اکوسیستم بسته - سیستمی که با دنیای خارج مرتبط نیست و برای بقای خود برای مدت طولانی به هیچ ورودی خارجی نیاز ندارد. ایجاد یک اکوسیستم در یک بطری یک آزمایش علمی است که به کشف تعادل ظریف طبیعت و درک چگونگی زنده ماندن یا فروپاشی یک اکوسیستم خاص کمک می کند. شما قادر خواهید بود منزوی شوید قطعه کوچکطبیعت روی میز شماست و آنچه در آن اتفاق می افتد را مشاهده کنید. اکوسیستم های موجود در بطری را تراریوم نیز می نامند، اما به همین دلیل به راحتی با تراریوم های تزئینی اشتباه گرفته می شوند. پروژه های بطری برای سال های زیادی زنده می مانند. آنها حاوی گیاهان، خاک و رطوبت هستند - عناصر اساسی برای توسعه و بقا در یک چرخه بسته.

برای تو لازم خواهد بود:
- بطری 2 لیتری؛
- قیچی؛
- خاک تازه برای گیاهان داخلی، جهانی؛
- دانه؛
- هر گونه نوار چسب

1. یک بطری شفاف بزرگ برای هر مایعی، به جز مواد شیمیایی خانگی و غیره بردارید. برچسب ها را کاملا از سطح آن جدا کنید، داخل بطری را کاملا بشویید و سپس با آب بدون افزودنی بشویید. قسمت بالای بطری را درست قبل از دایره ای که بطری شروع به مخروط شدن به سمت درب می کند، جدا کنید. هم بالای بطری و هم خود درپوش پیچ را ذخیره کنید.

2. 7.5-10 سانتی متر خاک در پایین بطری قرار دهید. سطح بطری را به آرامی بکشید تا خاک "ته نشین شود" اما به هیچ وجه خاک را با نیرویی از بالا فشرده نکنید.

3. بذرها را در زمین بکارید: 4-6 دانه لوبیا به عمق 2.5 سانتی متر و نزدیک به کناره های بطری. یا نوع دیگری از بذر را انتخاب کنید و آن را در عمق مشخص شده در بسته تجاری بکارید. لوبیاها دانه‌های مقاومی هستند که به راحتی جوانه می‌زنند و همچنین برای زنده ماندن بسیار انعطاف‌پذیر هستند.

چند دانه از دانه های علف را کم و بیش به طور مساوی روی خاک بپاشید و به معنای واقعی کلمه آنها را با خاک اضافی بپوشانید.

4. خاک را با آب اسپری کنید: دومی باید کل خاک را کاملاً تا ته بطری مرطوب کند، اما خاک را خیس نکند، به خصوص تا حد باتلاق. بنابراین، کمی به طور یکنواخت روی تمام سطح بریزید و حدود 5 دقیقه صبر کنید: اگر آب به ته نرسید، فقط پس از آن مقدار بیشتری بریزید.

5. درپوش را تا حد امکان محکم روی گردن بطری که قبلاً بریده شده است بپیچید. مراقب باشید که نخ از بین نرود. قسمت بالای مخروط را وارونه کرده و از بالا در بطری قرار دهید. به سمت پایین فشار ندهید، بلکه از چسب نواری استفاده کنید تا لبه‌های بطری و مخروط را با یکدیگر محکم و محکم ببندید.

6. اکوسیستم خود را در مکانی گرم و نیمه آفتابی قرار دهید. آبیاری اضافیاکوسیستم شما به هیچ چیز دیگری نیاز نخواهد داشت.

اضافات و هشدارها:

بعد از چند ماه، یک حلزون یا کرم را وارد اکوسیستم دوم خود کنید تا ببینید چه تاثیری بر بقای گیاه دارد.

بجای بطری پلاستیکینیز قابل استفاده است ظرف شیشه ایبا یک درب محکم پیچ، فقط به خاطر داشته باشید که شیشه شکننده تر است.

شما می توانید نه با دانه ها، بلکه با نهال ها شروع کنید.

اگر واقعاً به این فرآیند علاقه مند هستید، ارزش آن را دارد که گزارشی روزانه از تغییرات اکوسیستم بسته خود داشته باشید.

نمیدونی چی بخونی؟ جالب ترین اخبار علمی روسیه در وبسایت reactor.space. دریابید که آینده گوشی‌های هوشمند و موارد دیگر چه خواهد بود. اولین کسی باشید که می دانید و با دوستان خود به اشتراک می گذارید.

انسانیت تأثیرگذارترین گونه ای است که روی سیاره زمین زندگی می کند. او برتری خود را با دخالت بی رویه در کارهای مختلف نشان می دهد فرآیندهای طبیعیو به زندگی همسایگان کمتر توسعه یافته خود. با این حال، علیرغم توسعه سریع، مواردی وجود دارد که بعید است هرگز بتوانیم فشار قابل توجهی روی آنها وارد کنیم.

تغییر بیوسفر ما، امکان وجود در فضای بیرونی یا سیاره دیگر - این زمینه های تحقیقاتی برای فرزندان ما تعیین کننده خواهد بود. یکی از مهمترین راه حل های امکان پذیراهداف بیان شده شامل ایجاد یک سیستم اکولوژیکی بسته است. توسعه دهندگان در بسیاری از کشورها بر روی این کار کار می کنند و بر مشکلات بزرگ در تحقق دنیای خودکفا غلبه می کنند.

مردم از مدت ها قبل شروع به ایجاد سیستم های اکولوژیکی کردند. مزارع کاشته شده، پارک ها، مخازن مصنوعی - همه اینها برای به ارمغان آوردن منافع طراحی شده است. ما شرایطی را بازسازی می کنیم که به ما امکان می دهد از فعالیت حیاتی موجودات زنده و زیستگاه آنها حمایت کنیم. آنها تحت تأثیر ما با یکدیگر تعامل دارند. با این حال، علاوه بر ما، سیستم اکولوژیکی سیاره زمین نیز بر چنین تشکیلاتی تأثیر می گذارد. این به طور نامتناسبی در نردبان سلسله مراتبی بالاتر است و در سطح جهانی بر نسخه های ساخته شده توسط انسان تأثیر می گذارد.

هدف این است آزمایش های علمیمطالعه تغییرات در خود سیستم اکولوژیکی زمین یا امکان ایجاد چنین مجموعه طبیعی مستقلی است. این به این معنی است که وظیفه تعیین شده است - ایجاد یک پروژه بسته، مستقل و با عملکرد مستقل، با مجموعه ای از موجودات زنده و زیستگاه. کار در این راستا به شدت در حال انجام است. مقیاس و موفقیت آنها متنوع است، اما دانشمندان از تلاش برای احساس خود در نقش خالق دست بر نمی دارند.

پروژه "عدن"

پروژه Eden بزرگترین گلخانه در سیاره ما است. توسط سر تیم اسمیت طراحی شد و در مارس 2001 به روی عموم باز شد. ساخت آن 2.5 سال و منابع فکری زیادی طول کشید. مکان انتخاب شده کورنوال، انگلستان بود.

«ادن» از دو ساختمان تشکیل شده توسط گنبدهای ژئودزیک تشکیل شده است که نمایانگر ساختار معماری کروی است. گنبد از مجموعه ای از شش ضلعی ها و پنج ضلعی ها تشکیل شده است که قاب گلخانه ای عظیم را تشکیل می دهند. مصالح اصلی مورد استفاده سازندگان فولاد لوله ای و ترموپلاستیک مخصوص بود. این پوشش اجازه عبور نور خورشید و تجمع گرما را می دهد و همچنین خطر کمتری نسبت به شیشه های رنگی دارد.

در داخل گنبدها، توسعه دهندگان مجموعه ای از بیوم ها را بازسازی کردند - مجموعه ای از سیستم های اکولوژیکی که با مناطق طبیعی و آب و هوایی خاصی مطابقت دارد. هر یک از این شیء شامل مجموعه ای منحصر به فرد از موجودات زنده و پوشش گیاهی است. به بازدیدکنندگان سفر از طریق چندین منطقه آب و هوایی در یک ساختمان پیشنهاد می شود. برآورد حجم اطلاعات شناختی و رشدی دشوار است. در مجموع، "Eden" دارای سه بیوم است که هر یک به طور گسترده ای پر شده است نمایندگان مشخصه. بزرگترین اکوسیستم نشان دهنده عرض های جغرافیایی استوایی است. بیش از 1.5 هکتار وسعت دارد و ارتفاع آن به 55 متر می رسد. پشتیبانی داخلی رژیم دماو رطوبت گونه‌های مدیترانه‌ای به‌طور متوسطی نشان داده می‌شوند. بیوم آنها کمی بیش از 0.6 هکتار را اشغال می کند، اما علاوه بر سیستم اکولوژیکی، به دلیل طراحی مجسمه ای خود متمایز است. در هوای آزاد یک بیوم مسئول نمایندگان آب و هوای معتدل وجود دارد.

البته نمی توان پروژه ادن را یک اکوسیستم بسته مستقل و تمام عیار نامید. کار گلخانه دائماً توسط نرم افزارهای کامپیوتری خاص و کادر علمی تنظیم می شود. علاوه بر این، موادی که پوسته گنبدها از آن ساخته شده اند، ماندگاری نسبتاً کوتاهی دارند که پروژه Eden را کاملاً آسیب پذیر می کند.

پروژه BIOS

دانشمندان موسسه بیوفیزیک کراسنویارسک با جزئیات بیشتری به جداسازی و استقلال یک سیستم اکولوژیکی مصنوعی پرداخته‌اند. مجموعه برنامه های تحقیقاتی BIOS آنها نتایج خوبی به همراه داشته است. BIOS-1 و BIOS-2 که در سال 1964 راه اندازی شد، از سیستم های پشتیبانی انسانی دو و سه لایه استفاده می کردند. در ابتدا قرار بود جزء اصلی این مجموعه جلبک کلرلا باشد. آنها با موفقیت دی اکسید کربن را به اکسیژن تبدیل کردند، اما معلوم شد که برای غذا نامناسب است. دانشمندان کراسنویارسک عنصر سوم را معرفی کردند - گیاهان بالاتر. در سال 1968، چنین سیستم سه بخشی آزمایش شد که عملکرد امیدوارکننده ای را نشان داد. محیط آزمایشی توانست به 85 درصد از آستانه استفاده مجدد از منابع آب دست یابد.

بر اساس پیشرفت های قبلی، محققان پروژه BIOS-3 را در سال 1972 راه اندازی کردند. پایگاه تحقیق اتاقی مهر و موم شده بود که حجم آن 315 بود متر مربع. به چهار بخش تقسیم شد: دو بخش برای رشد گیاهان در شرایط مصنوعی در نظر گرفته شده بود، یکی توسط پرورش دهندگان ریزجلبک اشغال شده بود و آخرین قسمت به عنوان فضای زندگی خدمت می کرد. ده آزمایش جمعیتی انجام شد که هر کدام شامل سه نفر بود. مهندس نیکولای بوگرف حدود 13 ماه در BIOS-3 بود.

این شرکت علمی به نتایج بی سابقه ای دست یافته است. استقلال کامل از نظر محتوای آب و تبادل گاز به دست آمد. خودکفایی غذا برای شرکت کنندگان در آزمایش به 80 درصد رسید.

پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، کار بر روی BIOS-3 به حالت تعلیق درآمد. تنها در سال 2005، فعالیت های ایجاد اکوسیستم های بسته در کراسنویارسک از سر گرفته شد.

Biosphere-2

در اوایل دهه 1990، بزرگترین تلاش برای ایجاد محیطی قابل زندگی و خارج از شبکه در صحرای آریزونا انجام شد. پروژه Biosphere-2 یک مجموعه آزمایشگاهی مهر و موم شده است که در 1.5 هکتار گسترش یافته است. ساختار آزمایشی شامل 7 محفظه با شرایط اقلیمی فردی است. این کشور اقیانوس، صحرا و جنگل های استوایی خود را دارد. همه بلوک ها توسط گونه های مربوط به گیاهان و جانوران ساکن هستند. پوسته Biosphere-2 تا 50 درصد از اشعه های خورشید را منتقل می کند و تبادل گاز با محیط خارجی به حداقل ممکن کاهش می یابد.

وظیفه اصلی پروژه Biosphere-2 آزمایش امکان وجود انسان در شرایط ایجاد شده بود. نتایج به خصوص دلگرم کننده نبود. دانشمندان و شرکت کنندگان در آزمایش با مشکلات و کاستی های زیادی مواجه بودند. هشت نفر در محیط یک آزمایشگاه بزرگ قرار گرفتند. با این حال، آنها به زودی با گرسنگی اکسیژن مواجه شدند. اشباع اکسیژن هوا از 21 درصد به 15 درصد کاهش یافته است. یکی از محتمل ترین دلایل، فعالیت ارگانیسم های خاک بود. به هر طریقی، گاز گرانبها باید علاوه بر پمپاژ می شد.

بعدها مشخص شد که اندازه اکوسیستم قادر به تامین کامل غذا برای ساکنان نیست. تصمیم برای بذرکاری بیشتر مناطق گرفته شد. جدی ترین مشکل تولید مثل انبوه آفات حشرات است. دانشمندان همچنین تأثیر باد در تقویت ساختار گیاهان را در نظر نگرفتند. بدون آن پدیده طبیعیدرختان شکننده شدند و هیچ شانسی برای رشد کامل نداشتند. آزمایش روی اسکان انسان در Biosphere 2 سوالات و انتقادات زیادی را برانگیخت. رویکرد تحقیق بعدی بدون حضور افراد در داخل آزمایشگاه انجام شد. و در سال 2005 این پروژه بدون دستیابی به اهداف خود برای فروش گذاشته شد.

سیسرب 1.

سلام!

من الکسی کاشپورا، دانش آموز کلاس 3 "G" هستم که پروژه "اکوسیستم مصنوعی در یک شیشه روی پنجره" را به شما ارائه می دهم.

اسلاید 2.

یک روز در روزنامه عکسی دیدم و یادداشتی روی آن نوشته بوداکوسیستم منحصر به فرد توسط دیوید LATIMER بریتانیایی اختراع شد.

در سال 1963، یک پرورش دهنده مقداری کمپوست را در یک بطری 10 لیتری قرار داد و یک شاخه Tradescantia را با احتیاط داخل آن انداخت. در سال 1972، دیوید لاتیمر برای آخرین بار برگ ها را با آب پاشید و پس از آن درب بطری را محکم بسته بود. سالها گذشت ، اما گیاه نمرده - همچنان سبز می شود و شاخه های جدید را بیرون می اندازد. هر از گاهی، مستمری بگیر انگلیسی بطری را به سمت نور می چرخاند تا از دسترسی به پرتوهای خورشید به تمام قسمت های رشد سرسبز اطمینان حاصل کند.

بنابراین، Tradescantia، محروم از آب و اکسیژن، اکوسیستم خود را ایجاد کرد: از نور خورشید برای فتوسنتز استفاده کرد و برگ های ریخته شده در حال پوسیدن در ته بطری دی اکسید کربن لازم برای رشد را تولید کردند. این یک نمونه درخشان از کامل است چرخه زندگیو تجربه عالی برای فضانوردی و پروازهای فضایی طولانی مدت.

می خواستم حداقل تا حدی بررسی کنم که آیا امکان ایجاد چنین اکوسیستمی وجود دارد یا خیر.

اسلاید 3.

یه سوال از خودم پرسیدم:

آیا نیازی به مطالعه این نوع اکوسیستم وجود دارد؟

پیشنهاد داد که مطالعه کنید انواع متفاوتاکوسیستم ها - جاده ای برای توسعه فضای آینده

اسلاید4.

اهداف و اهداف در اسلاید.

اسلاید 5.

مکانیزمی برای اجرای پروژه (در اسلاید) ایجاد کرد.

اسلاید 6

اولین کاری که انجام دادم این بود که یاد گرفتم اکوسیستم چیست، زیرا در کلاس سوم ما هنوز از این موضوع عبور نکرده ایم.

مفهوم اکوسیستم توسط دانشمند انگلیسی A. Tansley معرفی شد. بعداً دانشمندان مشهور جهانی یوجین اودوم ، ولادیمیر سوکاچف و دیگران خواهند داد اطلاعات دقیقدر مورد آن اما به زبان ساده، یک اکوسیستم است زیستگاه خاصی که توسط موجودات زنده تشکیل شده است ارگانیسم ها این شاید خاک، جو، یک گودال یا حتی یک کل اقیانوس - اکوسیستم های طبیعیکه دردر داخل اکوسیستم، یک چرخه کامل انجام می شود که با ایجاد ماده آلی شروع می شود و با تجزیه آن به اجزای معدنی پایان می یابد.

اما ایجاد یک اکوسیستم مصنوعی دشوارتر است؛ شما باید قوانین اکولوژیکی زیادی را بدانید.

اسلایدهای 7، 8، 9، 10.

من تصمیم گرفتم، اگر تجربه لاتیمر را تکرار نکنم، پس سعی کنم ظرف یک سال اکوسیستم مصنوعی مشابهی را در یک بانک ایجاد کنم.

خرداد شروع به کار کرد. ن بیرون رفتم و به یک کوزه بزرگ رفتم، آن را با کمپوست پر کردم و یک Tradescantia با گل سفید کاشتم.

من هر روز شاهد رشد او بودم. هفته ای یکبار آبیاریش کردم

از اوت هر دو هفته یکبار بهش آبیاری کردم.

از ابتدای سال تحصیلی، کوزه را از ویلا به خانه منتقل کردم و آن را در دو متری پنجره سمت شمالی قرار دادم. دسترسی به نور کاهش یافته است. اما Tradescantia نمرده است، اما به رشد خود ادامه داد.

اسلاید 11.

در پایان ماه اکتبر، گردن شیشه را با دو لایه فیلم گره زدم، آن را با کاغذ پیچیدم - اجازه دهید به تدریج به هوای محدود عادت کند و آبیاری آن را متوقف کند. لاتیمر این کار را پس از 10 سال زندگی گیاهی انجام داد، تجربه من کوتاه مدت است، بنابراین تصمیم گرفتم تا پنج ماه دیگر آماده سازی برای آب بندی شیشه را شروع کنم.

اسلاید 12.

مشاهده چگونگی تغییر زندگی گیاه پس از این جالب بود.

برای تضاد، من همچنین یک گیاه را در یک شیشه سه لیتری معمولی کاشتم، اما آن را نبستم. گیاه همچنان به سمت بالا به سمت نور کشیده شد.

اسلایدهای 13-14.

و در یک کوزه در بسته رشد رو به بالا متوقف شد و ریشه های هوایی، بسیاری از شاخه های جانبی.

اسلاید 15.

اگر گیاهی را در کوزه باز آبیاری کنیم، نه در شیشه در بسته. قطرات آب روی برگ ها و دیواره های کوزه در بسته دیده می شد. تبخیر وجود داشت.

اسلاید 16.

برخی از برگ ها پوسیده شدند و به زمین افتادند.

اسلاید 17.

در ماه فوریه، گردن شیشه در چهار لایه فیلم پیچیده شد، تقریبا حفظ شد. می ترسیدم آن را با چوب پنبه چوبی چکش کنم، زیرا این گیاه فقط 8 ماه عمر می کند و نه 10 سال، مانند لاتیمر!

بنابراین: گیاه آب یا اکسیژن را از بیرون دریافت نمی کند. و فقط نور کم به گیاه می رسد.

به رشد خود ادامه می دهد. شاید شکوفا شود.

اسلاید 18.

نتیجه: البته نمی توان چنین اکوسیستمی را نامیدبسته، زیرا شیشه نور و در نتیجه انرژی را به گیاه منتقل می کند.

ولی در من معتقدم بانک اکوسیستم کوچک خود را ایجاد کرده است. این گیاه مقداری نور دریافت می کند و فرآیند فتوسنتز را ممکن می کند.چرخه فتوسنتز ( تشکیل مواد آلی از دی اکسید کربن است گاز و آب، در نور، با آزاد شدن اکسیژن)نقش مهمی در بقای Tradescantia ایفا می کند که پردازش می کند مواد مغذی، که خود گیاه ایجاد می کند.برگ های قدیمی گیاه به ته بطری می ریزند و می پوسند. Tradescantia از هوموس خود به عنوان خاک استفاده می کند. در طی فرآیند پوسیدگی، اکسیژن آزاد می شود که گیاه آن را به دی اکسید کربن تبدیل می کند. آب دائما خشک می شود و روی دیواره های بطری می نشیند و در نتیجه گیاه به رطوبت نیاز ندارد.اکوسیستم ایزوله نور خورشید مورد نیاز است. این تنها چیزی است که اونمی تواند خودش را تامین کند.

اسلاید 19.

آیا اکوسیستمی که با استفاده از این مدل ایجاد شده است می تواند در یک سفینه فضایی استفاده شود؟

چنین چرخه شگفت انگیز و تقریبا ایده آلی از زندگی مدت هاست که مورد توجه بوده استناسا (ناسا)، آژانسی متعلق به دولت فدرال ایالات متحده، که در حال توسعه برنامه ای برای استفاده و سازگاری گیاهان در فضا است.برخی از انواع گیاهان به عنوان اسکرابر (تصفیه کننده) عالی عمل می کنند که قادر به حذف آلاینده ها از هوا هستند. اگر پرورش و حمل و نقل گیاهان را یاد بگیرید و فقط نور آنها را تامین کنید (و نور در کشتی وجود دارد) می توانید هزینه تغذیه فضانوردان را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. علاوه بر این، در فضا، گیاهان برای تبدیل دی اکسید کربن به اکسیژن و تصفیه هوا مورد نیاز هستند. همه اینها به ایستگاه فضایی اجازه می دهد تا به طور موثر به یک سیستم خود نگهدار تبدیل شود.

اسلاید 20.

اگر کسی به این کار علاقه مند است، می توانید سعی کنید اکوسیستم خود را ایجاد کنید. به عنوان مثال، درآکواریوم یا می توان آن را در یک شیشه کاشت درخت پولو با درب پلاستیکی بپوشانید.

آکواریوم های مهر و موم شده با اکوسیستم خود در آن شرکت کردندآزمایشات شاتل آمریکایی و ایستگاه فضایی روسیه میر.

اسلاید 21.

زمین هنوز است مدت زمان طولانیاگر بشریت از منابع این سیاره با عقلانیت و دقت بیشتری استفاده کند، مسائل مربوط به دگرگونی طبیعت را به شیوه ای سالم حل کند، مسابقه تسلیحاتی را از بین ببرد و به سلاح های هسته ای پایان دهد، می تواند هر آنچه را که در آن زندگی می کند فراهم کند.

در عین حال، کارشناسان بر این باورند که استفاده از اکوسیستم های مصنوعی به عنوان بخشی از سکونتگاه های فضایی بزرگ آینده، پایگاه های ماه، سیاره و بین سیاره ای و دیگر ساختارهای دوردست فرازمینی اجتناب ناپذیر خواهد بود.

اسلاید 22

“طبیعت عزیز من تنها به تو گوش می دهم تو به من هم آسمان دادی و هم زمین. و من دستیار آنها خواهم بود، قرن به قرن، فقط به این دلیل که من یک انسان به دنیا آمدم!»

با تشکر از توجه شما.

تعداد گیاهانی که می توان در تراریوم های سربسته پرورش داد بسیار محدود است. شما نمی توانید گیاهان سریع رشد و گیاهانی که آب را در بافت های خود ذخیره می کنند بکارید.

اولین تراریوم در سال 1842 در بریتانیا اختراع شد. در زمان ملکه ویکتوریا، این روند به سرعت گسترش یافت. تراریوم ظرفی است که در آن شرایط مساعدبرای نگهداری از حیوانات و گیاهان این اقلام از شیشه ساخته شده و دارای اسکلت فلزی، پلاستیکی یا چوبی هستند. تراریوم ها می توانند باز یا بسته باشند. یک تراریوم بسته یک زیستگاه منحصر به فرد برای برخی از گیاهان و حشرات ایجاد می کند. دیوارهای شفافنفوذ گرما و نور را در داخل تقویت می کند. یک ریزاقلیم مطلوب در یک ظرف بسته تشکیل می شود. بخار آب در داخل تراریوم به گردش در می آید و ایجاد می کند شرایط ایده آلبرای گیاهان، از خشک شدن آنها جلوگیری می کند.

تراریوم می تواند افزودنی عالی برای دکوراسیون منزل باشد و برای برخی افراد به نوعی سرگرمی محسوب می شود. قطعاً به نظر یک سرگرمی می رسد گیاهان داخلی، با این حال، این کاملا درست نیست. اول از همه، تراریوم به عنوان در نظر گرفته می شود اکوسیستم خودمختار، که در آن همه گیاهان با یکدیگر تعامل دارند. نیازی به آبیاری، کود دهی یا نظارت بر سطح رطوبت ندارد.

به طور معمول، برای یک تراریوم بسته، از گونه های گیاهی استفاده می شود که در شرایط گرمسیری رشد می کنند. ظرف کوچکی از آب در داخل آن قرار می گیرد که تا حدی در زمین مدفون شده است. تراریوم یک بار در هفته برای انتشار باز می شود رطوبت بیش از حداز هوا و دیوارهای آن در یک تراریوم بسته وجود دارد خاک مخصوصبرای رشد گیاه و به حداقل رساندن تلفات از میکروب های مختلف ضروری است. تراریوم های شیشه ای بسته می توانند به شکل توپ، زنگ، مکعب، هرم بریده برعکس یا موازی شکل باشند. هیچ پیش نویسی در چنین تراریومی وجود ندارد. این به شما امکان می دهد ظریف ترین و دمدمی مزاج ترین گیاهان را پرورش دهید.

تعداد گیاهانی که می توان در تراریوم های سربسته پرورش داد بسیار محدود است. شما نمی توانید گیاهان سریع رشد و گیاهانی که آب را در بافت های خود ذخیره می کنند بکارید. گیاهان گلداررا می توان کاشت، اما در آینده باید گل های پژمرده را حذف کنید. اگر رها شوند، شروع به تجزیه می کنند و به منبع بیماری هایی تبدیل می شوند که گیاهان را تحت تأثیر قرار می دهند. گیاه شناسان باتجربه توصیه می کنند گیاهانی را در تراریوم های بسته کاشت کنید ریشه سیستمکوچک یا غایب اینها عبارتند از: کالاموس، بگونیای سلطنتی، بامدوره برازنده، بروملیادهای کریپتانتوس، دراسنا ساندر، سرخس، پیچک معمولی، سلاژینلا کراز و غیره.

تراریوم های باز نیز به شکل های مختلفی تولید می شوند و هر گونه گیاهی را می توان در آن کاشت. هم دوستداران رطوبت و هم کسانی که دوست دارند در آب و هوای خشک زندگی کنند، در اینجا ریشه می گیرند. گیاهانی که به نور مستقیم خورشید نیاز دارند برای تراریوم باز مناسب هستند.

جوزف گیتلزون، آندری دگرمندجی، الکساندر تیخومیروف

موسسه بیوفیزیک SB RAS یک سیستم بیولوژیکی و فنی منحصربفرد برای پشتیبانی از زندگی انسان ایجاد کرده است - BIOS-3. آزمایش‌های انجام‌شده بر روی آن نشان داد: خدمه 2-3 آزمایش‌کننده، در حالت خودمختار، به دلیل یک چرخه بسته، می‌توانند 100٪ نیازهای خود را به آب و هوا و بیش از 50٪ غذا را برای 4-6 ماه برآورده کنند.

چنین نتایج بالایی هنوز در سیستم هایی با همان هدف ایجاد شده در سایر کشورهای جهان به دست نیامده است. در حال حاضر، BIOS-3 با در نظر گرفتن استانداردهای بین المللی در حال بازسازی است؛ آزمایش های طولانی مدت برای شبیه سازی فرآیندهای دوچرخه سواری برای اطمینان از وجود مستقل انسان در ایستگاه های فضایی ماه و مریخ برنامه ریزی شده است.

اکوسیستم بسته چیست؟

در سیستم‌های اکولوژیکی بسته (ZES)، چرخه مواد مغذی به‌گونه‌ای سازمان‌دهی می‌شود که موادی که با سرعت معینی توسط برخی از پیوندهای این سیستم‌ها استفاده می‌شوند، با همان سرعت متوسط ​​از محصولات نهایی متابولیسم خود به حالت اولیه بازسازی می‌شوند. پیوندهای دیگر، و سپس دوباره در همان فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می شود.

برجسته ترین نماینده ZES طبیعی خود بیوسفر زمین است: در آن، به دلیل چرخه مواد، وجود حیات، از جمله بشریت، پشتیبانی می شود. در حالت ایده آل، این سیستم ها می توانند به طور نامحدود وجود داشته باشند.

در ZES مصنوعی، طراحان تلاش می کنند تا چرخه فرآیندهای انتقال جرم را با حداقل مقدار ضایعات اجرا کنند. موادی که در سیستم به شکل بالاست استفاده نشده جمع می شوند. در این مورد، لازم است از گردش جریان های انتقال جرم بین حداقل دو نوع پیوند - سینت سایزر مواد و تخریب کننده های آنها اطمینان حاصل شود. کار اولی اغلب بر اساس فتوسنتز است. بنابراین، آنها را فوتوتروف می نامند و از هر دو تشکیل شده اند گیاهان پایین تر(معمولا ریزجلبک ها)، یا از انواع بالاتر. دومی (تخریب کننده ها) مواد به دست آمده در طول فرآیند فتوسنتز و محصولات فعالیت حیاتی آنها را به اجزایی (به طور ایده آل به CO 2، H 2 O و ترکیبات معدنی) که دوباره توسط فوتوتروف ها استفاده می شود، اکسید می کنند.

مهم ترین پیوند هتروتروف در اکوسیستم های بسته مورد نظر ما انسان است. این اوست که الزامات کار همه پیوندهای دیگر را تشکیل می دهد و اساساً شدت چرخه را تنظیم می کند تا نیازهای آن به اکسیژن، آب و غذا را برآورده کند. برای ZES با مشارکت مردم، این به معنای گنجاندن محصولات زائد، ضایعات گیاهی و تعدادی از مواد دیگر در چرخه است. اجازه دهید توجه داشته باشیم که چنین اکوسیستمی با پیوند فوتوتروفیک متشکل از گیاهان عالی دارای فرآیندهای چرخه بسته بیشتری نسبت به جلبک ها است، زیرا دومی عملا غیرقابل خوردن هستند و زیست توده آنها به شکل زباله جمع می شود. و بیشتر. ZES با یک شخص می تواند برای مدت طولانی به طور مستقل وجود داشته باشد. این ملک در درجه اول برای اهداف فضایی مورد تقاضا است.

نمای بیرونی یک کابین هرمتیک با حجم 12 متر مکعب با یک نفر در BIOS-1

بنابراین، تعجب آور نیست که افزایش شدید تحقیقات علمی مربوطه با "رونق فضایی" دهه 50-60 قرن بیستم مرتبط باشد، زمانی که به نظر می رسید اکتشاف ماه و مریخ موضوعی در آینده نزدیک باشد.

آزمایش های پیشگام

اولین سیستم های پشتیبانی زندگی بسته واقعاً فعال در جهان در نیمه اول دهه 1960 در اتحاد جماهیر شوروی ایجاد شد. تحقیقات اصلی سپس در مسکو - در انستیتوی هوانوردی و پزشکی فضایی وزارت دفاع و بعداً در انستیتوی مشکلات پزشکی و بیولوژیکی وزارت بهداشت اتحاد جماهیر شوروی (در حال حاضر موسسه مشکلات زیست پزشکی آکادمی روسیه) انجام شد. علوم) و در کراسنویارسک - ابتدا در بخش بیوفیزیک موسسه فیزیک (IF) SB آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، و سپس در موسسه بیوفیزیک (IBP) SB RAS. از لحاظ تاریخی، جستجو در IBMP در ابتدا بر روی سیستم‌های پشتیبانی حیات برای فضاپیماها و ایستگاه‌های مداری متمرکز بود، جایی که اولویت به استفاده از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی داده شد، و در IBP، بر روی اکوسیستم‌های بسته برای ایستگاه‌های سیاره‌ای بلندمدت، جایی که نقش غالب در چرخه مواد باید ایفا کند روش های بیولوژیکی. بیایید تأکید کنیم: با استفاده از رویکرد اول نمی توان یک چرخه کامل ایجاد کرد، زیرا راه های سنتز مصنوعی مواد مغذی کامل لازم برای تغذیه انسان ناشناخته است. دومی خالی از این کاستی هاست. سیستم‌های پشتیبانی حیات مبتنی بر آن مستقل هستند و بنابراین مستقل‌تر از مدت زمان مأموریت‌ها در اکتشافات اعماق فضا هستند.

چیدمان BIOS-3: 1 - محل زندگی: سه کابین برای خدمه، یک ماژول بهداشتی و بهداشتی، یک آشپزخانه-اتاق غذاخوری. 2 - فیتوترون با گیاهان بالاتر: دو عدد با سطح کاشت 20 متر مربع در هر کدام. 3 – پرورش دهنده جلبک: سه فتوبیوراکتور با حجم 20 لیتر برای کشت کلرلا ولگاریس.

البته، ZES بیولوژیکی اجازه استفاده از عناصر شیمی فیزیک را در آنها می دهد، اما فقط به عنوان فناوری های مکمل که به افزایش سرعت و درجه بسته شدن جریان های انتقال جرم کمک می کند. سیستم هایی که در آنها چنین ادغام روش های بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی فرض می شود، ZES بیولوژیکی-فنی نامیده می شوند. اینها دقیقاً همان چیزی است که در IBF ایجاد شده است.

شروع کار بر روی ساخت ZES برای اهداف فضایی در IBF (در آن سالها بخش بیوفیزیک موسسه فیزیک SB AS اتحاد جماهیر شوروی) جلسه ای در اوایل دهه 1960 بین مدیر موسسه فیزیک لئونید کرنسکی بود. (آکادمیک از سال 1968) و طراح عمومی سیستم های موشکی سرگئی کورولف (آکادمیک از سال 1958). پیشنهاد لئونید واسیلیویچ برای ایجاد یک اکوسیستم بسته در کراسنویارسک، که به دلیل گردش درونی ماده می تواند برای مدت طولانی به طور مستقل وجود داشته باشد، برای سرگئی پاولوویچ بسیار جالب بود. مجموعه ای از جلسات برگزار شد که در آن بنیانگذاران این جهت جدید بیوفیزیک، ایوان ترسکوف (آکادمیک از سال 1981) و یکی از نویسندگان این مقاله، جوزف گیتلزون (آکادمیک از سال 1990) شرکت کردند - آنها توجیه علمی دقیقی ارائه کردند. برای امکان سنجی و واقعیت انجام چنین کاری. کورولف وظیفه روشنی را تعیین کرد: طی چند سال، بر اساس بخش بیوفیزیک موسسه فلسفه شعبه سیبری آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، ایجاد اکوسیستمی با گردش بسته ماده که قادر به تضمین مستقل باشد. اقامت طولانی مدت انسان در یک فضای مهر و موم شده تحت شرایط نزدیک به فضای روی زمین. سپس دولت بودجه کافی را برای جذب متخصصان و خرید تجهیزات لازم اختصاص داد.

اجرای این کار را می توان به سه مرحله تقسیم کرد. در ابتدا (1964-1966) اجرا شد سیستم بیولوژیکی BIOS-1 که شامل دو واحد اصلی بود: یک کابین مهر و موم شده با حجم 12 متر مکعب با یک نفر و یک کولتیواتور مخصوص با حجم 20 لیتر برای رشد ریزجلبک کلرلا. بر اساس نتایج هفت آزمایش که از 12 ساعت تا 90 روز به طول انجامید، می توان به یک نتیجه مهم دست یافت - یک چرخه گاز بسته کامل (هوای بازدمی از آن تصفیه شد. دی اکسید کربن، ناخالصی ها، غنی شده با اکسیژن تولید شده توسط کلرلا) و آب (از جمله بازسازی آب آشامیدنی، برای پخت و پز و نیازهای بهداشتی).

سپس، در سال 1966، BIOS-1 با اتصال یک اتاقک 8.5 متری با گیاهان بالاتر به BIOS-2 ارتقا یافت - مجموعه ای از گیاهان در اینجا رشد کردند. محصولات سبزیجات. آنها بسته بودن فرآیندهای انتقال جرم در سیستم را به دلیل دخالت جزئی غذاهای گیاهی موجود در رژیم غذایی انسان در چرخه افزایش دادند. علاوه بر این، گیاهان عالی، مانند کلرلا، در بازسازی جو برای تنفس افراد شرکت کردند. این امر باعث کاهش زیست توده کلرلا لازم برای حفظ فعالیت حیاتی و در نتیجه افزایش درجه بسته بودن فرآیندهای انتقال جرم شد. و از آنجایی که حجم بیشتری از اکسیژن به دلیل فتوسنتز گیاهان عالی تولید شد، می توان آزمایش هایی را با خدمه دو آزمایش کننده انجام داد (طولانی ترین آنها 30 و 73 روز طول کشید). کار در BIOS-2 تا سال 1970 ادامه یافت. بر اساس نتایج آنها، برای اولین بار در جهان، امکان عملکرد طولانی مدت اکوسیستم مصنوعی "انسان-ریزجلبک-گیاهان عالی" به اثبات رسید.

در آغاز سال 1972، کراسنویارسک IBF BIOS-3 را ایجاد کرد، یک اکوسیستم مصنوعی اساساً جدید. برخلاف موارد قبلی، طراحی و ویژگی های عملکردی کاملاً متفاوتی به دست آورد. این نصب با حجم کل 300 متر شامل 4 محفظه بود همان اندازه ها: یک ماژول مسکونی با کابین های جداگانه برای سه آزمایش کننده و سه محفظه با گیاهان برای تولید مثل مواد غذایی و بازسازی جو و آب.

در BIOS-3، آزمایش‌های طولانی‌مدت (چند ماهه) هم بر اساس طرح قبلاً آزمایش شده «انسان-کلرلا-گیاهان مرتفع» و هم بر اساس یک طرح کاملاً جدید - «گیاهان انسان-بالا» انجام شد. برای اولین بار در جهان، به دلیل مجموعه ای از گیاهان رشد یافته در خود سیستم، امکان ایجاد یک رژیم غذایی گیاهی کامل برای آزمایش کنندگان وجود داشت که به لطف آن درجه بسته بودن آن در انتقال جرم به 75٪ افزایش یافت. و در پایان، از بین تمام اکوسیستم های بیولوژیکی مصنوعی چه در کشور ما و چه در خارج از کشور، تنها BIOS-3 به دلیل بسته بودن آب و گاز، به طور مستقل از زندگی یک خدمه 2-3 نفره به مدت 4-6 ماه اطمینان حاصل کرد. چرخه تقریبا 100٪، برای غذا - بیش از 50٪. همانطور که قبلا ذکر شد، تا به امروز این نتیجه بی نظیر باقی مانده است. [در اینجا، مانند بسیاری چیزهای دیگر، اتحاد جماهیر شوروی از ایالات متحده جلوتر بود، در مورد ZES "Biosphere-2" آنها را ببینید]

همچنین مهم است که مسیر BIOS-1 به BIOS-3 در مدت زمان بسیار کوتاهی - در حدود 7 (!) سال - تکمیل شود.

تولد فناوری های جدید

ایجاد BIOS-3 با یک کهکشان کامل از دانشمندان برجسته همراه است. اول از همه، در اینجا باید یک بار دیگر به لئونید کیرنسکی اشاره کرد که به سرگئی کورولف علاقه مند به انجام این بررسی ها در کراسنویارسک و سازماندهی اجرای آنها بود. کارمند ما، دکتر علوم زیستی بوریس کووروف، نقش بسیار مهمی در اجرای فنی سیستم ایفا کرد. او توانایی تصمیم گیری سریع و مهمتر از آن بهینه بودن طراحی را داشت. این او بود که ایده انتقال حالت های تعمیر و نگهداری سیستم "داخلی" را مطرح کرد، یعنی. به خود آزمایش کننده ها از این نظر، BIOS-3 به طور مطلوبی با تمام ZES های مصنوعی خارجی مقایسه می شود. در طول آزمایشات، تحقیقات پزشکی در مورد وضعیت انسان به طور مداوم بر روی آن انجام می شد. علاوه بر این، کار با مشارکت فعال کارکنان IBMP تحت رهبری آکادمیک اولگ گازنکو انجام شد و نظارت مستقیم توسط کاندیدای علوم پزشکی یوری اوکلادنیکوف انجام شد. لازم به ذکر است که در کل دوره آزمایشات BIOS-3 (که در مجموع حدود 11 ماه به طول انجامید) حتی یک مورد مشکلی در سلامت خدمه آزمایش وجود نداشت.

مهمترین پیشرفت فناوری گنجاندن گیاهان عالی در چرخه بود که مبنایی برای تأمین اکسیژن، غذا و آب برای انسان شد. نویسنده آن، دکتر علوم زیستی، هاینریش لیسفسکی، ایده انتخاب گیاهان عالی و سپس جایگزینی کامل آنها با جلبک غیر خوراکی کلرلا را اثبات و عملاً اجرا کرد. به خصوص برای یک اکوسیستم بسته، این دانشمند توسعه یافت تنوع جدیدگندم ساقه کوتاه که در آن حدود 50 درصد از کل زیست توده را دانه تشکیل می داد.

بگذارید همچنین اضافه کنیم که کار بر روی BIOS-3 ظهور فناوری های جدید را به شدت تسریع کرد. به طور خاص، امکان اثبات علمی انتخاب انرژی و ویژگی‌های طیفی تابش مرئی برای پیوند فوتوتروفیک سیستم‌های حمایت از حیات انسانی، تعیین مکان نور سفید در روشن‌کننده جوامع گیاهی هم در طبیعت و هم در شرایط مصنوعی، و فرمول‌بندی مفهوم کنترل نور فرآیند تولید در گیاهان، با در نظر گرفتن سطوح مختلف سازماندهی دستگاه فتوسنتزی.

به ویژه، رژیم های کشت پیشنهاد شد انواع مختلفگیاهان در ایستگاه قمری فرض بر این بود که اگر یک سیستم حمایت از حیات بیولوژیکی در آنجا کار کند، پس برای رشد گیاهان در آن (تکرار می کنیم، منبع غذا و اکسیژن)، باید به آنها "آموزش" داد که در شرایط روز قمری رشد کنند، یعنی. نور پیوسته برای حدود 14 روز و شب زمین تقریباً به همان میزان وجود دارد. این مشکل غیرعادی توسط لیسفسکی و همکارانش حل شد. آنها چنین پارامترهای محیطی را یافتند که تحت آنها امکان رشد گیاهانی وجود داشت که هم از نظر زیست توده خوراکی و هم از نظر ترکیب بیوشیمیایی قابل قبول بودند. این به ما اجازه می دهد تا استفاده از انرژی خورشید را برای ساختن سیستم های حمایت از حیات زیستی در ماه ممکن بدانیم.

روز امروز

در حال حاضر، موسسه ما به طور همزمان دو وظیفه کلیدی را حل می کند: نوسازی فنی سیستم BIOS-3 و توسعه پایه های علمی فناوری ها برای افزایش درجه فرآیندهای حلقه بسته. اجرای آنها توسط یک سری کمک های مالی از SB RAS و تعدادی قرارداد با آژانس فضایی اروپا پشتیبانی می شود. از منابع داخلی IBF نیز استفاده می شود.

ما برای دومین مورد از این حوزه ها اهمیت استثنایی قائل هستیم. از جمله نتایجی که قبلاً به دست آمده است، استفاده از زیست توده گیاهی غیر خوراکی است. برای درگیر کردن آن در گردش درون سیستم، ما در حال توسعه یک فناوری برای اکسیداسیون بیولوژیکی با استفاده از یک بستر خاک مانند هستیم. این محصول فرآوری کاه گندم توسط کرم و میکرو فلور است که در عین حال به عنوان لایه ریشه برای گیاهان عمل می کند. علاوه بر این، میکرو فلور بستر از میکروارگانیسم های بیماری زا در ناحیه ریشه گیاهان جلوگیری می کند که به محافظت از آنها در برابر پوسیدگی کمک می کند.

یکی دیگر از نتایج - فن آوری سازگار با محیط زیست تعامل نمک سفرهبه انتقال جرم درون سیستمی همانطور که مشخص است، NaCl به ویژه در ترشحات مایع انسان وجود دارد، اما غلظت آن در آنها می تواند برای گیاهان کشنده باشد. بنابراین، گنجاندن این ترکیب در چرخه بیولوژیکی مستلزم استفاده از روش فیزیکوشیمیایی کانی سازی ترشحات مایع بود. ایده این است: به یک متغیر میدان الکتریکیمحلول آبی پراکسید هیدروژن قرار می گیرد که از مولکول های آن اکسیژن اتمی که یک عامل اکسید کننده قوی است جدا می شود.

ظاهر یک اکوسیستم مصنوعی کوچک: 1 - پرتودهی با منبع نور با شدت بالا. 2- پیوند فوتوتروفیک (گیاهان بالاتر) در داخل یک محفظه مهر و موم شده. 3 - دستکاری کننده برای کار در داخل محفظه بدون شکستن سفتی آن. 4 - بلوک خاک با بستر خاک مانند. 5 - قفسه ابزار برای کنترل
و نگهداری خودکار پارامترهای محیطی در داخل محفظه. 6 - دیوار یک اتاقک مهر و موم شده از فولاد ضد زنگ.

در چنین محیطی فضولات گیاهی و حیوانی را به اجزای معدنی تبدیل می کند و پس از آن به عنوان کود مورد استفاده گیاهان قرار می گیرد. این روش فیزیکوشیمیایی سازگار با محیط زیست و نسبتا کم انرژی است. محصول اولیه برای تولید پراکسید هیدروژن آب است؛ در ZES زیست‌سازنده، کمبودی ندارد، یعنی. تقریباً تمام محصولات اولیه مورد نیاز برای پشتیبانی از راه اندازی فرآیند تکنولوژیکی، به راحتی در چرخه قرار می گیرند. مهم است که، بر خلاف به طور سنتی در سیستم های پشتیبانی زندگی استفاده می شود فضاپیمافرآیندهای فیزیکی و شیمیایی، این در دماهای تا 100 درجه سانتیگراد و فشار معمولی انجام می شود.

درست است، محلول معدنی به دست آمده از این طریق حاوی غلظت NaCl است که برای گونه های اصلی گیاهان عالی غیرقابل قبول است. بنابراین، در ابتدا باید برای رشد شوری خوراکی انسان استفاده شود. سالیکورنیا اروپا) – گیاه یک سالهاز خانواده گل تاج خروس، قادر به رشد در محیط های با محتوای بالای نمک خوراکی و تجمع آن تا 50 درصد از وزن خشک خود است. سپس غلظت NaCl در محلول غذاییبه مقادیر قابل قبول برای استفاده بعدی در کشت سایر گونه های گیاهی کاهش می یابد.

یک راه حل اساسی برای مشکل درگیر کردن ترشحات مایع انسان در چرخه، امکان حذف کامل بن بست را باز می کند. مواد غیر قابل قبول برای استفاده بیشتر در ZES مرتبط با اگزومتابولیت های آن (محصولات متابولیک منتشر شده در محیط خارجی)، گنجاندن آنها در گردش درون سیستم. در این راستا IBP مجموعه ای از فناوری های مناسب را پیشنهاد کرده است. واقعیت این است که حل مشکل اگزومتابولیت‌های جامد انسان بسیار ساده‌تر است: آنها حاوی NaCl نیستند و دخالت آنها در انتقال جرم پس از عقیم‌سازی هیچ مشکل خاصی ایجاد نمی‌کند.

چشم انداز فردا

شکل‌گیری اکوسیستم‌های بسته دارای دو چشم‌انداز کاربردی مشخص است: کاربردهای فضایی و زمینی. اولین مورد مربوط به توسعه مدل‌های فیزیکی فرآیندهای گردش پایدار برای پایگاه‌های ثابت ماه و مریخ است. ترکیب سیستم ها، عملکردهای خاص آنها و ویژگی های اصلی طراحی در درجه اول با نوع ایستگاه سیاره ای خاص، وظایف آن، مدت زمان وجود، تعداد اعضای خدمه، محدودیت های وزن و انرژی، و همچنین تعدادی از الزامات دیگر تعیین می شود. (پزشکی، عملیاتی و غیره) .

در ادبیات می توانید پیدا کنید گزینه های مختلفسیستم های پشتیبانی از حیات بر اساس ذخایر و روش های فیزیکی و شیمیایی بازسازی جو و آب و معرفی به زنجیره پیوندهای بیولوژیکی مربوطه (ریزجلبک ها، گیاهان عالی، ماهی ها و غیره) است. تجربه انباشته شده در IBP به ما اجازه می دهد تا بر اجرای یک سیستم یکپارچه حمایت از حیات بیولوژیکی-فیزیکی-شیمیایی با نقش غالب اولین جزء تمرکز کنیم. هنگام استقرار یک منظومه شمسی زیست‌سازنده سیاره‌ای (با استفاده از مثالی از یک ماموریت فرضی مریخ)، بازسازی اتمسفر ایستگاه، که فقط بر روی گیاهان بالاتر ساخته شده است، آسیب خواهد دید. اشکال قابل توجه- اینرسی زیاد مرتبط با چرخه طولانی توسعه آنها. عملکرد ثابت چنین سیستمی تنها چند ماه پس از شروع پرتاب امکان پذیر است: به عنوان مثال، تامین کامل آب و اکسیژن برای خدمه پس از 2 ماه واقع بینانه است و بخش گیاهی رژیم غذایی - پس از 3-4 ماه . و در این مدت تنها پرورش دهنده جلبک مذکور قادر به تامین آب و اکسیژن خدمه خواهد بود: با بهره وری 600 گرم در روز ماده خشک مشکل عادی سازی محیط هوا را برای انسان به طور کامل حل می کند.

البته، به موازات راه اندازی دومی، لازم است نوار نقاله گیاهان بالاتر را "روشن" کرد. با تشکیل، بار روی نوار نقاله جلبک به حدی کاهش می یابد که می توان آن را متوقف کرد. بنابراین، در حین استقرار یک ZES بیولوژیکی در یک ایستگاه سیاره‌ای، توصیه می‌شود که به یک طرح عملکردی مبتنی بر گیاهان عالی که اکسیژن و غذای گیاهی را در اختیار انسان قرار می‌دهند تغییر دهید.

در مورد کاربردهای زمینی ZES، آنها در صنایع مختلف امکان پذیر هستند. بنابراین، فن‌آوری‌های روشنایی که به‌ویژه برای ZES توسعه‌یافته‌اند، می‌توانند مبنایی برای ایجاد لامپ‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی با طیف‌های فیزیولوژیکی و پایه باشند. ویژگی های انرژی. این منابع نور به ویژه برای به دست آوردن محصولات گیاهی سازگار با محیط زیست در مناطقی با شرایط طبیعی نامطلوب قابل استفاده هستند. خانه‌هایی که از چنین فناوری‌های چرخه بسته استفاده می‌کنند، می‌توانند برای مدت طولانی زندگی مستقلی برای مردم فراهم کنند (به عنوان مثال، در دوره‌های یخبندان شدید و آب و هوای بد در مناطق شمالی، در مناطق کوهستانی صعب العبور) با بسته شدن نسبی در تولید مثل مواد غذایی گیاهی، ضد عفونی و دفع زباله و همچنین بازسازی جوی. محاسبات نشان می دهد که مصرف انرژی خانه دوستدار محیط زیستحتی پایین تر از حد معمول

یکی دیگر از کاربردهای زمینی، مدلی از گردش در بیوسفر است. در حال حاضر، بحث های گسترده ای در جامعه علمی در مورد تغییرات آب و هوایی احتمالی در سیاره ما وجود دارد. با این حال، هنوز درک کافی از علل و مکانیسم آنها وجود ندارد. مدل‌سازی پاسخ‌های بسیاری از سؤالات را که شامل توجه به اساسی‌ترین و اساسی‌ترین آنها برای عملکرد سیستم است، نزدیک‌تر می‌کند. در این موردبیوسفر) پارامترها. چنین رویکردهایی نه تنها در سطح زیست کره، بلکه در سیستم های به اصطلاح "زیست کره مانند" قابل آزمایش هستند. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، می‌توان مدل‌های شبیه‌سازی را با درک اساسی جدید از فرآیندهای زیست کره جهانی توسعه داد.

درست است، در این راستا، لازم است اکوسیستم های مصنوعی شبیه بیوسفر ساده شده با درجه بسته بودن چرخه مواد و جرم تبادل نسبتاً کوچک ایجاد شود، که در رابطه با زیست های طبیعی نیز دارای نمایندگی خاصی باشد.

آنها در حال حاضر در IBP در حال توسعه هستند؛ آنها می توانند ابزار موثری برای مدل سازی فرآیندهای زیست کره، از جمله مطالعات مقاومت آنها در برابر عوامل انسانی باشند. در چنین سیستمی، تحت نور مصنوعی و تحت شرایط مهر و موم شده، یک فرآیند دایره ای بین دو پیوند اصلی حفظ می شود: فتوسنتزی (گیاهان عالی) و هتروتروف (زیرهای خاک مانند). ترکیب گاز محیط، دما و رطوبت به طور خودکار حفظ می شود. پدید آوردن عوامل مختلفتأثیر روی سیستم (تغییر دما، غلظت CO 2 و غیره)، می توانید واکنش آن را ارزیابی کرده و سناریوهای تغییر آب و هوای خاصی را آزمایش کنید.

یادداشت

نگاه کنید به: O. Gazenko، A. Grigoriev، A. Egorov. پزشکی فضایی: دیروز، امروز، فردا. – علم در روسیه، 2006، شماره 3،4; A. Grigoriev، B. Morukov. مریخ نزدیک تر می شود. – علم در روسیه، 2011، شماره 1 (یادداشت سردبیر).

نگاه کنید به: E. Galimov. دیدگاه های علم سیاره. – علم در روسیه، 2004، شماره 6; K. Trukhanov، N. Krivova. آیا مریخ باید میدان مغناطیسی زمین را بگیرد؟ – علم در روسیه، 2010، شماره 3 (یادداشت سردبیر).

سیستم های بیوسفر مانند - مصنوعی اکوسیستم های بسته، که در آن چرخه های تبادل مواد شکل می گیرند و عمل می کنند که شباهت بالایی به چرخه های تبادل مواد جهانی زیست کره دارند (یادداشت نویسنده).