Специалист по замкнутым экологическим системам жизнеобеспечения

Версия 12:41, 27 января 2008

Материал команды id132 Астра - творческий тур [[Дистанционная обучающая олимпиада по биологии, 2007|ДОО по Биологии 2007 "Незнакомая биология"]]

Что такое ЗЭСЖО ?

Замкнутые экологические системы жизнеобеспечения (в науке их кратко называют ЗЭСЖО) представляют собой сообщества микроорганизмов, растений, животных и людей, способные к самостоятельному существованию за счет биологического круговорота веществ. Эти труднопроизносимые слова относятся к новой области науки, которой в недалеком будущем суждено сыграть едва ли не самую важную роль в освоении человечеством космического пространства, Арктики, Антарктики, высокогорья и морского дна.

Каким должен быть специалист?

Специалист, создающий ЗЭСЖО, не может работать в одиночку, какой бы высокой квалификацией он ни обладал. Как правило, это коллективы ученых и инженеров, имеющих разные специальности: экологи, биофизики, биотехнологи, физиологи микроорганизмов, растений и животных, врачи, фармакологи, психологи, специалисты по новым источникам энергии и компьютерным технологиям. Без сомнения, в этом деле важен вклад всех специалистов. Но ключевая роль в создании ЗЭСЖО, пожалуй, принадлежит экологам – ведь важно не только создать конструкцию, в которой будет размещена «искусственная» биосфера. Экологи формируют компоненты закрытой экосистемы (почвенный субстрат, микроорганизмы, высшие растения, животные) и моделируют природные факторы с позиций устойчивости и способности ЗЭСЖО к саморегуляции (сбалансированному биологическому круговороту веществ и энергии) в течение длительного времени, что является важнейшей характеристикой природных экосистем.

История исследований и современность

Приоритет в создании ЗЭСЖО принадлежит российской науке. Исследования по моделированию замкнутых экосистем начались в середине 60-х годов ХХ века в Институте биофизики СО РАН (г. Красноярск). В экспериментальном комплексе БИОС-1 (1964 г.) были успешно проведены опыты по газообмену в системе «человек-хлорелла». Водоросли поглощали углекислый газ и выделяли кислород. В БИОС-2 (1965 г.) кроме водорослей использовалась пшеница и овощные культуры. В системе БИОС-3 (1972-1973 г.) удалось добиться полного замыкания искусственной экосистемы по газовой среде и воде, а также обеспечить потребность экспериментального экипажа в пище на 80%. В 1991 г. при Институте биофизики СО РАН создан Международный центр замкнутых экологических систем, который возглавил академик РАН профессор Иосиф Исаевич Гительзон, впервые показавший возможность создания устойчивых биофизических систем непрерывного биосинтеза.

Исследования в области замкнутых экосистем активно проводятся и за рубежом. Многим хорошо известен широкомасштабный проект «Биосфера-2», реализованный в США в 90-х годах. Восемь человек пробыли в «Биосфере-2» около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. Вместе с людьми на экспериментальной лаборатории находились 3000 видов растений и животных. Вначале комплекс функционировал автономно, в нем присутствовали все признаки сбалансированного круговорота веществ. Внутри лаборатории-сферы росли деревья, трава и кустарники, поставляя людям пищу, находились домашние животные, в искусственных водоемах плавала рыба и креветки. Света должно было хватить для достаточного образования кислорода растениями, черви и микроорганизмы должны были перерабатывать отходы, насекомые – опылять растения. К сожалению, эксперимент завершился неудачей: неконтролируемо стали размножаться некоторые виды микроорганизмов и насекомых, что привело к повышенному потреблению кислорода и уничтожению сельскохозяйственных культур. Резко ухушилось самочувстие людей. После остановки эксперимента, судьба «Биосферы-2» была под угрозой. Однако сейчас эксперименты в этой уникальной лаборатории продолжаются при участии университета Аризоны.

Файл:Биосфера-2.jpgФайл:Биосфера-2-2.jpg

В прессе была информация о том, что в начале 2007 г. в Институте медико-биологических проблем РАН начнется наземный эксперимент, имитирующий полет на Марс. Шестеро участников проведут в замкнутом пространстве 520 дней. К сожалению, мы не знаем, стартовал ли этот эксперимент. Во всяком случае желаем его участникам достичь Марса и вернуться на Землю (если точнее, то успешно справиться с задачами этого впечатляющего наземного эксперимента). Оказывается, что сейчас замкнутые экологические системы можно… (не удивляйтесь!).. даже купить в магазине. В журнале «Здоровье» за 2002 год (№ 8, стр. 96) и на страницах Интернет можно на этот счет найти объявление: «Аквамир - идеальный подарок. В герметичном мини-аквариуме живут морские креветки, не требующие никакого ухода. «Аквамир» разработан при участии NASA, его аналог побывал в космосе».

Где учат?

Тот, кто заинтересовался этой профессией, может получить ее в Сибирском федеральном университете, недавно объединившем в себе ряд учебных заведений г. Красноярска. Подготовка специалистов по замкнутым экологическим системам названа в этом университете в числе приоритетных. На кафедре биофизики и на кафедре физиологии растений и биотехнологии Института естественных и гуманитарных наук Сибирского федерального университета работают известные в России и за рубежом ученые-разработчики замкнутых экосистем академик РАН И.И. Гительзон, профессор А.А. Тихомиов и другие ученые.

При подготовке очерка использованы материалы свободной энциклопедии (википедии) и другие материалы из сети Интернет