В замкнутых экосистемах любые отходы жизнедеятельности одного биологического вида должны быть утилизированы как минимум одним другим видом. Следовательно, если преследуются цель поддержания жизни человека, то все отходы жизнедеятельности человека должны быть в конечном итоге преобразованы в кислород , пищу и воду.

Замкнутая экосистема обязана иметь в своём составе как минимум один аутотрофный организм . Несмотря на то, что использование хемитотрофов также имеет потенциал, на данный момент практически все замкнутые экосистемы основаны на фототрофах, таких как зелёные водоросли .

Примеры

Крупный масштаб

Средний масштаб

Малый масштаб

См. также

Напишите отзыв о статье "Замкнутая экосистема"

Примечания

Ссылки

• Статья в журнале Make Magazine

Отрывок, характеризующий Замкнутая экосистема

– Господин адъютант, – прокричал он, – прикажите, чтобы не толпились. – Адъютант, исполнив приказание, подходил к князю Андрею. С другой стороны подъехал верхом командир батальона.
– Берегись! – послышался испуганный крик солдата, и, как свистящая на быстром полете, приседающая на землю птичка, в двух шагах от князя Андрея, подле лошади батальонного командира, негромко шлепнулась граната. Лошадь первая, не спрашивая того, хорошо или дурно было высказывать страх, фыркнула, взвилась, чуть не сронив майора, и отскакала в сторону. Ужас лошади сообщился людям.
– Ложись! – крикнул голос адъютанта, прилегшего к земле. Князь Андрей стоял в нерешительности. Граната, как волчок, дымясь, вертелась между ним и лежащим адъютантом, на краю пашни и луга, подле куста полыни.
«Неужели это смерть? – думал князь Андрей, совершенно новым, завистливым взглядом глядя на траву, на полынь и на струйку дыма, вьющуюся от вертящегося черного мячика. – Я не могу, я не хочу умереть, я люблю жизнь, люблю эту траву, землю, воздух… – Он думал это и вместе с тем помнил о том, что на него смотрят.
– Стыдно, господин офицер! – сказал он адъютанту. – Какой… – он не договорил. В одно и то же время послышался взрыв, свист осколков как бы разбитой рамы, душный запах пороха – и князь Андрей рванулся в сторону и, подняв кверху руку, упал на грудь.
Несколько офицеров подбежало к нему. С правой стороны живота расходилось по траве большое пятно крови.
Вызванные ополченцы с носилками остановились позади офицеров. Князь Андрей лежал на груди, опустившись лицом до травы, и, тяжело, всхрапывая, дышал.
– Ну что стали, подходи!
Мужики подошли и взяли его за плечи и ноги, но он жалобно застонал, и мужики, переглянувшись, опять отпустили его.
– Берись, клади, всё одно! – крикнул чей то голос. Его другой раз взяли за плечи и положили на носилки.

Здравствуй, Хабр!

Недавно наткнулся в интернете на интересную статью, с точки зрения садоводства, об англичанине, который 53 года назад посадил в банку традесканцию .Он закупорил бутылку и, после полива 40 лет назад, больше не открывал её. Идеи пришла ему из любопытства. И по сей день растение живет, растет и поглощает кислород. Традесканция образовала экосистему: при фотосинтезе образуется кислород, происходит увлажнение воздуха внутри сосуда и выпадает влага, опавшие листья перегнивают, выделяя CO 2 . Но для фотосинтеза нужен еще и свет, поэтому бутылку нужно постоянно пододвигать к окну и разворачивать, чтобы листья росли равномерно. Я добавил немного электроники для комнатного растения, и вот, что из этого получилось.

Этап Первый

Как уже говорилось, в процессе фотосинтеза самое важное это свет. Но не любой!

Для растений наиболее важным является сине-зеленый и желто-красный. Длины волн соответственно от 440 до 550 нм и от 600 до 650 нм. Я пошел в магазин и купил 4 красных, 2 синих и 2 зеленых светодиода (прочитав на «Радиокоте»). Далее, расположил их под крышкой банки, закрепив на картонке, и соединил параллельно (на 2 красных 1 синий и 1 зеленый).
Т. к. светодиоды разных цветов свечения имеют разное напряжение питания, поставил резисторы.
В крышке сделал отверстие для проводов и укрепил картонку со светодиодами под крышкой, предварительно просунув провода в дырку. Для большей изоляции от внешнего мира дырку можно заклеить.

Ревизия модуля освещения от 01.07.13.
Модуль специально был покрыт толстым слоем Цапонлака для предотвращения коррозии выводов элементов и меди на плате.

Этап Второй

Основное, т. е. подсветку, я уже сделал, поэтому перехожу к полезным дополнениям.
1. Чтобы свет горел только тогда, когда растение находится в тени, нужно добавить фотоэлемент.
Схема подключения:

Чтобы сделать горшок совсем умным, подключим к нему Arduino. Analog InPut на схеме - любой аналоговый вход у Arduino. На ШИМ (или PWM) выход повесим светодиоды, яркость свечения которых будет изменяться в зависимости от освещенности фоторезистора. Но для начала выясним, какие значения будет выдавать делитель напряжения.

Код

int sensor =0; // подключаем делитель к аналоговому входу Arduino A0 void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { Serial.println(analogRead(sensor)); delay(1000); // Отправляет значения с делителя раз в секунду }

В своей схеме я использовал фоторезистор из электронного конструктора ЗНАТОКа. У него теневое сопротивление 120 кОм. Расчет резистора R1 производится по формуле: R 1 =V in *R 2:V out -R 2 ; V in на схеме - +5V, V out - «к аналоговому входу Arduino» (Я надеюсь, все хорошо помнят порядок действий: сначала действия первой степени - умножение и деление, а потом второй - сложение и вычитание). Также, следует помнить, что сопротивление у фоторезистора может изменяться нелинейно .
Минимальное значение освещения с моего делителя - около 100 (назовём их условными единицами), максимальное - около 755 у.е.
Зная эти значения можно написать программу для Arduino - контроллера.

Код

int sensor = 0; // Потенциометр к А0 int ledPin = 9; //Светодиоды к выходу 9 void setup () { analogReference(DEFAULT); pinMode(ledPin, OUTPUT); //Serial.begin(9600); Раскомментируйте эту строку для отображения текущей //освещенности в у.е. в Мониторе Порта. } void loop() { int val = analogRead(sensor); val = constrain(val, 130, 755); //Выставляем значения освещенности. //Если < 130, то превращаем в 130, если > 755, то выставляем в 755. int ledLevel = map(val, 130, 755, 0, 255); //Превращаем значения освещенности и у.е. //в 8-битные значения для ШИМ. analogWrite(ledPin, ledLevel); // Serial.println(analogRead(ledLevel)); Раскомментируйте эту строку для отображения текущей //освещенности в у.е. в Мониторе Порта. }

Также, обратите внимание на то, что максимальный ток через цифровые Входы/Выходы Ардуины не должен превышать 40мА .

2. Вместо цифрового метода определения уровня освещенности можно использовать аналоговый. Добавив к делителю стабилитрон и транзистор получим все тоже, что и с процессором, только в меньшем объеме. Схема:


Стабилитрон D1 - любой мощности на 3.6 В. Транзистор T1 - любой NPN.

P.S. Смотрелось бы намного лучше, если бы провода не торчали. Сама конструкция будет технологичнее, если на дно банки положить катушку и питать подсветку без проводов (по примеру беспроводной зарядки у телефонов).

На фото ниже представлена первая экспериментальная банка. Растение в нее было посажено 01.06.13.


Впоследствии, от этой банки решено было отказаться, т.к. растению в ней не хватало места для роста (также, стальная крышка, с большой долей вероятности, за 40 лет использования, заржавеет:)).


Взамен маленькой литровой банки, растения были посажены в большие - 3-ех литровые. Заменена была и крышка - на полиэтиленовую.
P.S.S. Дата посадки: 30.06.2013 (01.07.13 была открыта банка для замены модуля освещения).
Фото 1: 10.07.13

Фото 2: 17.07.13. На фото ниже видно как на стенках начала проявляться растительность. Это свидетельствует о том, что простейшие виды растений тоже чувствуют себя в системе хорошо.

Фото 3: 02.09.13

Также, для эксперимента, в банку с денежным деревом была посажена косточка мандарина (предварительно не выдерживавшаяся во влажной марле и т.п.). Как видно на фото выше, сейчас она проросла.
По мере накопления экспериментальный данных, информация будет выкладываться здесь.

В одним из своих дневников я упоминал закрытую экосистему. Некий микромир. Который существует самостоятельно.

Итак, закрытая экосистема - это система, которая не предполагает обмен веществами с внешним миром.
Это что-то наподобие Земли. Только в уменьшенном виде.
На фото - открытая система. Она берет все необходимое для своего существования из окружающей среды.
Закрытая же экосистема полностью отрезана от внешнего мира. Более того, такая система не требует никакого ухода.

Дэвид Латимер посадил в бутылку традесканцию и на протяжении 40 лет не открывал ее. За это время растение не только не погибло, а образовало собственную экосистему. Питание традесканции производилось за счет собственного перегноя. А рост растения - из-за производимого ею кислорода. Полив отсутствовал. Так как увлажнение производилось конденсатом.

Я решил сделать несколько закрытых экосистем. Именно сделать! А не купить. Ах да, такие экосистемы также можно купить.
В интернете достаточно информации о том, как можно сделать такое "чудо" природы. Расскажу как делал я.

Во-первых, для посадки требуется закрывающаяся ёмкость.
Конечно же СТЕКЛЯННАЯ. Я брал обычную банку. Либо в магазинах можно купить крутые стеклянные ёмкости округлой формы.

Во-вторых - земля. Я брал обычную землю. Без всяких там заморочек. Для дренажа у меня обычный песок с камнями.

В-третьих - растения. Самые обычные! По опыту скажу, что для закрытых систем лучше всего брать влаголюбивые. В моем случае - мох. Можно брать любые растения. Главный критерий - совместимость растений. Это может быть папоротник, хлорофитум и т.д.

В-четвертых - декор. Сами понимаете, что он не обязателен и делается по желанию. На просторах интернета пишут, что главное в выборе декора то, чтобы он не гнил. Я считаю, что будет круто, если он будет все-таки гнить. Это подчеркивает естественность такой системы.

В банку насыпаем дренаж, землю. Формируем рельеф. Дальше высаживаем растения. Для декора я взял фигурку ангела (планируется, что споры мха начнут расти на ней) и камень. Укладываем все как вам нравится, поливаем и закупориваем.

Важно, изначально не закупоривать сильно ёмкость. Так как воды в растениях может быть чрезвычайно много и они просто начнут гнить. В первый день рекомендуется не закупоривать ёмкость. Чтобы лишняя влага испарилась. В моем случае я просто закупорил все как есть.

В первую неделю в банке наблюдалось большое количество конденсата. И я был вынужден открыть ёмкость, чтобы вода немного испарилась. Растения прижились. Мох немного подрос.
В конце второй недели в банке была замечена "внеземная" жизнь - появилось два больших комара. Которые через три дня благополучно скончались.
Сегодня на фигурке ангела наблюдается кое-где рост мха. Фото, увы, не могу сделать - на стенках банки днем большой конденсат.

Вторая моя система может быть как открытой, так и закрытой.

идеальные условия для растений, предотвращая их высыхание.

Террариум может стать отличным дополнением к домашнему декору, а для некоторых людей служит своего рода хобби. Безусловно, оно напоминает увлечение комнатными растениями, однако это не совсем так. В первую очередь, террариум рассматривается как автономная экосистема, в которой все растения друг с другом взаимодействуют. Ее не надо поливать, удобрять или следить за уровнем влажности.

Обычно для закрытого террариума используют сорта растений, произрастающих в условиях тропиков. Внутрь него ставят маленькую ёмкость с водой, частично зарытую в грунт. Террариум раз в неделю открывают, чтобы выпустить лишнюю влагу из воздуха и его стенок. В закрытом террариуме находится специальная почва, необходимая для роста растений и сведения к минимуму потерь от разных микробов. Стеклянные закрытые террариумы могут иметь форму шара, колокола, куба, опрокинутой усеченной пирамиды или параллелепипеда. В таком террариуме нет сквозняков. Это позволяет выращивать самые нежные и капризные растения.

Число растений, которые можно выращивать в закрытых террариумах, достаточно ограниченно. Нельзя высаживать быстро растущие растения и растения, запасающие в своих тканях воду. Цветущие растения можно высаживать, но в будущем придется удалять увядшие цветки. Если их оставить, они начнут разлагаться и будут источником болезней, которыми страдают растения. Опытные ботаники рекомендуют садить в закрытые террариумы те растения, у которых корневая система мала или отсутствует. К ним относятся: аир злаковый, бегония королевская, хамедорея изящная, криптантус бромелиевидный, драцена Сандера, папоротники, плющ обыкновенный, селагинелла Крауза и т.д.

Открытые террариумы бывают так же различных форм, и в них высаживают любые растениями. Здесь приживутся и любители влаги, и любители жить в сухом климате. В открытый террариум подходят растения, которым необходим прямой солнечный свет.

В чём сила Борщевика Сосновского и Ротана Голавешки? Принципиальная возможность создания замкнутой экосистемы. Бизнес план фермы по разведению кроликов и нутрий.

В Кунг-Фу нельзя противостоять силе противника —
нужно войти в гармонию с ней…
Брюс Ли «Дао Кунг Фу»

Во второй половине семидесятых годов на территории Средней Руси появились два новых вида живых организмов, распространение которых носило характер массовой биогенной эпидемии. Небольшая рыбка ротан головешка, после заселения в среднерусских прудах, очищал для себя жизненное пространство, уничтожая под корень всю благородную рыбу. Борщевик Cосновского — гигантский зонтик, серьёзно нарушал экологический баланс, убирая со своего пути все другие растения и был, практически не убиваем. Все традиционные методы борьбы с этими биогенными завоевателями мирового господства оказались безуспешны. Вначале считали, что это или какие-то супермутанты, появившиеся в результате очередной утечки радиоактивных изотопов или изобретательная диверсия спецслужб США. После оказалось, что всё гораздо проще. Попробуем разобраться, в чём тут дело.

Ротан головешка никакой не мутант. Это обыкновенная аквариумная рыбка, в естественной среде обитающая в бассейне реки Амур и Дальнем Востоке и северо-востоке Китая. Часто встречается в местах нерестилища осетровых рыб, поедая их икру. Отсюда был сделан вывод, что вытеснение других видов рыб из среднерусских водоёмов связано именно с поеданием икры. Нужно отметить, что это действительно исключительная рыба. Она обладает огромной головой и огромным ртом. Она ест буквально всё, иногда очень глубоко заглатывая наживку. У ротана широко развит каннибализм. Рыбы могут поедать друг друга, например, находясь в целлофановом пакете. Ротан чрезвычайно живуч. Отрубленная голова может дышать ещё минут пятнадцать. Некоторые рассказывали (я не проверял) что замороженная в морозилке рыба после оттаивания спокойно возвращается к жизни. По внешнему виду, ротан чем-то напоминает вымершую семь миллионов лет назад кистепёрую рыбу.

Борщевик Cосновского также не диверсия спецслужб США. Он был привезён в Среднюю Россию И.В. Сталиным в 1947 году из Кавказа, за что получил в народе название «месть Сталина». Казалось, что он может решить многие проблемы сельского хозяйства, поскольку давал 2500 центнеров с гектара и не требовал никакого ухода. Позже оказалось, что это растение активно выделяет вещества фуранокумарины, которые при попадании на кожу вызывают сильные болезненные и долго не заживающие фотохимические ожоги. Эти ожоги очень напоминают результат воздействия жёсткого ионизирующего излучения. Более того, недавние исследования показали, что сок, выделяемый Борщевиком Сосновского, обладает токсичными, митозомодифицирующими и мутагенными свойствами. (А.С. Песня, Д.А. Серов и др. 2011). Основной целью веществ, выделяемых Борщевиком Сосновского, является воздействие на механизм деления клеток в предварительной стадии митоза. То есть никаких нарушений в поражаемых клетках он не производит за исключением блокировки возможности деления. При подготовке деления у вражеских клеток эукариотов происходит «индукция апоптоза», то есть программируемой клеточной самоликвидации.

Использование Борщевика Сосновского в качестве основного фуража оказалось невозможным, поскольку молоко у коров приобретает характерный горький вкус и становится непригодным и для кормления потомства и для питья человеком. Собранный в силосную яму, борщевик через некоторое время вскрывает свои клеточные перегородки и превращается в вонючую жижу. Есть предположения, что процессы, индуцированные Борщевиком Сосновского, имеют ядерную природу, то есть ожоги на теле и нарушения в процессе размножения клеток всех окружающих эукариотов обусловлены особым видом радиоактивности. Когда какое-то живое существо выпадает из общей гармонии природы, то это сразу бросается в глаза. Характер дисгармонии в случае ротана кажется очень похожим на характер дисгармонии, вызванной борщевиком, что может говорить о том, что в обоих случаях мы имеем дело с одним и тем же биологическим эффектом. Для того, чтобы понять, что представляет собой этот эффект, рассмотрим некоторые сопутствующие наблюдения.

Ротан любит жить в стоячих водоёмах, в заболоченных водоёмах с хорошо развитой травяной растительностью. В водоёмах с проточной водой и реках, ротан не обнаруживается. Популяция ротана носит характер «заболевания». Если в только что созданный пруд запустить ротанов, то популяция не развивается. Ротан появляется, только на уже существующей значительной популяции других рыб, уничтожает её, после чего поддерживает свою популяцию на постоянном достаточно высоком уровне. Вывести ротанов после развития популяции практически невозможно. Попытки разведения с этой целью, например окуня или щуки оканчиваются неудачей. Окунь не хочет жить в тех условиях, в которых живёт ротан. С другой стороны, карась способен сосуществовать вместе с ротаном, причём замечены принципиальные изменения в популяции карася после появления ротанов. Если обычно, карась довольно мелкая рыбёшка, то когда популяция ротанов выходит на свой стабильный уровень, общее число карасей уменьшается, то при этом они значительно увеличиваются в размерах. Другие виды рыб ротан полностью уничтожает, но с карасём он входит в своеобразную гармонию и обе популяции вполне могут сосуществовать вместе.

То, что Борщевик Сосновского «стремительно распространяется» по полям и лугам не соответствует действительности. Я несколько лет наблюдал за различными популяциями борщевика, и оказалось, что они достаточно стабильны. Участок, на котором растёт борщевик, представляет собой некоторое подобие язвы на теле. Она вполне локализована и имеет реальные границы. Даже если рядом с поляной борщевика есть открытое заброшенное поле и семена могут относиться ветром на значительное расстояние, дальнейшее распространение растения не происходит. Одно из самых любимых мест обитания борщевика — это опушка леса. На открытых пространствах и в лесу, он встречается значительно реже, хотя в одном месте я наблюдал очень мощную популяцию борщевика на тенистой лесной тропинке. Первые всходы борщевика появляются сразу после схода снега вместе с нарциссами, тюльпанами и декоративным чесноком.

Очень большой процент популяции борщевика образуется вокруг действующих и заброшенных коровников, где существуют области с почвой, у которой нарушен внутренний баланс, в частности вызванный обилием не перепревшего навоза и/или отсутствием нормального травяного покрова повреждённого копытами животных. Обилие борщевика по краям дорог как раз связано с тем, что обычно именно по этой территории перегоняют стада коров. При этом выполняются оба условия: верхний травяной покров уничтожается копытами и сверху земля покрывается свежим, не перепревшим навозом.

Ну вот в сущности и всё. Теперь можно приступить к объяснению всех вышеперечисленных явлений. Для начала обратимся к истории возникновения жизни на Земле. Возраст Земли оценивается по анализу вещества метеоритов и лунного грунта в 4,5 тысяч лет. Возраст пород, в которых найден углерод заведомо органического происхождения (с характерным изотопическим сдвигом 12 С и 13 С) составляет 3,8 миллиардов лет. Цифра солидная, но главное заключается в том, что формация Исуа в Гренландии, где был обнаружен этот органический углерод, является вообще древнейшей осадочной породой на Земле. Этот факт доказывает «презумпцию Вернадского» — что жизнь на планете возникает немедленно, как для этого возникают минимальные условия… но это к слову.

Первыми живыми существами на Земле были прокариоты или, грубо говоря, сине-зелёные водоросли, которые правда никакие не «водоросли», а самые примитивные бактерии. Древнейшие из них найдены в местонахождениях Варравуна (Австралия) — 3,5 и Онфервахт (Южная Африка) — 3,4 млрд лет назад. Это оказались несколько видов цианобактерий («синезеленых водорослей») ничем особенно не отличающихся от современных. Разделение живых существ на прокариоты и эукариоты (эти термины были введены в 1925 г. Э. Шаттоном), основанное на наличии или отсутствии в их клетках оформленного ядра, теперь считают существенно более фундаментальным, чем, например, разделение на «животных» и «растения».

Концентрация кислорода на Земле вплоть до середины протерозоя (1,7-1,8 миллиардов лет назад) оставалась на очень низком уровне — не выше 1%. Кислородная революция привела к тому, что впервые за 2 миллиарда лет существования живых организмов Мир становится аэробным. Для существ, составлявших в те времена биосферу Земли, это можно было бы назвать только как «отравление кислородом атмосферы планеты». Все существовавшие на то время прокариоты были анаэробны и не выносили повышенной концентрации кислорода в воздухе. Это было связано, прежде всего, с тем, что многие процессы характерные для прокариотов — например, ферментный комплекс, ответственный за фиксацию N 2 подавляется молекулярным кислородом. Переход к кислородной атмосфере привёл к первому в истории существования жизни на Земле глобальному экологическому кризису.

Собственно эта кислородная революция шла примерно параллельно с другой революцией — возникновением эукариотов и многоклеточных организмов. Для прокариотов многоклеточного организма возникнуть не может. Непонятно, почему только клетки с ядерной оболочкой и упаковкой ДНК с использованием гистонов, способны образовывать многоклеточные организмы. Тем не менее — прокариотом пришлось уступить, и они заняли на планете такие экологические ниши, для которых характерен дефицит кислорода. Хорошо известно, что вода «портится» или «протухает» если находится без движения. Цианобактерии — главные участники «цветения воды», которое приводит к массовым заморам рыбы и отравлениям животных и людей. Забавным фактом является то, что цианобактерии являются творцами кислородной атмосферы земли и в настоящее время производят до 40% всего кислорода… и в то же время не переносят его высокой концентрации.

Вместе со всем этим остаётся главный факт — прокариоты самые неприхотливые и выносливые жители на планете. Это полные автотрофы. Для своей жизнедеятельности им не нужно НИЧЕГО, кроме воды, тепла и углекислого газа. Ни свет, ни органика, ни кислород им не требуется. Они были первыми, кто появились на планете и в результате какой-нибудь глобальной катастрофы будут последними, кто её покинет. Так что же там с нашим ротаном? Для объяснения странностей вокруг этой рыбки, нужно предположить, что она является квази-автотрофом — то есть способна поедать автотрофы — цианобактерии. Таким образом, для жизнедеятельности ротана достаточно только наличие сине-зелёных водорослей и других анаэробных организмов. Концентрация анаэробов тем выше, чем ниже концентрация кислорода, кислород они не любят. Вначале, ротан попадает в среду с нормальной концентрацией обыкновенных рыб и уничтожает их всех, поедая икру и мальков, а параллельно с этим и всё, сто попадётся ему на пути. При этом концентрация рыбы в маленьком пруду становится настолько высокой, что уровень кислорода сильно падает. Это вызывает быстрый рост популяции анаэробных организмов и прежде всего цианобактерий. Они вспоминают своё легендарное прошлое два миллиона лет назад. Но ротану это только на руку, поскольку для жизнедеятельности ему вполне хватает поедать цианобактерии. Возможно, они вполне заменяют ему кислород. Вместе с ротаном в таких условиях может выжить только рыба, которая также может существовать с пониженным содержанием кислорода — карась. Вот и всё.

С борщевиком сосновского ситуация интереснее. После того, как на некоторой площади возникает область с сильно пониженным содержанием кислорода: повреждённая земля, большая концентрация свежего навоза, возникает лавинообразное размножение цианобактерий и других анаэробов в почве. Борщевик активно усваивает эти организмы, в результате чего возникает обратная связь — чем больше цианобактерий, тем активнее рост борщевика и ниже концентрация кислорода и следовательно быстрее рост анаэробных цианобактерий. Но, борщевику сложнее прожить, чем ротану, поскольку в почве значительно больше нахлебников на цианобактерии, чем в воде. Многие простейшие эукариоты приложатся к лакомному куску. Значит — надо их всех убить! Для выполнения этой задачи, борщевик выделяет специальные вещества в почву, которые влияют только на клетки эукариотов, то есть на такие клетки, у которых есть ядро и выполняют свою боевую задачу — останавливают процесс деления клетки на периоде самопроверки. Если клетка ядра не содержит — то её борщевик не трогает — это его еда.

Ничего странного нет в том, что растение может питаться бактериями. Существует около 600 видов растений, которые приспособились к ловле и перевариванию небольших животных, в основном насекомых. Для защиты от летающих агрессоров, борщевик выделяет активные фуранокумарины в воздух и пропитывает ими поверхность всего растения — чтобы враг не прошёл. Ни мошки, ни блошки, ни гусеницы полакомиться борщевиком не в состоянии. Единственным исключением являются насекомые, включая пчёл, которых борщевик допускает до своих зонтиков для эффективного опыления, хотя он прекрасно опыляет себя сам, так что летающие насекомые ему не принципиальны. Такой механизм активности Борщевика объясняет удивительную сложность уничтожения этого странного растения. Поскольку ему почти ничего не нужно — у него ничего нельзя отнять. Бороться с самыми живучими существами на планете цианобактериями нереально. Скашивать борщевик почти бесполезно, поскольку он вырастает из маленького кусочка корня. Если скашивать его до возникновения зонтиков, то из двулетника он превращается в многолетник и будет упорно расти до тех пор, пока не даст потомства. Если скашивать его после возникновения семян, то избежать попадания свежих семян в почву вряд-ли удастся. Поиск по ключевому слову «борщевик сосновского» пестрит описанием неудачных попыток побороть это растение. Борщевик поистине обладает силой цианобактерий и, кстати, внешне очень похож на гигантские растения, которые существовали на земле миллионы лет назад.

Итак, мы смогли ответить на вопрос «Кто виноват?» теперь нужно перейти к следующему этапу и ответить на вопрос «Что делать?». На основании существования живых существ с аномально высокой выживаемостью и неприхотливостью, а также аномальной скоростью размножения можно создать замкнутую экосистему, которая бы существовала на правах концентрированной дикой природы и не требовала бы заботы человека. Единственное что должен такой системе человек, это обеспечить надлежащий температурный режим и освещение. Если бы существовала независимая энергетика нуклеосинтеза , такая биоячейка могла бы стать полностью автономной. Если источникам энергии является электричество, то единственное, что необходимо от человека — это обеспечить необходимую внешнюю электрическую нагрузку.

Животные, которые могли бы активно размножаться в такой биоячейке, должны быть «условно домашними». Это должно быть животное, которое способно независимо прожить в диких условиях и в то же время быть очень дружелюбно к человеку. Например, бобёр таким условиям не удовлетворяет, поскольку, не смотря на то, что успешно проживает в дикой природе, достаточно агрессивен. Нутрия, тот же бобёр, но напротив очень дружелюбна и широко используется для разведения в звероводческих хозяйствах и на фермах. Очевидны сложности в разведении зайцев в отличие от кроликов, которые являются традиционным объектом широко распространённого «кролиководства». Кролик прекрасно проживает в дикой природе и, следовательно, является условно домашним. Также к «квазидомашним» животным можно отнести выдру, которая конечно зверь дикий, но иногда используется как домашнее. В некоторых районах Бангладеш выдр используют в качестве охотничьиих животных — они загоняют рыбу в сети рыбаков.

Для описания замкнутых систем типа «хищник-жертва» используется известное уравнение Лотки-Вольтерра, которое было впервые получено Лоткой в 1925 году для описания динамики взаимодействующих биологических популяций. Система имеет равновесное состояние, когда количество хищников и жертв постоянно. Отклонение от этого состояния приводит к колебаниям численности хищников и жертв, аналогичных колебаниям гармонического осциллятора. Стабильность по Ляпунову устойчивого состояния возможна, но в реальных условиях это должно быть проверено экспериментально. Рассмотрим пример связанной системы «хищник-жертва» на примере борщевика и кролика.

Кролик — Борщевик Сосновского

Кролик в своём роде удивительное животное. При наличии благоприятных условий, размножение кролика носит характер биогенной пандемии. Климат в Австралии очень сухой, что максимально снижает количество болезнетворных для кролика бактерий. Почва песчаная, что позволяет легко рыть норы и неограниченно размножаться, уничтожая все посевы фермеров. Для борьбы с кроликами в Австралии были выведены страшные вирусы. В других частях света кроличья эпидемия не встречается, поскольку кролик очень сильно подвержен внешнему бактериологическому заражению. Достаточно одному кролику заболеть, как вымирает вся популяция. Кролик — это зверь, который способен самостоятельно контролировать размер своей популяции. Если количество кроликов превышает имеющиеся в наличии корма, то животные переходят к каннибализму и начинают поедать своих детей. Организм кролика представляет собой минифабрику по производству обогащённых комбикормов. Кролик, переваривая траву, создаёт «ночной кал», обогащённый питательным кормом, которой он же сам и поедает. Диетическое мясо кроликов относится к так называемому белому мясу. Количество белка в нем выше, чем в баранине, говядине, свинине и телятине. Кроличье мясо, как нельзя лучше, отвечает задаче повышения полноценности белкового питания и снижения в рационе уровня жиров, особенно насыщенных. По витаминному и минеральному составу мясо кроликов превосходит почти все иные виды мяса.

Посмотрим, что кролик и Борщевик Сосновского прекрасно подходят друг для друга. Самой центральной проблемой, которая не даёт кролиководству по-настоящему развернуться — это высокая уязвимость кроликов к бактериологическим заболеваниям, что делает их содержание дорогостоящим. Высочайшая чистота и качество мяса кролика не допускает наличие активных ядовитых веществ для борьбы с болезнетворными бактериями. Борщевик прекрасно решает эту проблему, поскольку является естественным дезинфектором воздуха и почвы, подавляя своими выделениями все микроскопические эукариоты. Зелень борщевика — это идеальный корм для кролика. Поскольку кролик покрыт густой шерстью, то фуранокумарины, вызывающие ожоги на него не действуют. К тому же кролики проводят большую часть своей жизни в норах, глубоко под землёй и выходят для еды на поверхность только ночью. В свою очередь кролики оставляют на поверхности свой неперепревший кал, который является идеальной питательной средой для размножения цианобактерий, главной сырьевой базы Борщевика.

Поддержание климатического режима

Для поддержания климатического режима в биоячейке необходимо наличие водяных каналов. Общая температура внутри ячейки всё время может держаться постоянной на оптимальной температуре размножения кроликов и роста борщевика — порядка 22 градусов по Цельсию. Замкнутая система ротан-цианобактерии никогда не даст воде зацвести и заболотиться. Берега каналов необходимо укрепить побегами гигантского тополя и ивы, которые можно найти в большом количестве, например в черте города Москвы. Эти деревья прекрасно растут по берегам речек, обладают сильной корневой системой и аномально высокой скоростью роста и несравнимой выживаемостью. Достаточно отломать ветку тополя, сделать из неё кол, забить в землю в произвольном месте, чтобы он прижился и начал расти. В черте города Москвы на свалках, у гаражей растёт некое подобие подмосковного бамбука, дающего очень большую зелёную массу. Эти деревья вместе с ивой могут стать основой пищевой базы для нутрии, которая будет контролировать травяной режим в каналах и никогда не даст им зарасти осокой и камышом. Нутрия — животное, которое по своим техническим характеристикам очень напоминает кроликов. Она предпочитает тот же климат, размножается со сравнимой скоростью, контролирует рождаемость поеданием детей и представляет собой минифабрику по производству комбикормов, поедая свой «ночной кал». Также как и кролик — это исключительно травоядное животное, которому вполне хватает веток ивы для того, чтобы прокормиться. Но нутрия — это водяное животное и в любом случае предпочтёт камыш борщевику. Зоны обитания кролика и нутрии не пересекаются. Мясо нутрии — настоящий деликатес. По цвету оно схоже с говядиной, по аромату и вкусу напоминает пернатую дичь, а по вкусовым качествам, калорийности, содержанию полноценных белков, жира, минеральных веществ и витаминов не уступает крольчатине и говядине. Жир нутрий белый, с кремовым оттенком, по усвояемости схож со свиным.

Полезные добавки.

В такой биоячейке или экосистеме замкнутого цикла вполне есть место для пчёл — они занимают свою нишу и ни с кем не пересекаются. Признано, что борщевик сосновского — прекрасный медонос, причём мед, созданный на базе борщевика, наверное, обладает свойствами аналогичными пенициллину. Карась, добавленный к ротану прекрасная диетическая рыба. Её можно варить, жарить и вялить, как воблу. Когда популяция ротанов стабильно высокая, можно добавить выдру. Она предпочитает мелкую рыбу и ротан для неё наилучший корм. С травоядной нутрией хищник выдра не пересекается. Выдра контролирует полёвок и грызунов, но самое главное — это мех, который очень красив и прочен. Его носкость в пушном деле принимается за 100%.

Интересной добавкой к биоячейке могут быть «съедобные мухоморы» — Amanita rubescens или Мухомор серо-розовый. Этот гриб обладает прекрасными пищевыми свойствами, очень вкусен — аналогично Белому грибу не темнеет при варке. Обычно даёт очень большую массу и растёт в больших колониях. Я долго изучал условия в которых растёт этот гриб и полагаю, что Amanita rubescens может также питаться анаэробными цианобактериями — так что почва на которой растёт Борщевик Сосновского ему будет в самый раз. Значение этого гриба, однако значительно больше, чем просто пищевого ингредиента. Грибы являются естественными источниками меланина, который способен поглощать и превращать в тепло жёсткое ионизирующее излучение. На этом основана жизнедеятельность некоторых видов грибов, которые очень активно произрастают на развалинах чернобыльской АЭС. В процессе разработки реакций нуклеосинтеза, может потребоваться именно меланин для более мягкого выделения энергии в ядерных реакциях. Принципиальным в случае Amanita rubescens является именно то, что под воздействием тепла, меланин не темнеет — а следовательно пропускает обыкновенный свет и поглощает только жёсткое излучение.

Судя по всему очень полезной добавкой для биоячейки могут быть небольшие членистоногие рачки, которые называются «Щитни». Их существует несколько видов и наверное подойдут все. Щитни — это самые древние животные, существующие сегодня на Земле. Они возникли ещё до динозавров в триасовом периоде. Главные полезные качества щитней — это исключительная выживаемость в самых сложных условиях и высочайшая агрессивность по отношению ко всем остальным живым существам своей биологической ниши. Они способны есть всё, что меньше их по размерам, а также могут самостоятельно регулировать свою численность занимаясь каннибализмом. Таким образом, щитни могут служить цели поддержания биологической чистоты биоячейки в масштабе своих размеров. Поскольку водоём биоячейки чем-то напоминает лужу или канаву — то для щитней такое жильё будет идеальным.

Общий вид замкнутой экосистемы.

Прежде всего — это огромный парник без доступа внешнего света. Всё освещение строго искусственное. Лампы искусственного освещения должны быть выбраны в соответствии с частотной характеристикой фотосинтеза. Пик фотосинтеза находится на двух длинах волн — 470 нм (синий) и 660 нм (красный). Наиболее эффективными являются светодиодные лампы. У таких ламп срок жизни 100000 часов и они потребляют на 75% меньше энергии, чем традиционные лампы. К тому же от светодиодов значительно проще получить излучение определённой длины волны, в традиционных источниках цвет свечения в основном определяется цветом люминофора либо цветофильтром. Светодиоды — самые холодные лампы и не будут влиять на температурный режим в биоячейке. Синяя длина волны лучше подходит для роста зелёной массы. Для животных и рыб цветовая температура излучения не имеет значения.

Существует, однако, небольшая проблема — существующие на сегодняшний день светодиодные лампы, рассчитанные на напряжение 220 вольт непомерно дороги. Но, нужно обратить внимание на то, что большая часть стоимости заключена в понижающем преобразователе с 220 вольт до 1.5-12 вольт необходимых для работы светодиодов. Светодиоды, рассчитанные на работу с обыкновенными батарейками значительно дешевле. Из самых общих соображений — светодиодная технология, по сути, исключительно дешева. Характерный пример. На базаре сегодня можно купить за 50 рублей небольшой брелок, в который заключён настоящий лазер. Аналогичный лазер в 60-е года был достоянием только немногих лабораторий и стоил огромные деньги. К слову на том же базаре можно купить за 500 рублей более мощный лазер зелёного света с помощью которого уже можно высвечивать пролетающие самолёты… Развитие технологии светодиодов в самом скором времени должно привести к значительному снижению стоимости этого типа освещения.

Главный принцип конструктивного построения парника следует из факта, что главной энергетической базой биоячейки являются анаэробные цианобактерии. Это значит, что дефицит кислорода только стимулирует активное выделение кислорода цианобактериями и стимулирует их рост, поскольку вытесняет из регионы все аэробные живые организмы. Следовательно не требуется забота о вентиляции. Многие современные технологии построения стен жилых домов делают упор на то, что эти стены ‘должны дышать’. В нашей системе это условие исключается. Это означает, внутренние стены парника можно обить оцинкованным железом, а внешние линолиумом. Оцинкованное железо широко используется в технологии изготовления гробов для перевозки трупов с повышенным содержанием бактерий любого типа. С одной стороны коррозия такого металла минимальна, а с другой стороны она неплохо защищает внешнее пространство от тех же бактерий. Поэтому я полагаю, что оцинкованное железо должно использоваться и для стен биоячейки и для крыши. Такие активные грызуны, как кролики и нутрии могут сгрызть практически любую поверхность — но вот оцинкованное железо им будет не под силу. Стойки парника, держащие крышу можно сделать из брёвен, но с двумя оговорками. По первых, они должны быть надеты на асбестовые трубы, вкопанные в землю. Во-вторых, стойки нужно обернуть оцинкованной мелкой сеткой, чтобы грызуны не смогли их повредить. … Система нагрева воды в каналах должна регулироваться термодатчиком и поддерживать строгую температуру в системе.

Для обеспечения оптимальной тепловой изоляции и значительного снижения стоимости биоячейки можно использовать технологию, которая иногда используется при строительстве каркасных домов. В пространство между вертикальными стойками из досок засыпается некий наполнитель с повышенной теплоёмкостью. В нашем случае можно использовать старые измельчённые резиновые шины, которые хорошо свариваются вместе в одно целое при помощи паяльной лампы. Интересно, что в США, штате Мэриленд измельчённая резина из старых шин используется как покрытие на детских площадках — следовательно, такой наполнитель должен быть вполне экологически чистым.

Самоокупаемость экспериментальной экосистемы.

На территории Средней Руси и в частности Подмосковья существует множество разрушенных и заброшенных ферм — наследство погибшей экономики СССР. Эти территории могут быть недорого выкуплены или взяты в аренду. К сожалению я не могу оценить какие конкретные затраты потребуются на обеспечение необходимого уровня освещения и поддержания температурного режима. Коммерческую стоимость имеют мех и мясо кроликов, мех и мясо нутрий, мех выдры, карась. Наверняка какие-нибудь анастасийцы или староверы смогли бы найти ещё много нетривиальных применений для составляющих биоячейки. Поскольку ячейка предполагается закрытого типа, то необходимо допустить возможность саморегуляции условий внутри ячейки. Например, известно, что температура в коровниках повышается за счёт жизнедеятельности микроорганизмов. Может так случиться что внешняя терморегуляция не потребуется вообще. Исключить освещение из такой системы полностью наверное не удастся, но принимая во внимание, что главным механизмом ячейки является не фотосинтез, а хемосинтез значение внешнего освещения значительно снижается.

Исходя из этого, можно предположить, что стоимость обслуживания биоячейки будет минимальна и себестоимость продукция системы будет приближена к нулю .