CC BY
915РАСЕ\Л№Г
Пути адаптации
и установления саморегуляции замкнутой экосистемы
Юницкий А.Э.
Беларусь, г. Минск, доктор философии транспорта,
ООО «Астроинженерные технологии» и ЗАО «Струнные технологии»
Налётов И.В.
Беларусь, г. Минск,
отдел прикладной биотехнологии ООО «Астроинженерные технологии»
Заяц В.С.
Беларусь, г. Минск,
отдел прикладной биотехнологии ООО «Астроинженерные технологии»
388
УДК 574.42
99
Создание замкнутой экосистемы подразумевает сложную и высокоорганизованную конфигурацию её элементов. Процессы, происходящие в ней, должны быть саморегулируемыми, а также самовозобновляемыми. В основе такой искусственно созданной системы - переход энергии, живого вещества и информации от одних организмов к другим. Адаптация в закрытых экосистемах является базисом существования всей системы. Следовательно, необходимо соблюсти условия развития организмов. В статье изучаются важные аспекты адаптивных процессов популяций при размещении их в закрытой экосистеме.
Ключевые слова:
автономная система, адаптация популяции, биоразнообразие, замкнутая экосистема, саморегуляция, численность популяции, ЭкоКосмоДом (ЭКД), ЭкоКосмоДом на планете Земля (ЭКД-Земля).
Введение
Самой острой проблемой современности становится нарастание экологического кризиса в глобальных масштабах [1]. Проблемы окружающего мира обостряются вследствие того, что техносфера по своей энерговооружённости оказывает всё большее негативное влияние на природную среду [2]. Единственный выход для сохранения биоразнообразия и снижения воздействия технократической цивилизации - перенос вредного производства на орбиту Земли и индустриализация ближнего космоса. Для постоянной комфортной жизни человека в космосе требуется создание условий, приближённых к земным, например в замкнутой экосистеме.
В данной статье рассматривается процесс создания замкнутой экосистемы, для того чтобы в дальнейшем её органично реализовать в ЭкоКосмоДоме на планете Земля (ЭКД-Земля) - прототипе космического поселения ЭкоКосмоДом (ЭКД) [2].
Каждое живое существо в биосфере взаимодействует с другими организмами и находится под влиянием абиотических факторов среды [3]. В замкнутой экосистеме
существует ряд правил, основанных на принципе сохранения энергии и передачи её другим живым организмам [4]. Одной из главных проблем при организации искусственных замкнутых экосистем является установление стабильных круговоротов органического вещества (химических элементов, соединённых в органические молекулы) и информации, в том числе наследственной. Эти процессы происходят благодаря адаптации живых организмов в изолированной среде и постепенному вводу системы в состояние равновесия.
Цель работы - изучение адаптационных периодов при формировании замкнутой экосистемы (с учётом трофических связей). Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
• создать установку, в которой будет обеспечиваться функционирование изолированной закрытой экосистемы;
• изучить развитие живых организмов в экосистеме;
• проанализировать взаимодействие между живыми объектами.
Раздел, представляющий основные этапы формирования природных экосистем, раскрывает вопросы и решения установления ключевых процессов в замкнутых экосистемах, а также взаимодействия адаптивных факторов. Раздел «Описание эксперимента» включает в себя презентацию установки для проведения исследования и изучения процессов внутри популяций. В разделе «Описание метода» даны основные параметры, по которым проводилась оценка процесса адаптации. В разделе «Результаты и анализ» приведены полученные данные при постановке эксперимента по изучаемой тематике. В заключительной части описаны краткие выводы по проведённым опытам, а также сформулированы новые вопросы, возникшие в ходе испытаний.
Основные этапы формирования природных экосистем
Биоценоз в замкнутой экосистеме - это в первую очередь взаимодействие всех живых организмов между собой. Любая существующая экосистема должна пройти основные этапы: рождение, взросление, молодость, старость. На последнем этапе возможно провести омоложение экосистемы [5]. Экологические процессы начинаются и заканчиваются через определённые промежутки времени [6]. Например, рассмотрим почвообразование на планете Земля. В начале сукцессии на материнской породе (скала, камни и т. д.) появляются микроорганизмы [7, 8].
л
V*
Ч ?
■ - МЙ
Существует мнение [5-8], что этими организмами являются архебактерии, способные синтезировать органическое вещество в процессе хемосинтеза. В дальнейшем образуется питательная база для водорослей и растений [9]. При накоплении органического вещества формируется «первичная почва» [7]. Затем зарождаются простейшие животные; продукты их жизнедеятельности поступают в почву и участвуют в выработке гумуса. Со временем появляются всё более высокоорганизованные растения и животные. Всё это ведёт к установлению климакса в экосистеме [4]. После старения экосистемы возможно её самообновление либо смерть и рождение новой экосистемы. Под понятием «самообновление» следует понимать возникновение новых эволюционных форм живых организмов, способных адаптироваться под окружающую среду (например, вредителей, питающихся мелкими хвойными растениями; лиственных растений, не восприимчивых к низкому рН почвы; и др. Все процессы от рождения до старения должны пройти в замкнутой экосистеме, проектируемой в установке [10]. Однако для этого требуются десятки лет, поэтому стоит ускорить процесс за счёт осуществления контроля за элементами, циркулирующими в границах экосистемы, и динамикой развития популяций, используя искусственное
повышение или уменьшение (удаление) отдельно взятых видов живых организмов [9].
Как показывают экологические опыты, для функционирования замкнутой системы необходимо наладить цикл передачи энергии и элементов от одного организма к другому, учитывая биохимические и физиологические факторы [3]. Так, описанное в публикациях М.Ю. Салтыкова [4] исследование экосистемы, в котором использовались лишь трофические цепи передачи энергии и движения вещества по замкнутой системе, не позволяет сделать точного прогнозирования её развития в целом. Значит, нужно учитывать также дополнительные лабораторные показатели поведения животных и растений при постановке эксперимента по созданию замкнутой системы. Например, отдельные особи вида (или весь вид) способны под влиянием стрессовых факторов (избыточная влажность, высокая или низкая температура, внутривидовые конфликты и т. д.) начать питаться не теми элементами, которые изначально рассчитывались в трофической цепи [9].
Рассмотрим трофическую цепь, состоящую из двух видов продуцентов (водоросли вольвокс (ю/юх), диатомовые водоросли) и одного представителя консумента первого порядка - дафнии обыкновенной (йар1т1а ри1ех). При размещении указанных живых организмов в аквариуме с искусственным освещением консумент поедает продуценты в равной степени. Со временем дафния начинает активно потреблять вольвокс, накапливая энергию и вещество внутри вида йар1т1а ри1ех, что способствует активному росту численности особей в популяции. При длительном периоде такой ситуации возникает нестабильность экосистемы. В данном случае наблюдается огромный скачок роста диатомовых водорослей и численности дафний, а популяция вольвокса выпадает из экосистемы [3].
Как правило, одна из главных проблем замкнутых экосистем - быстрый рост численности консументов первого порядка, что приводит к резкому обнищанию продуцентов. Следовательно, необходим контроль количества всех особей популяций [6]. Элиминирование одних и рост численности других популяций дестабилизирует существующую экосистему [7]. Для устранения сложности, возникшей в процессе формирования экосистем, следует прорабатывать различные варианты трофических цепей.
Трудности при создании замкнутых экосистем связаны с адаптацией и взаимоотношениями популяций как внутри, так и между ними. При построении прототипов замкнутых экосистем редко отслеживалась тенденция развития трофических путей, а также адаптация организмов к новым условиям. Так, в процессе построения замкнутых моделей экосистем всегда использовался один
эмпирический подход (метод проб и ошибок) [9], при котором в замкнутую систему загружалось большое количество различных живых организмов, зачастую не связанных между собой трофическими путями. В результате многие живые организмы вступали в борьбу за ресурсы существования, вытесняя при этом других особей, входящих в трофическую цепь. Подобные действия приводят к утрате биоразнообразия внутри экосистемы, нарушая таким образом циркуляцию химических элементов и живого вещества.
Для решения схожих проблем необходимо предусмотреть различные варианты трофических связей, которые смогут взаимозаменять звенья в цепях. Кроме того, нужно уделить особое внимание адаптации популяций, вследствие чего будут отмечены рост и развитие видов, размножение и смертность, а также сменяемость стадий онтогенеза живых организмов.
У различных видов имеются свои особенности в процессах адаптации. Растения, относящиеся к одному семейству и одной экологической группе, по-разному проходят адаптацию в равных условиях [11]. Главным показателем увеличения биомассы у растений является наличие роста листьев, побегов и корневой системы [12]. У животных наблюдаются такие же процессы, однако они обусловлены несколько иными критериями - ростом организма до взрослой особи без гибели молодняка [5].
При изучении адаптации также следует учитывать динамику сохранения постоянства численности особей. Этот показатель может варьироваться в пределах ±10 % [9]. В положительный процент входят выжившие и вновь рождённые особи, а в отрицательный - погибшие. Возможно резкое уменьшение численности особей под воздействием негативных аспектов в период адаптации экосистемы. Подобное снижение зачастую объясняется биологическими причинами (паразитизм, рост патогенов) [13], однако в процессе адаптации необходимо принимать в расчёт и абиотические факторы. Например, избыточная влажность воздуха плохо сказывается на растениях и животных и способствует развитию патогенных организмов, которые будут вызывать замедление адаптации системы или вовсе её гибель [14]. Свет в закрытой экосистеме положительно влияет на синтез органических веществ и регуляцию биологических ритмов животных. Световая волна должна максимально соответствовать естественному освещению в природных биоценозах и иметь длину 430-780 нм [12]. Кроме того, в начале адаптации экосистемы следует искусственно поддерживать рН водной системы: резкое снижение или повышение может вызвать гибель организмов или прекращение их физиологических процессов, замедляя адаптацию организмов [13].
В мировых исследованиях известен опыт построения замкнутых экосистем. Наиболее удачные - «Биосфера-2», «БИОС-3», «Юэгун-1», однако основной проблемой в них оказалось отсутствие учёта циркуляции всех веществ внутри системы и их передачи от одного трофического уровня другому. Проекты основывались на полном воссоздании биосферы планеты Земля, проводилось изолированное разделение системы на природные биомы. Тем не менее масштабы не позволили отслеживать все процессы, что привело к избытку С02, недостатку кислорода и другим вопросам. Следовательно, перед созданием большого биогеоценоза есть необходимость в организации прототипа экосистемы для анализа возможных сложностей, которые могут возникнуть при установлении равновесия в системе.
Описание эксперимента
Описание установки
изолированной замкнутой экосистемы
В качестве ёмкости для границ экосистемы используется аквариум на 80 л, заполненный на 1/3 водой с камнями и грунтом. Внутри устанавливаются пластиковые перегородки для разграничения и удержания грунта от смешивания с водной составляющей (рисунок 1).
Вся конструкция условно разбита на сушу с грунтом и наземными популяциями, а также на водную часть с соответствующими видами и популяциями.
Водная часть разделена на открытую и закрытую зоны. Закрытая расположена под сушей и включает в себя
Рисунок 1 - Визуализация построения экосистемы в аквариуме: 1 - имитация суши; 2 - камера хлореллы и диатомовых водорослей; 3 - камера водной среды; 4 - полость под фальшдном
пространства для роста корневой массы водостойких растений. Дно заполнено минеральной загрузкой (галькой) для фиксации корней.
Открытая часть содержит три отсека. В нижнем имеется оборудованное сеткой фальшдно, созданное для фильтрации от продуктов жизнедеятельности. Пространство под дном соединено со вторым отсеком в нижней части конструкции таким образом, чтобы не создавались препятствия при движении воды.
Второй отсек водной части находится в середине аквариума, возвышается на 1,5 см от уровня воды и оснащён разделительными конструкциями (сетками) со всех сторон. Полученный отсек предназначен для развития водорослей. Основные резервуары, установленные для обитания живых организмов, располагаются с обеих сторон от второго отсека. Их дно заполнено гравием и мелкой галькой.
Конструкция имитации суши необходима для произрастания водостойких растений, а также в качестве среды обитания мелких животных. Как и водная среда, она разделена на три отсека, имеющих углубления, отверстия для прорастания корней растений внутрь конструкции с целью поглощения оттуда минеральных элементов.
Сверху установка изолирована прозрачным стеклом; извне конструкции размещается источник освещения -светодиодная лампа с длиной волны 430-740 нм.
Описание трофических связей
между организмами внутри замкнутой экосистемы
Создание прототипа замкнутой экосистемы базируется на процессах, проходящих в естественных условиях. При постановке эксперимента за основу трофических связей были выделены уже существующие цепи на планете Земля, а за критерии оценки адаптации популяций приняты рост и развитие организмов, численность популяций, динамика размножения и смертность.
В водной среде основы трофических систем в рассматриваемом эксперименте составляют хлорелла и диатомовые водоросли. Они потребляют элементы, необходимые для фотосинтеза, производят большое количество органических веществ и выделяют кислород. Одноклеточные организмы способны к быстрому делению и приросту биомассы, что будет являться кормовой базой для водных консументов [7]. Кроме того, одноклеточные растения могут поглощать углекислый газ и азотные вещества. В водной среде животные - главные потребители органических веществ, при дыхании они выделяют углекислый газ, который включается в процесс питания одноклеточных [8].
Люцерна посевная Medicago sativa L.
Овсяница сизая Festuca glauca Lam.
Политрихум обыкновенный Polytrichum commune
Адиантум Adiantum capillus-veneris L.
Фестулолиум Festuca x Lolium
Тля чёрная Aphidoidea spp.
Чёрный садовый муравей Lasius niger
Росянка длиннолистная Drosera anglica Huds.
Рисунок 2 - Трофические цепи в установке
Продукты жизнедеятельности водных растений, а именно отмирающие части и органы, постепенно разлагаются. Части этих растений также включены в процесс трофиче-еких путей питания водных животных. Отмирающие водные животные (креветки) войдут в пищевую цепь улиток, проживающих в данной системе. Сами улитки при отмирании станут звеном пищевой цепи друг друга и хищной улитки хелены (Anentome helena), которая после отмирания также послужит частью пищевой цепи других улиток. Рисунок 2 иллюстрирует все трофические цепи в установке.
Под фальшдном размещается большое количество редуцентов (микроорганизмов) вместе с водорослями. Здесь проходят процессы распада органического вещества до их составляющих, что является отличной питательной базой для растений и водорослей.
Трофические связи суши представлены двумя уровнями консументов. Консумент первого уровня - тля чёрная (Aphidoidea spp.); консумент второго уровня - чёрный садовый муравей (Lasius niger). Данные животные в естественной среде выработали систему сосуществования. Она заключается в том, что муравьи находятся в симбиотических отношениях с тлёй, распространяя её по растению и контролируя численность путём поедания лишних особей. Муравьи заселяются в том числе для контроля роста растительной биомассы.
Для снижения численности тлей и муравьёв также предусмотрено растение росянка английская (Drosera anglica Huds.) - насекомоядное, неспособное питаться элементами из почвы. С помощью срабатывающего единожды листа (ловчего аппарата) растение улавливает насекомых, а впоследствии на протяжении длительного времени потребляет их элементы. Затем лист засыхает и попадает на почву, где войдёт в круговорот веществ почвы.
Трофическая система суши частично связана с водной. Трофический путь включает в себя продуцентов: люцерна посевная (Medicago sativa L.), политрихум обыкновенный (Polytrichum commune), овсяница сизая (Festuca glauca Lam.), фестулолиум (Festuca х Lolium) и папоротник адиантум (Adiantum capillus-veneris L.). Данные растения выбраны ввиду наилучших показателей интенсивности фотосинтеза (ИФ), низкорослости и водостойкости. Кроме того, фестулолиум и адиантум являются водоочистителями. Конструкция позволяет их корневой массе проникнуть под грунтовый слой фальшдна и извлекать оттуда излишки азота и других питательных элементов. Люцерна выступает как симбиотический организм и связывается с азотофиксирующими бактериями, которые накапливают азот в почве или тканях самого растения.
Описание метода
Для изучения процесса адаптации организмов в замкнутой экосистеме следует выделить несколько критериев -устойчивый рост и развитие популяций.
В результате эксперимента оценивается прирост растительной биомассы всех продуцентов, входящих в трофические цепи замкнутой экосистемы. Фиксируется количество отдельных растений, среднее количество листьев, среднее количество стеблей или ветвистость, а также прирост корней в сантиметрах. У животных (креветка неока-ридина, тля чёрная, улитка катушка) определяются численность особей в популяции, её прирост или смертность.
В качестве абиотических факторов изучаются влажность (%), температура (°С), рН. Влажность и температура измеряются гигрометром и термометром, встроенными внутрь экосистемы. Уровень рН проверяется Tetra WaterTest Set, отбор воды происходит с помощью внешней трубки, погружённой в водную среду экосистемы.
Полученные показатели способствуют пониманию этапа развития изолированной экосистемы, установлению момента акклиматизации, а также движения паров воды в системе. Динамика развития популяции позволяет выяснить момент завершения адаптации и определить первичную направленность развития симбиоза трофических связей.
Результаты и анализ
После того как создан прототип замкнутой экосистемы и запущены популяции живых организмов, как в водной среде, так и на суше наблюдается процесс адаптации. Об этом свидетельствует ряд показателей: развитие и рост отдельных организмов, а также численности популяции.
Данные таблицы демонстрируют показатель прироста вегетативных органов растений. Увеличение биомассы свидетельствует об адаптации растений, интенсивном потреблении ими минеральных веществ и газов из окружающей среды. Рост листьев указывает на активное поглощение световой волны и протекание фотосинтеза. Как следствие, активизируется дыхание и ускоряется накопление органических веществ внутри растений. Начинается формирование вторичных метаболитов и большого количества энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ). При накоплении АТФ у растений стимулируется рост регенеративных органов -стеблей и корней.
Описываемый процесс активно наблюдается у фе-стулолиума (межвидовой гибрид) - растение было выведено для пастбищных целей, обладает высоким показателем
Таблица - Показатели роста и развития вегетативных частей растений
Название растений Количество Среднее количество листьев Прирост Среднее количество стеблей или ветвистость Прирост Прирост корней, см Прирост
Данные на 06.05.2020 Данные на 25.05.2020 Данные на 06.05.2020 Данные на 25.05.2020 Данные на 06.05.2020 Данные на 25.05.2020
Мох стринги Stringy moss 1 30 45 15 20 25 5 - - -
Мох пламя Flame moss 2 30 45 15 20 25 5 - - -
Ломариопсис Lomaríopsis linea ta 2 60 80 20 15 20 5 - - -
Элеохарис Шингу Eleocharís sp. 2 18 23 5 1 7 6 2 5 3
Хемиантус Куба Hemianthus callitrichoides 30 40 42 2 50 58 8 - - -
Погостемон хелфери Pogostemon helferi 1 10 12 2 1 2 1 - - -
Анубиас афцели Anubias afzelii 2 44 46 2 3 8 5 - - -
Люцерна посевная Medica до sativa L. 2 21 27 6 1 2 1 - - -
Овсяница сизая Festuca glauca Lam. 15 4 5 2 1 2 1 - - -
Политрихум обыкновенный Polytrichum commune 15 18 20 2 1 2 1 - - -
Адиантум Adiantum capillus-veneris L. 1 46 55 9 9 11 2 - - -
Фестулолиум Festuca x Lolium 1 18 23 6 1 6 5 15 19 4
Росянка длиннолистная Drosera anglica Huds. 1 6 9 3 1 2 1 - - -
интенсивности фотосинтеза, а также повышенным накоплением сахаров внутри стеблей.
В данной статье представлены результаты 19-дневного исследования в период 6-25 мая 2020 г. (в это время экосистема находилась в процессе первичной адаптации). На момент публикации наблюдения продолжаются.
На основе вышесказанного можно сделать следующие выводы. Активное развитие растений свидетельствует о правильном образовании устойчивости в замкнутой экосистеме ввиду их чувствительности к световому режиму и климатическим условиям. Наряду с этим они выступают одними из главных организмов, стабилизирующих питательные цепи и газовый баланс экосистемы в целом.
У растений в установке изначально возникает дефицит углекислого газа; при адаптации процессов транспи-рации (баланса потреблённого газа) наблюдается рост вегетативных органов. По мере акклиматизации и развития численности популяций конкуренция снижается. Единственная существующая конкуренция между всеми популяциями - борьба за углекислый газ между растениями, а также за кислород у креветок, живущих в воде.
Показатели на рисунке 3 иллюстрируют численность животных в исследуемой экосистеме. В период наблюдения количество улиток катушек увеличилось с 6 до 23; тли чёрной - с 30 до 80; креветки неокаридины снизили свою численность с 15 до 6 особей.
В связи с длительной адаптацией водорослей и водных растений из-за активного распада органического вещества 26 мая 2020 г. в воде наблюдался пониженный рН 5,4. В результате окисления органического вещества выделилось большое количество углекислого газа и снизился уровень кислорода. Такое значение pH ускорило
Креветка неокаридина
Улитка катушка
Тля чёрная
Рисунок 3 - Численность исходного количества животных, %
гибель креветок, однако 10 июня 2020 г. рН составил 7,5, что свидетельствовало об адаптации растений и водорослей в водной среде. Это способствовало повышению концентрации кислорода и нейтрализации кислотности и, как следствие, снижению смертности креветок. Для саморегулирования численности креветок неокаридина в качестве источника питания 11 июня 2020 г. был добавлен новый организм - циклоп (Cyclops sp.) (существовала вероятность дисбаланса углекислого газа и кислорода, что могло привести к гибели всей популяции креветок). После ввода дополнительного консумента численность креветок перестала уменьшаться и стабилизировалась.
Из полученных данных очевидно, что проходит индивидуальная адаптация организмов, однако для становления трофических связей между собой и адаптации к абиотическим факторам требуется более длительный промежуток времени, чем у отдельно взятых организмов. Поддержание постоянных параметров окружающей среды позволяет ускорить адаптацию популяций [11, 15-17]. Герметизация и изолирование прототипа экосистемы возможны после основной акклиматизации видов. Согласно наблюдениям этот момент реален при устойчивом росте численности видов, активности хищников и балансе газовой среды -поступлении кислорода и углекислого газа и их потреблении всеми организмами замкнутой экосистемы.
Адаптивные процессы популяций свидетельствуют, что процесс идёт правильно. Гибель отдельных особей внутри популяции способствует сокращению нагрузки на нижестоящий трофический уровень, позволяя ему провести свою адаптацию и прирост биомассы. Однако из-за абиотических факторов и резкого снижения ввода отдельных элементов, например органического вещества, может происходить резкое уменьшение или гибель основных звеньев трофической системы вследствие голода.
При построении больших замкнутых систем (большей площади) на первых этапах необходимо вести усиленный контроль поступления и потребления различных неорганических веществ, а также мониторинг количества особей в момент адаптации. По мере сбалансированного роста и установления постоянства численности подобные отслеживания целесообразно прекратить и перейти к общим системам изучения динамики популяции.
В случае гибели значительного количества особей внутри популяции следует изучить в первую очередь все абиотические факторы влияния на организм и лишь затем - биологические. Выявленную причину нужно устранять искусственно - путём добавления или изъятия фактора из экосистемы. При невозможности данного действия стоит провести замену трофических звеньев.
Выводы
и дальнейшие направления исследования
При создании изолированных экосистем требуется прохождение основного процесса - адаптации ограниченного количества живых организмов (как видов, так и особей), взятых из глобальной природной экосистемы - биосферы планеты, содержащей миллионы видов живых организмов со множеством сложных взаимосвязей, в том числе трофических, - и перенесённых в искусственно созданную локальную экосистему. Все организмы попадают из естественной среды обитания в новый несбалансированный биогеоценоз и находятся под воздействием ранее неизвестных экологических условий замкнутой системы.
В ходе исследования удалось проследить становление искусственных трофических связей, взаимодействие между живыми организмами, а также процессы адаптации всей популяции. Скорость адаптации растений к замкнутой среде оказалась лучше, чем у животных, что диагностировалось по активному приросту растительной биомассы. Животные адаптируются хуже вследствие их более высоких требований к условиям окружающего мира. Трофические связи были выстроены правильно, так как в процессе эксперимента не наблюдалось исчезновение каких-либо видов живых организмов; более того, происходило их взаимодействие.
По итогам поставленного эксперимента возникли дополнительные вопросы, которые нуждаются в дальнейшей проработке: рассмотрение условий, приводящих к постоянному балансу газообмена в водной среде в результате жизнедеятельности живых организмов; проведение ряда специальных исследований по изолированию различных трофических систем (с лабораторными замерами показателей движения газа). Следует изучать концентрацию кислорода, углекислого газа, содержание основных элементов в воде и почве для более детального выяснения состояния экосистемы; интенсивность фотосинтеза у растений в замкнутых экосистемах. Для решения данных задач необходимо сконструировать установку закрытой экосистемы, рассчитанную на проживание людей, и производить из неё прямые отборы образцов. Помимо этого, стоит проанализировать сезонность и смену погодных условий в замкнутых экосистемах (это один из главных показателей. Большинство растений тесно связаны с сезонностью и в зависимости от различных климатических условий переходят в ту или иную фазу роста).
На основании проведённого исследования можно сделать вывод, что процесс адаптации живых организмов в замкнутой экосистеме является обязательным, значит,
и в ЭКД [2] он должен быть поэтапным. Полученные результаты планируется использовать при проектировании ЭКД-Земля - по сути, биосферного питомника для ЭКД на орбите, где адаптация живых организмов будет происходить в течение нескольких лет, что позволит отработать различные задачи и новые возникающие вопросы. Одним из вариантов для адаптации элементов экосистемы ЭКД могут служить созданные на Земле мини-экосистемы, например в капсулах общепланетарного транспортного средства (ОТС) [2], в которых запустят процесс адаптации всех живых составляющих. Затем капсулы доставят на орбиту в ЭКД, где на тот момент будет только почва (её состав сбалансирован ещё при приготовлении на Земле). В дальнейшем эти мини-экосистемы масштабируются в ЭКД, там же пройдут адаптацию высшие растения и животные, уже на Земле начавшие приспособливаться именно к подобным замкнутым условиям.
В проработке этих и других решений авторы видят следующее направление исследований в данной сфере.
Литература
1. Стадницкий, Г. В. Экология: учебник / Г.В. Стадницкий. -СПб.: Химиздат, 2017. - 288 с.
2. Юницкий, АЭ. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: науч. издание / А.Э. Юницкий - Силакрогс: ПНБ принт, 2019. - 576 с.: ил.
3. Миркин, Б. Основы общей экологии / Б. Миркин, Л. Наумова. - Litres, 2017. - 214 с.
4. Салтыков, М.Ю. Зависимость устойчивости моделей замкнутых экосистем от числа видов / М.Ю. Салтыков, С.И. Барцев, Ю.П. Ланкин // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2011. - Т. 4, № 2. -С. 197-208.
5. Смирнова, О.В. Сукцессия и климакс как экосистемный процесс/О.В. Смирнова, НА. Торопова//Успехи современной биологии. - 2008. - Т128, № 2. - С. 129-144.
6. Нагаев, С.В. Вероятностная непрерывно-дискретная модель динамики численности изолированной популяции /
С.В. Нагаев [и др.]// Сибирский журнал индустриальной математики. - 2009. - Т 2, № 2. - С. 147-152.
7. Хомутова, Т.Э. Сукцессия микробного сообщества серой лесной почвы при разложении различных органических соединений / Т.Э. Хомутова [и др.]// Почвоведение. -2019. - № 8. - С. 966-973.
8. Чернышёв, В.Б. Экология насекомых/В.Б. Чернышёв. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. - С. 304.
9. Дегерменджи, А.Г. Создание искусственных замкнутых экосистем земного и космического назначения / А.Г. Дегерменджи, А.А. Тихомиров //Вестник Российской академии наук. - 2014. - Т. 84, № 3. - С. 233-242.
10. Dong, C. Twin Studies in Chinese Closed Controlled Ecosystem with Humans: The Effect of Elevated CO2 Disturbance on Gas Exchange Characteristics / C. Dong [et al.] // Ecological Engineering. - 2016. - Vol. 91. -P. 126-130.
11. Панфилова, О.Ф. Экологическая физиология растений как теоретическая основа рационального земледелия / О.Ф. Панфилова, Н.В. Пильщикова //Актуальные проблемы экологии и природопользования в современных условиях: материалы межд. науч.-практ. конф, Киров, 5-7 дек. 2017 г. - Киров, 2018. - С. 180-184.
12. Кузнецов, В.В. Физиология растений в 2 т. /В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. - М.: Юрайт, 2016. - Т. 2. - 201 с.
13. Ulanowicz, R.E. Mass and Energy Flow in Closed Ecosystems / R.E. Ulanowicz //Journal of Theoretical Biology. -2010. - Vol. 34, No. 2. - P 239-253.
14. Дорошенко, Е.А. Влияние влажности на почвенные мице-лиальные бактерии / ЕА. Дорошенко [и др.]// Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. -2006. - № 1. - С. 45-48.
15. Свистова, И.Д. Микробная сукцессия в чернозёмах заповедника «^релецкая степь» под влиянием длительного агрогенного воздействия / И.Д. Свистова, Л.Д. Стахурлова // Российская сельскохозяйственная наука. - 2019. - № 1. - С. 40-42.
16. Dubois, S. Origin and Composition of Sediment Organic Matter in a Coastal Semi-Enclosed Ecosystem: An Elemental and Isotopic Study at the Ecosystem Space Scale / S. Dubois [et al] // Journal of Marine Systems. - 2012. -Vol. 94. - P. 64-73.
17. Mei, W. Adaptation in Plant Genomes: Bigger is Different/ W. Mei [et al.] // American Journal of Botany. - 2018. -Vol. 105, No. 1. - P. 16-29.
