Замкнутая экосистема в лампочке своими руками. Аквариум в банке: как сделать закрытую водную экосистему
Вот уже более 40 лет в большой бутыли, заткнутой пробкой, живет растение. Без поступления извне воздуха и воды.
Этот смелый эксперимент в свое время поставил Дэвид Латимер, 80-летний садовник из городка Кранлей, Великобритания. Свой первый «сад в бутылке» он запустил в 1960 году. А в 1972 году закупорил бутыль пробкой навсегда. Таким образом растение на фото ниже вот уже 52 года живет в сосуде, причем 41 год из них — совершенно самостоятельно.
Растение живет и не умирает благодаря тому, что оно собирает солнечную энергию, необходимую ему для фотосинтеза, с водой еще проще — в бутыли просто круговорот воды. Она испаряется и конденсируется на стенках бутыли, это и есть осадки. Питательные вещества растение получает из компоста, в который превращаются опавшие листья. Таким образом это растение сможет жить теоретически вечно, если не повлияют какие-то факторы извне. Примечательно, что первоначально садовник посадил в бутыль сразу четыре разных растения, однако выжило только сильнейшее.
Сделать подобную замкнутую экосистему в бутылке не так сложно:
- Сначала надо найти подходящий стеклянный сосуд с достаточно широким горлышком для более удобного доступа.
- Нужен хороший грунт и компост.
- И конечно же, само растение. В качестве растений рекомендуют Adiantum (Папортоник) , некоторые виды Tradescantia (Традесканция) и маленькие ростки Chlorophytum (Хлорофитум).
- Поливать надо всего 1-2 раза до запечатывания.
Прекрасная замкнутая экосистема , которая сможет существовать до тех пор, пока есть солнечный свет. Даже если вся жизнь на планете вымрет.
А вот и видео с героем, где он рассказывает о том, как все это получилось и показывает свою экосистему.
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.
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.
Гуляя каждый день по нашему сосновому лесу и не переставая любоваться многообразию живописного мха под ногами, я всякий раз с грустью думала о том, как недолговечна его красота.
Еще каких-то пара месяцев, грянут первые заморозки, и скроется вся эта красота под снегом. Как жаль, что нельзя сохранить ее для постоянного наблюдения и получаемого от этого удовольствия!
И тут совершенно неожиданно мастер-класс от Катерины и как раз об этом! Вот это удача!
Сейчас быстренько вас с ним ознакомлю и бегом в лес запасать мох!
Пока все закатывают варенье , Катя закатывает мох:) Получается хоть и несъедобно, но довольно симпатично и занимательно.
Итак, первым делом выдвигаемся в ближайший лес или парк, прихватив с собой контейнер, пакетики и какой-нибудь инструмент, чтобы ковыряться в земле. Набираем низкорослых растений (я собирала преимущественно мох), камешков и всяких прочих сокровищ, типа шишек. Не забываем копнуть вместе с растениями немного земли и идем домой.
Дома ищем банку с герметично закрывающейся крышкой . Можно и просто «закатать» экосистему в банке, но возможность открыть банку может быть очень полезна для полива растений на первых порах, пока система не стабилизируется. Банку тщательно моем изнутри и вытираем насухо. У меня банка объемом 750 мл, можно использовать сосуды и побольше, и поменьше.
Также нам понадобиться дренаж . Я в качестве дренажа буду использовать уголь, также можно использовать керамзит или камешки .
Еще нам понадобится пульверизатор с водой для полива .
Если у вас небольшой сосуд с узким горлышком, пригодится пинцет.
Раскладываем свои богатства, растения чуть сбрызгиваем водой, чтобы не завяли.
Укладываем слой дренажа.
На дренаж — небольшой слой грунта. Не забудьте слегка сбрызнуть его водой.
Теперь прикидываем, что у нас отправляется жить в банку.
У меня баночка совсем небольшая, так что ни шишку, ни желудь я туда не пристроила. Не стоит наполнять банку до верха, оставьте не менее 1/3 свободного пространства.
Когда будете довольны результатом, побрызгайте растения водой из пульверизатора и закройте крышку (не забудьте подложить резиночку).
Лучше всего поставить баночку туда, где до нее не доберутся прямые солнечные лучи, и первое время проверять, не подсыхает ли мох, и опрыскивать его по необходимости. В идеале, экосистема в банке придет к равновесию — на стенках будет скапливаться конденсат, и полива больше не потребуется.
Если решитесь сделать себе «вечный террариум», или у вас уже есть такой — делитесь фотографиями в комментариях!
А я поделюсь несколькими фото из интернета для идей и вдохновения.
Совсем небольшие террариумы, которые, на мой взгляд, очень удачно будут смотреться на рабочем столе.
Вот еще один пример замкнутой экосистемы — очень популярный в сети вечный террариум в лампочке.
А вот замкнутая экосистема, которой уже больше 40 лет!
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.