Selbsterhaltendes hermetisch abgeschlossenes System: Menschen und Pflanzen

Etwas verwandt mit Wie viele Pflanzen würden benötigt, um Sauerstoff für 20 Menschen zu produzieren?

Angenommen, eine Anzahl von Menschen ist in einem großen, hermetisch abgeschlossenen Raum auf der Erde mit einem Dachmaterial aus Glas (oder einem anderen durchsichtigen Material), das Sonnenlicht durchlässt, eingeschlossen:

Wäre es möglich, eine symbiotische Beziehung zwischen Menschen und Pflanzen / Bäumen zu schaffen, in der die Menschen genug CO2 ausatmen, damit die Pflanzen überleben, während die Pflanzen genug Sauerstoff produzieren, damit die Menschen überleben?

Würde (zum Beispiel) eine Person und eine Buche / Eiche funktionieren (oder eine Kombination von Bäumen, die saisonal keine Blätter abwerfen und weiterhin genug CO2 absorbieren, während sie das ganze Jahr über genug Sauerstoff abgeben)? Wenn nicht, wie viele Menschen und wie viele Bäume/Pflanzen würden funktionieren?

Ich frage mich, ob ein solches System theoretisch funktionieren könnte, wenn eine Katastrophe die Erde heimsucht und die Atmosphäre nicht mehr atembar ist.

Außerdem wäre diese Anordnung für den Mars höchst relevant, während sie auch für jede Art von sich selbst tragendem Orbiter oder Raumschiff (und daher für die Weltraumforschung) sehr relevant wäre .

Vielen Dank für Antworten oder Tipps,

Es ist möglich, obwohl unsere bisherigen Versuche gescheitert sind. Siehe Biosphäre
Es soll nicht nur genug Sauerstoff für den Menschen und CO2 für die Pflanzen geben. es sollte nicht zu viel CO2 und Sauerstoff für den Menschen geben. Mehr als 50 % Sauerstoff bei 1 bar sind zu viel, wenn man über Tage und Wochen atmet.
Es gibt keine Möglichkeit, dass Laubbäume wie Eiche und Buche das menschliche Leben in einer versiegelten Umgebung in irgendeiner Anzahl unterstützen könnten, es sei denn, die Menschen finden einen Weg, für ein paar Monate den Atem anzuhalten, während die Bäume im Winter ohne Blätter ruhen. (Und wenn Sie versuchen, Laubbäume das ganze Jahr über kontinuierlich wachsen zu lassen, wird das auch scheitern.)
@PcMan Vermutlich kann es gemacht werden, wir haben nur noch nicht herausgefunden, wie es geht. ;) Also zu behaupten, es sei möglich, ist etwas verfrüht, ein bisschen so, als würde man behaupten, dass fusionsbetriebene Raketen gebaut werden können ...
Ein geschlossenes Mini-Ökosystem muss viel mehr leisten , als Wasser zu recyceln und CO2 in O2 umzuwandeln. Beispielsweise muss es mit anderen Gasen fertig werden, die von lebenden Organismen produziert werden, insbesondere mit Methan. Es ist ein komplexer Jonglierakt, alle lebenswichtigen Elemente gut zirkulieren zu lassen und sich nicht in giftigen Schlamm zu verwandeln. Vor allem, wenn Sie nicht viel Energie aufwenden möchten, um das System am Laufen zu halten.
@PM2Ring IMO ist die nachhaltige Produktion von Luft, Wasser und Nahrungsmitteln in einem geschlossenen System die größte Herausforderung bei der langfristigen Weltraumforschung und bleibt so dauerhaft außer Reichweite wie fusionsbetriebene Raketen.
@DavidHammen Einverstanden. Und Sie brauchen eigentlich keine Fusionsenergie, um im Weltraum oder auf einem anderen Planeten zu leben oder zu reisen. Aber wenn wir nicht lernen können, wie man geschlossene Ökosysteme betreibt, werden wir keine langfristige Erforschung oder unabhängige orbitale Lebensräume haben. (Basen auf Planeten oder Monden können möglicherweise "schummeln", indem sie frische Materialien einbringen und den Schlamm wegwerfen). Ich weiß, dass Sie das wissen, ich erwähne es nur zum Nutzen anderer Leser.
@PM2Ring Stehlen Worte von Inigo Montoya ( dargestellt von Mandy Patinkin ): „Hallo. Mein Name ist Weltraum. Du hast die Erde getötet. Bereite dich darauf vor zu sterben.“
Ich habe für die Schließung gestimmt. Bei dieser Frage geht es nicht um die Weltraumforschung!? Viel mehr eine Biologiefrage, denke ich. Sie brauchen keine Weltraumwissenschaft, um die Frage zu beantworten.
@PM2Ring Natürlich geht das. Wir haben ein funktionierendes Beispiel mit einer nachgewiesenen Stabilität von 4,5 Milliarden Jahren. Es heißt „Erde“. Es ist nur so, dass unsere Versuche, es ein wenig zu verkleinern, bisher nur mit gemischtem Erfolg geführt wurden
Bäume wachsen und binden Kohlenstoff. In der Natur brennen oder sterben andere Bäume und verrotten, wobei Kohlenstoff freigesetzt wird. Ohne ein Äquivalent der letzteren Prozesse würde Ihr Baum das CO2 auf ein niedriges Niveau reduzieren. Ich weiß nicht, was in diesem Fall mit Pflanzen passiert.
@Cornelis: Ich habe den Titel und den Körper ein wenig bearbeitet, um Ihre Bedenken auszuräumen: Ich denke, die Frage ist für die Weltraumforschung sehr relevant, da Pflanzen (zum Beispiel) eine wichtige Rolle bei der Sauerstoffproduktion und der CO2-Extraktion spielen sollen alle zukünftigen Mars-Siedlungen (sehen Sie sich zum Beispiel dieses Design hier an ).
Das ist richtig, ich dachte nur, Ihre Frage wäre besser für Biology SE geeignet. Man braucht keine Kenntnisse der Weltraumforschung oder Planetenwissenschaft, um sie zu beantworten.
@alephzero: vielen Dank für deine Antwort: und aus Neugier, wie viele Menschen könnte eine Eiche oder eine Buche während der "Blattsaison", dh wenn sie Blätter hat, ernähren?

Antworten (2)

Dies wird bei Biosphäre 2 und mehreren ähnlichen Projekten durchgeführt und als sehr kompliziert empfunden. Insbesondere in einem kleinen geschlossenen System ist wenig Pufferung oder Trägheit verfügbar, wenn ein Element über- oder unterproduziert oder nur eine saisonale Änderung aufweist, sodass ein Absterben schwer zu vermeiden ist.

Aus diesem Grund verfügen die Anlagen auf der ISS und vorgeschlagene zukünftige Projekte im Allgemeinen über eine eigene Art von Lebenserhaltung, um sie optimal gesund zu halten, wobei dieses mechanische/chemische Lebenserhaltungssystem die Änderungen des Durchsatzes puffert.

Bäume sind suboptimale Wahl als Lebenserhaltung in Bezug auf CO2, das pro Masseneinheit verarbeitet wird ( unbeschaffte „sieben oder acht Bäume im Wert pro Person“) mit Systemen wie MELiSSA , die Algen und „Gräser“ (Reis/Weizen) zusammen mit einer beheizten Reaktionskammer verwenden und ein bakterielles Stickstoffverarbeitungsbett, um den Fußabdruck zu reduzieren und die Kontrolle zu verbessern. Algen und Bakterien reagieren viel besser darauf, dass sie verlangsamt oder beschleunigt werden, wenn Menschen und andere Elemente die Produktion ändern, als dies Bäume tun.

Biosphere 2 funktionierte nicht ganz wie geplant. Anders gesagt: Es war ein Misserfolg.
Vielen GremlinWranger, tolle Antwort!
@DavidHammen. Die erste Mission hat genug Daten gesammelt, um die zweite möglicherweise zum Erfolg zu führen, außer dass wir keine schönen Dinge haben können
@DavidHammen Ich bin mir nicht sicher, ob du nur einen schlechten Tag hattest. Ich bin sicher, Sie wissen, dass wissenschaftliche Entwicklung und Erforschung oft nicht so funktionieren, wie sie geplant waren, aber das bedeutet nicht, dass sie gescheitert sind – sie können immer noch eine Menge nützlicher Daten liefern und uns helfen, voranzukommen. Ich fürchte, Ihr Kommentar wirkt einfach ein bisschen mürrisch und ignorant (was, nachdem ich Ihre vorherigen Antworten und Fragen gelesen habe, ich sehe, dass Sie es nicht sind).
@LioElbammalf Ich bin mit David Hammen zusammen, möglicherweise weil ich alt genug bin, um das Zugunglück zu beobachten, das das finanzielle Hinterende von Bio 2 war, als es passierte, und Teile meiner Antwort darauf gelöscht habe, dass es gelungen ist, Menschen von ihrem Geld zu trennen “ als irrelevant für die Frage. Sicherlich hat sich die Wissenschaft im Streben nach 100 % Effizienz und PR etwas verirrt (wir wissen bereits viel über menschliche Unterernährung).
@LioElbammalf Die erste der beiden Biosphere 2-Expeditionen stieß auf mehrere schwerwiegende Probleme. Der Sauerstoffgehalt fiel schließlich von 20 % auf 14 %. Das entsprach dem Leben auf einem 13000 Fuß hohen Berg. Die Menschen im Inneren verloren viel Gewicht, teilweise wegen des reduzierten Sauerstoffgehalts und teilweise, weil die begrenzte Nahrung, die sie anbauten, sie auf eine fast verhungernde Diät zwang. Lebensmittel und Sauerstoff wurden schließlich eingeschmuggelt. Ein weiteres Problem war die Dynamik kleiner, isolierter Gruppen. Menschen, die in U-Booten oder auf der ISS dienen, werden sorgfältig auf psychologische Probleme untersucht. Biosphäre 2 hat das nicht getan.
Die zweite Expedition war noch chaotischer, teilweise dank der Aktionen des damals amtierenden CEO Steve Bannon. ( Ja, dieser Steve Bannon .) Scheitern ist eine Ein-Wort-Zusammenfassung von Biosphäre 2. Eine Zwei-Wort-Zusammenfassung ist "heißes Durcheinander".
Ja, das macht Sinn; Algenblüten können schnell als Reaktion auf Änderungen der Bedingungen auftreten. Das Wachstum neuer Wälder ist viel langsamer.

Terrestrische Landpflanzen sind keine ausreichenden Produzenten von Ersatzsauerstoff. Meeresbakterien und Algen produzieren den Großteil des frei verfügbaren Sauerstoffs der Erde. Landpflanzen produzieren kaum einen Bruchteil. So produzieren Membranbioreaktoren mit Algenkultivierung ausreichend verfügbaren Sauerstoff.

In frühen Experimenten mit BIOS-1 zeigten sie, dass man den gesamten Sauerstoff eines erwachsenen Mannes produzieren kann. Benötigen würde man für eine Person etwa 20 Kilogramm Wasser und Algen. Es würde jedoch ausreichend Sonnenlicht erfordern, also müsste es über eine Fläche von 8 Quadratmetern verteilt werden, etwa 90 Quadratfuß.

Selbsterhaltendes hermetisch abgeschlossenes System: Menschen und Pflanzen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v