Как сделать замкнутую экосистему в бутылке: в копилку научных проектов.

У многих из вас дома есть комнатные растения, которые радуют глаз, служат украшениями для интерьера и снабжают вас кислородом. Существует невероятно большое количество видов подобных растений и также немало способов их выращивания и содержания.

Сегодня мы сконструируем самодостаточную экосистему, которая не требует ухода за собой и будет хорошим украшением для вашего интерьера или оригинальным подарком.

Флорариум , растительный террариум - специальная закрытая ёмкость, изготовленная из стекла или других прозрачных материалов и предназначенная для содержания и разведения растений. Внутри создаются определённая влажность воздуха и температура, что способствует созданию среды для нормального развития и существования растений. Флорариумы появились в середине XIX века. Первыми растениями, которые стали использоваться во флорариумах, были различные виды папоротников.

Как следует из описания, нам понадобится закрытая стеклянная ёмкость. Можно использовать стеклянные банки, медицинские колбы, бутылки, в общем, любой сосуд, который без проблем герметично закрывается. Вбив поисковый запрос «закрытая экосистема», я нашёл интересный вариант, в котором используется обычная лампочка накаливания, и кучу материала как, не повредив стекло, разобрать её и посадить туда растения. Этот вариант мне показался довольно интересным и простым в сборке, его я и решил испробовать.

И так, что нам понадобится для создания нашей миниатюрной экосистемы:

1) Мелкие камни для дренажа и камни для композиции
2) Песок
3) Плодородная почва
4) Различные виды мха
5) Кора, мелкие ветки для композиции
6) Камень или коряга для платформы
7) Лампочка накаливания
8) Двухкомпонентный клей или термоклей
9) Плоскогубцы
10) Плоская отвёртка
11) Пинцет
12) Шприц
13) Вода
14) Бумага

После небольшой прогулки по лесу и окрестностям города, я без проблем нашёл весь необходимый мне материал.

Приступаем к сборке. Первое что нужно сделать, это подготовить нашу лампочку. С помощью плоскогубцев и некоторого усилия аккуратно разламываем чёрную керамическую изоляцию, стараясь при этом не погнуть основание лампочки и не разбить стекло.

У вас должно получиться отверстие как на фотографии ниже.

Далее, с помощью плоской отвёртки вам нужно разбить и выдавить стеклянный стержень, на котором крепиться нить накаливания и извлечь его из лампочки. Старайтесь сделать максимально большое отверстие, это облегчит вам будущий процесс посадки растений. После того, как все лишнее извлечено, рекомендую промыть лампочку водой, дабы избежать контакта с мелкими частицами стекла.

Затем нам нужно придать нашей лампочке устойчивость. Можно приклеить к ней ножки из чего-либо, можно приклеить саму лампочку к красивой коряге или, как в моём случае, камню. Чтобы надёжно приклеить стекло к камню, можно использовать двухкомпонентный клей или термоклей. Я использовал двухкомпонентный клей Poxipol.

Теперь нам нужно сделать дренажную систему. Дренаж — это система выведения воды через корни и почву, которая позволяет корням растений дышать при содержании большого количества влаги в земле.

Делается дренаж очень просто. В нашем случае, мы помещаем на дно небольшое количество мелких камней. Для удобства я сделал из бумаги трубку, которая также облегчит процесс наполнения лампочки песком и грунтом, а также избавит стенки от загрязнения.

Затем наполняем нашу лампочку плодородным слоем земли. Не бойтесь, если в грунт попадут корни других растений или перегной — это только сыграет вам на руку, так как обеспечит вашу систему полезными органическими веществами.

Следующий этап творческий. Здесь нужно максимально проявить все ваши художественные способности и красиво разместить собранные в лесу компоненты. Чтобы облегчить задачу посадки растений в лампочку, я использовал пинцет и стержень от шариковой ручки. В итоге у меня получилась вот такая композиция.

Завершающим этапом создания экосистемы будет добавление нескольких капель воды. Для этого можно использовать медицинский шприц. Обильно поливать растения не стоит, избыточная влага приведёт к их гибели. После того, как мы произвели полив, необходимо герметично закупорить лампочку. Тут каких-то особых правил нет, можно использовать что угодно: жёлудь, пробку от виной бутылки, пластиковую крышку, деревянную палочку и т. д., главное, чтобы в конструкцию не попадал воздух. Я использовал обычные пуговицы чёрного цвета, предварительно заклеив им отверстия для крепления на материал.

Через некоторое время на стенках лампочки начнёт образовываться конденсат из капель воды, пугаться этому не стоит, значит процесс зарождения жизни идёт как нужно. Эти капли будут периодически появляться, а затем оседать в почве, имитируя дождь.

Излишек воды будет уходить в дренаж на дно лампочки, при условии, что вы его правильно организовали. Если вы вдруг поняли, что налили слишком много воды в ваш флорариум, просто вскройте отверстие и оставьте его открытым на несколько часов, чтобы лишняя влага испарилась, затем снова герметично закупорите лампочку.

Через день после постройки своего флорариума я решил, что композицию нужно дополнить и прикрепил к моему камню-платформе ещё одну лампочку, но уже побольше. Вот так теперь стал выглядеть окончательный вариант моей экосистемы.

По такому же принципу англичанин Дэвид Латимер выращивает в бутылке традесканцию (род многолетних вечнозелёных травянистых растений семейства Коммелиновые), которое находится в закрытом пространстве уже более 40 лет и ни разу не поливалось.

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.

Замкнутая экосистема по-русски

DIY или Сделай сам

Здравствуй, Хабр!

Этап Первый

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

Этап Второй

Код

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.