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 در 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 پرتوهای 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.

سلام، هابر!

اخیراً در اینترنت به مقاله جالبی برخوردم، از نظر باغبانی، درباره مردی انگلیسی که 53 سال پیش Tradescantia را در یک کوزه کاشت، بطری را مهر و موم کرد و پس از 40 سال آبیاری، دیگر آن را باز نکرد. این ایده از روی کنجکاوی به ذهنش رسید. تا به امروز، این گیاه زندگی می کند، رشد می کند و اکسیژن را جذب می کند. Tradescantia یک اکوسیستم را تشکیل داده است: فتوسنتز اکسیژن تولید می کند، هوای داخل ظرف مرطوب می شود و رطوبت می ریزد، برگ های افتاده پوسیده می شوند و CO 2 آزاد می شود. اما فتوسنتز به نور نیز نیاز دارد، بنابراین بطری باید مدام به سمت پنجره حرکت داده شود و به اطراف بچرخد تا برگ ها به طور یکنواخت رشد کنند. من مقداری لوازم الکترونیکی برای یک گیاه آپارتمانی اضافه کردم و این چیزی است که از آن بیرون آمد.

مرحله اول

همانطور که قبلا ذکر شد، مهمترین چیز در فرآیند فتوسنتز نور است. اما نه هر کسی!

برای گیاهان، مهمترین رنگ ها سبز آبی و زرد قرمز هستند. طول موج ها به ترتیب از 440 تا 550 نانومتر و از 600 تا 650 نانومتر هستند. به فروشگاه رفتم و 4 عدد LED قرمز، 2 عدد آبی و 2 عدد سبز خریدم (در Radiocat بخوانید). سپس آنها را زیر درب شیشه گذاشتم و روی مقوا محکم کردم و به صورت موازی وصل کردم (2 تا قرمز، 1 آبی و 1 سبز).
چون ال ای دی رنگهای متفاوتچراغ ها ولتاژهای تغذیه متفاوتی دارند، من مقاومت نصب کردم.
من سوراخی در درب سیم ها ایجاد کردم و بعد از وارد کردن سیم ها به سوراخ، مقوا را با ال ای دی های زیر درب محکم کردم. برای انزوای بیشتر از دنیای بیرون، سوراخ را می توان مهر و موم کرد.

بازبینی ماژول روشنایی مورخ 07/01/13.
این ماژول به طور ویژه با یک لایه ضخیم از Tsaponlak پوشانده شد تا از خوردگی پین های عنصر و مس روی برد جلوگیری شود.

مرحله دوم

من قبلاً کار اصلی را انجام داده ام ، یعنی نور پس زمینه ، بنابراین دارم به اضافات مفید می روم.
1. برای اطمینان از روشن شدن نور فقط زمانی که گیاه در سایه است، باید یک فتوسل اضافه کنید.
نمودار اتصال:

برای اینکه دیگ کاملا هوشمند شود، یک آردوینو را به آن وصل می کنیم. ورودی آنالوگ در نمودار - هر ورودی آنالوگ در آردوینو. ما LED ها را به خروجی PWM (یا PWM) وصل می کنیم که روشنایی آن بسته به روشنایی مقاومت نوری تغییر می کند. اما ابتدا، بیایید دریابیم که تقسیم کننده ولتاژ چه مقادیری تولید می کند.

کد

سنسور int = 0; // تقسیم کننده را به ورودی آنالوگ آردوینو A0 void setup() وصل کنید (Serial.begin(9600); ) void loop() (Serial.println(analogRead(sensor)); delay(1000)؛ // مقادیر را ارسال می کند ​از تقسیم کننده هر بار یک ثانیه به من بدهید)

در مدار خود از یک مقاومت نوری از کیت طراح الکترونیکی ZNATOK استفاده کردم. دارای مقاومت سایه 120 کیلو اهم است. مقاومت R1 با استفاده از فرمول محاسبه می شود: R 1 =V در *R 2:V out -R 2 ; V in در نمودار +5V است، V out "به ورودی آنالوگ آردوینو" است (امیدوارم همه ترتیب اعمال را به خاطر بسپارند: اول، عملیات درجه اول ضرب و تقسیم است و سپس دوم جمع و منها کردن). همچنین، به یاد داشته باشید که مقاومت مقاومت نوری می تواند متفاوت باشد غیر خطی.
حداقل مقدار روشنایی از تقسیم کننده من حدود 100 است (اجازه دهید آنها را واحدهای معمولی بنامیم)، حداکثر حدود 755 مکعب است.
با دانستن این مقادیر می توانید برنامه ای برای کنترلر آردوینو بنویسید.

کد

سنسور int = 0; // پتانسیومتر به A0 int ledPin = 9; //LED ها برای خروجی 9 تنظیم خالی () (آنالوگ مرجع (پیش فرض)؛ pinMode (ledPin، OUTPUT)؛ //Serial.begin(9600)؛ برای نمایش //روشنایی فعلی در واحد در مانیتور پورت، این خط را از نظر خارج کنید. void loop() (int val = analogRead(sensor)؛ val = constrain(val, 130, 755)؛ // مقادیر روشنایی را تنظیم کنید. // اگر< 130, то превращаем в 130, если >755، سپس آن را روی 755 تنظیم کنید. int ledLevel = map(val, 130, 755, 0, 255); //تبدیل مقادیر روشنایی و مس. //به مقادیر 8 بیتی برای PWM. analogWrite (ledPin، ledLevel)؛ // Serial.println(analogRead(ledLevel)); برای نمایش روشنایی // فعلی بر حسب واحد، این خط را از نظر خارج کنید. در مانیتور پورت )

همچنین، لطفاً توجه داشته باشید که حداکثر جریان ورودی/خروجی دیجیتال آردوینو نباید بیشتر از آن باشد 40 میلی آمپر.

2. به جای روش دیجیتالی برای تعیین سطح نور، می توانید از روش آنالوگ استفاده کنید. با افزودن یک دیود زنر و یک ترانزیستور به تقسیم کننده، همه چیز را مانند پردازنده، فقط در حجم کمتر، بدست می آوریم. طرح:


دیود زنر D1 - هر توان در 3.6 ولت. ترانزیستور T1 - هر NPN.

P.S.اگر سیم ها بیرون نمی آمدند خیلی بهتر به نظر می رسید. اگر یک سیم پیچ در پایین قوطی قرار دهید و نور پس زمینه را به صورت بی سیم (به دنبال مثال شارژ بی سیم برای تلفن ها) روشن کنید، طراحی خود از نظر فناوری پیشرفته تر خواهد بود.

عکس زیر اولین شیشه آزمایشی را نشان می دهد. این گیاه در تاریخ 13/06/01 در آن کاشته شد.


متعاقباً تصمیم گرفته شد که این قوطی را کنار بگذاریم، زیرا ... گیاه فضای کافی برای رشد در آن نداشت (همچنین درب استیل با احتمال زیاد بعد از 40 سال استفاده زنگ می زند :)).


به جای کوچک کوزه لیتری، گیاهان در ظروف بزرگ - 3 لیتری کاشته شدند. درب نیز تعویض شد - با یک پلی اتیلن.
P.S.S.تاریخ فرود: 2013/06/30 (یک کوزه در تاریخ 07/01/13 برای جایگزینی ماژول روشنایی باز شد).
عکس 1: 07/10/13

عکس 2: 13/07/17. عکس زیر نشان می دهد که چگونه پوشش گیاهی روی دیوارها ظاهر شد. این نشان می دهد که ساده ترین گونه های گیاهی نیز در این سیستم رشد می کنند.

عکس 3: 09/02/13

همچنین، برای آزمایش، در یک شیشه با درخت پولیک دانه نارنگی کاشته شد (قبلاً در گاز مرطوب و غیره نگهداری نمی شد). همانطور که در عکس بالا می بینید، اکنون جوانه زده است.
با جمع آوری داده های تجربی، اطلاعات در اینجا پست می شود.

اگر کسی بخواهد یک کمک بصری روشن برای خود و فرزندانش در مورد زندگی دریایی و محیط، ما باید شروع به ایجاد یک خودپایدار کنیم اکوسیستم آبی. بدون هیچ گونه مداخله خارجی به طور مستقل عمل خواهد کرد. علاوه بر این، این یک عنصر تزئینی خیره کننده است که هر اتاق را تزئین می کند.

میگو از جلبک ها تغذیه می کند که به نوبه خود از مواد زائد میگو به عنوان غذا استفاده می کنند. آب این پروژه بهتر است از یک برکه یا رودخانه گرفته شود، زیرا حاوی جلبک های کافی و سایر میکروارگانیسم های مفید است. اکوسیستم با دریچه بهتر عمل خواهد کرد. این امر تبادل گاز با محیط خارجی را تضمین می کند. با تهویه مناسب، اکوسیستم می تواند ده سال یا حتی بیشتر کار کند!

مرحله 1. جمع آوری مواد لازم.

ظرف شیشه ایبا پوشش ضد خوردگی؛
- سنگریزه یا ماسه برای آکواریوم؛
- آب شیرین از حوضچه؛
- گیاهان برای پرورش و پناه دادن به میگو.
میگو و/یا حلزون، انتخاب خوبگونه هایی مانند میگوی روح، میگوی گیلاس و جلبک خوار ژاپنی وجود خواهند داشت.
مشاوره.اگر آب حوض در دسترس نباشد، می توان به جای آن از آب لوله کشی معمولی استفاده کرد، اما باید حداقل یک روز قبل یک شیشه آب تهیه کرد تا آب خود را تصفیه کند. برای تغذیه، میگو قبل از اینکه گیاهان خودشان آن را تولید کنند، به جلبک از آب حوض یا یک پایه جلبک مخصوص نیاز دارند.

مرحله 2: درب شیشه را برای تهویه بهتر سوراخ کنید

شما باید مراقب باشید، سوراخ کردن شیشه می تواند بسیار خطرناک باشد. برای محافظت از چشمان خود از دریل و عینک مخصوص شیشه استفاده کنید.

مرحله 3: شیشه را بشویید

مرحله 4. پایین شیشه

5 سانتی متر سنگریزه، ماسه یا شن در کف شیشه قرار دهید. ضخامت لایه خاک باید برای کاشت گیاهان در آن کافی باشد.

مرحله 5: شیشه را با آب پر کنید

آب شیرین را از برکه یا رودخانه جمع آوری کنید.

مرحله 6. آب را در یک شیشه قرار دهید

شیشه را تا نیمه از آب پر کنید.
مشاوره.اگر آب از حوض یا رودخانه وجود ندارد، از آب تصفیه شده یا آب معمولی استفاده کنید. با این حال، در این مورد، 1 یا 2 "پد" مخصوص از پایه جلبک را در کف شیشه قرار دهید، که می توان آنها را در هر فروشگاه حیوانات خانگی خریداری کرد. تعداد پایه ها به اندازه شیشه بستگی دارد. در ظرف را به مدت 24 ساعت باز نگه دارید تا کلر آن تبخیر شود.

مرحله 7. کیسه میگو و/یا حلزون را به مدت 15 تا 30 دقیقه در شیشه فرو کنید.

این به دمای کیسه اجازه می دهد تا با دمای آب در شیشه تنظیم شود و استرس ناشی از تغییرات ناگهانی دما روی میگو به حداقل برسد.

مرحله 8. کاشت گیاهان در زمین

مرحله 9: میگو را در شیشه قرار دهید

با استفاده از توری میگوها را از کیسه خارج کرده و با احتیاط داخل شیشه قرار دهید.

مرحله 10: شیشه را با آب پر کنید

شیشه را با آب حوض پر کنید و حدود 2 سانتی متر از قسمت بالایی آن فاصله بگیرید.

فضای زیادی از هوا در شیشه باقی نگذارید زیرا باعث ایجاد رسوبات سفید در دیواره های داخلی شیشه می شود.

مرحله 11: از اکوسیستم لذت ببرید!

شیشه را در خانه نگه دارید در دمای اتاقو اکوسیستم برای چندین سال وجود خواهد داشت.
مشاوره.از قرار دادن شیشه در معرض نور مستقیم خورشید که می تواند باعث رشد بیش از حد جلبک شود، خودداری کنید. اصلا نیازی به غذا دادن به میگوها نیست چون از جلبک تغذیه می کنند. اگر شیشه را از نور مستقیم خورشید دور نگه دارید، نیازی به اضافه کردن آب به آن نخواهید داشت.
اگر جلبک بیش از حد رشد کرد، میگو یا حلزون دیگری را به شیشه اضافه کنید. با گذشت زمان، اکوسیستم به حالت متعادلی می رسد که در آن زباله های یک موجود می تواند به عنوان غذا برای موجود دیگر استفاده شود. این یک راه عالی برای نشان دادن نحوه بازیافت اکوسیستم بزرگتر به بچه ها است مواد مغذی. گیاهان دی اکسید کربنی را که بازدم می کنیم به اکسیژن تبدیل می کنند و باکتری ها زباله ها را به خاک مغذی برای گیاهان تبدیل می کنند. انسان ها و حیوانات به نوبه خود اکسیژن تنفس می کنند و گیاهان را می خورند و این مواد مغذی جذب بافت ها می شوند.
برای کسانی که حجم شیشه برایشان کافی نیست، داشتن آکواریوم را پیشنهاد می کنیم و هر چه بزرگتر باشد بهتر است. این به شما این امکان را می دهد که در هنر شگفت انگیزی شرکت کنید که زیبایی آن به سادگی نفس شما را بند می آورد.

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 نظر 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، 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 یک ZES برای اهداف فضایی در مؤسسه بیوفیزیک (در آن سالها، بخش بیوفیزیک مؤسسه فیزیک SB AS اتحاد جماهیر شوروی) جلسه ای در اوایل دهه 1960 بین مدیر مؤسسه بود. فیزیک لئونید کیرنسکی (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 بتواند به طور مستقل وجود داشته باشد. مدت زمان طولانیبه دلیل گردش داخلی ماده، سرگئی پاولوویچ بسیار علاقه مند 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 شده است 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 نزدیک‌تر می‌کند که شامل توجه به اساسی‌ترین و اساسی‌ترین برای عملکرد سیستم است. 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).

سیستم‌های شبه بیوسفر، اکوسیستم‌های بسته مصنوعی هستند که در آنها چرخه‌های تبادل مواد شکل می‌گیرند و عمل می‌کنند که شباهت بالایی به چرخه‌های تبادل جهانی مواد زیست‌کره دارند (یادداشت نویسنده).

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 یک اکوسیستم خودمختار در نظر گرفته می شود 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.