno za ishranu potomstva i za piće od strane ljudi. Sakupljena u silosnoj jami, nakon nekog vremena, svinja otvara zidove svojih ćelija i pretvara se u smrdljivu kašu. Postoje sugestije da su procesi inducirani Sosnowskyjevim hogweedom nuklearne prirode, odnosno opekotine po tijelu i poremećaji u procesu reprodukcije stanica svih okolnih eukariota uzrokovani posebna vrsta radioaktivnost. Kada živo biće ispadne iz opšteg sklada prirode, to odmah upada u oči. Priroda disharmonije u slučaju rotana izgleda je vrlo slična prirodi disharmonije uzrokovane svinjskom travom, što može ukazivati ​​da je u oba slučaja riječ o istom biološkom efektu. Da biste razumjeli šta je ovaj efekat, razmotrite neka povezana zapažanja.

Rotan voli da živi u stajaćim akumulacijama, u močvarnim akumulacijama sa dobro razvijenom travnatom vegetacijom. U rezervoarima sa tekuća voda i rijeke, rotan se ne nalazi. Populacija rotana ima karakter "bolesti". Ako se rotani lansiraju u novonastali ribnjak, tada se populacija ne razvija. Rotan se pojavljuje samo na već postojećoj značajnoj populaciji drugih riba, uništava je, nakon čega održava svoju populaciju na konstantnom, prilično visokom nivou. Gotovo je nemoguće uzgajati rotane nakon razvoja populacije. Pokušaji uzgoja u tu svrhu, poput smuđa ili štuke, ne uspijevaju. Smuđ ne želi da živi u uslovima u kojima živi rotan. S druge strane, karas je sposoban koegzistirati s rotana, te su uočene fundamentalne promjene u populaciji karaša nakon pojave rotana. Ako je obično karas prilično mala riba, onda kada populacija rotana dostigne stabilan nivo, ukupan brojšaran se smanjuje, dok se značajno povećavaju. Rotan potpuno uništava druge vrste riba, ali s karasićem ulazi u svojevrsni sklad i obje populacije mogu koegzistirati zajedno.

Činjenica da se Sosnovskijev hogweed "brzo širi" po poljima i livadama nije istina. Već nekoliko godina posmatram razne populacije svinjca i pokazalo se da su prilično stabilne. Područje na kojem raste svinjac je svojevrsni čir na tijelu. Prilično je lokaliziran i ima stvarne granice. Čak i ako postoji otvoreno napušteno polje u blizini polja svinja i sjeme se može odnijeti vjetrom na znatnu udaljenost, biljka se ne širi dalje. Jedno od najomiljenijih staništa svile je rub šume. Na otvorenim prostorima iu šumi je mnogo rjeđi, iako sam na jednom mjestu na sjenovitom šumskom putu zapazio vrlo moćnu populaciju svinjskog trava. Prvi izdanci svinjetine pojavljuju se odmah nakon otapanja snijega zajedno s narcisima, tulipanima i ukrasnim bijelim lukom.

Vrlo veliki postotak populacije svinjske trave formira se oko aktivnih i napuštenih štala, gdje postoje površine sa zemljištem u kojima je narušena unutrašnja ravnoteža, posebno uzrokovana obiljem netrulog stajnjaka i/ili izostankom normalnog travnatog pokrivača oštećenog životinjska kopita. Obilje kravljeg pastrnjaka uz rubove puteva je upravo zbog činjenice da se preko ove teritorije obično tjeraju stada krava. U ovom slučaju su ispunjena oba uslova: gornji travnati pokrivač je uništen kopitima, a tlo je odozgo prekriveno svježim, a ne istrulilim gnojem.

Pa, u suštini, to je sve. Sada možemo početi objašnjavati sve gore navedene pojave. Prvo, pogledajmo istoriju nastanka života na Zemlji. Starost Zemlje procjenjuje se analizom supstance meteorita i lunarnog tla na 4,5 hiljada godina. Starost stijena u kojima je pronađen ugljenik očigledno organskog porijekla (sa karakterističnim izotopskim pomakom od 12 C i 13 C) je 3,8 milijardi godina. Brojka je solidna, ali glavna stvar je da je formacija Isua na Grenlandu, gdje je pronađen ovaj organski ugljik, općenito najstarija sedimentna stijena na Zemlji. Ova činjenica dokazuje "pretpostavku Vernadskog" - da život na planeti nastaje odmah, pošto se stvore minimalni uslovi za to... ali ovo je usput.

Prva živa bića na Zemlji bili su prokarioti ili, grubo rečeno, plavo-zelene alge, koje zapravo uopće nisu "alge", već najprimitivnije bakterije. Najstariji od njih pronađeni su na lokacijama Warravuna (Australija) - 3,5 i Onferwacht (Južna Afrika) - prije 3,4 milijarde godina. Pokazalo se da se radi o nekoliko vrsta cijanobakterija („plavo-zelenih algi“) koje se ne razlikuju posebno od modernih. Podjela živih bića na prokariote i eukariote (ove pojmove uveo je 1925. E. Shutton), zasnovana na prisutnosti ili odsustvu formiranog jezgra u njihovim stanicama, danas se smatra mnogo fundamentalnijom od, na primjer, podjele na "životinje" i "biljke"".

Koncentracija kiseonika na Zemlji do sredine proterozoika (prije 1,7-1,8 milijardi godina) ostala je na vrlo niskom nivou - ne više od 1%. Revolucija kisika dovela je do toga da prvi put u 2 milijarde godina postojanja živih organizama svijet postaje aeroban. Za stvorenja koja su u to vrijeme činila Zemljinu biosferu, to bi se moglo nazvati samo "trovanjem atmosfere planete kisikom". Svi prokarioti koji su postojali u to vrijeme bili su anaerobni i nisu mogli podnijeti povećanu koncentraciju kisika u zraku. To je prije svega bilo zbog činjenice da su mnogi procesi karakteristični za prokariote - na primjer, enzimski kompleks odgovoran za fiksiranje N 2 potisnut molekularnim kisikom. Prelazak na atmosferu kiseonika doveo je do prve globalne ekološke krize u istoriji života na Zemlji.

Zapravo, ova revolucija kisika išla je otprilike paralelno s drugom revolucijom - pojavom eukariota i višećelijskih organizama. Za prokariote, višećelijski organizam ne može nastati. Nejasno je zašto su samo ćelije s nuklearnom ovojnicom i DNK pakiranjem pomoću histona sposobne formirati višestanične organizme. Ipak, prokarioti su morali popustiti i zauzeli su takve ekološke niše na planeti koje karakterizira nedostatak kisika. Poznato je da se voda "pokvari" ili "truli" ako se ne kreće. Cijanobakterije su glavni sudionici "cvjetanja vode", što dovodi do masovnog ubijanja riba i trovanja životinja i ljudi. zabavna činjenica je da su cijanobakterije kreatori Zemljine atmosfere kisika i trenutno proizvode do 40% cjelokupnog kisika... a u isto vrijeme ne mogu tolerirati njegovu visoku koncentraciju.

Uz sve to, ostaje glavna činjenica - prokarioti su najnepretenciozniji i najotporniji stanovnici na planeti. Oni su potpuni autotrofi. Za njihovu životnu aktivnost ne treba NIŠTA osim vode, topline i ugljičnog dioksida. Za njih nije potrebna ni svetlost, ni organska materija, ni kiseonik. Oni su se prvi pojavili na planeti i kao rezultat neke globalne katastrofe posljednji će je napustiti. Pa šta je sa našim rotanom? Da bismo objasnili neobičnosti oko ove ribe, treba pretpostaviti da je kvazi-autotrof - odnosno da je sposoban jesti autotrofe - cijanobakterije. Dakle, samo prisustvo plavo-zelenih algi i drugih anaerobnih organizama dovoljno je za život rotana. Koncentracija anaeroba je veća, što je niža koncentracija kiseonika, oni ne vole kiseonik. U početku, rotan ulazi u okruženje s normalnom koncentracijom obične ribe i uništava ih sve, jedući kavijar i pomfrit, a paralelno s tim i sve što mu se nađe na putu. Međutim, koncentracija ribe u mali ribnjak postaje toliko visoka da nivoi kiseonika dramatično padaju. To uzrokuje nagli porast populacije anaerobnih organizama i prije svega cijanobakterija. Sjećaju se svoje legendarne prošlosti prije dva miliona godina. Ali to je samo u korist rotana, jer mu je sasvim dovoljno da jede cijanobakterije doživotno. Možda mu u potpunosti zamjenjuju kisik. Zajedno sa rotanom u takvim uslovima može opstati samo riba, koja može postojati i sa niskim sadržajem kiseonika - karasi. To je sve.

Situacija je interesantnija sa Sosnovskyjevom svinjskom travom. Nakon što se na određenom području pojavi područje s vrlo niskim sadržajem kisika: oštećeno tlo, visoka koncentracija svježeg stajnjaka, u tlu se događa lavinsko razmnožavanje cijanobakterija i drugih anaerobnih tvari. Hogweed aktivno asimilira ove organizme, što rezultira Povratne informacije- što je više cijanobakterija, to je aktivniji rast svinjskog trava i niža je koncentracija kisika, a samim tim brži rast anaerobne cijanobakterije. Ali, hogweed je teže živjeti od rotana, jer ima mnogo više habanja na cijanobakterijama u tlu nego u vodi. Mnogi od najjednostavnijih eukariota će se zakačiti za poslasticu. Dakle, morate ih sve pobiti! Da bi izvršila ovaj zadatak, svinjac ispušta posebne tvari u tlo koje djeluju samo na eukariotske ćelije, odnosno na one stanice koje imaju jezgro i obavljaju svoju borbenu misiju - zaustavljaju proces diobe stanica u periodu samotestiranja. Ako ćelija ne sadrži jezgro, onda je hogweed ne dodiruje - to je njena hrana.

Nema ničeg čudnog u činjenici da se biljka može hraniti bakterijama. Postoji oko 600 biljnih vrsta koje su se prilagodile hvatanju i varenju malih životinja, uglavnom insekata. Kako bi se zaštitila od letećih agresora, svinjac ispušta aktivne furanokumarine u zrak i njima impregnira površinu cijele biljke - tako da neprijatelj ne prođe. Ni mušice, ni buve, ni gusjenice ne mogu se hraniti svinjskom travom. Jedini izuzetak su insekti, uključujući i pčele, koje prašak dopušta do svojih kišobrana radi efikasnog oprašivanja, iako se vrlo dobro oprašuje, tako da leteći insekti nisu osnovni za nju. Takav mehanizam djelovanja Hogweeda objašnjava nevjerovatnu složenost uništavanja ove čudne biljke. Pošto mu gotovo ništa ne treba, ništa mu se ne može oduzeti. Borba protiv najžilavnijih stvorenja na planeti cijanobakterijama je nerealna. Gotovo je beskorisno kositi kravlji pastrnjak, jer raste iz malog komada korijena. Ako ga pokosite prije pojave kišobrana, tada se iz dvogodišnjaka pretvara u trajnicu i tvrdoglavo će rasti dok ne da potomstvo. Ako ga pokosite nakon što se sjeme pojavi, malo je vjerovatno da će biti moguće izbjeći ulazak svježeg sjemena u tlo. Traži po ključna riječ"Sosnovsky's hogweed" prepun je opisa neuspješnih pokušaja da se savlada ova biljka. Hogweed zaista ima moć cijanobakterija i, usput rečeno, izgleda vrlo slično divovskim biljkama koje su postojale na Zemlji prije više miliona godina.

Dakle, uspjeli smo odgovoriti na pitanje "Ko je kriv?" sada treba da pređete na sledeći korak i odgovorite na pitanje "Šta da radim?". Na osnovu postojanja živih bića sa abnormalno visokom stopom preživljavanja i nepretencioznosti, kao i abnormalnom stopom reprodukcije, moguće je stvoriti zatvoreni ekosistem koji bi postojao kao koncentrisana divlja priroda i ne bi zahtijevao ljudsku brigu. Jedina stvar koju čovjek duguje takvom sistemu je da osigura odgovarajuću temperaturu i osvjetljenje. Kada bi postojala nezavisna energija nukleosinteze, takva bioćelija bi mogla postati potpuno autonomna. Ako je električna energija izvor energije, jedino što je potrebno od osobe je osigurati potrebno vanjsko električno opterećenje.

Životinje koje bi se mogle aktivno razmnožavati u takvoj bioćeliji trebale bi biti "uvjetno domaće". To mora biti životinja koja može samostalno živjeti divlje okruženje i u isto vreme budite veoma prijateljski raspoloženi prema osobi. Na primjer, dabar ne zadovoljava takve uvjete, jer je, unatoč činjenici da uspješno živi u divljini, prilično agresivan. Nutria, isti dabar, ali naprotiv, vrlo je prijateljski nastrojen i naširoko se koristi za uzgoj na farmama krzna i farmama. Očigledne poteškoće u uzgoju zečeva, za razliku od zečeva, koji su tradicionalni predmet rasprostranjenog "zečjeg uzgoja". Zec dobro živi u divljini i stoga je uslovno pripitomljen. Također, među "kvazidomaće" životinje spada i vidra, koja je, naravno, divlja životinja, ali se ponekad koristi i kao domaća. U nekim dijelovima Bangladeša vidre se koriste kao lovačke životinje - tjeraju ribu u ribarske mreže.

Za opisivanje zatvorenih sistema tipa "predator-plijen" koristi se dobro poznata Lotka-Volterra jednadžba, koju je Lotka prvi dobio 1925. da bi opisao dinamiku interakcije bioloških populacija. Sistem ima ravnotežno stanje kada je broj grabežljivaca i plijena konstantan. Odstupanje od ovog stanja dovodi do fluktuacija u broju grabežljivaca i plijena, slično fluktuacijama u harmonijskom oscilatoru. Stabilnost stacionarnog stanja prema Ljapunovu je moguća, ali u stvarnim uslovima to se mora eksperimentalno provjeriti. Razmotrimo primjer spregnutog sistema grabežljivac-plijen na primjeru svinjske trave i zeca.

Zec - Hogweed Sosnovsky

Zec je nevjerovatna životinja na svoj način. U prisustvu povoljnih uslova, reprodukcija kunića ima karakter biogene pandemije. Klima u Australiji je vrlo suha, što minimizira broj patogenih bakterija za zeca. Tlo je peskovito, što olakšava kopanje rupa i reprodukciju na neodređeno vreme, uništavajući sve useve farmera. Za borbu protiv zečeva u Australiji su uzgajani strašni virusi. U drugim dijelovima svijeta epidemije kunića se ne javljaju, jer je kunić vrlo osjetljiv na vanjsku bakteriološku infekciju. Dovoljno je da se jedan zec razboli, jer cijela populacija izumire. Zec je životinja koja može samostalno kontrolirati veličinu svoje populacije. Ako broj zečeva premašuje dostupnu hranu, životinje se okreću kanibalizmu i počinju jesti svoju djecu. Tijelo zeca je mini-fabrika za proizvodnju obogaćene stočne hrane. Zec, probavljajući travu, stvara "noćni izmet" obogaćen hranljivom hranom, koju i sam jede. Dijetalno meso kunića spada u tzv belo meso. Količina proteina u njemu je veća nego u jagnjetini, govedini, svinjetini i teletini. Meso kunića, što je više moguće, ispunjava zadatak povećanja korisnosti proteinske ishrane i smanjenja nivoa masti u ishrani, posebno zasićenih masti. Prema vitaminu i mineralni sastav meso kunića je superiornije od gotovo svih ostalih vrsta mesa.

Hajde da vidimo da su zec i Sosnowski's Hogweed savršeni jedno za drugo. Najvažniji problem koji sprečava da se uzgoj kunića istinski razvije je visoka osjetljivost kunića na bakteriološke bolesti, što njihovo održavanje čini skupim. Najviša čistoća i kvalitet mesa kunića ne dopuštaju suzbijanje prisutnosti aktivnih toksičnih tvari patogene bakterije. Hogweed savršeno rješava ovaj problem, jer je prirodni dezinficijens zraka i tla, potiskujući svojim izlučevinama sve mikroskopske eukariote. Zeleni zelje je idealna hrana za zeca. Budući da je zec prekriven gustom dlakom, furanokumarini koji izazivaju opekotine ne utiču na njega. Osim toga, zečevi većinu svog života provode u rupama duboko pod zemljom i izlaze na površinu da jedu samo noću. Zauzvrat, zečevi ostavljaju svoj neraspadnuti izmet na površini, što je idealan hranljivi medij za razmnožavanje cijanobakterija, glavne sirovinske baze Hogweeda.

Održavanje klimatskog režima

Za održavanje klimatskog režima u bioćeliji neophodno je prisustvo vodenih kanala. Opća temperatura unutar ćelije se cijelo vrijeme može održavati konstantnim optimalna temperatura uzgoj kunića i rast svinjetine - oko 22 stepena Celzijusa. Zatvoreni sistem rotan-cijanobakterija nikada neće dozvoliti da voda procvjeta i da se močvare. Obale kanala moraju biti ojačane izdancima džinovske topole i vrbe, koje se mogu naći u u velikom broju, na primjer, unutar grada Moskve. Ovo drveće dobro raste uz obale rijeka, ima snažan korijenski sistem i nenormalno visoku stopu rasta i neuporedivo preživljavanje. Dovoljno je odlomiti granu topole, napraviti od nje kolac, zabiti je u zemlju na proizvoljnom mjestu, tako da se ukorijeni i počne rasti. U gradu Moskvi, na deponijama, u blizini garaža, raste neka vrsta bambusa u blizini Moskve, dajući vrlo veliku zelenu masu. Ova stabla, zajedno sa vrbama, mogu postati osnova ishrane nutrije, koja će kontrolisati travnati režim u kanalima i nikada ne dozvoliti da zarastu u šaš i trsku. Nutria je životinja koja je po svojim tehničkim karakteristikama vrlo slična zečevima. Ona preferira istu klimu, razmnožava se uporedivom brzinom, kontroliše natalitet jedući djecu i mini tvornica stočne hrane jedući svoj "noćni izmet". Kao i zec, on je isključivo biljožder, čije su grane vrbe dovoljne da se sama prehrani. Ali nutrija je vodena životinja i u svakom slučaju će više voljeti trsku nego svinjsku travu. Staništa zeca i nutrije se ne ukrštaju. Nutria meso je prava poslastica. Po boji je slična govedini, po mirisu i ukusu podsjeća na pticu divljač, a u ukusnost, kalorije, sadržaj kompletnih proteina, masti, minerali i vitaminima nije inferioran u odnosu na meso kunića i govedine. Nutria mast je bijela, kremaste nijanse, po probavljivosti slična svinjskoj.

Korisni aditivi.

U takvoj bioćeliji ili ekosistemu zatvorenog ciklusa ima dosta mjesta za pčele - one zauzimaju svoju nišu i ne ukrštaju se ni sa kim. Prepoznato je da je svinja Sosnovskog odlična medonosna biljka, a med stvoren na bazi svinjske trave vjerovatno ima svojstva slična penicilinu. Šaran koji se dodaje u rotan je odlična dijetalna riba. Može se kuvati, pržiti i sušiti kao žohar. Kada je populacija rotana konstantno visoka, može se dodati vidra. Više voli sitnu ribu i najbolja hrana za nju je rotan. Predatorska vidra se ne križa s nutrijom biljojeda. Vidra kontroliše voluharice i glodare, ali najvažnije je krzno koje je jako lijepo i izdržljivo. Njegovo trošenje u poslu s krznom uzima se kao 100%.

Zanimljiv dodatak bioćeliji može biti "jestiva muharica" ​​- Amanita rubescens ili sivo-ružičasta muharica. Ova gljiva ima odlična nutritivna svojstva, vrlo je ukusna - slično bela pečurka ne potamni pri kuvanju. Obično daje vrlo veliku masu i raste u velikim kolonijama. Dugo sam proučavao uslove u kojima ova gljiva raste i vjerujem da se Amanita rubescens može hraniti i anaerobnim cijanobakterijama - pa će mu tlo na kojem raste Sosnowskyjev hogweed odgovarati. Vrijednost ove gljive je, međutim, mnogo više od samog sastojka hrane. Gljive su prirodni izvori melanina, koji je sposoban apsorbirati i pretvoriti tvrdu materiju u toplinu. jonizujuće zračenje. To je osnova za vitalnu aktivnost nekih vrsta gljiva, koje vrlo aktivno rastu na ruševinama nuklearne elektrane u Černobilu. U procesu razvoja reakcija nukleosinteze, melanin može biti potreban za mekše oslobađanje energije u nuklearnim reakcijama. Osnovna stvar u slučaju Amanita rubescens je da pod utjecajem topline melanin ne potamni - te stoga propušta običnu svjetlost i apsorbira samo tvrdo zračenje.

Očigledno, vrlo koristan dodatak za bioćeliju mogu biti mali člankonošci zvani "Schitni". Ima ih nekoliko vrsta i vjerovatno će svi odgovarati. Štitovi su najstarije životinje koje danas postoje na Zemlji. Nastali su čak i prije dinosaurusa u trijaskom periodu. Glavni korisni kvaliteti štitova su izuzetna preživljavanje u većini teški uslovi i najveća agresivnost prema svim ostalim živim bićima njihove biološke niše. Oni su u stanju da jedu sve što je manje od njih, a mogu i samostalno da regulišu svoj broj baveći se kanibalizmom. Dakle, štitovi mogu služiti u svrhu održavanja biološke čistoće bioćelije u smislu njihove veličine. Budući da rezervoar bioćelije pomalo podsjeća na lokvicu ili jarak, takvo kućište bi bilo idealno za štitove.

Opšti pogled na zatvoreni ekosistem.

Prije svega, ovo je ogroman staklenik bez pristupa vanjskom svjetlu. Sva rasvjeta je striktno umjetna. Lampe veštačko osvetljenje treba birati prema frekvencijskom odzivu fotosinteze. Fotosinteza ima vrhunac na dvije talasne dužine - 470 nm (plava) i 660 nm (crvena). Najefikasnije su LED lampe. Ove lampe imaju životni vek od 100.000 sati i troše 75% manje energije nego tradicionalne lampe. Osim toga, mnogo je lakše dobiti zračenje određene valne dužine od LED dioda; u tradicionalnim izvorima, boja sjaja je uglavnom određena bojom fosfora ili filtera u boji. LED diode su najhladnije lampe i neće uticati na temperaturni režim u bioćeliji. Plava talasna dužina je pogodnija za rast zelene mase. Za životinje i ribe temperatura boje zračenja nije bitna.

Postoji, međutim, mali problem - trenutne LED lampe dizajnirane za 220 volti su pretjerano skupe. Ali, morate obratiti pažnju na činjenicu da većina troškova leži u opadajućem pretvaraču sa 220 volti na 1,5-12 volti potrebnim za rad LED dioda. LED diode dizajnirane za rad s običnim baterijama su mnogo jeftinije. Uopšteno govoreći, LED tehnologija je, u stvari, izuzetno jeftina. Tipičan primjer. Na tržištu danas možete kupiti mali privjesak za ključeve za 50 rubalja, koji sadrži pravi laser. Sličan laser 60-ih godina bio je vlasništvo samo nekoliko laboratorija i koštao je mnogo novca. Inače, na istom bazaru možete kupiti više od 500 rubalja moćan laser zeleno svjetlo kojim je već sada moguće istaknuti leteće letjelice... Razvoj LED tehnologije u vrlo bliskoj budućnosti bi trebao dovesti do značajnog smanjenja cijene ove vrste rasvjete.

Glavni princip konstruktivne izgradnje staklenika proizlazi iz činjenice da su anaerobne cijanobakterije glavna energetska baza bioćelije. To znači da nedostatak kiseonika samo stimuliše aktivno oslobađanje kiseonika od strane cijanobakterija i stimuliše njihov rast, jer istiskuje sve aerobne žive organizme iz regiona. Stoga ventilacija nije potrebna. Mnoge moderne tehnologije zidova stambenih zgrada naglašavaju da ovi zidovi „trebaju da dišu“. U našem sistemu ovo stanje je isključeno. To znači, unutrašnji zidovi plastenik može biti presvučen pocinčanim željezom, a vanjski linoleumom. Pocinčano željezo se široko koristi u tehnologiji izrade lijesova za transport leševa s visokim sadržajem bakterija bilo koje vrste. S jedne strane, korozija takvog metala je minimalna, a s druge strane dobro štiti vanjski prostor od istih bakterija. Stoga smatram da pocinčano željezo treba koristiti i za zidove bioćelije i za krov. Takvi aktivni glodavci kao što su zečevi i nutrije mogu žvakati gotovo svaku površinu - ali neće moći raditi pocinčano željezo. Nosači staklenika koji drže krov mogu se napraviti od trupaca, ali uz dva upozorenja. Prvo, moraju se nositi azbestne cijevi ukopan u zemlju. Drugo, regali moraju biti omotani pocinčanom finom mrežom tako da ih glodari ne mogu oštetiti. … Sistem grijanja vode u kanalima mora biti reguliran temperaturnim senzorom i održavati strogu temperaturu u sistemu.

Tehnologija koja se ponekad koristi u građevinarstvu može se koristiti za pružanje optimalne toplinske izolacije i značajno smanjenje troškova bioćelije. okvirne kuće. U prostor između stubovi iz ploča se ulijeva nešto punila s povećanim toplinskim kapacitetom. U našem slučaju možete koristiti stare gume od smrvljene gume, koje su dobro zavarene u jedan komad blowtorch. Zanimljivo je da se u Sjedinjenim Državama, Maryland, usitnjena guma iz starih guma koristi kao premaz na igralištima - stoga bi takvo punilo trebalo biti prilično ekološki prihvatljivo.

Samodovoljnost eksperimentalnog ekosistema.

Na teritoriji centralne Rusije, a posebno Moskovske regije, postoji mnogo uništenih i napuštenih farmi - naslijeđe preminule ekonomije SSSR-a. Ove teritorije se mogu jeftino kupiti ili iznajmiti. Nažalost, ne mogu procijeniti koji će konkretni troškovi biti potrebni za obezbjeđivanje potrebnog nivoa rasvjete i održavanja temperaturni režim. Krzno i ​​meso zeca, krzno i ​​meso nutrije, krzno vidre, karasi imaju komercijalnu vrijednost. Sigurno bi neki Anastasijanci ili starovjerci mogli pronaći mnogo više netrivijalnih primjena za komponente bioćelije. Budući da se pretpostavlja da je ćelija zatvorenog tipa, potrebno je omogućiti mogućnost samoregulacije uslova unutar ćelije. Na primjer, poznato je da temperatura u štalama raste zbog vitalne aktivnosti mikroorganizama. Može se dogoditi da vanjska termoregulacija uopće nije potrebna. Vjerovatno neće biti moguće potpuno isključiti osvjetljenje iz takvog sistema, ali uzimajući u obzir da glavni mehanizam ćelije nije fotosinteza, već kemosinteza, vrijednost vanjskog osvjetljenja je značajno smanjena.

Na osnovu toga, može se pretpostaviti da će troškovi održavanja bioćelije biti minimalni i troškovi proizvodnje sistema će biti blizu nule.

Iosif Gitelzon, Andrej Degermendži, Aleksandar Tihomirov

„Institut za biofiziku SB RAN kreirao je jedinstveni biološki i tehnički sistem za održavanje života ljudi – BIOS-3. Eksperimenti sprovedeni na njemu su pokazali da posada od 2-3 testera, u autonomnom režimu, zbog zatvorenog ciklusa, može da obezbedi 100% svojih potreba u vodi i vazduhu 4-6 meseci, više od 50% u hrani. .

Na sistemima iste namjene, kreiranim u drugim zemljama svijeta, još nije postignut tako visok rezultat. Trenutno se BIOS-3 rekonstruiše u skladu sa međunarodnim standardima, u njemu su planirani dugoročni eksperimenti kako bi se simulirali cirkulacioni procesi kako bi se osiguralo autonomno postojanje osobe na lunarnim i marsovskim svemirskim stanicama.

Šta je zatvoreni ekosistem?

U zatvorenim ekološkim sistemima (CES) cirkulacija biogenih elemenata je organizovana na način da se supstance koje se koriste sa određene brzine pomoću nekih karika ovih sistema, istom prosečnom brzinom se regenerišu iz krajnjih proizvoda njihovog metabolizma u početno stanje pomoću drugih karika, a zatim se ponovo koriste u istim biološkim ciklusima.

Većina svetao predstavnik Prirodni WES je sama biosfera Zemlje: zbog kruženja tvari u njoj se podržava postojanje života, uključujući i čovječanstvo. U idealnom slučaju, ovi sistemi mogu postojati neograničeno.

U veštačkom EPS-u dizajneri nastoje da realizuju ciklus procesa prenosa mase sa minimalnom količinom otpada, tj. supstance koje se akumuliraju u sistemu u obliku neiskorišćenog balasta. U ovom slučaju potrebno je osigurati cirkulaciju protoka prijenosa mase između najmanje dvije vrste veza - sintisajzera tvari i njihovih destruktora. Rad prvih se najčešće zasniva na fotosintezi. Stoga se nazivaju fototrofnim, a sastoje se od jednog i drugog niže biljke(obično mikroalge), ili od viših. Drugi (destruktori) oksidiraju tvari dobivene u procesu fotosinteze i produkte njihove vitalne aktivnosti do komponenti (u idealnom slučaju do CO 2, H 2 O i mineralnih spojeva), koje opet koriste fototrofi.

Najvažnija heterotrofna karika u zatvorenim ekosistemima koje razmatramo je čovjek. On je taj koji formira zahtjeve za rad svih ostalih karika i, zapravo, postavlja intenzitet ciklusa kako bi zadovoljio svoje potrebe za kisikom, vodom i hranom. Za ZES uz učešće ljudi to znači i uključivanje u promet njihovih metaboličkih proizvoda, biljnog otpada i niza drugih supstanci. Treba napomenuti da takav ekosistem sa fototrofnom vezom, koji se sastoji od viših biljaka, ima veću izolaciju cikličkih procesa od onih kod algi, jer su potonje praktično nejestive i njihova biomasa se akumulira u obliku otpada. I dalje. ZES sa osobom može postojati van mreže dugo vremena. Ova nekretnina je tražena prvenstveno u prostorne svrhe.

Izgled hermetičke kabine zapremine 12 kubnih metara sa osobom u BIOS-1

Stoga ne iznenađuje nagli porast odgovarajućih naučno istraživanje povezan sa "svemirskim bumom" 1950-ih i 1960-ih, kada se činilo da je istraživanje Mjeseca i Marsa stvar bliske budućnosti.

Pionirska iskustva

Prvi istinski operativni zatvoreni sistemi za održavanje života na svijetu stvoreni su u SSSR-u u prvoj polovini 1960-ih. Glavna istraživanja tada su se odvijala u Moskvi - na Institutu za avijaciju i kosmičku medicinu Ministarstva odbrane, a kasnije na Institutu za biomedicinske probleme Ministarstva zdravlja SSSR-a (sada Institut za biomedicinske probleme Ruske akademije nauka) i u Krasnojarsku - prvo u Odeljenju za biofiziku Instituta za fiziku (IP) Sibirskog ogranka Akademije nauka SSSR, a zatim na Institutu za biofiziku (IBF) SB RAS. Istorijski gledano, u IBMP-u, potraga je u početku bila fokusirana na sisteme za održavanje života svemirski brodovi i orbitalne stanice, gdje je prednost davana upotrebi fizičko-hemijskih procesa, a u IBP - u zatvorenim ekosistemima za dugotrajne planetarne stanice, gdje biološke metode treba da imaju dominantnu ulogu u cirkulaciji supstanci. Ističemo da je prvim pristupom nemoguće stvoriti kompletan ciklus, jer su nepoznati načini umjetne sinteze visokokvalitetnih hranjivih tvari neophodnih za ishranu ljudi. Drugi je pošteđen ovih nedostataka. Sistemi za održavanje života zasnovani na njemu su autonomni, a samim tim i nezavisniji od trajanja misija u istraživanju dubokog svemira.

Raspored BIOS-3: 1 - stambeni dio: tri kabine za posadu, sanitarni modul, kuhinja-trpezarija; 2 - fitotroni sa višim biljkama: dva sa sjetvenom površinom od 20 m2 svaki; 3 - kultivator algi: tri fotobioreaktora zapremine po 20 litara za uzgoj Chlorella vulgaris.

Naravno, biološki EPS dozvoljavaju upotrebu elemenata fizičke hemije u sebi, ali samo kao komplementarne tehnologije koje povećavaju brzinu i stepen zatvaranja tokova prenosa mase. Sistemi u kojima se pretpostavlja takva integracija bioloških i fizičko-hemijskih metoda nazivaju se biološko-tehničkim ZES. Oni su ti koji su stvoreni u IBF-u.

Početak radova na izgradnji svemirskog ZES-a u IBP-u (u tim godinama Odsjek za biofiziku Instituta za fiziku Sibirskog ogranka Akademije nauka SSSR-a) bio je sastanak početkom 1960-ih između direktora Institut za fiziku Leonid Kirenski (akademik od 1968) i generalni konstruktor raketnih sistema Sergej Koroljov (akademik od 1958). Prijedlog Leonida Vasiljeviča za stvaranje zatvorenog ekosistema u Krasnojarsku sposobnog za autonomno postojanje dugo vrijeme zbog unutrašnjeg kruženja materije, Sergej Pavlovič je bio veoma zainteresovan. Održan je niz skupova na kojima su učestvovali osnivači ovog novog pravca u biofizici Ivan Terskov (akademik od 1981) i jedan od autora ovog članka Iosif Gitelzon (akademik od 1990) – dali su detaljno naučno opravdanje za svrsishodnost i realnost takvog rada. Koroljov je postavio jasan zadatak: u roku od nekoliko godina, na osnovu Odeljenja za biofiziku Instituta za fiziku Sibirskog ogranka Akademije nauka SSSR-a, stvoriti ekosistem sa zatvorenim kruženjem materije, sposoban da samostalno obezbeđuje dug boravak osoba u hermetički zatvorenom prostoru u uslovima koji se približavaju zemlji. Tada je država izdvojila dovoljno sredstava za privlačenje stručnjaka i nabavku potrebne opreme.

Ovaj zadatak se može podijeliti u tri faze. U početku (1964-1966) implementiran je biološki sistem BIOS-1 koji je uključivao dvije glavne karike: zatvorenu kabinu zapremine 12 m sa osobom i poseban kultivator zapremine 20 litara za uzgoj mikroalgi hlorele. Na osnovu rezultata sedam eksperimenata u trajanju od 12 sati do 90 dana, postignut je važan rezultat - potpuni zatvoreni ciklus za plin (izdahnuti zrak je pročišćen od ugljičnog dioksida, nečistoća, obogaćen kisikom proizvedenim hlorelom) i vode (uključujući i regeneraciju vode za piće, za kuvanje i higijenske potrebe).

Zatim, 1966. godine, BIOS-1 je nadograđen na BIOS-2 povezivanjem komore od 8,5 m sa višim postrojenjima na nju - setom povrtarske kulture. Povećali su izolaciju procesa prijenosa mase u sistemu zbog djelomične uključenosti u ciklus biljne hrane uključene u ljudsku ishranu. Osim toga, više biljke, poput klorele, učestvovale su u regeneraciji atmosfere da bi ljudi mogli disati. To je omogućilo smanjenje biomase hlorele, koja je neophodna za održavanje života, a samim tim i povećanje stepena izolacije procesa prenosa mase. A budući da je dodatni volumen kisika proizveden zbog fotosinteze viših biljaka, bilo je moguće provesti eksperimente s posadom od dva testera (najduži od njih je trajao 30 i 73 dana). Radovi u BIOS-u-2 nastavljeni su do 1970. godine. Prema njihovim rezultatima, po prvi put u svijetu, dokazana je mogućnost dugoročnog funkcionisanja vještačkog ekosistema "čovek-mikroalge-više biljke".

Početkom 1972. BIOS-3, fundamentalno novi vještački ekosistem, stvoren je u Krasnojarskom IBP-u. Za razliku od prethodnih, dobio je potpuno drugačiji dizajn i funkcionalne karakteristike. Instalacija ukupne zapremine 300 m3 sadržavala je 4 odjeljka iste veličine: dnevni modul sa individualnim kabinama za tri testera i tri odjeljka sa postrojenjima za reprodukciju hrane i regeneraciju atmosfere i vode.

U BIOS-u-3 su provedeni dugoročni (nekoliko mjeseci) eksperimenti kako prema prethodno testiranoj shemi "ljudi-hlorela-više biljke", tako i prema potpuno novoj - "ljudi-više biljke". Po prvi put u svijetu, bilo je moguće formirati kompletnu biljnu ishranu za testere koristeći skup biljaka uzgojenih u samom sistemu, zahvaljujući čemu je stepen njegove izolacije u smislu prijenosa mase podignut na 75% . I kao rezultat toga, od svih veštačkih bioloških ekosistema kod nas i u inostranstvu, samo BIOS-3 je omogućio da se autonomno obezbedi život posade od 2-3 osobe tokom 4-6 meseci zbog zatvorenog ciklusa vode i gasa za skoro 100%, hrana - više od 50%. Kao što je već spomenuto, ovaj rezultat je do danas neprevaziđen. [Ovdje, kao i u mnogim drugim stvarima, SSSR je bio ispred SAD, pogledajte o njihovom ZES-u "Biosfera-2"]

Takođe je važno da je put od BIOS-a-1 do BIOS-3 pređen u fantastično kratkom vremenskom periodu - za oko 7 (!) godina.

Rađanje novih tehnologija

Kreiranje BIOS-a-3 povezano je s cijelom galaksijom izvanrednih naučnika. Prije svega, još jednom treba spomenuti Leonida Kirenskog, koji je zainteresovao Sergeja Koroljova za sprovođenje ovih istraživanja u Krasnojarsku i organizovao njihovo sprovođenje. Izuzetno važnu ulogu u tehničkoj implementaciji sistema imao je naš zaposlenik doktor bioloških nauka Boris Kovrov. Imao je sposobnost donošenja brzih i, što je još važnije, optimalnih dizajnerskih odluka. Upravo je on došao na ideju da se servisni režimi sistema prenesu "unutra", tj. sami testeri. U tom smislu, BIOS-3 ima prednost u poređenju sa svim stranim umjetnim ZES-ovima. Tokom eksperimenata, na njemu su se stalno provodile medicinske studije o ljudskom stanju. Štaviše, rad se odvijao uz aktivno učešće zaposlenih u IBMP-u pod vodstvom akademika Olega Gazenka, a Jurij Okladnikov, kandidat medicinskih nauka, je neposredno nadgledao. Treba napomenuti da za čitav period BIOS-3 eksperimenata (koji su ukupno trajali oko 11 mjeseci) nije bilo ni jednog slučaja problema sa zdravljem ispitne ekipe.

Najvažnija revolucionarna tehnologija bilo je uključivanje viših biljaka u ciklus, što je postalo osnova za opskrbu čovjeka kisikom, hranom i vodom. Njegov autor, doktor bioloških nauka, Heinrich Lisovsky, potkrijepio je i praktično implementirao ideju odabira viših biljaka s njihovom naknadnom potpunom zamjenom nejestivih algi klorela. Posebno za zatvoreni ekosistem, naučnik je razvio novu sortu pšenice sa kratkim stabljikama, u kojoj je oko 50% ukupne biomase bilo zrno.

Takođe dodajemo da je rad na BIOS-u-3 dramatično ubrzao pojavu novih tehnologija. Konkretno, bilo je moguće naučno potkrijepiti izbor energetskih i spektralnih karakteristika vidljivog zračenja za fototrofnu vezu sistema za održavanje života čovjeka, odrediti mjesto bijele svjetlosti pri osvjetljavanju biljnih zajednica kako u prirodi tako iu veštački uslovi i formulisati koncept svjetlosne kontrole proizvodnog procesa u biljkama, uzimajući u obzir različite nivoe organizacije fotosintetskog aparata.

Posebno su predloženi režimi uzgoja raznih vrsta biljaka na lunarnoj stanici. Pretpostavljalo se da ako tamo radi bioregenerativni sistem za održavanje života, da bi se u njemu uzgajale biljke (ponavljamo, izvor hrane i kiseonika), potrebno ih je "naučiti" da rastu u uslovima lunarni dan, tj. oko 14 zemaljskih dana neprekidnog svetla i otprilike isto toliko noći. Ovaj neobičan problem riješili su Lisovski i njegovi saradnici. Pronašli su takve ekološke parametre pod kojima je bilo moguće uzgajati biljke prihvatljive i po jestivoj biomasi i po biohemijskom sastavu. Ovo omogućava da se smatra mogućim korištenje energije Sunca za izgradnju bioregenerativnih sistema za održavanje života na Mjesecu.

danas

Trenutno naš institut istovremeno rešava dva ključna zadatka: tehničku modernizaciju BIOS-3 sistema i razvoj naučnih osnova tehnologija za povećanje stepena zatvorenosti cirkulatornih procesa. Njihova implementacija je podržana nizom grantova SB RAS, brojnim ugovorima sa Evropskom svemirskom agencijom. Koriste se i interni resursi IBF-a.

Isključivo važnost dodjeljujemo drugom od navedenih pravaca. Već među postignuti rezultati– korišćenje nejestive biljne biomase. Da bismo ga uključili u intrasistemski ciklus, razvijamo tehnologiju biološke oksidacije koristeći supstrat nalik zemljištu. To je proizvod prerade pšenične slame crvima i mikroflorom, koja je istovremeno i korijenski sloj biljaka. Osim toga, mikroflora supstrata inhibira patogene mikroorganizme u zoni korijena biljaka, što doprinosi njihovoj zaštiti od truleži.

Drugi rezultat je ekološki prihvatljiva tehnologija angažmana kuhinjska so u intrasistemski prijenos mase. Kao što je poznato, NaCl se posebno nalazi u ljudskim tekućim izlučevinama, ali njegova koncentracija u njima može biti smrtonosna za biljke. Stoga je uključivanje ovog jedinjenja u biološki ciklus zahtevalo upotrebu fizičko-hemijske metode za mineralizaciju tečnog sekreta. Ideja je sljedeća: vodena otopina vodikovog peroksida stavlja se u naizmjenično električno polje, od čijih se molekula odvaja atomski kisik, koji je najjači oksidant.

Izgled malog vještačkog ekosistema: 1 - zračenje sa izvorom svjetlosti visokog intenziteta; 2 - fototrofna veza (više biljke) unutar zatvorene komore; 3 - manipulatori za rad unutar komore bez narušavanja njene nepropusnosti; 4 – blok tla sa supstratom nalik zemljištu; 5 - nosač za instrumente za kontrolu
i automatsko održavanje parametri okoline unutar komore; 6 - zid zatvorene komore od nerđajućeg čelika.

U takvom okruženju dovodi biljni i životinjski otpad do mineralnih komponenti, nakon čega ih biljke koriste kao gnojiva. Takva fizičko-hemijska metoda je ekološki prihvatljiva i relativno niskoenergetska. Početni proizvod za proizvodnju vodikovog peroksida je voda; zapravo, svi početni proizvodi potrebni da bi se osiguralo lansiranje tehnološki proces lako se uključuju u ciklus. Važno je da se, za razliku od fizičko-hemijskih procesa koji se tradicionalno koriste u sistemima za održavanje života svemirskih letelica, ovaj proces odvija na temperaturama do 100 0 C i normalnom pritisku.

Istina, mineralizirana otopina dobivena na ovaj način sadrži neprihvatljivu koncentraciju NaCl za glavne vrste viših biljaka. Stoga bi se u početku trebalo koristiti za uzgoj slanke koja je jestiva za ljude ( Salicornia europaea) – jednogodišnja biljka iz porodice amarant, sposoban da raste na podlozi sa visokim sadržajem kuhinjske soli i da je akumulira do 50% svoje suhe težine. Tada koncentracija NaCl u hranjivoj otopini pada na vrijednosti prihvatljive za njegovu kasniju upotrebu u uzgoju drugih biljnih vrsta.

Fundamentalno rješenje problema uključivanja ljudskog tečnog sekreta u ciklus otvara mogućnost potpunog eliminisanja ćorsokaka, tj. supstance neprihvatljive za dalju upotrebu u ZES, povezane sa njegovim egzometabolitima (metaboliti koji se oslobađaju u spoljašnju sredinu), njihovo uključivanje u intrasistemsku cirkulaciju. U tom smislu, IBP je predložio set odgovarajućih tehnologija. Činjenica je da je pitanje čvrstih ljudskih egzometabolita mnogo lakše riješiti: oni ne sadrže NaCl i njihovo učešće u prijenosu mase nakon sterilizacije ne predstavlja posebne poteškoće.

Outlook za sutra

Formiranje zatvorenih ekosistema ima dvije različite perspektive primjene: prostornu orijentaciju i kopnene primjene. Prvi se odnosi na razvoj fizičkih modela stabilnih cirkulacijskih procesa za stacionarne lunarne i marsovske baze. Sastav sistema, njihove specifične funkcije i glavne projektne karakteristike određuju se prvenstveno tipom određene planetarne stanice, njenim zadacima, trajanjem postojanja, brojem članova posade, težinskim i energetskim ograničenjima, kao i nizom drugih zahtjeva ( medicinski, operativni, itd.) .

U literaturi se mogu naći različite opcije za sisteme za održavanje života zasnovane kako na rezervama i fizičko-hemijskim metodama za regeneraciju atmosfere i vode, tako i na uvođenju odgovarajućih bioloških karika (mikroalge, više biljke, ribe, itd.) u lanac. Iskustvo stečeno u IBP-u nam omogućava da se fokusiramo na implementaciju integrisanog biološko-fizičko-hemijskog sistema za održavanje života sa dominantnom ulogom prve komponente. Prilikom postavljanja planetarnog bioregenerativnog ZES-a (koristeći primjer hipotetičke misije na Marsu), regeneracija atmosfere stanice, izgrađene samo na višim postrojenjima, imat će značajan nedostatak - veliku inerciju povezanu s dugim ciklusom njihovog razvoja. . Stacionarni rad takvog sistema moguć je tek nekoliko mjeseci nakon početka lansiranja: na primjer, potpuno snabdijevanje posade vodom i kiseonikom je realno nakon 2 mjeseca, biljni dio prehrane - nakon 3-4 mjeseca. A za to vrijeme samo će spomenuti kultivator algi moći snabdjeti posadu vodom i kisikom: sa produktivnošću od 600 g/dan suhe tvari, u potpunosti će riješiti problem normalizacije zračne sredine za ljude.

Naravno, paralelno s lansiranjem potonjeg, potrebno je "uključiti" transporter viših biljaka. Kako se formira, opterećenje na transporteru algi će se smanjiti do te mjere da se potonji može zaustaviti. Dakle, prilikom postavljanja bioregenerativnog ZES-a na planetarnoj stanici, preporučljivo je preći na shemu funkcioniranja koja se temelji samo na višim biljkama koje ljudima daju kisik i biljnu hranu.

Što se tiče zemaljskih primjena ZES-a, one su moguće u širokom spektru industrija. Dakle, svjetlosne tehnologije posebno razvijene za ZES mogu postati osnova za stvaranje štedljivih lampi sa fiziološki utemeljenim spektralnim i energetskim karakteristikama. Ovi izvori svjetlosti su primjenjivi, posebno, za dobijanje ekološki prihvatljivih biljnih proizvoda u regijama sa nepovoljnim prirodni uslovi. Kuće koje će koristiti takve tehnologije zatvoreni ciklusi, su u stanju da obezbede ljudima autonomnu egzistenciju dugo vremena (na primer, tokom jaki mrazevi i loše vrijeme u sjeverne regije, u teško dostupnim planinskim područjima) uz djelimično zatvaranje u reprodukciji biljne hrane, dezinfekciju i odlaganje otpada, kao i regeneraciju atmosfere. Proračuni pokazuju da je potrošnja energije ekološke kuće čak niža od one u konvencionalnoj.

Druga zemaljska primjena je model cirkulacije u biosferi. Trenutno se u naučnoj zajednici vode široke rasprave o mogućim klimatskim promjenama na našoj planeti. Međutim, još uvijek nema dovoljno razumijevanja njihovih uzroka i mehanizama. Modeliranje će približiti odgovore na mnoga pitanja, koje se sastoji u obraćanju pažnje na najosnovnije, fundamentalne za funkcionisanje sistema (u ovom slučaju biosfere) parametre. Takvi pristupi su provjerljivi ne samo na nivou biosfere, već i na takozvanim sistemima sličnim biosferi. Na osnovu dobijenih rezultata, realno je razviti simulacione modele sa fundamentalno novim karakterom razumevanja globalnih biosferskih procesa.

Istina, u tom pogledu potrebno je stvoriti pojednostavljene umjetne ekosisteme nalik biosferi sa visokim stupnjem zatvorenosti cirkulacije tvari i relativno malom razmjenskom masom, štoviše, oni imaju određenu reprezentativnost u odnosu na prirodnu biotu.

Oni se već razvijaju u IBP-u, mogu biti efikasan alat za modeliranje biosferskih procesa, uključujući studije njihove otpornosti na antropogene faktore utjecaja. U takvom sistemu, sa veštačko svetlo u uslovima zategnutosti, održava se ciklus ciklusa između dve glavne karike: fotosintetske (više biljke) i heterotrofne (supstrat nalik zemljištu). Gasni sastav medija, temperatura i vlažnost vazduha se održavaju automatski. Stvaranjem različitih faktora uticaja na sistem (promene temperature, koncentracije CO 2 itd.), moguće je proceniti njegov odgovor i testirati određene varijante scenarija klimatskih promena.

Bilješke

Vidi: O. Gazenko, A. Grigoriev, A. Egorov. Svemirska medicina: juče, danas, sutra. - Nauka u Rusiji, 2006, br. 3.4; A. Grigoriev, B. Morukov. Mars je sve bliže. - Nauka u Rusiji, 2011, br. 1 (napomena ur.).

Vidi: E. Galimov. Izgledi za planetarnu nauku. - Nauka u Rusiji, 2004, br. 6; K. Trukhanov, N. Krivova. Trebamo li Zemljino magnetsko polje odnijeti na Mars? - Nauka u Rusiji, 2010, br. 3 (napomena ur.).

Sistemi nalik biosferi su veštački zatvoreni ekosistemi u kojima se formiraju i funkcionišu ciklusi razmene materijala, koji imaju visok stepen sličnosti sa globalnim ciklusima razmene materijala u biosferi (napomena autora).

Ako neko želi da napravi nešto sjajno za sebe i svoju djecu vizuelni materijal o morskom životu i životnoj sredini, biće neophodno stvoriti samoodrživi vodeni ekosistem. Funkcioniraće samostalno bez ikakve vanjske intervencije. Osim toga, to je zadivljujući dekorativni element koji će ukrasiti svaku sobu.

Škampi se hrane algama, koje zauzvrat koriste otpadne proizvode škampa kao hranu. Vodu za projekat je najbolje uzimati iz ribnjaka ili rijeke, jer sadrži puno algi i drugih korisnih mikroorganizama. Ekosistem će bolje funkcionirati s ventilacijom. To će osigurati razmjenu plina sa vanjskim okruženjem. Uz odgovarajuću ventilaciju, ekosistem može funkcionirati deset godina ili više!

Korak 1. Prikupljanje potrebnih materijala.

Staklena tegla sa antikorozivnim poklopcem;
- šljunak ili pijesak za akvarij;
- slatka voda iz ribnjaka;
- Biljke za uzgoj i skrivanje škampa.
škampi i/ili puževi, Ghost Shrimp, Cherry Shrimp i Japanski algožder su dobar izbor.
Savjet. Ako voda iz ribnjaka nije dostupna, umjesto nje se može koristiti obična voda iz slavine, ali teglu vode treba pripremiti najmanje dan unaprijed kako bi se voda samopročistila. Kozice trebaju ili alge iz vode u ribnjaku ili posebnu bazu algi da se hrane prije nego što biljke naprave svoje.

Korak 2: Izbušite rupu na poklopcu tegle za bolju ventilaciju

Morate biti oprezni, bušenje stakla može biti veoma opasno. Za zaštitu očiju koristite specijalnu bušilicu za staklo i zaštitne naočale.

Korak 3. Pranje tegle

Korak 4. Dno tegle

Na dno tegle sipajte 5 cm šljunka, pijeska ili šljunka. Debljina sloja tla trebala bi biti dovoljna za sadnju biljaka u njemu.

Korak 5. Napunite teglu vodom

Sakupite svježu vodu iz ribnjaka ili rijeke.

Korak 6. Voda u tegli

Teglu do pola napunite vodom.
Savjet. Ako voda iz ribnjaka ili rijeke nije dostupna, koristite filtriranu vodu ili običnu vodu iz slavine. Međutim, u ovom slučaju na dno tegle stavite 1 ili 2 specijalna “jastučića” od algi, koji se mogu kupiti u bilo kojoj prodavnici kućnih ljubimaca. Broj baza zavisi od veličine tegle. Držite staklenku otvorenu 24 sata kako bi sav hlor ispario.

Korak 7. Uronite vrećicu škampa i/ili puževa u teglu na 15-30 minuta

Ovo će uravnotežiti temperaturu u vrećici s temperaturom vode u tegli, minimizirajući naprezanje škampa povezano s naglim promjenama temperature.

Korak 8. Sadnja biljaka u zemlju

Korak 9: Stavite škampe u teglu

Pomoću mreže izvadite škampe iz vrećice i pažljivo ih stavite u teglu.

Korak 10 Napunite teglu vodom

Napunite teglu vodom iz ribnjaka, bez dodavanja oko 2 cm do vrha.

Ne ostavljajte previše zračnog prostora u tegli jer će to uzrokovati stvaranje bijelih naslaga na unutrašnjosti tegle.

Korak 11. Uživajte u ekosistemu!

Držite teglu u kući na sobnoj temperaturi i ekosistem će postojati nekoliko godina.
Savjet. Izbjegavajte izlaganje tegle direktnoj sunčevoj svjetlosti, što može dovesti do pretjeranog rasta algi. Škampi se uopće ne moraju hraniti, jer se hrane algama. Ako ne dozvolite direktan udar na staklenku sunčeve zrake tako da ne morate da dodajete vodu.
U slučaju pretjeranog rasta algi u teglu dodajte još jednu škampu ili puža. Vremenom će ekosistem doći u uravnoteženo stanje, u kojem će se otpad jednog organizma koristiti kao hrana za drugi. Ovo je odličan način da pokažete djeci kako veliki ekosistem reciklira hranljive materije. Biljke recikliraju ugljen-dioksid koje izdišemo u kiseonik, a bakterije pretvaraju otpad u hranljivo zemljište biljke. Ljudi i životinje, zauzvrat, udišu kiseonik i jedu biljke, a ovi nutrijenti se apsorbuju u tkiva.
Za one koji nemaju dovoljno tegli predlažemo pokretanje akvarija, i što više, to bolje. Omogućiće vam da se bavite nevjerovatnom umjetnošću od čije ljepote jednostavno zastaje dah.