Искусственные экосистемы-экосферы

Таким образом, не каждую экосистему можно считать биогеоценозом, тогда как всякий биогеоценоз является экологической системой.

Понятие экосистем распространяется и на искусственно создаваемые человеком объекты. Экосистемами являются сельскохозяйственные угодья, очистительные сооружения и т.п..

 

Человек с недавних пор стал очень активно влиять на жизнь биогеоценоза. Хозяйственная деятельность людей - мощный фактор преобразования природы. В результате этой деятельности формируются своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести, например, агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Примерами могут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища. Создаваемые человеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь.

Конечно, в искусственных и естественных биогеоценозах много сходного и различного, но на этом мы останавливаться не будем.

Влияет человек и на жизнь естественных биогеоценозов, но, конечно, не настолько сильно, как на агроценозы. Примером могут служить лесничества, создаваемые для высадки молодых деревьев, а также для ограничения охотничьего промысла. Примером могут также служить заповедники и национальные парки, создаваемые для охраны каких-то определенных видов растений и животных. Создаются также массовые общества, пропагандирующие сохранение и охрану окружающей среды, такие как общество "зеленых" и т.п.

Понимание основных закономерностей функционирования природы создало предпосылку для реального конструирования хотя и значительно упрощенных, но довольно стойких экологических систем. Такие экосистемы в настоящее время создаются закрытыми, а живые организмы, которые находятся в них, получают из внешней среды только солнечную энергию.

Разработку принципов и технологий конструирования искусственных экосистем начал в 1967 году К. Фолс из Гавайского университета, США. Позднее такими экосистемами заинтересовался Центр космических исследований США - НАСА. Ведутся такие работы в ряде других стран.

Создаваемые по технологии К. Фолсома искусственные экосистемы получили название экосфер. Обычно экосфера - это округлая закрытая стеклянная посуд объемом 25-1000 см³ и более. Каждая экосфера вмещает морскую воду, песок и полный набор организмов с автотрофным и гетеротрофным питанием. Эти организмы подбираются таким образом, чтобы полностью осуществлялся по возможности малоотходный биоэлементный цикл. Как правило, такие экосферы включают водоросли (продуценты, которые ведут синтез органических веществ), коловратки (консументы - потребители органических веществ) и бактерии (редуценты). Главной технической проблемой при создании экосфер является полное освобождение всех живых организмов от патогенных инфекций. Если инфекция попадает в экосферу, она очень быстро уничтожает ее, поскольку низкое видовое многообразие живых организмов в экосфере и отсутствие сложной трофической сети не дает возможности перерабатывать вещества в параллельных трофических цепях.

Необходимую солнечную энергию экосферы получают от естественного солнечного освещения. Некоторые модели экосфер выпускают с искусственной системой освещения. Хорошо сбалансированная экосфера может существовать 10 и больше лет.

Дж. Аллен и Э. Босое (1991-1993) сконструировали в штате Аризона крупногабаритную экосферу, которая получила название «Биосфера-1» и имела площадь основания приблизительно 1 га. В «Биосферу-1» искусственно подавался углекислый газ и кислород. Более совершенный вариант «Биосфера-2» является полностью автономным.

В наше время довольно интенсивно ведутся работы по усовершенствованию и усложнению экосфер, которые рассматриваются как прообраз жизнеобеспечения космонавтов в продолжительных космических полетах.