Ekotizim kosmosdan nimani oladi? Kosmik kema sun'iy ekotizim sifatida

1 slayd

Tabiatdagi har bir tirik organizm faqat hayot uchun barcha shart-sharoitlarni topgan joyda topiladi: issiqlik va yorug'lik, dushmanlardan himoyalanish, etarli oziq-ovqat va suv. Bu uning yashash joyi. Tirik organizm unda o'zini uyda his qiladi, lekin boshqa joyda osongina o'lishi mumkin. Ayiq - o'rmonda Kaktus - cho'lda Akula - dengizda Quyosh botqog'i - botqoqda KIMGA QAYERDA QO'YIN

2 slayd

Bitta yashash muhitida yashovchi turli xil tirik mavjudotlar bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Ularning ko'pchiligi bir-birisiz qila olmaydi. Birgalikda yashovchi organizmlar va o'zlarini uyda his qiladigan er uchastkasi birgalikda ekologik tizimni yoki oddiygina ekotizimni tashkil qiladi. Ekotizim juda oqilona yaratilgan: hayot uchun kerak bo'lgan hamma narsa mavjud va ortiqcha narsa yo'q. Ekotizimning siri uning aholisining oziq-ovqat aloqalarida yotadi. Tabiatda bir turga mansub organizmlar boshqa tur organizmlari uchun ozuqa bo‘lib xizmat qiladi.

3 slayd

Ekotizimda asosiy rol o'simliklarga tegishli. Ular ekotizimning barcha aholisini organik moddalar bilan ta'minlaydi. Chunki o'simliklar yorug'lik, havo, suv va minerallardan organik moddalar hosil qiladi. O'simliklar ekotizimning qolgan aholisi uchun oziq-ovqat manbai bo'lib xizmat qiladi, shuning uchun ular "non yeyuvchilar" deb ataladi. Bundan tashqari, o'simliklar tirik organizmlarning nafas olishi uchun zarur bo'lgan kislorodni chiqarib, havoni tozalaydi.

4 slayd

Hayvonlar o'zgara olmaydi minerallar organik uchun. Ular o'simliklar yoki boshqa hayvonlar bilan oziqlanadi va oziq-ovqatlaridan zarur organik moddalarni oladi. Shuning uchun hayvonlarni "yeydiganlar" deb atashadi - bu ularning ekotizimdagi asosiy roli. Bundan tashqari, hayvonlar nafas oladi, havodan kislorod oladi va karbonat angidridni chiqaradi.

5 slayd

Agar tirik mavjudotlar orasida faqat "non yeyuvchilar" va "yeydiganlar" bo'lsa, ekotizimda juda ko'p axlat to'planadi: o'tgan yilgi o'tlar, tushgan barglar va novdalar, hayvonlarning qoldiqlari. Ammo ular to'planmaydi, lekin zamburug'lar, mikroskopik bakteriyalar, shuningdek, tushgan barglar ostida yashovchi kichik hayvonlar tomonidan tezda yo'q qilinadi. Ularning barchasi tabiiy chiqindilarni qayta ishlaydi va ularni yana o'simliklar tomonidan ishlatilishi mumkin bo'lgan minerallarga aylantiradi. Shuning uchun bu tirik organizmlar "to'qtiruvchilar" deb ataladi. O'simliklar va hayvonlarning parchalangan qoldiqlari tuproq deb ataladigan erning yuqori qatlamiga unumdorlik qo'shadi.

6 slayd

Ekotizimdagi moddalar bir organizmdan ikkinchi organizmga aylana bo‘ylab o‘tadi. Moddalar qayta ishlanadi, xususiyatlarini o'zgartiradi, lekin yo'qolmaydi, lekin qayta-qayta ishlatiladi. Ekotizim quyosh nuridan boshqa hech narsaga muhtoj emas. Buning yordamida, agar hech narsa xalaqit bermasa, u juda uzoq vaqt yashashi mumkin. O'simliklarni sug'orish, urug'lantirish yoki begona o'tlardan tozalash kerak emas. Hayvonlarni ovqatlantirish shart emas. Ulardan keyin chiqindilarni tozalashning hojati yo'q - buni "taxminan" qiladi.

7 slayd

Ekotizim - bu tirik va jonsiz tabiatning "hamdo'stligi" bo'lib, unda barcha aholi o'zini uyda his qiladi. Ekotizimdagi organizmlar uchta rolni bajaradi: "non yeydiganlar", "yeydiganlar" va "to'pchilar". Ekotizimda uning aholisi yashashi uchun zarur bo'lgan hamma narsa mavjud. Ular faqat quyoshdan kosmosdan yorug'lik oladilar. Ekotizimda ortiqcha yoki keraksiz narsa yo'q: ishlab chiqarilgan hamma narsa uning aholisi tomonidan to'liq foydalanadi. Ekotizim tashqi yordamisiz xohlagancha mavjud bo'lishi mumkin.

1935 yil A. Tansli "ekotizim" tushunchasini kiritdi 1940 yil V.N. Sukachev - "Biotsenoz"

Aralash o'rmon ekotizimlari

1 - o'simliklar 2 - hayvonlar 3 - tuproq aholisi 4 - havo 5 - tuproqning o'zi

Ekotizim- tarixiy jihatdan ma'lum bir hudud yoki suv zonasida rivojlangan, tirik va jonsiz tarkibiy qismlarning ochiq, ammo yaxlit barqaror tizimi.

Ekotizimlarning hajmi bo'yicha tasnifi Barcha ekotizimlar 4 toifaga bo'lingan

Mikroekotizimlar

Mezoekotizimlar

Makroekotizimlar (yuzlab kilometrlarga cho'zilgan ulkan bir hil bo'shliqlar (tropik o'rmonlar, okean))

Global ekotizim (biosfera)

Ochiqlik darajasi bo'yicha tasniflash Ochiq atrof-muhit bilan energiya va ma'lumot almashish qobiliyatini anglatadi.

Izolyatsiya qilingan

Yopiq

∞ ni oching

Tasniflash o'simlik kabi komponentga asoslanadi. U statiklik va fiziologiya bilan ajralib turadi.

Hayot shakllari bo'yicha tasniflar

Yog'ochli = o'rmon

O'tli = o'tloq va dasht

Subbutalar = tundra va cho'l

Ekotizim mahsuldorligi bo'yicha tasniflash

cho'l o'rmoni

Ekotizim tuzilishi

Ekotizimdagi ulanish turlari

Trofik (oziq-ovqat)

Tropik (energiya)

Teleologik (axborot)

Oziq ovqat zanjiri oziq-ovqat birliklarining ketma-ketligi bo'lib, ularning har biri tirik organizmdir.

o't quyoni bo'ri

Trofik daraja - oziq-ovqat piramidasining istalgan darajasiga tayinlangan organizmlar guruhi.

kalxat

o't quyoni bo'ri

tulki odam

trofik birikmalar organizmlarning 3 funktsional guruhi tomonidan amalga oshiriladi:

Avtotroflar(o'simliklar noorganik moddalardan organik moddalarni sintez qiladigan organizmlardir)

Geterotroflar(fotosintez yoki xemosintez yo'li bilan noorganik moddalardan organik moddalarni sintez qila olmaydigan organizmlar. Ular tayyor moddalar bilan oziqlanadi)

Parchalanuvchilar(Destruktorlar) (jonli mavjudotlarning o'lik qoldiqlarini yo'q qiladigan, ularni noorganik va oddiy organik birikmalarga aylantiruvchi organizmlar (bakteriyalar va zamburug'lar).)

Tabiatdagi moddalarning kichik (biologik) aylanishi

Energiya aloqalari (tropik)

Yuborish ekologiyaning ikkita qonuni

Ekologik energiya to'plash qonuni Bu ko'plab ekotizimlarning organizm tomonidan olingan energiyani murakkab organik moddalarga jamlash va energiyani katta miqdorda to'plash qobiliyatidir.

Oziq moddalar oqimi qonuni

Samaradorlik (inson) = 50% Samaradorlik (tabiat) = 10%

Axborot kommunikatsiyalari

Ekotizimlarda ma'lumot turli yo'llar bilan uzatilishi mumkin:

Xulq-atvor

(hali o'simliklarda ma'lum emas)

Ekotizim xususiyatlari

Butunlik ekotizimning yagona organizm sifatida faoliyat yuritish xususiyatidir.

Chidamlilik ekotizimning tashqi tizimga bardosh berish qobiliyatidir

Tarkibning doimiyligi - bu ekotizimning turlar tarkibini nisbatan o'zgarmagan holatda saqlash qobiliyati.

O'z-o'zini tartibga solish - bu ekotizimning biologik organlar orqali turlar sonini avtomatik ravishda tartibga solish qobiliyati.

Biosfera. Tuzilishi va funktsiyalari

Biosfera- 1875 yilda avstriyalik biolog Suess.

Bu atmosferaning pastki qismi, butun gidrosfera, uning tirik organizmlar yashaydigan yer litosferasining yuqori qismi.

Hayotning kelib chiqishi nazariyasi

Kosmologik Bu gipoteza hayot kosmosdan keltirilgan degan fikrga asoslanadi

Teologik

A.I. nazariyasi Oparina

Tajribasi uchun Oparin shakar eritmasi bilan shisha oldi

Tomchining koaservatlari shakarni so'radi. Hujayra membranasining o'xshashligi paydo bo'ldi.

1924 yilda Oparin "Hayotning kelib chiqishi" monografiyasini nashr etdi. 1926 yilda "Biosfera" V.I. Vernadskiy. Vernadskiyning monografiyasida ikkita postulat ajralib turadi:

Tabiatdagi sayyoraviy biokimyoviy rol tirik organizmlarga tegishli.

Biosfera murakkab tashkilotga ega.

Biosferaning tarkibi

Vernadskiy biosferaning tarkibini aniqlaydi 7 turdagi moddalar:

Inert- tabiatda birinchi tirik organizmlar paydo bo'lishidan oldin mavjud bo'lgan modda (suv, toshlar, vulqon lavalari)

Biokosnoe- tirik bo'lmagan xususiyatlarga ega bo'lgan organik kelib chiqadigan modda. Tirik organizmlarning birgalikdagi faoliyati (suv, tuproq, nurash qobig'i, cho'kindi jinslar, gil materiallar) va inert (abiogen) jarayonlarning natijasi.

Biogen- ularning hayotiy jarayonlarida atrof-muhitga chiqariladigan organik kelib chiqadigan modda. (atmosfera gazlari, ko'mir, neft, torf, ohaktosh, bo'r, o'rmon axlatlari, tuproq chirindi va boshqalar)

Radioaktiv

Tarqalgan atomlar - 50 km

Kosmik kelib chiqadigan modda

Tirik materiya- tabiatda yashovchi barcha tirik organizmlar

Organizmlarning xossalari

Hayotning hamma joyda bo'lishi - tirik organizmlarning hamma joyda yashash qobiliyati

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini olib borish

Kimyoviy elementlarni ko'chirish qobiliyati

Gazlarni ko'chirish qobiliyati

Tabiatdagi moddalarning kichik aylanishini amalga oshirish qobiliyati

O'z to'qimalarida kimyoviy elementlarni to'plash va konsentratsiyalash qobiliyati

UDC 94:574.4

https://doi.org/10.24158/fik.2017.6.22

Tkachenko Yuriy Leonidovich

N.E. nomidagi Moskva davlat texnika universiteti texnika fanlari nomzodi, dotsent, dotsent. Bauman

Morozov Sergey Dmitrievich

Katta o‘qituvchi

Moskva davlat texnikasi

N.E nomidagi universitet. Bauman

SUN'IY EKOTIZIMLARNING YARATILISH TARIXIDAN

Tkachenko Yuriy Leonidovich

Texnika fanlari nomzodi, Bauman nomidagi Moskva davlat texnika universiteti assistenti

Morozov Sergey Dmitrievich

Bauman nomidagi Moskva davlat texnika universiteti katta o‘qituvchisi

SUN'IY EKOTIZIMLAR TARIXINING KO'RSATISHLARI".

Izoh:

Maqolada kosmosda va yer sharoitida foydalanish uchun mo'ljallangan sun'iy ekotizimlarni yaratishning hujjatli dalillari ko'rib chiqiladi. K.E.ning kashshof roli ko'rsatilgan. Kosmosda odamlar uchun yopiq yashash muhitini yaratish kontseptsiyasini birinchi bo'lib ishlab chiqqan Tsiolkovskiy va V.I. asarlarining ta'siri. Vernadskiy, biosferaga bag'ishlangan, sun'iy ekotizimlarni qurishga yondashuvlar haqida. S.P.ning hal qiluvchi hissasi keltirilgan. Korolev Tsiolkovskiyning kosmik aholi punktlarining prototiplarini qurish bo'yicha loyihalarini birinchi amaliy amalga oshirishda. Eng muhimi tarixiy bosqichlar bu jarayon: "Bios" (SSSR), "Biosfera-2" (AQSh), "OEEP" (Yaponiya), "Mars-500" (Rossiya), "Yuegong-1" (Xitoy) tajribalari.

Kalit so‘zlar:

sun'iy ekotizim, kosmik aholi punktlari, yopiq yashash joylari, K.E. Tsiolkovskiy, S.P. Korolev, V.I. Vernadskiy.

Maqolada "sun'iy ekotizimlarni yaratishning hujjatli faktlari" kosmosda va erdagi ilovalar uchun mo'ljallangan. Tadqiqot kosmosdagi odamlar uchun yopiq ekologik tizimlar kontseptsiyasini birinchi bo'lib ishlab chiqqan K.E. Tsiolkovskiyning kashshof rolini va V.I. Vernadskiyning ta'sirini ko'rsatadi. s biosfera sun'iy ekotizimlarni qurish yondashuvlari ustida ishlaydi. Maqolada S.P.ning hal qiluvchi hissasi keltirilgan. Korolev, K.E.ga ko'ra kosmik yashash joylari prototiplarini yaratishning birinchi amaliy tatbiqiga. Tsiolkovskiyning loyihalari.Maqolada BIOS (SSSR), Biosfera 2 (AQSh), CEEF (Yaponiya), Mars-500 (Rossiya), Yuegong-1 (Xitoy) kabi tajribalar bo'lgan ushbu jarayonning asosiy tarixiy bosqichlari tasvirlangan.

sun'iy ekotizim, kosmik yashash joylari, yopiq ekologik tizim, K.E. Tsiolkovskiy, S.P. Korolev, V.I. Vernadskiy.

Kirish

Insonning sun'iy yopiq yashash muhitini yaratish zarurligi haqidagi g'oya kosmik parvoz orzusi paydo bo'lishi bilan bir vaqtda paydo bo'ldi. Odamlar doimo havo va kosmosda harakat qilish qobiliyatiga qiziqishgan. 20-asrda amaliy kosmik tadqiqotlar boshlandi va 21-asrda. Astronavtika allaqachon jahon iqtisodiyotining ajralmas qismiga aylangan. Astronavtika jarchisi, kosmist faylasuf K.E. Tsiolkovskiy "Olam monizmi" (1925) asarida shunday deb yozgan edi: "Kelajak texnologiyasi yerning tortishish kuchini engib, butun quyosh tizimi bo'ylab sayohat qilish imkonini beradi. Bizga ko'chib o'tgandan keyin quyosh sistemasi Somon yo'limizning boshqa quyosh tizimlari to'plana boshlaydi. Insonning yerdan ajralishi qiyin”. "Kelajak texnologiyasi" deganda Tsiolkovskiy nafaqat reaktiv harakat tamoyilidan foydalanadigan raketa texnologiyasini, balki yer biosferasi tasviri va o'xshashligida qurilgan kosmosdagi odamlarning yashash tizimini ham nazarda tutgan.

"Kosmik biosfera" tushunchasining tug'ilishi

K.E. Tsiolkovskiy birinchi bo'lib kislorodni ko'paytirish, ovqatlanish, tabiatga o'xshash printsiplar va biosfera mexanizmlarini qo'llash g'oyasini ifoda etdi. toza suv va hosil bo'lgan chiqindilarni "reaktiv qurilma" ekipajining hayotini ta'minlash uchun yo'q qilish. Bu masala Tsiolkovskiy tomonidan deyarli barcha ilmiy ishlarida, falsafiy va fantastik asarlarida ko'rib chiqilgan. Bunday muhitni yaratish imkoniyati V.I.ning asarlari bilan oqlanadi. Vernadskiy, Yer biosferasining tuzilishi va faoliyatining asosiy tamoyillarini ochib berdi. 1909 yildan 1910 yilgacha bo'lgan davrda Vernadskiy er qobig'ida kimyoviy elementlarning tarqalishini kuzatishga bag'ishlangan bir qator eslatmalarni nashr etdi va sayyoradagi materiya aylanishini yaratishda tirik organizmlarning etakchi ahamiyati haqida xulosa qildi. Vernadskiyning ushbu asarlari va o'sha paytdagi yangi ilmiy yo'nalish - ekologiya sohasidagi boshqa ishlar bilan tanishib, Tsiolkovskiy "Dunyo fazolarini reaktiv asboblar bilan o'rganish" (1911) maqolasining ikkinchi qismida shunday yozgan edi: "Xuddi yer kabi. atmosfera o'simliklar tomonidan Quyosh yordamida tozalanadi, shuning uchun ham mumkin

sun'iy atmosferamiz ham yangilanadi. Erdagi o'simliklar barglari va ildizlari bilan iflosliklarni o'zlashtirgani va buning evaziga oziq-ovqat bilan ta'minlagani kabi, biz sayohatlarimizda qo'lga kiritgan o'simliklar ham biz uchun doimiy ravishda ishlashi mumkin. Er yuzida mavjud bo'lgan hamma narsa bir xil miqdordagi gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalarda yashaganidek, biz ham o'zimiz olgan moddalar bilan abadiy yashay olamiz."

Tsiolkovskiy shuningdek, kimyoviy moddalarning yopiq tsikli orqali atmosfera, suv va oziq-ovqat resurslarini yangilash tashkil etilgan ko'p sonli aholi uchun kosmik turar-joy loyihasining muallifi. Tsiolkovskiy 1933 yilgacha yozgan, ammo oxiriga etkaza olmagan qo'lyozmasida shunday "kosmik biosfera" ni tasvirlaydi:

“Jamiyatda har ikkala jinsdagi va har xil yoshdagi minggacha odam bor. Namlik muzlatgich tomonidan tartibga solinadi. Shuningdek, u odamlar tomonidan bug'langan barcha ortiqcha suvni to'playdi. Yotoqxona issiqxona bilan aloqada bo'lib, u tozalangan kislorodni oladi va u erdan barcha ajralib chiqadigan mahsulotlarni yuboradi. Ulardan ba'zilari issiqxonalar tuprog'iga suyuqlik shaklida kiradi, boshqalari to'g'ridan-to'g'ri atmosferaga chiqariladi.

Tsilindr yuzasining uchdan bir qismini derazalar egallaganida, eng katta yorug'likning 87% olinadi va 13% yo'qoladi. Parchalar hamma joyda noqulay...” (Shu payt qo‘lyozma uzilib qoladi).

Birinchi eksperimental o'rnatish

Tsiolkovskiyning “Yulduzlararo muhitdagi hayot” nomli tugallanmagan qoʻlyozmasi “Nauka” nashriyotida 30 yildan koʻproq vaqtdan soʻng – 1964-yilda chop etilgan. Nashr tashabbusi bilan kosmik texnologiyalarning bosh dizayneri, akademik S.P. Korolev. 1962 yilda u birinchi kosmonavt Yu.A tomonidan muvaffaqiyatli kosmik parvoz tajribasiga ega edi. 1961 yil 12 aprelda Gagarin kosmik loyihani rivojlantirish uchun mutlaqo yangi vektorni qo'ydi: "Biz "Tsiolkovskiy bo'yicha" issiqxonani asta-sekin o'sib borayotgan bog'lanishlar yoki bloklar bilan rivojlantirishni boshlashimiz kerak va biz "kosmik" ustida ishlashni boshlashimiz kerak. o'rim-yig'im". Bu ishni qaysi tashkilotlar amalga oshiradi: o'simlikchilik va tuproq, namlik masalalari, mexanizatsiyalash va "engil-issiqlik-quyosh" texnologiyasi va issiqxonalarni tartibga solish tizimlari sohasida? .

Kosmik maqsadlar uchun dunyodagi birinchi yopiq sun'iy ekotizimni yaratish S.P. Korolev va SSSR Fanlar akademiyasining Sibir filiali Fizika instituti direktori (SSSR AS SB IF) L.V. Kirenskiy, unda Korolev Kirenskiyga "kosmik issiqxona" bo'yicha takliflarini etkazdi. Shundan so'ng, SSSR Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Falsafa institutida bir qator uchrashuvlar bo'lib o'tdi, unda qaysi bo'lim kosmik dastur bo'yicha ishlarni rivojlantirish uchun asos bo'lishi masalasi hal qilindi. Korolev tomonidan qo'yilgan muhrlangan kapsulada sun'iy ekotizim yaratish, unda odam uzoq vaqt davomida erga yaqin atrof-muhit sharoitida qolishi mumkin bo'lgan vazifa Protozoa bo'limiga yuklangan. Bu noodatiy yechim, keyinchalik ma'lum bo'lishicha, to'g'ri bo'lib chiqdi: bu ekipajni kislorod va toza suv bilan to'liq ta'minlay olgan eng oddiy mikroalglar edi.

Tsiolkovskiyning soʻnggi qoʻlyozmasi nashr etilgan 1964-yilda tarixdagi birinchi yopiq sunʼiy ekologik tizimni, shu jumladan materiyaning ichki aylanishida inson metabolizmini amaliy rivojlantirish boʻyicha ish boshlanganligi ahamiyatlidir. Keyinchalik SSSR Fanlar akademiyasining Sibir filiali mustaqil biofizika institutiga aylantirilgan SSSR Fanlar akademiyasining Sibir filiali Falsafa institutining biofizika bo‘limida eksperimental qurilish. "Bios-1" o'rnatilishi Krasnoyarskda boshlandi, unda I.I. Gitelzon va I.A. Terskov biofizikada yangi yo'nalishning asoschilariga aylandi. Asosiy vazifa odamlarni kislorod va suv bilan ta'minlashni tashkil etish edi. Birinchi o'rnatish ikkita komponentdan iborat edi: 12 m3 hajmli bosimli kabina, uning ichiga odam joylashtirilgan va Chlorella vulgaris o'sishi uchun 20 litr hajmli maxsus kultivator idishi. Turli xil davomiylikdagi (12 soatdan 45 kungacha) ettita tajriba gaz almashinuvini to'liq yopish, ya'ni kislorod ishlab chiqarishni ta'minlash va karbonat angidridni mikroalglar tomonidan utilizatsiya qilish imkoniyatini ko'rsatdi. Xlorellaning hayotiy jarayonlari orqali suv aylanishi ham yo'lga qo'yildi, bunda suv ichish va boshqa ehtiyojlarni qondirish uchun zarur bo'lgan miqdorda tozalandi.

Bios-1da 45 kundan ortiq davom etgan tajribalar muvaffaqiyatli bo'lmadi, chunki mikroalglarning o'sishi to'xtadi. 1966 yilda quyi va yuqori o'simliklarni o'z ichiga olgan sun'iy ekotizimni rivojlantirish uchun Bios-1 bosimli kabinaga 8 m3 fitotronni ulash orqali Bios-2 ga ko'tarildi. Fitotron - bu sun'iy yorug'lik va mikroiqlim sharoitida yuqori o'simliklar: sabzavot va bug'doy etishtirish uchun maxsus texnik qurilma. Yuqori o'simliklar ekipaj uchun oziq-ovqat manbai bo'lib xizmat qildi va havoning yangilanishini ta'minladi. Yuqori o'simliklar ham kislorod bilan ta'minlanganligi sababli, 30, 73 va 90 kun davom etadigan ikkita sinovchi ishtirokida tajribalar o'tkazish mumkin edi. O'rnatish 1970 yilgacha ishlagan.

“Bios-3” 1972 yilda foydalanishga topshirilgan. Ushbu muhrlangan inshoot hajmi 4 xonali, bugungi kunda ham faoliyat ko'rsatayotgan, hajmi 315 m3, RAS SB Biofizika instituti yerto'lasida qurilgan. Krasnoyarsk. Ichkarida o'rnatish havo qulflari bo'lgan germetik to'siqlar bilan to'rt qismga bo'lingan: tuproqni talab qilmaydigan gidroponika yordamida fitotronlarda etishtirilgan qutulish mumkin bo'lgan o'simliklarning ikkita issiqxonasi, kislorod va toza suv ishlab chiqaradigan xlorellalarni ko'paytirish uchun bo'linma va ekipajni joylashtirish uchun bo'linma. a'zolari. Yashash xonasida uxlash joylari, oshxona va ovqat xonasi, hojatxona, boshqaruv paneli, zavod mahsulotlarini qayta ishlash va chiqindilarni yo'q qilish uchun uskunalar mavjud.

Ekipaj fitotronlarda minimal iste'mol qilinadigan biomassani o'z ichiga olgan bug'doyning maxsus ishlab chiqarilgan mitti navlarini etishtirdi. Sabzavotlar ham yetishtirildi: piyoz, bodring, turp, salat, karam, sabzi, kartoshka, lavlagi, otquloq va arpabodiyon. Inson organizmi uchun zarur bo‘lgan o‘simlik yog‘larining manbai bo‘lib xizmat qilgan O‘rta Osiyo moyli “chufa” o‘simligi tanlab olindi. Ekipaj kerakli oqsillarni go'sht va baliq konservalarini iste'mol qilish orqali oldi.

1970-yillar va 1980-yillarning boshlarida Bios-3-da o'nta eksperimental kolonizatsiya amalga oshirildi. Ulardan uchtasi bir necha oy davom etdi. Uch kishilik ekipajni uzluksiz to'liq izolyatsiya qilishning eng uzoq tajribasi 6 oy davom etdi - 1972 yil 24 dekabrdan 1973 yil 22 iyungacha. Ushbu tajriba murakkab tuzilishga ega edi va uch bosqichda amalga oshirildi. Har bir bosqich tadqiqotchilarning o'ziga xos tarkibiga ega edi. O'rnatish ichida deputatlar navbatma-navbat joylashgan edi. Shilenko, N.I. Petrov va N.I. Bugrev, har biri 4 oy ishlagan. Tajriba ishtirokchisi V.V. Terskix barcha 6 oy davomida Bios-3 da qoldi.

Bios-3 fitotronlari kuniga yetarli miqdorda g‘alla va sabzavot hosilini yetishtirdi. Ekipaj ko'p vaqtini urug'lardan qutulish mumkin bo'lgan o'simliklar etishtirish, hosilni yig'ish va qayta ishlash, non pishirish va pishirish bilan o'tkazdi. 1976-1977 yillarda 4 oy davom etgan tajriba o'tkazildi, unda ikkita tester ishtirok etdi: G.Z. Asinyarov va N.I. Bugrev. 1983 yil kuzidan 1984 yil bahorigacha N.I. ishtirokida 5 oylik tajriba o'tkazildi. Bugreva va S.S. Bios ishini yakunlagan Alekseev. N.I. Shunday qilib, Bugrev o'sha paytda yopiq sun'iy muhitda bo'lish bo'yicha mutlaq rekord o'rnatdi va o'rnatishda jami 15 oy yashadi. 1980-yillarning oxirida hukumat tomonidan moliyalashtirish toʻxtatilgani sababli Bios dasturi muzlatib qoʻyildi.

Shisha orqasidagi "Biosfera"

Amerikaliklar yopiq yashash muhitini yaratishda tayoqni ko'tardilar. 1984 yilda Space Biospheres Ventures Amerika Qo'shma Shtatlarining Arizona cho'lida joylashgan joyda yopiq eksperimental Biosfera 2 majmuasini qurishni boshladi.

"Biosfera-2" mafkurachilari Mark Nelson va Jon Allen bo'lib, ular V.I. Vernadskiy, biosfera ta'limoti asosida chet elda 20 ga yaqin olimlarni birlashtirgan. SSSRda Mysl nashriyoti ushbu mualliflar guruhining "Biosfera katalogi" kitobini nashr etdi, unda yaqinlashib kelayotgan tajriba tasvirlangan. Allen va Nelson "kosmik biosferalarni" yaratish maqsadlari haqida shunday deb yozgan edilar: "Vernadskiy va boshqa olimlarning buyuk rejalari, g'oyalari va modellari bilan qurollangan insoniyat endi nafaqat biosfera bilan o'zaro ta'sir qilishning mumkin bo'lgan usullarini, balki unga yordam berish usullarini ham ishtiyoq bilan ko'rib chiqmoqda. uning "mitozi". , bizning moslashtiramiz yerdagi hayot kosmosda sayohat qilish va yashash imkoniyatini yaratish orqali Kosmosning taqdirida to'liq ishtirok etish uchun.

"Biosfera-2" - 1,27 gektar maydonda joylashgan shisha, beton va po'latdan yasalgan kapital inshoot. Majmuaning hajmi 200 ming m3 dan ortiq edi. Tizim muhrlangan, ya'ni uni butunlay ajratish mumkin edi tashqi muhit. Uning ichida biosferaning suv va quruqlik ekotizimlari sun'iy ravishda qayta tiklandi: marjonlardan yasalgan sun'iy rifga ega mini-okean, tropik o'rmon - o'rmon, savanna, tikanli o'simliklar o'rmonlari, cho'l, chuchuk va sho'r suvli botqoqlar. Ikkinchisi sun'iy okean tomonidan suv bosgan o'ralgan daryo tubi shaklini oldi - mangrovlar ekilgan estuariy. Ekotizimlarning biologik jamoalari hayvonlar, o'simliklar va mikroorganizmlarning 3800 turini o'z ichiga oladi. Biosfera 2 ichida eksperiment ishtirokchilari uchun turar-joy kvartiralari va Quyosh fazosi deb nomlangan butun ranchoni tashkil etgan qishloq xo'jaligi ob'ektlari mavjud edi.

1991 yil 26 sentyabrda binolar majmuasida 8 kishi - 4 erkak va 4 ayol izolyatsiya qilingan. Eksperimentchilar - "bionavtlar", shu jumladan loyiha ideologi Mark Nelson an'anaviy qishloq xo'jaligi - guruchchilik bilan shug'ullangan. Buning uchun qishloq va chorvachilik xo'jaliklari qo'llanildi, faqat inson mushak kuchi bilan ta'minlanishi kerak bo'lgan juda ishonchli asboblar qo'llanildi. O'rnatish ichiga o'tlar, butalar va daraxtlar ekilgan. Tadqiqotchilar guruch va bug'doy, shirin kartoshka va lavlagi, banan va papayya, shuningdek, boshqa ekinlarni etishtirishdi, bu birgalikda 46 turdagi turli xil o'simlik ovqatlarini olish imkonini berdi. Go'sht dietasi chorvachilik tomonidan ta'minlangan. Chorvachilik fermasida tovuq, echki va choʻchqa boqilgan. Bundan tashqari, bionavtlar baliq va qisqichbaqalar yetishtirishdi.

Qiyinchiliklar tajriba boshlangandan so'ng deyarli boshlandi. Bir hafta o‘tgach, Biosfera-2 texnik xodimi atmosferadagi kislorod miqdori asta-sekin kamayib borayotgani va karbonat angidrid konsentratsiyasi ortib borayotganini ma’lum qildi. Bundan tashqari, ferma tadqiqotchilar uchun zarur bo'lgan oziq-ovqatning atigi 83 foizini ta'minlaganligi ma'lum bo'ldi. Bundan tashqari, 1992 yilda zararkunandalarning ko'payishi deyarli barcha sholi ekinlarini yo'q qildi. Joriy yilning qishi davomida ob-havo bulutliligicha qoldi, bu esa kislorod ishlab chiqarish va o‘simliklarning oziqlanishi kamayishiga olib keldi. Sun'iy okean uning suvida katta hajmdagi karbonat angidridning erishi tufayli kislotali bo'lib qoldi, bu esa marjon rifining o'limiga sabab bo'ldi. O'rmon va savannada hayvonlarning yo'q bo'lib ketishi boshlandi. Ikki yil ichida shisha orqasidagi kislorod kontsentratsiyasi hajmi bo'yicha dastlabki 21% o'rniga 14% gacha kamaydi.

Bionauts 1993-yil sentabrida, ikki yillik oyna ortida turgandan keyin chiqdi. Biosfera 2 muvaffaqiyatsizlikka uchragan deb ishoniladi. Modelning kichik miqyosi tufayli undagi "ekologik falokat" juda tez sodir bo'ldi va insonni boshqarishning zamonaviy usulining halokatliligini ko'rsatdi, bu ekologik muammolarni keltirib chiqaradi: oziqlanishning etishmasligi, biomassani olib tashlash, atmosfera va gidrosferaning ifloslanishi. , va turlar xilma-xilligining kamayishi. Biosfera-2 tajribasi katta mafkuraviy ahamiyatga ega edi. "Bionavtlardan biri" Jeyn Poynter "Biosfera-2" eksperimenti tugaganidan keyin ma'ruzalar o'qiyotganida shunday dedi: "Faqat shu erda men birinchi marta inson biosferaga qanchalik bog'liqligini angladim - agar barcha o'simliklar o'lsa, odamlarning nafas oladigan hech narsasi bo'lmaydi va ovqatlanadigan hech narsa qolmaydi. Agar hamma suv ifloslangan bo'lsa, odamlar ichishga hech narsa qolmaydi ». “Biosfera-2” majmuasi hali ham omma uchun ochiq, chunki uning mualliflari ularni himoya qilish sohasida xalq ta’limi uchun mutlaqo yangi asos yaratgan deb hisoblaydilar. muhit.

Yashash mumkin bo'lgan kosmik stantsiyalarning prototiplari

1990-yillarning ikkinchi yarmida yaratilgan qurilmalar dastlab aniq maqsadga ega edi - kosmik kemaning hayotini ta'minlash tizimini yoki parvoz sharoitlari va Mars yoki Oyni tadqiq qilish uchun yashash uchun qulay bazani modellashtirish. 1998 yildan 2001 yilgacha Yaponiyada yopiq sun'iy ekotizim bo'lgan CEEF (yopiq ekologik eksperimental ob'ekt) da tadqiqotlar olib borildi. Tajribalarning maqsadi gaz almashinuvi, suv aylanishi va oziqlanishning yopiq davrlarini Marsdagi yashash sharoitlarini taqlid qilishda o'rganish edi. Kompleks tarkibiga oʻsimliklar yetishtirish uchun fitotron bloki, uy hayvonlari (echkilar) koʻpaytirish uchun boʻlinma, quruqlik va suv ekotizimlarini taqlid qiluvchi maxsus geogidrosfera bloki hamda ikki kishilik ekipaj uchun yashashga yaroqli modul mavjud edi. Ko'chatlar maydoni 150 m2, chorvachilik moduli 30 m2 va turar joy moduli 50 m2 edi. Loyiha mualliflari Tokio aerokosmik instituti xodimlari K.Nitta va M.Oguchi edi. Muassasa Rokkasho shahridagi Xonsyu orolida joylashgan. Ushbu ob'ektda odamlarni izolyatsiya qilish bo'yicha uzoq muddatli tajribalar haqida ma'lumot yo'q, global isish oqibatlarini modellashtirish va moddaning ichki oqimlarida radionuklidlarning migratsiyasini o'rganish natijalari e'lon qilindi.

Uzoq muddatli kosmik parvozlarni simulyatsiya qilishda yopiq yashash muhitini modellashtirish M.V. Keldysh va S.P. Korolev 1963. Ushbu ishning asosi Mars-500 majmuasi ichida uzoq vaqt davomida izolyatsiya qilingan sharoitda bo'lgan odamlarni o'rganishdir. Ekipajni 520 kunlik izolyatsiya qilish bo'yicha eksperiment 2010 yil iyun oyida boshlanib, 2011 yil noyabrda yakunlandi.Eksperimentda erkak tadqiqotchilar ishtirok etdi: A.S. Sitev, S.R. Kamolov, A.E. Smoleyevskiy (Rossiya), Diego Urbina (Italiya), Sharl Romen (Frantsiya), Vang Yue (Xitoy). Kompleks modullaridan biri sabzavot yetishtirish uchun issiqxonani o'z ichiga oladi. Ekish maydoni 69 m3 hajmda 14,7 m2 dan oshmaydi. Issiqxona vitaminlar manbai bo'lib, tajriba ishtirokchilarining ovqatlanishini to'ldiradi va yaxshilaydi. Mars-500 kompleksi biologik emas, balki fizik-kimyoviy, konserva zaxiralaridan foydalangan holda ekipajni kislorod va toza suv bilan ta'minlash jarayonlariga asoslangan va shuning uchun Bios-3 o'rnatilishidan sezilarli darajada farq qiladi.

Bios loyihasiga kontseptual jihatdan eng yaqin bu Xitoyning "Yuegong-1" ("Oy saroyi") majmuasidir. Kompleks oy bazasining shartlarini takrorlaydi. Yuegong-1 Pekin Aeronavtika va Astronavtika Universitetida professor Li Xong tomonidan ishlab chiqilgan. Moskva va Krasnoyarsk olimlari Xitoy majmuasini yaratuvchilarga maslahat berishdi.

Yuegong-1 majmuasi 500 m3 hajmli 160 m2 maydonni egallaydi va uchta yarim silindrsimon moduldan iborat. Birinchi modul turar-joy moduli bo'lib, unda shkaf xonasi, uch ekipaj a'zosi uchun kabinalar, chiqindilarni qayta ishlash tizimi va shaxsiy gigiena xonasi mavjud. Qolgan ikkita modulda o'simlik ovqatlarini ishlab chiqarish uchun issiqxonalar mavjud. Madaniy o'simliklar ekipaj ratsionining 40% dan ortig'ini tashkil etdi. O'rnatish muhitining suv va havoda izolyatsiyasi 99% ni tashkil etdi.

Yuegong-1 qurilmasining qurilishi 2013-yil 9-noyabrda yakunlandi. 2014-yilning 23-dekabridan 30-dekabriga qadar ikki nafar universitet talabasi bo‘lgan sinovchilar “Oy saroyi”ni sinovdan o‘tkazishdi. Tajribaning o‘zi 105 kun davomida – 2014-yilning 3-fevralidan 20-mayiga qadar o‘tkazildi. Unda uch kishidan iborat ekipaj ishtirok etdi: erkak, Xie Beychjen va ikki ayol, Van Minjuan va Dong Cheni. Tajriba muvaffaqiyatli yakunlandi va ommaviy axborot vositalarida keng yoritildi ommaviy axborot vositalari Xitoy. Xulosa

Yopiq sun'iy ekotizimlarni yaratishning taqdim etilgan tarixi insoniyat rivojlanishining global tarixiy jarayonining bir qismidir. Inson o'zining fikrlash qobiliyati tufayli amaliy kosmonavtikani yaratdi va sayyoradan tashqariga chiqish qobiliyatini isbotladi. Yashash muhitining qurilishi va faoliyatining biosfera mexanizmlarini chuqur o'rganish odamlarga sayyoralar va ularning yo'ldoshlari, asteroidlar va boshqa kosmik jismlarda qulay sharoitlar yaratish imkonini beradi. Bu faoliyat inson mavjudligining ma'nosini anglash imkonini beradi.

IN VA. Vernadskiy hayotning Yer va kosmosda tarqalishi haqida yozgan. Faqatgina o'zining aql-zakovati bilan inson biosferaning yanada kengayishiga, to Kosmosning o'rganilgan chegaralarini o'rganishga qodir. Insoniyat koinotning o'rganilgan chegaralaridan tashqariga chiqish uchun biosferani asteroidlar va yaqin atrofdagi kosmik jismlargacha kengaytirishi kerak. Bu nafaqat biosferani, balki inson turlarini ham saqlab qolish uchun muhim ahamiyatga ega. Tsiolkovskiy tomonidan nazarda tutilgan rivojlanish natijasida birinchi navbatda Yerga yaqin fazo, Quyosh sistemasi, so'ngra chuqur fazoda insoniyatning dinamik populyatsiyalari shakllanishi mumkin - ya'ni ba'zi odamlar Yerdan tashqaridagi kosmik bazalarda doimiy yashaydilar. Shunday qilib, tarix fan sifatida sayyoraviy doiradan chiqib ketadi va haqiqatda nafaqat Yer, balki Kosmos tarixiga aylanadi.

1. Falsafa olami. 2 jildda.T. 2. M., 1991. 624 b.

2. Tsiolkovskiy K.E. Sanoat fazosini o'rganish: asarlar to'plami. M., 1989. 278 b.

3. Qo‘lyozmalarning fotonusxalari K.E. Tsiolkovskiy [Elektron resurs]. URL: http://tsiolkovsky.org/wp-content/up-loads/2016/02/ZHizn-v-mezhzvezdnoj-srede.pdf (kirish sanasi: 25.04.2017).

4. Grishin Yu.I. Sun'iy kosmik ekotizimlar. M., 1989. 64 b. (Hayotda, fanda, texnikada yangilik. “Kosmonavtika, astronomiya” turkumi. 7-son).

5. Gitelzon I.I., Degermendji A.G., Tixomirov A.A. Yopiq hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlari // Rossiyada fan. 2011. No 6. P. 4-10.

6. Degermendji A.G., Tixomirov A.A. Er usti va kosmik maqsadlar uchun sun'iy yopiq ekotizimlarni yaratish // Rossiya Fanlar akademiyasining axborotnomasi. 2014. T. 84, No 3. B. 233-240.

7. Biosfera katalogi. M., 1991. 253 b.

8. Nelson M., Dempster W.F., Allen J.P. "Modulli biosferalar" - Atrof-muhit bo'yicha ta'lim va tadqiqotlar uchun yangi sinov platformalari // Kosmik tadqiqotlardagi yutuqlar. 2008. jild. 41, yo'q. 5. R. 787-797.

9. Nitta K. CEEF, yopiq ekotizim radioaktiv izotoplar dinamikasini aniqlash laboratoriyasi sifatida // O'sha yerda. 2001. jild. 27, yo'q. 9. R. 1505-1512 yillar.

10. Grigoryev A.I., Morukov B.V. "Mars-500": dastlabki natijalar // Yer va koinot. 2013. No 3. B. 31-41.

11. Paveltsev P. "Yuegun-1" - BIOS-3 loyihasining vorisi // Kosmonavtika yangiliklari. 2014. T. 24, No 7. B. 63-65.

Iqtisodiyot fanlari doktori Y. SHISHKOV

Biz tubsiz moviy osmonni, yam-yashil o'rmonlarni va o'tloqlarni ko'ramiz, qushlarning qo'shig'ini eshitamiz, deyarli butunlay azot va kisloroddan iborat havodan nafas olamiz, daryolar va dengizlar bo'ylab suzamiz, suv ichamiz yoki undan foydalanamiz, quyoshning mayin nurlarida quyoshga botiramiz - va biz sezamiz. bularning barchasi tabiiy va odatiy. Aftidan, boshqacha bo'lishi mumkin emas: har doim shunday bo'lgan, abadiy shunday bo'ladi! Ammo bu chuqur noto'g'ri tushuncha bo'lib, u kundalik odatlardan va Yer sayyorasi qanday qilib va ​​nima uchun biz biladigan shaklga aylanganini bilmaslikdan kelib chiqadi. Biznikidan boshqacha tuzilgan sayyoralar nafaqat mavjud bo'lishi mumkin, balki koinotda mavjud bo'lishi mumkin. Ammo fazoning qa'rida bir joyda Yerdagilarga nisbatan atrof-muhit sharoitiga ega bo'lgan sayyoralar bormi? Bu imkoniyat juda gipotetik va minimaldir. Yer, agar noyob bo'lmasa, har holda, tabiatning "bo'lak-bo'lak" mahsulotidir.

Sayyoramizning asosiy ekotizimlari. Tog'lar, o'rmonlar, cho'llar, dengizlar, okeanlar - hali ham nisbatan sof tabiat - va megapolislar Yerni to'liq axlatxonaga aylantira oladigan odamlarning hayoti va faoliyati markazidir.

Yer koinotdan juda go'zal ko'rinadi - hayotni tug'dirgan noyob sayyora.

Fan va hayot // Rasmlar

Rasmda Yer sayyorasi evolyutsiyasi va undagi hayotning rivojlanish bosqichlari ko'rsatilgan.

Mana ulardan bir nechtasi salbiy oqibatlar Yerdagi inson faoliyati natijasida yuzaga kelgan. Dengiz va okeanlarning suvlari neft bilan ifloslangan, garchi uni yig'ishning bir nechta usullari mavjud. Ammo suvlar oddiy maishiy chiqindilar bilan ham tiqilib qolgan.

Zavodlar va fabrikalar chekmaydigan, atrofdagi atmosferani yomon tomonga o'zgartiradigan aholi yashaydigan qit'a yo'q.

Fan va hayot // Rasmlar

Surat Yer yuzidagi har qanday yirik shaharga xos: chiqindi gazlari odamlarni kasal qiladigan, daraxtlar nobud bo‘ladigan cheksiz mashina qatorlari...

Fan va hayot // Rasmlar

Fan va hayot // Rasmlar

Fan va hayot // Rasmlar

Fan va hayot // Rasmlar

Ekologik toza ishlab chiqarish - bu sayyoramizni toza qilmasak, hech bo'lmaganda uni biz olgandek qoldirishga imkon beradigan yagona narsa.

Yer ekotizimining uzoq davom etgan rivojlanishi

Avvalo, Quyosh tizimining evolyutsiyasi qanday kechganini eslaylik. Taxminan 4,6 milliard yil oldin bizning Galaktikamizdagi ko'plab aylanayotgan gaz va chang bulutlaridan biri quyuqlashib, Quyosh tizimiga aylana boshladi. Bulut ichida gaz (vodorod va geliy) va kosmik changdan (ilgari portlagan yirik yulduzlarning og'irroq kimyoviy elementlar atomlarining parchalari) iborat asosiy sharsimon, keyin hali ham sovuq, aylanadigan bo'lak hosil bo'ldi - kelajakdagi Quyosh. Ortib borayotgan tortishish ta'siri ostida bir xil bulutning kichikroq bo'laklari uning atrofida aylana boshladi - kelajakdagi sayyoralar, asteroidlar, kometalar. Ulardan ba'zilarining orbitalari Quyoshga yaqinroq bo'lib chiqdi, boshqalari - bundan tashqari, ba'zilari yulduzlararo materiyaning katta bo'laklaridan, boshqalari - kichikroqlaridan qurilgan.

Avvaliga bu unchalik muhim emas edi. Ammo vaqt o'tishi bilan tortishish kuchlari Quyosh va sayyoralarni tobora zichlashtirdi. Va siqilish darajasi ularning dastlabki massasiga bog'liq. Va bu moddalarning quyqalari qanchalik ko'p siqilgan bo'lsa, ular ichkaridan shunchalik qiziydi. Bunda og'ir kimyoviy elementlar (birinchi navbatda temir, silikatlar) erib, markazga cho'kib ketgan, engil (vodorod, geliy, uglerod, azot, kislorod) esa sirtda qolgan. Vodorod bilan birikib, uglerod metanga, azot ammiakga, kislorod suvga aylandi. O'sha paytda sayyoralar yuzasida kosmik sovuq hukmronlik qilgan, shuning uchun barcha birikmalar muz shaklida edi. Qattiq qismning tepasida vodorod va geliyning gazsimon qatlami bor edi.

Biroq, hatto Yupiter va Saturn kabi yirik sayyoralarning massasi ularning markazlaridagi bosim va haroratning termoyadroviy reaktsiya boshlangan nuqtaga etishi uchun etarli emasligi va bunday reaktsiya Quyoshning ichida boshlangan. U qizidi va taxminan to'rt milliard yil oldin yulduzga aylandi va kosmosga nafaqat to'lqinli nurlanishni - yorug'lik, issiqlik, rentgen va gamma nurlarini, balki quyosh shamoli deb ataladigan zaryadlangan zarrachalar oqimini ham yubordi (protonlar). va elektronlar).

Shakllanayotgan sayyoralar uchun sinovlar boshlandi. Ularga Quyoshdan issiqlik energiyasi oqimlari va quyosh shamoli zarba berdi. Protoplanetlarning sovuq yuzasi qizib ketdi, ular ustida vodorod va geliy bulutlari ko'tarildi, suv, metan va ammiakning muzli massalari erib, bug'lana boshladi. Quyosh shamoli ta'sirida bu gazlar kosmosga ko'tarildi. Birlamchi sayyoralarning bunday "echinish" darajasi ularning orbitalarining Quyoshdan uzoqligini aniqladi: unga eng yaqin bo'lganlar bug'lanib, quyosh shamoli tomonidan eng kuchli uchib ketdi. Sayyoralar "siyqalashgani" sababli ularning tortishish maydonlari zaiflashdi va Quyoshga eng yaqin sayyoralar butunlay koinotga tarqalguncha bug'lanish va deflyatsiya kuchaydi.

Quyoshga eng yaqin omon qolgan sayyora Merkuriy nisbatan kichik, juda zich samoviy jism bo'lib, yadrosi metalldir, ammo magnit maydoni deyarli sezilmaydi. U atmosferadan deyarli mahrum bo'lib, uning yuzasi kunduzi quyosh tomonidan 420-430 o C gacha qizdirilgan sinterlangan jinslar bilan qoplangan va shuning uchun bu erda suyuq suv bo'lishi mumkin emas. Quyoshdan uzoqroqda joylashgan Venera hajmi va zichligi bo'yicha sayyoramizga juda o'xshash. U deyarli katta temir yadroga ega, ammo o'z o'qi atrofida sekin aylanishi (Yerdan 243 marta sekin) tufayli uni butun hayot uchun halokatli bo'lgan quyosh shamolidan himoya qila oladigan magnit maydonga ega emas. Biroq, Venera 97% karbonat angidrid (CO 2) va 2% dan kamroq azotdan tashkil topgan juda kuchli atmosferani saqlab qoldi. Ushbu gaz tarkibi kuchli issiqxona effektini yaratadi: CO 2 Venera yuzasida aks ettirilgan quyosh radiatsiyasining kosmosga chiqishini oldini oladi, shuning uchun sayyora yuzasi va uning atmosferasining pastki qatlamlari 470 ° S gacha qiziydi. Bunday do'zaxda suyuq suv va shuning uchun tirik organizmlar haqida gap bo'lishi mumkin emas.

Bizning boshqa qo'shnimiz Mars Yerning deyarli yarmiga teng. Garchi u metall yadroga ega bo'lsa va o'z o'qi atrofida Yer bilan deyarli bir xil tezlikda aylansa ham, unda magnit maydon yo'q. Nega? Uning metall yadrosi juda kichik va eng muhimi, u erimaydi va shuning uchun bunday maydonni keltirib chiqarmaydi. Natijada, Mars yuzasi doimiy ravishda Quyosh tomonidan doimiy ravishda otilib chiqadigan vodorod yadrolarining zaryadlangan bo'laklari va boshqa elementlar tomonidan bombardimon qilinadi. Mars atmosferasi tarkibi jihatidan Veneraga o'xshaydi: 95% CO 2 va 3% azot. Ammo bu sayyoraning zaif tortishish kuchi va quyosh shamoli tufayli uning atmosferasi juda kam uchraydi: Mars yuzasidagi bosim Yerdagidan 167 baravar past. Bu bosimda u erda ham suyuq suv bo'lishi mumkin emas. Biroq, u past harorat (kun davomida o'rtacha minus 33 o C) tufayli Marsda emas. Yozda ekvatorda u maksimal plyus 17 ° C gacha ko'tariladi, qishda esa yuqori kengliklarda u minus 125 ° C gacha tushadi, atmosferadagi karbonat angidrid ham muzga aylanadi - bu oq qutb qopqoqlarining mavsumiy o'sishini tushuntiradi. Mars.

Yirik sayyoralar Yupiter va Saturn umuman qattiq sirtga ega emas - ularning yuqori qatlamlari suyuq vodorod va geliydan, pastki qatlamlari esa erigan og'ir elementlardan iborat. Uran suyuq to'p bo'lib, yadrosi erigan silikatlardan iborat bo'lib, yadro ustida taxminan 8 ming kilometr chuqurlikdagi issiq suv okeani va bularning barchasidan 11 ming kilometr qalinlikdagi vodorod-geliy atmosferasi joylashgan. Eng uzoq sayyoralar Neptun va Pluton biologik hayotning kelib chiqishi uchun bir xil darajada yaroqsiz.

Faqat Yer omadli edi. Vaziyatlarning tasodifiy kombinatsiyasi (asosiysi - protoplanet bosqichidagi dastlabki massa, Quyoshdan masofa, uning o'qi atrofida aylanish tezligi va yarim suyuq temir yadroning mavjudligi, bu unga kuchli magnit maydonni beradi. uni quyosh shamolidan himoya qiladi) sayyorani oxir-oqibat biz uni ko'rishga odatlangan narsaga aylantirishga imkon berdi. Yerning uzoq geologik evolyutsiyasi faqat unda hayotning paydo bo'lishiga olib keldi.

Avvalo, yer atmosferasining gaz tarkibi o'zgargan. Dastlab, u vodorod, ammiak, metan va suv bug'idan iborat edi. Keyin vodorod bilan o'zaro ta'sirlashib, metan CO 2 ga, ammiak esa azotga aylandi. Erning birlamchi atmosferasida kislorod yo'q edi. U sovishi bilan suv bugʻi suyuq suvga kondensatsiyalanib, yer yuzasining toʻrtdan uch qismini qoplagan okean va dengizlarni hosil qilgan. Atmosferadagi karbonat angidrid miqdori kamaydi: u suvda eriydi. Er tarixining dastlabki bosqichlariga xos bo'lgan uzluksiz vulqon otilishi paytida CO 2 ning bir qismi karbonat birikmalarida bog'langan. Atmosferadagi karbonat angidridning kamayishi u yaratgan issiqxona effektini zaiflashtirdi: Yer yuzasidagi harorat pasayib, Merkuriy va Venerada mavjud bo'lgan va mavjud bo'lganidan tubdan farq qila boshladi.

Dengizlar va okeanlar hal qiluvchi rol o'ynadi biologik evolyutsiya Yer. Suvda erigan turli kimyoviy elementlarning atomlari oʻzaro taʼsirlashib, yangi, murakkabroq noorganik birikmalar hosil qilgan. Ulardan chaqmoqning elektr razryadlari, metallarning radioaktiv nurlanishi, suv osti vulqonlarining otilishi ta'sirida. dengiz suvi eng oddiy organik birikmalar paydo bo'ldi - aminokislotalar, oqsillar tashkil topgan dastlabki "qurilish bloklari" - tirik organizmlarning asosi. Ushbu oddiy aminokislotalarning aksariyati parchalanib ketdi, ammo ularning ba'zilari murakkablashib, atrof-muhitga moslashish va ko'payish qobiliyatiga ega bo'lgan bakteriyalar kabi birlamchi bir hujayrali organizmlarga aylandi.

Shunday qilib, taxminan 3,5 milliard yil oldin, Yer geologik tarixida sifat jihatidan yangi bosqich boshlandi. Uning kimyoviy evolyutsiyasi biologik evolyutsiya bilan to'ldirildi (aniqrog'i, fonga surildi). Quyosh tizimidagi boshqa hech bir sayyora buni bilmas edi.

Ba'zi bakteriyalar hujayralarida quyosh nuri ta'sirida fotosintezni amalga oshirishga qodir bo'lgan xlorofil va boshqa pigmentlar paydo bo'lishidan oldin yana bir yarim milliard yil o'tdi - karbonat angidrid (CO 2) va suv (H 2 O) molekulalarini organik birikmalar va erkin kislorod (O 2). Endi Quyoshning yorug'lik nurlanishi biomassaning cheksiz o'sishiga xizmat qila boshladi, organik hayotning rivojlanishi ancha tezlashdi.

Va yana. Karbonat angidridni o'ziga singdiruvchi va bog'lanmagan kislorodni chiqaradigan fotosintez ta'sirida yer atmosferasining gaz tarkibi o'zgardi: CO 2 ning ulushi kamaydi, O 2 ulushi esa oshdi. Erni qoplagan o'rmonlar bu jarayonni tezlashtirdi. Va taxminan 500 million yil oldin, eng oddiy suv qushlari umurtqali hayvonlar paydo bo'lgan. Taxminan yana 100 million yil o'tgach, kislorod miqdori ba'zi umurtqali hayvonlarning quruqlikka chiqishiga imkon beradigan darajaga yetdi. Barcha quruqlik hayvonlari kislorod bilan nafas olayotgani uchungina emas, balki atmosferaning yuqori qatlamlarida 25-30 kilometr balandlikda ozonning himoya qatlami (O 3) paydo bo‘lib, ultrabinafsha va nurlarning katta qismini o‘ziga singdirganligi tufayli ham. rentgen nurlanishi Quyosh, quruqlikdagi hayvonlar uchun halokatli.

Yer atmosferasining tarkibi bu vaqtga kelib hayotning keyingi rivojlanishi uchun juda qulay xususiyatlarga ega bo'ldi: 78% azot, 21% kislorod, 0,9% argon va juda kam (0,03%) karbonat angidrid, vodorod va boshqa gazlar. Bunday atmosfera bilan Yer Quyoshdan juda ko'p issiqlik energiyasini oladi, uning taxminan 40%, Veneradan farqli o'laroq, kosmosda aks etadi va er yuzasi qizib ketmaydi. Lekin bu hammasi emas. Qisqa to'lqinli nurlanish shaklida Yerga deyarli erkin etib boradigan issiqlik quyosh energiyasi kosmosda uzoq to'lqinli infraqizil nurlanish sifatida aks etadi. Atmosferada mavjud bo'lgan suv bug'lari, karbonat angidrid, metan, azot oksidi va boshqa gazlar tomonidan qisman saqlanadi va tabiiy issiqxona effektini yaratadi. Unga rahmat pastki qatlamlar Atmosfera va Yer yuzasida ko'proq yoki kamroq barqaror mo''tadil harorat saqlanib turadi, bu tabiiy issiqxona effekti mavjud bo'lmaganda bo'lishi mumkin bo'lganidan taxminan 33 o C yuqori.

Shunday qilib, bosqichma-bosqich Yerda hayot uchun mos noyob ekologik tizim shakllandi. Katta, yarim erigan temir yadro va Yerning o'z o'qi atrofida tez aylanishi etarli darajada kuchli magnit maydon hosil qiladi, bu esa quyosh protonlari va elektronlari oqimlarini sayyoramiz atrofida oqib o'tishga majbur qiladi, hatto ortib borayotgan davrlarda ham unga jiddiy zarar etkazmaydi. quyosh radiatsiyasi (yadro kichikroq va qattiqroq bo'lsa ham va Yerning aylanishi sekinroq bo'lganida, u quyosh shamolidan himoyasiz bo'lib qolar edi). Va o'zining magnit maydoni va sezilarli massasi tufayli Yer atmosferaning etarlicha qalin qatlamini (qalinligi taxminan 1000 km) saqlab qoldi, sayyora yuzasida qulay issiqlik rejimini va ko'p miqdordagi suyuq suvni yaratdi - bu ajralmas shartdir. hayotning kelib chiqishi va evolyutsiyasi.

Ikki milliard yil davomida sayyoramizdagi turli xil o'simliklar va hayvonlarning soni taxminan 10 millionga yetdi. Ularning 21% o'simliklar, deyarli 76% umurtqasiz hayvonlar va 3% dan bir oz ko'proq umurtqali hayvonlar, ulardan faqat o'ndan bir qismi sutemizuvchilardir. Har bir tabiiy-iqlim zonasida ular trofik, ya'ni oziq-ovqat, zanjirdagi bo'g'inlar sifatida bir-birini to'ldirib, nisbatan barqaror biotsenoz hosil qiladi.

Yerda paydo bo'lgan biosfera asta-sekin ekotizimga moslashib, energiya va moddalarning geologik aylanishida ishtirok etuvchi uning ajralmas tarkibiy qismiga aylandi.

Tirik organizmlar suv, uglerod, kislorod, azot, vodorod, oltingugurt, temir, kaliy, kaltsiy va boshqa kimyoviy elementlarni o'z ichiga olgan ko'plab biogeokimyoviy aylanishlarning faol komponentlari hisoblanadi. Noorganik fazadan ular organik fazaga o'tadi, so'ngra o'simlik va hayvonlarning chiqindilari yoki ularning qoldiqlari shaklida noorganik fazaga qaytadi. Masalan, har yili barcha karbonat angidridning ettinchi qismi va kislorodning 1/4500 qismi organik fazadan o'tadi, deb taxmin qilinadi. Agar Yerdagi fotosintez biron sababga ko'ra to'xtasa, erkin kislorod atmosferadan taxminan ikki ming yil ichida yo'q bo'lib ketadi. Va shu bilan birga, barcha yashil o'simliklar va barcha hayvonlar yo'q bo'lib ketadi, eng oddiy anaerob organizmlar (ba'zi bakteriyalar, xamirturush va qurtlar) bundan mustasno.

Yer ekotizimi biosferaning faoliyati bilan bog'liq bo'lmagan moddalarning boshqa aylanishlari tufayli o'zini o'zi qo'llab-quvvatlaydi - maktabdan ma'lum bo'lgan tabiatdagi suv aylanishini eslaylik. Bir-biri bilan chambarchas bog'langan biologik va biologik bo'lmagan tsikllarning butun majmuasi nisbiy muvozanatda bo'lgan murakkab o'zini o'zi tartibga soluvchi ekologik tizimni tashkil qiladi. Biroq, uning barqarorligi juda zaif va himoyasiz. Buning tasdig'i - sayyoraviy falokatlarning takrorlanishi, ularning sababi Yerga katta kosmik jismlarning qulashi yoki kuchli vulqon otilishi bo'lib, buning natijasida er yuzasiga quyosh nuri ta'minoti uzoq vaqt davomida kamaygan. Har safar bunday ofatlar yer biotasining 50 dan 96% gacha olib ketilgan. Ammo hayot qayta tug'ildi va rivojlanishda davom etdi.

Agressiv homo sapiens

Fotosintetik o'simliklarning paydo bo'lishi, yuqorida aytib o'tilganidek, Yerning rivojlanishida yangi bosqichni belgiladi. Bunday keskin geologik siljish aqlga ega bo'lmagan nisbatan oddiy tirik organizmlar tomonidan yaratilgan. Kuchli aqlga ega bo'lgan yuqori darajada tashkil etilgan organizm bo'lgan odamlardan Yer ekotizimiga sezilarli ta'sir ko'rsatishini kutish tabiiydir. Bunday jonzotning uzoq ajdodlari - gominidlar, turli ma'lumotlarga ko'ra, taxminan 3 dan 1,8 million yil oldin, neandertallar - taxminan 200-100 ming va zamonaviy Homo sapiens sapiens - atigi 40 ming yil oldin paydo bo'lgan. Geologiyada hatto uch million yil ham xronologik xato chegarasiga to'g'ri keladi va 40 ming yil Yer yoshining milliondan bir qismini tashkil qiladi. Ammo bu geologik lahzada ham odamlar uning ekotizimining muvozanatini butunlay buzishga muvaffaq bo'lishdi.

Avvalo, tarixda birinchi marta Homo sapiens populyatsiyasining o'sishi tabiiy cheklovlar bilan muvozanatlashmadi: na oziq-ovqat etishmasligi, na odam yeyuvchi yirtqichlar. Asboblarning rivojlanishi bilan (ayniqsa sanoat inqilobidan keyin) odamlar odatiy trofik zanjirdan deyarli chiqib ketishdi va deyarli cheksiz ko'payish imkoniyatiga ega bo'lishdi. Ikki ming yil oldin ular taxminan 300 million bo'lgan va 2003 yilga kelib Yer aholisi 21 baravar ko'payib, 6,3 milliardga yetgan.

Ikkinchi. Yashash joyi ko'proq yoki kamroq cheklangan boshqa barcha biologik turlardan farqli o'laroq, odamlar tuproq-iqlim, geologik, biologik va boshqa sharoitlardan qat'i nazar, butun er yuzasi bo'ylab joylashdilar. Faqat shu sababdan ularning tabiatga ta'sir darajasi boshqa mavjudotlarning ta'siri bilan solishtirib bo'lmaydi. Va nihoyat, odamlar o'zlarining aql-zakovati tufayli tabiiy muhitga ko'p moslashmaydilar, balki bu muhitni o'z ehtiyojlariga moslashtiradilar. Va bunday moslashish (yaqingacha ular g'urur bilan: "tabiatni zabt etish" deb aytishgan) tobora tajovuzkor, hatto tajovuzkor xarakterga ega bo'lmoqda.

Ko'p ming yillar davomida odamlar atrof-muhitdan deyarli hech qanday cheklovlarni his qilishmadi. Va agar ular yaqin atrofda ular yo'q qiladigan ov miqdori kamayganini, o'tlash uchun ekilgan tuproqlar yoki o'tloqlar qurib qolganini ko'rsalar, ular yangi joyga ko'chib ketishdi. Va hamma narsa takrorlandi. Tabiiy resurslar bitmas-tuganmas tuyulardi. Faqat ba'zida atrof-muhitga bunday sof iste'molchi yondashuv muvaffaqiyatsiz tugadi. To'qqiz ming yildan ko'proq vaqt oldin shumerlar Mesopotamiyaning o'sib borayotgan aholisini oziqlantirish uchun sug'oriladigan dehqonchilikni rivojlantira boshladilar. Biroq, vaqt o'tishi bilan ular yaratgan sug'orish tizimlari botqoqlanish va tuproq sho'rlanishiga olib keldi, bu esa o'limning asosiy sababi bo'lgan. Shumer sivilizatsiyasi. Yana bir misol. Hozirgi Gvatemala, Gonduras va Meksikaning janubi-sharqiy qismida gullab-yashnagan Mayya sivilizatsiyasi taxminan 900 yil oldin, asosan, tuproq eroziyasi va daryolarning loyqalanishi tufayli qulagan. Xuddi shu sabablar Janubiy Amerikada Mesopotamiyaning qadimgi qishloq xo'jaligi tsivilizatsiyalarining qulashiga sabab bo'ldi. Bu holatlar faqat qoidadan istisno bo'lib, unda aytilishicha: tabiatning tubsiz quduqdan iloji boricha ko'proq narsani oling. Va odamlar ekotizimning holatiga qaramay, undan tortib olishdi.

Bugungi kunga qadar odamlar er yuzining qariyb yarmini oʻz ehtiyojlari uchun moslashtirgan: 26% yaylovlar, 11%i ekin va oʻrmon xoʻjaligi, qolgan 2-3%i uy-joy, sanoat obʼyektlari, transport va xizmat koʻrsatish sohasi uchun. . O'rmonlarning kesilishi natijasida qishloq xo'jaligi erlari 1700 yildan beri olti baravar ko'paydi. Mavjud chuchuk suv manbalarining yarmidan ko'pi insoniyat foydalanadi. Shu bilan birga, sayyoramiz daryolarining deyarli yarmi sezilarli darajada sayozlashgan yoki ifloslangan, 277 ta yirik suv yo'llarining qariyb 60 foizi to'g'on va boshqa muhandislik inshootlari bilan to'sib qo'yilgan, bu sun'iy ko'llarning paydo bo'lishiga va ekologiyaning o'zgarishiga olib keldi. suv omborlari va daryolarning og'izlari.

Odamlar flora va faunaning ko'plab vakillarining yashash joylarini buzgan yoki yo'q qilgan. Faqat 1600 yildan beri Yerda 484 turdagi hayvonlar va 654 turdagi o'simliklar yo'q bo'lib ketdi. 1183 qush turlarining sakkizdan biridan ortig'i va 1130 sut emizuvchi turlarining to'rtdan bir qismi hozir Yer yuzidan yo'q bo'lib ketish xavfi ostida.

Dunyo okeanlari odamlardan kamroq zarar ko'rgan. Odamlar o'zining dastlabki mahsuldorligining atigi sakkiz foizidan foydalanadi. Ammo bu erda ham u o'zining yovuz "izini" qoldirib, dengiz hayvonlarining uchdan ikki qismini cheklab qo'ydi va boshqa ko'plab dengiz aholisining ekologiyasini buzdi. Faqat 20-asrning o'zida qirg'oq bo'yidagi mangrov o'rmonlarining deyarli yarmi vayron qilingan va marjon riflarining o'ndan bir qismi qaytarib bo'lmaydigan tarzda vayron qilingan.

Va nihoyat, tez o'sib borayotgan insoniyatning yana bir noxush oqibati - bu sanoat va maishiy chiqindilar. Qazib olingan tabiiy xom ashyoning umumiy massasining o'ndan bir qismidan ko'pi yakuniy iste'mol mahsulotiga aylantirilmaydi, qolgan qismi chiqindixonaga yuboriladi. Insoniyat, ba'zi hisob-kitoblarga ko'ra, biosferaning qolgan qismiga qaraganda 2000 marta ko'proq organik chiqindilar ishlab chiqaradi. Bugungi kunda Homo sapiensning ekologik izi kattaroqdir Salbiy ta'sir boshqa barcha tirik mavjudotlarning birlashgan muhitida. Insoniyat ekologik boshi berk ko'chaga, to'g'rirog'i, jar yoqasiga yaqinlashdi. 20-asrning ikkinchi yarmidan boshlab sayyoramizning butun ekologik tizimining inqirozi kuchayib bormoqda. Ko'p sabablarga ko'ra hosil bo'ladi. Keling, ulardan faqat eng muhimi - er atmosferasining ifloslanishini ko'rib chiqaylik.

Texnik taraqqiyot uni ifloslantirishning ko'plab usullarini yaratdi. Bu qattiq va suyuq yoqilg'ini issiqlik yoki elektr energiyasiga aylantiradigan turli xil statsionar qurilmalar. Bular transport vositalari (avtomobillar va samolyotlar, shubhasiz, etakchilar) va qishloq xo'jaligi va chorvachilikning chirigan chiqindilari bilan qishloq xo'jaligi. Bular metallurgiya, kimyo ishlab chiqarish va boshqalardagi sanoat jarayonlari. Bular shahar chiqindilari va nihoyat, qazib olinadigan yoqilg'ilarni qazib olishdir (masalan, neft va gaz konlarida doimiy chekiladigan olovlar yoki ko'mir konlari yaqinidagi chiqindi to'plarini eslang).

Havo nafaqat birlamchi gazlar, balki quyosh nuri ta'sirida birinchisining uglevodorodlar bilan reaksiyasi natijasida atmosferada hosil bo'lgan ikkilamchi gazlar bilan ham zaharlanadi. Oltingugurt dioksidi va turli azot birikmalari bulutlarda to'plangan suv tomchilarini oksidlaydi. Yomg'ir, tuman yoki qor shaklida tushadigan bunday kislotali suv tuproqni, suv havzalarini zaharlaydi va o'rmonlarni yo'q qiladi. G'arbiy Evropada yirik sanoat markazlari atrofida ko'l baliqlari nobud bo'lmoqda va o'rmonlar aylanmoqda marhumlar qabristonlari, yalang'och daraxtlar. Bunday joylarda o'rmon hayvonlari deyarli butunlay nobud bo'ladi.

Atmosferaning antropogen ifloslanishi natijasida yuzaga kelgan bu falokatlar, garchi ular universal bo'lsa ham, fazoviy jihatdan ko'proq yoki kamroq mahalliylashtirilgan: ular faqat sayyoramizning ma'lum hududlarini qamrab oladi. Biroq, ba'zi ifloslanish turlari sayyoraviy miqyosga ega. Bu haqida tabiiy issiqxona effektini kuchaytiruvchi atmosferaga karbonat angidrid, metan va azot oksidi chiqindilari haqida. Atmosferaga karbonat angidrid chiqindilari qo'shimcha issiqxona effektining taxminan 60%, metan - taxminan 20%, boshqa uglerod birikmalari - yana 14%, qolgan 6-7% azot oksidi hosil qiladi.

Tabiiy sharoitda so'nggi bir necha yuz million yil ichida atmosferadagi CO 2 ning miqdori taxminan 750 milliard tonnani tashkil etadi (er usti qatlamlaridagi havoning umumiy og'irligining taxminan 0,3%) va bu darajada saqlanib qolmoqda, chunki uning ortiqcha massasi suvda eriydi va fotosintez jarayonida o'simliklarni so'radi. Ushbu muvozanatning nisbatan kichik buzilishi ham ekotizimdagi sezilarli o'zgarishlarga tahdid soladi va bu iqlim uchun ham, unga moslashgan o'simliklar va hayvonlar uchun ham oqibatlarni oldindan aytish qiyin.

O'tgan ikki asr davomida insoniyat bu muvozanatni buzishga katta "hissa" qo'shdi. 1750 yilda u atmosferaga atigi 11 million tonna CO 2 chiqargan. Bir asr o'tgach, chiqindilar 18 baravar ko'payib, 198 million tonnaga yetdi va yuz yil o'tgach, ular 30 barobar ko'payib, 6 milliard tonnaga etdi. 1995 yilga kelib bu ko‘rsatkich 4 barobarga oshib, 24 mlrd. Atmosferadagi metan miqdori so'nggi ikki asrda taxminan ikki baravar oshdi. Va uning issiqxona effektini kuchaytirish qobiliyati CO 2 dan 20 baravar yuqori.

Buning oqibatlari darhol bo'ldi: 20-asrda o'rtacha global sirt harorati 0,6 ° S ga oshdi. Bu arzimas narsadek tuyulardi. Ammo haroratning bu ko'tarilishi XX asr tarixdagi eng issiq bo'lishi uchun etarli. so'nggi ming yillik, va 90-yillar o'tgan asrdagi eng issiq edi. 1960-yillarning oxiridan boshlab er yuzidagi qor qoplami 10% ga kamaydi, Shimoliy Muz okeanidagi muz qalinligi esa soʻnggi bir necha oʻn yillikda bir metrdan koʻproqqa kamaydi. Natijada so‘nggi yuz yil ichida Jahon okeanining sathi 7-10 santimetrga ko‘tarildi.

Ba'zi skeptiklar iqlimning texnogen isishi afsona deb hisoblashadi. Ularning ta'kidlashicha, harorat o'zgarishining tabiiy tsikllari mavjud, ulardan biri hozir kuzatilmoqda va antropogen omil juda uzoq. Erga yaqin atmosferada harorat o'zgarishining tabiiy tsikllari mavjud. Ammo ular ko'p o'n yilliklar, ba'zilari esa asrlar bilan o'lchanadi. So'nggi ikki asrdan ko'proq vaqt davomida kuzatilgan iqlim isishi nafaqat odatiy tabiiy tsiklga mos kelmaydi, balki g'ayritabiiy ravishda tez sodir bo'ladi. Iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo panel olimlar bilan hamkorlikda turli mamlakatlar 2001 yil boshida texnogen o'zgarishlar tobora aniq bo'lib borayotgani, isish tezlashib borayotgani va uning oqibatlari ilgari o'ylanganidan ancha og'irroq ekanligi haqida xabar berilgan edi. Xususan, 2100 yilga kelib turli kengliklarda er yuzasining o'rtacha harorati yana 1,4-5,8 ° S ga oshishi kutilmoqda, bu esa barcha oqibatlarga olib keladi.

Iqlimning isishi notekis taqsimlanadi: shimoliy kengliklarda tropiklarga qaraganda aniqroq. Shu sababli, joriy asrda qishki harorat Alyaska, Shimoliy Kanada, Grenlandiya, Shimoliy Osiyo va Tibetda, yozda esa harorat sezilarli darajada oshadi. Markaziy Osiyo. Issiqlikning bunday taqsimlanishi havo oqimlari dinamikasining o'zgarishiga va shuning uchun yog'ingarchilikning qayta taqsimlanishiga olib keladi. Bu esa, o'z navbatida, tobora ko'proq tabiiy ofatlar - bo'ronlar, toshqinlar, qurg'oqchilik, o'rmon yong'inlarini keltirib chiqarmoqda. 20-asrda bunday ofatlarda 10 millionga yaqin odam halok bo'ldi. Bundan tashqari, yirik ofatlar soni va ularning halokatli oqibatlari ortib bormoqda. 50-yillarda 20 ta, 70-yilda 47 ta, 90-yillarda 86 ta yirik tabiiy ofat boʻlgan.Tabiiy ofatlarning yetkazgan zarari juda katta (chizmaga qarang).

Bu asrning dastlabki yillari misli ko‘rilmagan suv toshqinlari, bo‘ronlar, qurg‘oqchilik va o‘rmon yong‘inlari bilan kechdi.

Va bu faqat boshlanishi. Yuqori kengliklarda iqlimning keyingi isishi Shimoliy Sibir, Kola yarim oroli va Subpolyar mintaqalarda abadiy muzliklarning erishiga tahdid soladi. Shimoliy Amerika. Bu Murmansk, Vorkuta, Norilsk, Magadan va muzlagan tuproqda turgan boshqa o'nlab shahar va qishloqlardagi binolar ostidagi poydevorlar suzib ketishini anglatadi (Norilskda yaqinlashib kelayotgan ofat belgilari allaqachon qayd etilgan). Biroq, bu hammasi emas. Permafrost qobig'i muzdan tushmoqda va uning ostida ming yillar davomida saqlanadigan metanning katta to'planishi uchun chiqish joyi ochiladi, bu esa issiqxona effektining kuchayishiga olib keladi. Sibirning ko'p joylarida metan atmosferaga sizib chiqa boshlagani allaqachon qayd etilgan. Agar bu yerda iqlim biroz isinsa, metan chiqindilari katta bo‘ladi. Natijada issiqxona effektining kuchayishi va butun sayyorada iqlimning yanada ko'proq isishi.

Pessimistik stsenariyga ko'ra, iqlimning isishi tufayli 2100 yilga borib Jahon okeanining sathi deyarli bir metrga ko'tariladi. Va keyin janubiy qirg'oq O'rtayer dengizi, Afrikaning gʻarbiy qirgʻoqlari, Janubiy Osiyo (Hindiston, Shri-Lanka, Bangladesh va Maldiv orollari), Janubi-Sharqiy Osiyoning barcha qirgʻoqboʻyi mamlakatlari hamda Tinch va Hind okeanlaridagi marjon atollari tabiiy ofatga sahna boʻladi. Birgina Bangladeshning o'zida dengiz qariyb uch million gektar erni cho'ktirish va 15-20 million odamni ko'chirishga majbur qilish bilan tahdid qilmoqda. Indoneziyada 3,4 million gektar maydon suv ostida qolishi va kamida ikki million odam uyini tark etishi mumkin. Vetnam uchun bu ko'rsatkichlar ikki million gektar va o'n million ko'chirilgan odamni tashkil qiladi. Va butun dunyo bo'ylab bunday qurbonlarning umumiy soni taxminan milliardga yetishi mumkin.

UNEP ekspertlarining fikricha, Yer iqlimining isishi natijasida kelib chiqadigan xarajatlar ortib boraveradi. Dengiz sathining ko'tarilishi va kuchli bo'ronlardan himoyalanish xarajatlari yiliga 1 milliard dollarga yetishi mumkin. Agar atmosferada CO 2 kontsentratsiyasi sanoatdan oldingi darajaga nisbatan ikki baravar oshsa, qurg'oqchilik, suv toshqini va yong'inlar tufayli global qishloq va o'rmon xo'jaligi har yili 42 milliard dollargacha yo'qotadi va suv ta'minoti tizimi qo'shimcha xarajatlarga (taxminan 47 milliard dollar) duch keladi. 2050 yilgacha.

Inson tobora tabiatni va o'zini boshi berk ko'chaga olib bormoqda, undan chiqish tobora qiyinlashib bormoqda. Taniqli rus matematigi va ekologi akademik N. N. Moiseev biosfera, har qanday murakkab chiziqli bo'lmagan tizim kabi, barqarorlikni yo'qotishi mumkinligi, buning natijasida uning ma'lum bir kvazbarqaror holatga qaytarilmas o'tishi boshlanishi haqida ogohlantirdi. Ushbu yangi holatda biosfera parametrlari inson hayoti uchun yaroqsiz bo'lishi ehtimoli katta. Binobarin, insoniyat ustara yoqasida muvozanatni saqlab turibdi, desak xato bo'lmaydi. Qachongacha shunday muvozanatlasha oladi? 1992 yilda dunyodagi eng nufuzli ikkita ilmiy tashkilot - Britaniya Qirollik jamiyati va Amerika Milliy fanlar akademiyasi birgalikda shunday deb ta'kidladilar: "Sayyoramizning kelajagi muvozanatda. Barqaror rivojlanishga erishish mumkin. sayyoramizning qaytarib bo'lmaydigan degradatsiyasi o'z vaqtida to'xtatiladi.Keyingi 30 yil hal qiluvchi bo'ladi". O'z navbatida, N.N.Moiseev "bunday falokat qandaydir noaniq kelajakda ro'y berishi mumkin emas, balki kelgusi 21-asrning o'rtalarida bo'lishi mumkin", deb yozgan.

Agar bu prognozlar to'g'ri bo'lsa, tarixiy me'yorlarga ko'ra, chiqish yo'lini topishga juda oz vaqt qolmoqda - uch yildan besh o'n yilgacha.

Qanday qilib boshi berk ko'chadan chiqish mumkin?

Ko'p yuz yillar davomida odamlar mutlaqo amin edilar: inson Yaratuvchi tomonidan tabiatning toji, uning hukmdori va transformatori sifatida yaratilgan. Bunday narsisizm hali ham asosiy dunyo dinlari tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Bundan tashqari, bunday gomosentrik mafkurani o'tgan asrning 20-yillarida biosferaning noosferaga (yunoncha noos - aqldan) o'tish g'oyasini ishlab chiqqan taniqli rus geologi va geokimyogari V.I.Vernadskiy qo'llab-quvvatladi. biosferaning o'ziga xos intellektual "qatlami" ga aylanadi. "Insoniyat, yaxlit sifatida qabul qilinganda, qudratli geologik kuchga aylanadi. Uning tafakkuri va faoliyati oldidan esa biosferani bir butun sifatida erkin fikrlaydigan insoniyat manfaatlari yo'lida qayta qurish masalasi paydo bo'ladi", deb yozadi u. Bundan tashqari, "inson o'z hayotini mehnat va fikrlash orqali qayta qurishi, avvalgisiga nisbatan tubdan qayta qurishi mumkin va kerak" (ta'kidlangan. - Yu. Sh.).

Aslida, yuqorida aytib o'tilganidek, bizda biosferaning noosferaga o'tishi emas, balki uning insoniyatning tajovuzkor aralashuvi bilan yuklangan tabiiy evolyutsiyadan g'ayritabiiy holatga o'tishi mavjud. Bu halokatli aralashuv nafaqat biosferaga, balki atmosferaga, gidrosferaga va qisman litosferaga ham tegishli. Agar insoniyat o'zi yaratgan tabiiy muhitning tanazzulga uchrashining ko'p (barcha bo'lmasa ham) jihatlarini anglab yetgan bo'lsa ham, ekologik inqirozni to'xtata olmasa va uni yanada kuchaytirishda davom etsa, qanday aql shohligi bor. U o'zining tabiiy muhitida chinni do'konidagi buqa kabi o'zini tutadi.

Achchiq tushkunlik paydo bo'ldi - shoshilinch ravishda chiqish yo'lini topish kerak. Uni izlash qiyin, chunki zamonaviy insoniyat texnik, iqtisodiy va madaniy rivojlanish darajasi jihatidan ham, mentalitet jihatidan ham juda xilma-xildir. Ba'zilar jahon jamiyatining kelajak taqdiriga shunchaki befarq, boshqalari esa eskicha mantiqqa amal qilishadi: biz bunday muammolardan qutulganimiz yo'q, lekin bu safar ham undan qutulamiz. "Ehtimol" degan umidlar halokatli hisob-kitobga aylanishi mumkin.

Insoniyatning yana bir qismi yaqinlashib kelayotgan xavfning jiddiyligini tushunadi, lekin chiqish yo‘lini jamoaviy izlashda qatnashish o‘rniga bor kuch-g‘ayratini mavjud vaziyat uchun javobgarlarni fosh qilishga yo‘naltiradi. Bu odamlar liberal globallashuv, xudbin sanoatlashgan mamlakatlar yoki oddiygina "butun insoniyatning asosiy dushmani" - Qo'shma Shtatlarni inqiroz uchun javobgar deb bilishadi. Ular gazeta va jurnallar sahifalarida o‘z g‘azabini so‘zlamoqda, ommaviy norozilik namoyishlari uyushtirmoqda, ko‘cha tartibsizliklarida qatnashmoqda va xalqaro tashkilotlar forumlari o‘tadigan shaharlarda derazalarni sindirishdan zavqlanishadi. Bunday vahiy va namoyishlar umumbashariy muammoning yechimini bir qadam oldinga siljitmaydi, aksincha, to‘sqinlik qiladi, deyishim kerakmi?

Nihoyat, jahon hamjamiyatining uchinchi, juda kichik qismi nafaqat tahdid darajasini tushunibgina qolmay, balki mavjud vaziyatdan chiqish yo‘llarini izlashga o‘zining intellektual va moddiy resurslarini ham jamlaydi. U kelajak tumanida istiqbolni aniqlashga va qoqilib ketmaslik va tubsizlikka tushib qolmaslik uchun maqbul yo'lni topishga intiladi.

21-asr boshlarida insoniyat duch kelgan haqiqiy xavf va resurslarni taroziga solib, aytishimiz mumkinki, hozirgi boshi berk ko'chadan chiqish imkoniyati hali ham bor. Ammo uchta strategik yo‘nalish bo‘yicha ko‘plab muammolarni hal qilish uchun misli ko‘rilmagan sog‘lom fikr va butun dunyo hamjamiyatining irodasini safarbar etish talab etiladi.

Ulardan birinchisi, jahon jamiyatini psixologik jihatdan qayta yo‘naltirish, uning xulq-atvori stereotiplarini tubdan o‘zgartirishdir. “Texnogen sivilizatsiya yaratgan inqirozlardan chiqish uchun jamiyat Uygʻonish davridagidek maʼnaviy inqilobning ogʻir bosqichidan oʻtishi kerak boʻladi, - deydi akademik B. S. Stepin.“Biz yangi qadriyatlarni rivojlantirishimiz kerak... Biz. Tabiatga bo'lgan munosabatimizni o'zgartirishimiz kerak: biz uni tubsiz omborxona, qayta ishlash va shudgorlash maydoni deb hisoblay olmaymiz." Bunday psixologik inqilob sezilarli asoratsiz mumkin emas mantiqiy fikrlash har bir shaxs va o'tish yangi model insoniyatning ko'pchiligining xatti-harakati. Ammo, ikkinchi tomondan, jamiyat ichidagi munosabatlarda tub o'zgarishlarsiz - yangi axloqiy me'yorlarsiz, mikro va makro-jamiyatning yangi tashkilotisiz, turli jamiyatlar o'rtasidagi yangi munosabatlarsiz mumkin emas.

Insoniyatni bunday psixologik qayta yo'naltirish juda qiyin. Biz ming yillar davomida shakllangan fikrlash va xatti-harakatlarning stereotiplarini buzishimiz kerak. Va birinchi navbatda, tabiat toji, uning o'zgartiruvchisi va hukmdori sifatida insonning o'zini o'zi qadrlashini tubdan qayta ko'rib chiqish kerak. Ko'pgina jahon dinlari tomonidan ming yillar davomida targ'ib qilingan, 20-asrda noosfera ta'limoti tomonidan qo'llab-quvvatlangan ushbu gomosentrik paradigma tarixning mafkuraviy axlatxonasiga yuborilishi kerak.

Bizning davrimizda boshqa qiymat tizimi kerak. Odamlarning tirik va jonsiz tabiatga munosabati qarama-qarshilikka - "biz" va "qolgan hamma narsaga" asoslanmasligi kerak, balki "biz" ham, "qolgan hamma narsa" ham "Yer" kosmik kemasining teng yo'lovchilari ekanligini tushunishga asoslanishi kerak. . Bunday psixologik inqilob bo'lishi dargumon. Ammo eslaylikki, feodalizmdan kapitalizmga o'tish davrida jamiyatni an'anaviy ravishda "biz" (ko'k qonli odamlar) ga bo'lgan aristokratiya ongida kichikroq bo'lsa-da, aynan shunday inqilob sodir bo'ldi. ) va "ular" (oddiy odamlar va oddiy odamlar). Zamonaviy demokratik dunyoda bunday g'oyalar axloqsiz bo'lib qoldi. Tabiatga oid ko'plab "tabular" inson va jamoat ongida paydo bo'lishi mumkin va bo'lishi kerak - bu dunyo jamiyati va har bir inson ehtiyojlarini ekosfera imkoniyatlari bilan muvozanatlashni talab qiladigan o'ziga xos ekologik imperativdir. Axloq shaxslararo yoki xalqaro munosabatlardan tashqariga chiqib, jonli va jonsiz tabiatga nisbatan xatti-harakatlar normalarini o'z ichiga olishi kerak.

Ikkinchi strategik yo‘nalish – ilmiy-texnikaviy taraqqiyotni jadallashtirish va globallashtirish. “Global falokatga aylanib qolish xavfi ostida boʻlgan ekologik inqiroz ishlab chiqaruvchi kuchlarning rivojlanishi, fan va texnika yutuqlari tufayli yuzaga kelganligi sababli, tsivilizatsiya jarayonining ushbu tarkibiy qismlarini yanada rivojlantirmasdan turib, undan chiqish yoʻlini tasavvur qilib boʻlmaydi”. deb yozgan edi N. N. Moiseev.“Chiqinish yoʻlini topish uchun” insoniyatning bunyodkorlik dahosining bor kuch-gʻayratini, son-sanoqsiz ixtiro va kashfiyotlarni talab qiladi.Shuning uchun ham shaxsni imkon qadar tezroq ozod qilish zarur. har qanday qobiliyatli shaxsga o‘z ijodiy salohiyatini yuzaga chiqarish imkoniyatini yaratish”.

Darhaqiqat, insoniyat asrlar davomida rivojlangan ishlab chiqarish tuzilmasini tubdan o'zgartirishi kerak, solishtirma og'irlik tog'-kon sanoati, qishloq xo'jaligidan tuproq va er osti suvlarini ifloslantiruvchi; uglevodorod energiyasidan atom energiyasiga o'tish; suyuq yoqilg'ida ishlaydigan avtomobil va aviatsiya transportini boshqa, ekologik toza transport bilan almashtirish; atmosfera, suv va tuproqning uning mahsulotlari va chiqindilari bilan ifloslanishini minimallashtirish maqsadida butun kimyo sanoatini sezilarli darajada qayta qurish...

Ba'zi olimlar insoniyat kelajagini XX asr texnogen tsivilizatsiyasidan uzoqlashishda ko'rishadi. Masalan, Yu.V.Yakovets o‘zi “gumanistik jamiyat” deb hisoblagan postindustrial davrda “kech sanoat jamiyatining texnogen tabiati yengib o‘tiladi”, deb hisoblaydi. Darhaqiqat, ekologik ofatning oldini olish uchun inson faoliyatining barcha jabhalarida: qishloq xo‘jaligi, energetika, metallurgiya, kimyo sanoati, qurilish, kundalik hayotda va hokazolarda ekologik texnologiyalarni yaratish va joriy etish uchun ilmiy-texnikaviy sa’y-harakatlarni maksimal darajada faollashtirish talab etiladi. postindustrial jamiyat posttexnogen emas, aksincha, supertexnogenga aylanadi. Yana bir narsa shundaki, uning texnogenlik vektori resurslarni o'zlashtirishdan resurslarni tejashga, ekologik iflos texnologiyalardan atrof-muhitni muhofaza qilishga o'tmoqda.

Shuni yodda tutish kerakki, bunday sifat jihatidan yangi texnologiyalar tobora xavfli bo'lib bormoqda, chunki ulardan insoniyat va tabiat manfaati uchun ham, ularning zarari uchun ham foydalanish mumkin. Shuning uchun, bu erda doimiy ravishda ortib borayotgan ehtiyotkorlik va ehtiyotkorlik talab etiladi.

Uchinchi strategik yo'nalish - jahon hamjamiyatining postindustrial markazi va uning periferiyasi va yarim periferiyasi o'rtasidagi texnik, iqtisodiy va ijtimoiy-madaniy tafovutni bartaraf etish yoki hech bo'lmaganda sezilarli darajada kamaytirish. Zero, fundamental texnologik o‘zgarishlar nafaqat yuqori darajada rivojlangan, katta moliyaviy va inson resurslariga ega mamlakatlarda, balki asosan eski, ekologik xavfli texnologiyalar asosida jadal sanoatlashib borayotgan va na moliyaviy, na inson resurslariga ega bo‘lgan butun rivojlanayotgan dunyoda sodir bo‘lishi kerak. atrof-muhitni muhofaza qilish texnologiyalarini joriy etish. Hozirgi kunda jahon hamjamiyatining faqat postindustrial markazida yaratilayotgan texnologik innovatsiyalar uning sanoat yoki sanoatlashgan chekkalarida ham joriy etilishi kerak. Aks holda, bu yerda eskirgan, ekologik xavfli texnologiyalar keng miqyosda qo‘llaniladi va sayyoramiz tabiiy muhitining tanazzulga uchrashi yanada tezlashadi. Dunyoning rivojlanayotgan mintaqalarida sanoatlashtirish jarayonini to'xtatib bo'lmaydi. Bu shuni anglatadiki, biz ularga atrof-muhitga zararni kamaytiradigan tarzda yordam berishimiz kerak. Bunday yondashuv butun insoniyat, jumladan, yuqori darajada rivojlangan mamlakatlar aholisi manfaatlariga mos keladi.

Jahon hamjamiyati oldida turgan har uchala strategik vazifa ham o‘zining murakkabligi, ham insoniyatning kelajak taqdiri uchun ahamiyati jihatidan misli ko‘rilmagandir. Ular bir-biri bilan chambarchas bog'liq va o'zaro bog'liqdir. Ulardan birini hal qilmaslik qolganlarini hal qilishga imkon bermaydi. Umuman olganda, bu hayvonlar orasida "eng aqlli" bo'lgan Homo sapiens turlarining etukligi sinovidir. U haqiqatan ham aqlli va yer ekosferasini va undagi o'zini tanazzuldan qutqarishga qodir ekanligini isbotlash vaqti keldi.

Yuriy Abolonko (Smolensk) tomonidan skanerlangan va qayta ishlangan

HAYOTDA, FAN, TEXNOLOGIYADAGI YANGI

MASHXUR ILMIY SERIALGA OBUNA BO'LING

KOSMOVTIKA, ASTRONOMIYA

7/1989

1971 yildan beri har oy nashr etiladi.

Yu. I. Grishin
SUN'IY KOSIN EKOTIZIMLARI

Ushbu masala ilovasida:

Kosmos turizmi
Kosmonavtika Xronikasi
ASTRONOMIYA YANGILIKLARI

"Bilim" nashriyoti, Moskva 1989 yil

BBK 39.67
G 82

muharrir I. G. VIRKO

Grishin Yu.I.

ISBN 5-07-000519-7

Broshyura kosmik kemalar ekipajlari va kelajakdagi uzoq muddatli kosmik tuzilmalar hayotini ta'minlash muammolariga bag'ishlangan. Sun'iy ekologik tizimlarning turli modellari, jumladan, odamlar va boshqa biologik aloqalar ko'rib chiqiladi. Broshyura keng kitobxonlar doirasi uchun mo‘ljallangan.

3500000000BBK 39.67

ISBN 5-07-000519-7© «Bilim» nashriyoti, 1989 yil

KIRISH

21-asrning boshi er yuzi tsivilizatsiyasining rivojlanish tarixiga aylana quyosh fazosini tadqiq qilishning sifat jihatidan yangi bosqichi sifatida kirishi mumkin: tabiiy va sun'iy ravishda yaratilgan kosmik ob'ektlarni to'g'ridan-to'g'ri joylashtirish, bu ob'ektlarda odamlar uzoq vaqt turishi.

Ko'rinishidan, yaqinda birinchi sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi past Yer orbitasiga chiqarildi (1957), Oyning uzoq tomonining birinchi parvozi va fotosurati olingan (1959), birinchi odam kosmosda bo'lgan (Yu. A. Gagarin, 1961), televidenie orqali insonning kosmosga chiqish lahzalari (A. A. Leonov, 1965) va kosmonavtlarning Oy yuzasiga birinchi qadamlari ko'rsatildi (N. Armstrong va E. Aldrin, 1969). Ammo har yili kosmik asrning bu va boshqa ko'plab ajoyib voqealari o'tmishga aylanadi va tarixga aylanadi. Ular, aslida, buyuk K. E. Tsiolkovskiy tomonidan shakllantirilgan g'oyalar timsolining boshlanishi bo'lib, u kosmosni nafaqat astronomik makon, balki kelajakda insonning yashashi va hayoti uchun muhit deb hisoblagan. U "agar hayot koinot bo'ylab taqsimlanmagan bo'lsa, u sayyora bilan chegaralangan bo'lsa, unda bu hayot ko'pincha nomukammal bo'lib, qayg'uli yakun topadi" deb ishongan (1928).

Bugun bu allaqachon bashorat qilingan mumkin bo'lgan variantlar aholining katta qismi Yerdan tashqarida joylashishi munosabati bilan odamlarning biologik evolyutsiyasi, kosmik tadqiqotlarning mumkin bo'lgan modellari ishlab chiqilmoqda, kosmik dasturlarning tabiatga, iqtisodiyotga va o'zgaruvchan ta'siri. jamoat bilan aloqa. Yopiq biotexnikaviy hayotni ta'minlash tizimlaridan foydalangan holda kosmosdagi aholi punktlarining qisman yoki to'liq o'zini-o'zi ta'minlash muammolari, oy va sayyora asoslarini yaratish, kosmik sanoat va qurilish, erdan tashqari energiya manbalari va materiallaridan foydalanish masalalari ham ko'rib chiqiladi va hal etiladi.

K. E. Tsiolkovskiyning "insoniyat Yerda abadiy qolmaydi, lekin yorug'lik va kosmosga intilib, u avval atmosferadan tashqariga qo'rqoqlik bilan kirib boradi, so'ngra butun quyosh aylanasini zabt etadi" (1911) degan so'zlari amalga oshmoqda.

O'tkazilgan Yaqinda Yerga yaqin va Quyoshga yaqin fazoni ilmiy tadqiq etishni yanada kengaytirish, Mars, Oy va quyosh tizimining boshqa sayyoralarini o‘rganish manfaatlari yo‘lida koinot sohasidagi hamkorlik masalalariga bag‘ishlangan xalqaro uchrashuv va forumlarda bu boradagi ishlar amalga oshirilishiga umid bildirildi. katta moddiy-texnikaviy va moliyaviy xarajatlarni talab qiluvchi yirik kosmik dasturlar xalqaro hamkorlik doirasida koʻplab davlatlarning umumiy saʼy-harakatlari bilan amalga oshiriladi. "Faqat insoniyatning jamoaviy ongi Yerga yaqin koinot cho'qqilariga va undan keyin Quyosh va yulduzlarga yaqin kosmosga o'tishga qodir", dedi M. S. Gorbachev kommunistik harakatning xorijiy vakillariga - XXR bayramini nishonlash ishtirokchilariga murojaatida. Buyuk Oktyabr inqilobining 70 yilligi.

Kosmosni inson tomonidan yanada tadqiq qilishning eng muhim shartlaridan biri bu odamlarning Yerdan uzoqda joylashgan kosmik stansiyalarda, kosmik kemalarda, sayyora va oy bazalarida uzoq vaqt bo'lishi va ishlashi davomida hayoti va xavfsiz faoliyatini ta'minlashdir.

Bugungi kunda ko'plab mahalliy va xorijiy tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, ushbu eng muhim muammoni hal qilishning eng maqbul yo'li uzoq muddatli kosmik tuzilmalarda, ya'ni odamlar va boshqa biologik aloqalarni o'z ichiga olgan sun'iy kosmik ekologik tizimlarda hayotni ta'minlashning yopiq biotexnika tizimini yaratishdir. .

Ushbu risolada biz bunday tizimlarni qurishning asosiy tamoyillarini belgilashga harakat qilamiz, kosmik biotexnikaviy hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini yaratishga tayyorgarlik ko'rishda o'tkazilgan yirik yerga asoslangan tajribalar natijalari haqida ma'lumot beramiz va hali ham hal qilinishi kerak bo'lgan muammolarni ko'rsatamiz. kosmik sharoitda ushbu tizimlarning ishlashining talab qilinadigan ishonchliligini ta'minlash uchun Yerda va kosmosda hal qilinadi.

INSON TABIY EKOTIZIMDA

Insonni uzoq kosmik sayohatga jo‘natishdan oldin, avvalo savollarga javob berishga harakat qilamiz: Yerda normal yashashi va samarali ishlashi uchun unga nima kerak, sayyoramizda inson hayotini ta’minlash muammosi qanday hal qilinadi?

Ushbu savollarga javoblar boshqariladigan kosmik kemalar, orbital stantsiyalar va begona tuzilmalar va bazalarda ekipajlar uchun hayotni ta'minlash tizimlarini yaratish uchun kerak. Biz haqli ravishda Yerimizni 4,6 milliard yil davomida Quyosh atrofida cheksiz orbital kosmik parvozini amalga oshirayotgan tabiiy kelib chiqishi ulkan kosmik kemasi deb hisoblashimiz mumkin. Ushbu kema ekipaji bugungi kunda 5 milliard kishidan iborat. 20-asr boshlarida Yer aholisining tez o'sib borishi. 1,63 milliard kishini tashkil etdi va XXI asr bo'sag'asida. allaqachon 6 milliardga yetishi kerak, bu Yerda inson hayotini qo'llab-quvvatlashning etarlicha samarali va ishonchli mexanizmi mavjudligining eng yaxshi dalilidir.

Xo'sh, Yerdagi odam o'zining normal hayoti va faoliyatini ta'minlash uchun nimaga muhtoj? Qisqa, ammo har tomonlama javob berish qiyin: inson hayoti, faoliyati va qiziqishlarining barcha jabhalari juda keng va ko'p qirrali. Hayotingizning kamida bir kunini batafsil tiklang, shunda odamga unchalik ham kerak emasligini ko'rasiz.

Insonning asosiy fiziologik ehtiyojlari bo'lgan oziq-ovqat, suv va havoga bo'lgan ehtiyojlarini qondirish uning normal hayoti va faoliyatining asosiy shartidir. Biroq, bu holat boshqasi bilan chambarchas bog'liq: inson tanasi, har qanday boshqa tirik organizm kabi, tanadagi va tashqi muhit bilan metabolizm tufayli faol mavjud.

Atrof muhitdan kislorod, suv, ozuqa moddalari, vitaminlar, mineral tuzlarni iste’mol qilgan inson organizmi hayot uchun zarur bo‘lgan barcha energiyani oziq-ovqat tarkibidagi oqsil, yog‘ va uglevodlardan olgan holda o‘z a’zolari va to‘qimalarini qurish va yangilash uchun ulardan foydalanadi. Chiqindilar tanadan atrof-muhitga chiqariladi.

Ma'lumki, inson organizmidagi metabolizm va energiyaning intensivligi shundaydirki, kattalar kislorodsiz bor-yo'g'i bir necha daqiqa, suvsiz taxminan 10 kun va oziq-ovqatsiz 2 oygacha yashay oladi. Inson tanasi o'zgarishlarga duchor bo'lmagan tashqi taassurot aldamchi va noto'g'ri. Tanadagi o'zgarishlar doimiy ravishda sodir bo'ladi. A.P.Myasnikov (1962) ma'lumotlariga ko'ra, vazni 70 kg bo'lgan kattalar tanasida sutka davomida 450 mlrd eritrotsitlar, 22 dan 30 mlrd gacha leykotsitlar, 270 dan 430 mlrd gacha trombotsitlar almashtiriladi va o'ladi, taxminan 125 g oqsil parchalanadi. pastga , 70 g yog 'va 450 g uglevodlar, 3000 kkal dan ortiq issiqlik, oshqozon-ichak traktining epitelial hujayralarining 50%, skeletning suyak hujayralarining 1/75 qismi va barcha 1/20 tananing integumental teri hujayralari tiklanadi va o'ladi (ya'ni har 20 kunda odam butunlay "terisini o'zgartiradi"), boshida taxminan 140 ta tuk va barcha kirpiklarning 1/150 qismi tushadi va yangilari bilan almashtiriladi va hokazo. O'rtacha 23040 ta inhalatsiya va ekshalasyon amalga oshiriladi, o'pkadan 11520 litr havo o'tadi, 460 litr kislorod so'riladi, 403 litr karbonat angidrid va 30 g gacha bo'lgan zich moddalarni o'z ichiga olgan 1,2-1,5 litr siydik chiqariladi. , O'pka orqali 0,4 litr bug'lanadi va 10 g zich moddalarni o'z ichiga olgan taxminan 0,6 litr suv, 20 g sebum hosil bo'ladi.

Bu faqat bir kun ichida odamning metabolizmining intensivligi!

Shunday qilib, inson hayoti davomida doimiy ravishda oziq-ovqatning parchalanishi va oksidlanishi, oziq-ovqatda saqlanadigan kimyoviy energiyaning chiqishi va o'zgarishi natijasida organizmda hosil bo'lgan metabolik mahsulotlar va issiqlik energiyasini chiqaradi. Chiqarilgan metabolik mahsulotlar va issiqlik tanadan doimiy yoki vaqti-vaqti bilan olib tashlanishi kerak, bu metabolizmning miqdoriy darajasini uning fiziologik, jismoniy va aqliy faolligi darajasiga to'liq mos ravishda ushlab turishi va organizm o'rtasidagi modda va energiya almashinuvida muvozanatni ta'minlashi kerak. va atrof-muhit.

Insonning bu asosiy fiziologik ehtiyojlari kundalik hayotda qanday amalga oshirilishini hamma biladi. haqiqiy hayot: "Yer sayyorasi" kosmik kemasining besh milliard ekipaji sayyoramizning zahiralari va mahsulotlari asosida o'z hayoti uchun zarur bo'lgan hamma narsani oladi yoki ishlab chiqaradi, ularni oziqlantiradi, sug'oradi va kiyintiradi, sonini ko'paytirishga yordam beradi va o'z kuchi bilan himoya qiladi. atmosfera barcha tirik mavjudotlarni kosmik nurlarning salbiy ta'siridan. Keling, inson va tabiat o'rtasidagi asosiy "tovar almashinuvi" ko'lamini aniq tavsiflovchi bir nechta raqamlarni keltiraylik.

Insonning birinchi doimiy ehtiyoji havodan nafas olishdir. "Ko'p havo nafas ololmaysiz", deydi rus maqolida. Agar har bir inson kuniga o'rtacha 800 g kislorodga muhtoj bo'lsa, unda butun Yer aholisi yiliga 1,5 milliard tonna kislorod iste'mol qilishi kerak. Yer atmosferasi kislorodning katta qayta tiklanadigan zaxiralariga ega: qachon umumiy og'irlik Yer atmosferasining taxminan 5 ∙ 10 15 tonna kislorodi taxminan 1/5 ni tashkil qiladi, bu butun Yer aholisining yillik kislorod iste'molidan deyarli 700 ming marta ko'pdir. Albatta, odamlardan tashqari, atmosfera kislorodi hayvonot dunyosi tomonidan ishlatiladi va sayyorada miqyosi juda katta bo'lgan boshqa oksidlanish jarayonlariga ham sarflanadi. Shu bilan birga, teskari qaytarilish jarayonlari unchalik kuchli emas: fotosintez tufayli quyoshning nurlanish energiyasi tufayli quruqlik, dengiz va okeanlardagi o'simliklar oksidlanish jarayonlarida tirik organizmlar tomonidan chiqarilgan karbonat angidridni doimiy ravishda turli xil organik birikmalarga bog'laydi. molekulyar kislorodning bir vaqtning o'zida chiqarilishi. Geokimyogarlarning fikriga ko'ra, Yerdagi barcha o'simliklar yiliga 400 milliard tonna kislorod chiqaradi, shu bilan birga 150 milliard tonna uglerodni (karbonat angidriddan) 25 milliard tonna vodorod (suvdan) bilan bog'laydi. Ushbu mahsulotning o'ndan to'qqiz qismi suv o'simliklari tomonidan ishlab chiqariladi.

Binobarin, odamlarni havo kislorodi bilan ta'minlash masalasi Yerda asosan o'simliklardagi fotosintez jarayonlari orqali muvaffaqiyatli hal qilinadi.

Insonning keyingi eng muhim ehtiyoji suvdir.

Inson tanasida bu metabolik jarayonlarning ko'plab biokimyoviy reaktsiyalari sodir bo'ladigan muhit. Inson tana vaznining 2/3 qismini tashkil etuvchi suv uning hayotiy funktsiyalarini ta'minlashda katta rol o'ynaydi. Suv nafaqat organizmni oziq moddalar bilan ta'minlash, ularning so'rilishi, taqsimlanishi va assimilyatsiya qilinishi, balki metabolik yakuniy mahsulotlarning chiqishi bilan ham bog'liq.

Suv inson tanasiga ichimlik va oziq-ovqat shaklida kiradi. Voyaga etgan odamning tanasi uchun zarur bo'lgan suv miqdori kuniga 1,5 - 2 dan 10 - 15 litrgacha o'zgarib turadi va uning jismoniy faolligi va atrof-muhit sharoitlariga bog'liq. Tananing suvsizlanishi yoki suvni haddan tashqari cheklash uning funktsiyalarining keskin buzilishiga va metabolik mahsulotlar, xususan azot bilan zaharlanishga olib keladi.

Odamning sanitariya, maishiy va maishiy ehtiyojlarini (yuvish, yuvish, ishlab chiqarish, chorvachilik va boshqalar) ta'minlash uchun qo'shimcha miqdorda suv kerak bo'ladi. Bu miqdor fiziologik me'yordan sezilarli darajada oshadi.

Yer yuzasida suv miqdori juda katta, uning hajmi 13,7 ∙ 10 8 km 3 dan ortiq. Biroq, ichimlik uchun yaroqli toza suv ta'minoti hali ham cheklangan. Yerdagi suv aylanishi natijasida qit'alar yuzasiga yiliga o'rtacha tushadigan yog'ingarchilik (chuchuk suv) miqdori bor-yo'g'i 100 ming km 3 ni tashkil qiladi (Yerdagi yog'ingarchilikning 1/5 qismi). Va bu miqdorning faqat kichik bir qismi odamlar tomonidan samarali qo'llaniladi.

Shunday qilib, Yer kosmik kemasida suv ta'minoti cheksiz deb hisoblanishi mumkin, ammo toza toza suvni iste'mol qilish iqtisodiy yondashuvni talab qiladi.

Oziq-ovqat inson tanasiga energiya va to'qimalar komponentlarini sintez qilishda, hujayralar va ularning tarkibiy elementlarini yangilashda ishtirok etadigan moddalar manbai sifatida xizmat qiladi. Organizmda oziq-ovqat bilan ta'minlangan oqsillar, yog'lar va uglevodlarning biologik oksidlanish jarayonlari doimiy ravishda amalga oshiriladi. Oziqlantiruvchi dietada kerakli miqdordagi aminokislotalar, vitaminlar va minerallar bo'lishi kerak. Odatda ovqat hazm qilish traktidagi fermentlar tomonidan oddiy, past molekulyar birikmalarga (aminokislotalar, monosaxaridlar, yog 'kislotalari va boshqalar) parchalanadigan oziq-ovqat moddalari qon orqali so'riladi va butun tanaga tarqaladi. Oziq-ovqat oksidlanishining yakuniy mahsulotlari ko'pincha karbonat angidrid va suv bo'lib, ular tanadan chiqindi mahsulot sifatida chiqariladi. Oziq-ovqat mahsulotlarining oksidlanishida ajralib chiqqan energiya qisman energiya bilan boyitilgan birikmalar shaklida organizmda saqlanadi va qisman issiqlikka aylanadi va atrof-muhitda tarqaladi.

Tana uchun zarur bo'lgan oziq-ovqat miqdori, birinchi navbatda, uning jismoniy faolligi intensivligiga bog'liq. Bazal metabolizmning energiyasi, ya'ni odam to'liq dam olishda bo'lgan bunday metabolizm kuniga o'rtacha 1700 kkal (30 yoshgacha bo'lgan erkaklar uchun vazni 70 kg gacha). Bunday holda, u faqat fiziologik jarayonlarni amalga oshirishga (nafas olish, yurak faoliyati, ichak motorikasi va boshqalar) va normal tana haroratining (36,6 ° C) doimiyligini ta'minlashga sarflanadi.

Insonning jismoniy va aqliy faoliyati organizm tomonidan energiya sarfini ko'paytirishni va ko'proq oziq-ovqat iste'mol qilishni talab qiladi. O'rtacha aqliy va jismoniy mehnat paytida odamning kunlik energiya iste'moli taxminan 3000 kkal ekanligi aniqlandi. Insonning kundalik ratsioni bir xil kaloriya tarkibiga ega bo'lishi kerak. Ratsionning kaloriya tarkibi taxminan asosida hisoblanadi ma'lum qiymatlar oqsillarning (4,1 kkal), yog'larning (9,3 kkal) va uglevodlarning (4,1 kkal) har bir grammining to'liq oksidlanishida ajralib chiqadigan issiqlik. Ratsiondagi oqsillar, yog'lar va uglevodlarning tegishli nisbati tibbiyot tomonidan insonning fiziologik ehtiyojlariga qarab belgilanadi va 70 dan 105 g gacha oqsillarni, 50 dan 150 g gacha yog'larni va 300 dan 600 g gacha uglevodlarni o'z ichiga oladi. dietaning bir kaloriya qiymati doirasida. Proteinlar, yog'lar va uglevodlardagi dietaning tarkibidagi o'zgarishlar, qoida tariqasida, tananing jismoniy faolligidagi o'zgarishlar tufayli yuzaga keladi, balki odamning odatlariga ham bog'liq. milliy an'analar ovqatlanishda, ma'lum bir oziq-ovqat mahsulotining mavjudligi va, albatta, ozuqaviy ehtiyojlarni qondirish uchun o'ziga xos ijtimoiy imkoniyatlar.

Oziq moddalarning har biri organizmda o'ziga xos funktsiyalarni bajaradi. Bu, ayniqsa, boshqa oziq moddalarning bir qismi bo'lmagan, ammo inson organizmida o'z oqsillarini tiklash uchun zarur bo'lgan azotni o'z ichiga olgan oqsillarga tegishli. Hisob-kitoblarga ko'ra, kattalar tanasida kuniga kamida 17 g o'z oqsillari yo'q qilinadi, ular oziq-ovqat orqali tiklanishi kerak. Shuning uchun bu protein miqdori har bir insonning ratsionida talab qilinadigan minimal miqdordir.

Yog'lar va uglevodlar asosan bir-biri bilan almashtirilishi mumkin, ammo ma'lum chegaralargacha.

Odamning muntazam ovqatlanishi tananing oqsillar, yog'lar va uglevodlarga bo'lgan ehtiyojini to'liq qoplaydi, shuningdek, uni zarur minerallar va vitaminlar bilan ta'minlaydi.

Biroq, sayyoramizda hali ham etarli bo'lgan va iste'moli faqat ma'lum, odatda qurg'oqchil mintaqalarda qat'iy belgilangan kislorod (havo) va ichimlik suvining cheksiz ta'minotidan farqli o'laroq, oziq-ovqat mahsulotlari miqdori pastligi bilan cheklangan. tabiiy trofik (oziq-ovqat) tsiklining mahsuldorligi, uchta asosiy darajadan iborat: o'simliklar - hayvonlar - odamlar. Darhaqiqat, o'simliklar Yerga keladigan quyosh energiyasining atigi 0,2 foizini ishlatib, biomassa hosil qiladi. Oziq-ovqat uchun o'simlik biomassasini iste'mol qilganda, hayvonlar o'z ehtiyojlari uchun o'zlashtirgan energiyaning 10-12% dan ko'p bo'lmagan qismini sarflaydi. Oxir oqibat, inson hayvonlardan olingan oziq-ovqatlarni iste'mol qilish orqali o'z tanasining energiya ehtiyojlarini dastlabki quyosh energiyasidan juda past foydalanish darajasi bilan qondiradi.

Oziqlanish ehtiyojlarini qondirish har doim insonning eng qiyin vazifasi bo'lib kelgan. Bu yoʻnalishda tabiat imkoniyatlaridan passiv foydalanish cheklangan, chunki yer sharining katta qismini okeanlar va biologik unumdorligi past choʻllar egallagan. Barqaror qulay iqlim sharoitlari bilan ajralib turadigan faqat Yerning ayrim hududlari moddalarning yuqori birlamchi mahsuldorligini ta'minlaydi, aytmoqchi, insonning ozuqaviy ehtiyojlari nuqtai nazaridan har doim ham maqbul bo'lmaydi. Yer aholisining o'sishi, uning barcha qit'alar bo'ylab tarqalishi va geografik hududlar sayyoramiz, jumladan, noqulay iqlim sharoitiga ega zonalar, shuningdek, tabiiy oziq-ovqat manbalarining asta-sekin kamayishi Yerdagi oziq-ovqat ehtiyojlarini qondirish umuminsoniy muammoga aylangan holatga olib keldi. Bugungi kunda faqat oziq-ovqat oqsilining global tanqisligi yiliga 15 million tonnani tashkil qiladi, deb ishoniladi. Bu shuni anglatadiki, dunyoda kamida 700 million odam muntazam ravishda to'yib ovqatlanmaydi. Va bu insoniyat 20-asrning oxirida bo'lishiga qaramay. Umuman olganda, u ancha yuqori ijtimoiy tashkiloti, fan, texnika, sanoat va qishloq xo‘jaligi ishlab chiqarishini rivojlantirishdagi yirik yutuqlari, uning tarkibi, sayyoramiz biosferasidagi birligini chuqur anglashi bilan ajralib turadi.

Oziq-ovqat muhim ahamiyatga ega ekologik omil nafaqat odamlar uchun, balki barcha hayvonlar uchun. Oziq-ovqat mahsulotlarining mavjudligi, uning xilma-xilligi, sifati va miqdoriga qarab, tirik organizmlar populyatsiyasining xususiyatlari (tug'ish va o'lim darajasi, umr ko'rish davomiyligi, rivojlanish tezligi va boshqalar) sezilarli darajada o'zgarishi mumkin. Tirik organizmlar o'rtasidagi oziq-ovqat (trofik) aloqalar, quyida ko'rsatilgandek, moddalarning biosfera (erlik) biologik aylanishi va odamlarni o'z ichiga olgan sun'iy ekologik tizimlar asosida yotadi.

Agar insoniyat sayyora resurslaridan oqilona va ehtiyotkorlik bilan foydalansa, tabiatni ekologik jihatdan sog'lom tarzda o'zgartirish masalalarini hal qilsa, qurollanish poygasini yo'qotsa va Yer yuzida yashovchilarni uzoq vaqt davomida zarur bo'lgan barcha narsalar bilan ta'minlay oladi. yadro quroliga chek qo'yish.

V.I.Vernadskiy tomonidan shakllantirilgan Yerdagi insoniyatning hayotini ta’minlash muammosini hal etishning ilmiy asosi Yer biosferasining noosferaga, ya’ni ilmiy tafakkur tomonidan o‘zgartirilgan va hamma narsaga javob beradigan biosferaga o‘tishida yotadi. son jihatdan o'sib borayotgan insoniyatning ehtiyojlari (aql sohasi). V.I.Vernadskiy Yerda vujudga kelgan noosfera, inson yulduz atrofidagi fazoni tadqiq etar ekan, fazoning alohida strukturaviy elementiga aylanishi kerak, deb taxmin qilgan.

Ekipaj bilan kosmik kema - SUN'IY EKOTIZIM

Kosmik kema ekipajini toza, xilma-xil oziq-ovqat, toza suv va hayot beruvchi havo bilan ta'minlash muammosini qanday hal qilish mumkin? Tabiiyki, eng oddiy javob o'zingiz bilan kerak bo'lgan hamma narsani olib ketishdir. Qisqa muddatli boshqariladigan parvozlar holatlarida ular shunday qilishadi.

Parvoz davomiyligi oshgani sayin, ko'proq ta'minot talab qilinadi. Shuning uchun ba'zi iste'mol qilinadigan moddalarni (masalan, suvni) qayta tiklash, inson chiqindilari va chiqindilarini qayta ishlash kerak. texnologik jarayonlar ba'zi kema tizimlari (masalan, qayta tiklanadigan karbonat angidrid sorbentlari) bu moddalarni qayta ishlatish va dastlabki zahiralarni kamaytirish.

Ideal yechim "uy" ning cheklangan hajmida moddalarning to'liq (yoki deyarli to'liq) aylanishini amalga oshirish kabi ko'rinadi. Biroq, bunday murakkab yechim faqat 1,5 - 3 yildan ortiq davom etadigan yirik kosmik ekspeditsiyalar uchun foydali va amaliy bo'lishi mumkin (A. M. Genin, D. Talbot, 1975). Bunday ekspeditsiyalarda moddalar aylanishini yaratishda hal qiluvchi rol odatda biosintez jarayonlariga beriladi. Ekipajni oziq-ovqat, suv va kislorod bilan ta'minlash, shuningdek metabolik mahsulotlarni olib tashlash va qayta ishlash, kema, stantsiya va boshqalarda ekipajning yashash muhitining zarur parametrlarini saqlash funktsiyalari hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlariga (LSS) yuklangan. ). Kosmik ekipajlar uchun hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarining asosiy turlarining sxematik ko'rinishi rasmda ko'rsatilgan. 1.

Guruch. 1. Kosmik ekipajlar hayotini ta'minlash tizimlarining asosiy turlari sxemalari: 1 - zaxiradagi tizim (barcha chiqindilar olib tashlanadi); 2 – moddalarning qisman fizik-kimyoviy regeneratsiyasi bilan zahiralar tizimi (PCR) (chiqindilarning bir qismi olib tashlanadi, zaxiralarning bir qismi yangilanishi mumkin); 3 - chiqindilarni to'g'rilash moslamasi (BC) bilan qisman FCR va o'simliklar (BR) tomonidan moddalarni qisman biologik qayta tiklash tizimi; 4 - moddalarning to'liq yopiq regeneratsiyasiga ega tizim (zaxiralar mikroqo'shimchalar bilan cheklangan). Belgilar: E - nurli yoki issiqlik energiyasi, IE - energiya manbai, O - chiqindilar, BB - hayvonlar bilan bioblok, nuqta chiziq - ixtiyoriy jarayon

Kosmik ekipajlarning hayotini ta'minlash tizimlari juda murakkab komplekslardir. Kosmik davrning o'ttiz yilligi Sovet "Vostok" va "Soyuz" kosmik kemalarida, Amerika Merkuriy, Gemini va Apollon, shuningdek, Salyut va Skylab orbitallarida muvaffaqiyatli ishlagan yaratilgan hayotni ta'minlash tizimlarining etarlicha samaradorligi va ishonchliligini tasdiqladi. stantsiyalar " Bortda hayotni ta'minlash tizimi takomillashtirilgan "Mir" tadqiqot majmuasi ishi davom etmoqda. Ushbu tizimlarning barchasi turli mamlakatlardan kelgan 200 dan ortiq kosmonavtlarning parvozlarini ta'minladi.

Kosmik parvozlar uchun foydalanilgan va hozirda hayotni ta'minlash tizimlarini qurish va ishlatish tamoyillari keng ma'lum. Ular fizik va kimyoviy regeneratsiya jarayonlaridan foydalanishga asoslangan. Shu bilan birga, kosmik LSSda biosintez jarayonlaridan foydalanish muammosi va undan ham ko'proq kosmik parvozlar uchun yopiq biotexnik LSS qurish muammosi hali ham ochiqligicha qolmoqda.

Umuman olganda, bunday tizimlarni, xususan, kosmik kemalarda amaliy qo'llash imkoniyati va maqsadga muvofiqligi to'g'risida turli, ba'zan to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi nuqtai nazarlar mavjud. Qarshi argumentlar quyidagicha keltirilgan: murakkablik, bilim etishmasligi, energiya zichligi, ishonchsizlik, moslashmaslik va boshqalar. Biroq, mutaxassislarning aksariyati bu muammolarni hal qilish mumkin deb hisoblaydilar va hayotni qo'llab-quvvatlashning biotexnik tizimlaridan foydalanishning bir qismi sifatida. kelajakdagi yirik kosmik aholi punktlari, oy, sayyora va sayyoralararo bazalar va boshqalar uzoq yerdan tashqari tuzilmalar - muqarrar.

Ekipajning hayotini ta'minlash tizimiga ko'plab texnik qurilmalar bilan bir qatorda biologik birliklarning kiritilishi, ularning ishlashi tirik materiya rivojlanishining murakkab qonunlariga muvofiq amalga oshiriladi, biotexnikani shakllantirishga sifat jihatidan yangi, ekologik yondashuvni talab qiladi. Hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlari, unda barcha bo'g'inlardagi materiya va energiya oqimlarining barqaror dinamik muvozanati va izchilligiga erishish kerak. Shu ma'noda, yashashga yaroqli har qanday kosmik kemani sun'iy ekologik tizim sifatida ko'rish kerak.

Aholi yashaydigan kosmik kema kamida bitta faol ishlaydigan biologik aloqani o'z ichiga oladi - uning mikroflorasi bo'lgan odam (ekipaj). Shu bilan birga, inson va mikroflora kosmik kemada sun'iy ravishda yaratilgan muhit bilan o'zaro ta'sirda mavjud bo'lib, materiya va energiya oqimlari nuqtai nazaridan biologik tizimning barqaror dinamik muvozanatini ta'minlaydi.

Shunday qilib, moddalar zahirasi va boshqa biologik aloqalar bo'lmagan taqdirda ham, kosmik kemada ekipajning hayoti to'liq ta'minlangan bo'lsa ham, yashashga yaroqli kosmik kema allaqachon sun'iy kosmik ekologik tizimdir. U tashqi muhitdan (kosmosdan) moddada to'liq yoki qisman ajratilishi mumkin, ammo uning bu muhitdan energiya (issiqlik) izolyatsiyasi butunlay chiqarib tashlanadi. Doimiy almashinuv atrof-muhit bilan energiya yoki hech bo'lmaganda doimiy issiqlikni olib tashlash har qanday sun'iy kosmik ekotizimning ishlashi uchun zarur shartdir.

21-asr insoniyat oldiga koinotni yanada tadqiq etishda yangi, yanada ulkan vazifalarni qo'yadi. (Aftidan, bu vazifalarni insoniyat XXI asr oldiga qo‘ymoqda desak, to‘g‘riroq bo‘lardi.) Bo‘lajak kosmik ekotizimning o‘ziga xos ko‘rinishini kosmik strukturaning maqsadi va orbitasiga qarab aniqlash mumkin (sayyoralararo boshqariladigan kosmik apparatlar, Yer orbital stantsiyasi, Oy bazasi, Mars bazasi, qurilish kosmik platformasi, asteroidlardagi turar-joy inshootlari majmuasi va boshqalar), ekipaj hajmi, ishlash muddati, elektr ta'minoti va texnik jihozlar va, albatta, ma'lum texnologik qurilmalarning tayyorlik darajasi bo'yicha. jarayonlar, shu jumladan boshqariladigan biosintez jarayonlari va ekotizimlarning biologik bo'g'inlarida modda va energiyaning boshqariladigan o'zgarishi jarayonlari.

Bugungi kunda shuni aytishimiz mumkinki, ilg'or kosmik tadqiqotlarning vazifalari va dasturlari SSSR va AQShda taxminan 2000 yilgacha davlat darajasida belgilangan. Keyingi asrning vazifalari haqida olimlar hali ham prognozlar shaklida gapirmoqdalar. Shunday qilib, 1984 yilda nashr etilgan (va 1979 yilda Rand korporatsiyasi xodimi tomonidan o'tkazilgan) tadqiqot natijalari anketa AQSh va Buyuk Britaniyadan kelgan 15 ta yetakchi ekspert) quyidagi jadvalda aks ettirilgan rasmni ochib berdi:

Insoniyatning kelajakdagi kosmik aholi punktlari muammolari bilan shug'ullanuvchi taniqli amerikalik fizik J. O'Nil 1974 yilda o'z prognozini e'lon qilgan, u 1988 yilda kosmosda 10 ming kishi ishlaydi, bu prognoz amalga oshmadi, lekin Bugungi kunda ko'plab mutaxassislar 1990 yilga kelib 50-100 kishi doimiy ravishda kosmosda ishlaydi deb ishoniladi.

Taniqli mutaxassis doktor Puttkamer (Germaniya) 1990 yildan 2000 yilgacha bo'lgan davr Yerga yaqin kosmosning joylashishi boshlanishi bilan tavsiflanadi, 2000 yildan keyin esa koinot aholisining avtonomiyasi ta'minlanishi va ekologik jihatdan yopiq yashash muhiti yaratilishi kerak, deb hisoblaydi. tizimi yaratilishi kerak.

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, odamning kosmosda bo'lish muddatining ko'payishi (bir necha yilgacha), ekipajning ko'payishi va kosmik kemaning Yerdan uzoqlashishi bilan biologik tadqiqotlar o'tkazish zarurati tug'iladi. iste'mol qilinadigan moddalarni va birinchi navbatda oziq-ovqat mahsulotlarini to'g'ridan-to'g'ri kosmik kemada qayta tiklash. Shu bilan birga, nafaqat texnik va iqtisodiy (ommaviy va energiya) ko'rsatkichlar hayotning biologik ta'minlanishi foydasiga, balki sun'iy kosmik ekotizimda hal qiluvchi bo'g'in sifatida odamlarning biologik ishonchliligining ko'rsatkichlari ham kam emas. Keling, ikkinchisini batafsilroq tushuntiramiz.

Inson tanasi va tirik tabiat o'rtasida bir qator o'rganilgan (va hozirgacha o'rganilmagan) aloqalar mavjud bo'lib, ularsiz uning muvaffaqiyatli uzoq muddatli hayotiy faoliyati mumkin emas. Bularga, masalan, uning tabiiy trofik birikmalari kiradi, ular kemada saqlanadigan materiallardan oziq-ovqat bilan to'liq almashtirilmaydi. Shunday qilib, odamlar uchun mutlaqo zarur bo'lgan ba'zi vitaminlar (oziq-ovqat karotinoidlari, askorbin kislotasi va boshqalar) saqlash vaqtida beqaror: yer sharoitida, masalan, C va P vitaminlari 5-6 oyni tashkil qiladi. Kosmik sharoitlarning ta'siri ostida, vaqt o'tishi bilan vitaminlarning kimyoviy qayta tuzilishi sodir bo'ladi, buning natijasida ular fiziologik faolligini yo'qotadilar. Shu sababli, ular doimiy ravishda biologik (yangi oziq-ovqat, masalan, sabzavot shaklida) ko'paytirilishi kerak yoki Mir stantsiyasida yillik rekord darajadagi kosmik parvoz paytida bo'lgani kabi, Yerdan muntazam ravishda etkazib berilishi kerak. Bundan tashqari, tibbiy va biologik tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kosmik parvoz sharoitida kosmonavtlar vitaminlarni ko'paytirishni talab qiladi. Shunday qilib, Skylab dasturi bo'yicha parvozlar paytida kosmonavtlarning B vitaminlari va S vitamini (askorbin kislotasi) iste'moli taxminan 10 baravar, A vitamini (akseroftol) - 2 baravar, D vitamini (kaltsiferol) - er yuzidagi me'yordan biroz yuqoriroqdir. Hozirgi vaqtda biologik kelib chiqadigan vitaminlar kimyoviy yo'l bilan olingan bir xil vitaminlarning tozalangan preparatlariga nisbatan aniq afzalliklarga ega ekanligi aniqlandi. Buning sababi shundaki, biomassa boshqa bir qator moddalar, jumladan, stimulyatorlar bilan birgalikda vitaminlarni o'z ichiga oladi va ular iste'mol qilinganda tirik organizmning metabolizmiga yanada samarali ta'sir qiladi.

Ma'lumki, tabiiy o'simlik oziq-ovqat mahsulotlarida barcha o'simlik oqsillari (aminokislotalar), lipidlar (asosiy yog' kislotalari), suvda eriydigan va qisman yog'da eriydigan vitaminlar, uglevodlar, biologik faol moddalar va tolalarning butun majmuasi mavjud. Ushbu oziq-ovqat komponentlarining metabolizmdagi roli juda katta (V.I. Yazdovskiy, 1988). Tabiiyki, qattiq ishlov berish rejimlarini (mexanik, termal, kimyoviy) o'z ichiga olgan kosmik ratsionni tayyorlashning mavjud jarayoni inson metabolizmidagi alohida muhim oziq-ovqat komponentlarining samaradorligini pasaytira olmaydi.

Ko'rinishidan, kosmik radioaktiv nurlanishning kemada uzoq vaqt saqlanadigan oziq-ovqat mahsulotlariga mumkin bo'lgan kümülatif ta'sirini ham hisobga olish kerak.

Binobarin, oziq-ovqatning kaloriya miqdorini belgilangan me'yorga to'ldirishning o'zi etarli emas, kosmonavtning ovqati iloji boricha xilma-xil va yangi bo'lishi kerak.

Frantsuz biologlari tomonidan toza suvning biologik faol molekulalarning ma'lum xususiyatlarini "eslab qolish" va keyin bu ma'lumotni tirik hujayralarga etkazish qobiliyatini kashf etishi "tirik" va "o'lik" suv haqidagi qadimgi xalq ertak donoligiga oydinlik kirita boshlaganga o'xshaydi. Agar bu kashfiyot tasdiqlansa, u holda uzoq muddatli kosmik kemalarda suvni qayta tiklashning asosiy muammosi paydo bo'ladi: suv biologik faol "tirik" suvni almashtirishga qodir bo'lgan ko'p izolyatsiya qilingan tsikllarda fizik va kimyoviy usullar bilan tozalanadimi yoki olinadimi?

Kimyoviy yo'l bilan olingan sun'iy gazsimon yashash joyiga ega kosmik kemaning alohida hajmida uzoq vaqt qolish inson tanasiga befarq emas, uning barcha avlodlari biogen kelib chiqishi atmosferasida mavjud bo'lgan, deb taxmin qilish mumkin. yanada xilma-xildir. Tirik organizmlar ma'lum kimyoviy elementlarning izotoplarini (shu jumladan kislorod O 16, O 17, O 18 barqaror izotoplarini) ajrata olish, shuningdek molekulalardagi izotoplarning kimyoviy bog'lanish kuchidagi kichik farqlarni aniqlash qobiliyatiga ega bo'lishi tasodifiy emas. H 2 O, CO 2 va boshqalar Ma'lumki, kislorodning atom og'irligi uni ishlab chiqarish manbasiga bog'liq: havodagi kislorod suvdagi kisloroddan bir oz og'irroqdir. Tirik organizmlar bu farqni "his qiladilar", garchi faqat maxsus massa spektrometrlari uni miqdoriy jihatdan aniqlay oladi. Kosmik parvoz sharoitida kimyoviy toza kislorod bilan uzoq vaqt nafas olish inson organizmida oksidlanish jarayonlarining kuchayishiga va o'pka to'qimalarida patologik o'zgarishlarga olib kelishi mumkin.

Shuni ta'kidlash kerakki, biogen kelib chiqishi va o'simlik fitontsidlari bilan boyitilgan havo inson uchun alohida o'rin tutadi. Fitonsidlar doimiy ravishda o'simliklar tomonidan ishlab chiqariladigan biologik faol moddalardir, ular bakteriyalarni, mikroskopik qo'ziqorinlarni va protozoalarni o'ldiradigan yoki bostiradi. Atrofdagi havoda fitontsidlarning mavjudligi, qoida tariqasida, inson tanasi uchun foydalidir va havoda tazelik hissini keltirib chiqaradi. Misol uchun, Skylab stantsiyasining uchinchi amerikalik ekipaji qo'mondoni uning ekipaji limon fitonsidlari bilan boyitilgan havoni nafas olishdan zavqlanganini ta'kidladi.

Konditsionerlarda ("Legionerlar kasalligi") joylashgan bakteriyalar bilan odam infektsiyasining ma'lum holatlarida, fitonsidlar kuchli dezinfektsiyalash vositasi bo'lib, yopiq ekotizimlardagi konditsioner tizimlariga nisbatan ular bu imkoniyatni yo'q qilishlari mumkin. M. T. Dmitriev tomonidan olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, fitonsidlar nafaqat to'g'ridan-to'g'ri, balki bilvosita ham ta'sir qilishi mumkin, havoning bakteritsid xususiyatini oshiradi va inson organizmiga foydali ta'sir ko'rsatadigan engil salbiy ionlar miqdorini oshiradi. Bu havodagi kiruvchi og'ir musbat ionlar sonini kamaytiradi. O'simliklarni atrof-muhit mikroflorasidan himoya qilish funktsiyasining noyob tashuvchisi bo'lgan fitonsidlar nafaqat o'simlikni o'rab turgan havoga tarqalibgina qolmay, balki o'simliklarning biomassasida ham mavjud. Sarimsoq, piyoz, xantal va boshqa ko'plab o'simliklar fitonsidlarga eng boy. Ularni oziq-ovqat sifatida iste'mol qilgan holda, inson tanaga kiradigan yuqumli mikrofloraga qarshi sezilmaydigan, ammo juda samarali kurash olib boradi.

Sun'iy kosmik ekotizimdagi biologik aloqalarning odamlar uchun ahamiyati haqida gapirganda, kosmonavtlarning hissiy stressini kamaytirish va psixologik qulaylikni oshirish omili sifatida yuqori o'simliklarning alohida ijobiy rolini ta'kidlab o'tish mumkin emas. Kosmik stansiyalar bortida yuqori o'simliklar bilan tajriba o'tkazishga majbur bo'lgan barcha kosmonavtlar o'z baholarida bir ovozdan edi. Shunday qilib, L. Popov va V. Ryumin "Salyut-6" orbital stansiyasida "Malakit" (tropik orkide bilan qoplangan vitrajli issiqxona) va "Oazis" (sabzavot va vitaminli ekinlar bilan jihozlangan tajriba issiqxonasi) tajriba issiqxonalarida o'simliklarni parvarish qilishdan zavqlanishdi. o'simliklar). Ular sug'orishni amalga oshirdilar, o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini kuzatdilar, profilaktik tekshiruvlar va issiqxonalarning texnik qismida ish olib bordilar va kamdan-kam dam olish daqiqalarida orkide tirik ichki makoniga qoyil qolishdi. “Biologik tadqiqotlar bizga katta zavq bag‘ishladi. Bizda, masalan, orkide o'rnatilgan malaxit o'rnatildi va biz uni Yerga yuborganimizda, biz qandaydir yo'qotishlarni his qildik, stantsiya kamroq qulay bo'ldi. L. Popov qo‘ngandan keyin shunday dedi. “Malakit bilan kosmik kompleks bortida ishlash bizga doimo alohida mamnuniyat baxsh etgan”, - deya qo'shimcha qildi V.Ryumin L.Popovga.

1985 yil 14 oktyabrda “Salyut-7” orbital stansiyasi bortida kosmonavtlar V. Djanibekov va G. Grechkolarning orbitada olib borilgan ishlari yakunlariga bag‘ishlangan matbuot anjumanida bort muhandisi (G. Grechko) shunday dedi: “Barchaga. tirik mavjudotlar, kosmosdagi har bir niholga alohida, g'amxo'rlik bilan munosabatda bo'ladi: ular sizga Yerni eslatadi va kayfiyatingizni ko'taradi.

Shunday qilib, yuqori o'simliklar kosmonavtlarga nafaqat sun'iy ekologik tizimning bo'g'ini yoki ilmiy tadqiqot ob'ekti, balki tanish yerdagi muhitning estetik elementi, kosmonavtning uzoq, qiyin va shiddatli hayotida tirik hamrohi sifatida kerak. missiya. Va bu estetik tomoni va kosmik kemadagi issiqxonaning psixologik roli emasmi, S.P. Korolev bo'lajak kosmik parvozlarga tayyorgarlik ko'rayotganda, u keyingi savol sifatida quyidagi savolni tuzgan: "Sizda nima bo'lishi mumkin? minimal xarajat va parvarish talab qiladigan manzarali o'simliklardan og'ir sayyoralararo kosmik kemaga yoki og'ir orbital kosmik kemaga?» stantsiyasida (yoki issiqxonada)? Va bu savolga birinchi javob bugun allaqachon olingan: bu tropik orkide, ular kosmik stantsiyaning atmosferasini yoqtirganga o'xshaydi.

Uzoq muddatli kosmik parvozlarning ishonchliligi va xavfsizligini ta'minlash muammosini muhokama qilar ekan, akademik O. G. Gazenko va hammualliflar (1987) to'g'ri ta'kidlaydilar: "ba'zida tirik tabiat bilan aloqa qilish uchun ongsiz ma'naviy ehtiyoj haqiqiy kuchga aylanadi, bu esa tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. iqtisodiy samaradorlik va sun'iy biosferalarni insoniyatni tarbiyalagan tabiiy muhitga imkon qadar yaqinlashtirishning texnik maqsadga muvofiqligini ko'rsatadigan qat'iy ilmiy faktlar. Shu nuqtai nazardan qaraganda, biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimini yaratishga qaratilgan strategik yo'nalish juda to'g'ri ko'rinadi. Va yana: "Insonni tabiatdan ajratishga urinishlar juda tejamkor emas. Biologik tizimlar katta kosmik aholi punktlarida moddalarning aylanishini boshqalarga qaraganda yaxshiroq ta'minlaydi.

Biologik tizimlarning biologik bo'lmaganlarga nisbatan asosiy afzalliklaridan biri bu ularning barqaror ishlashi uchun minimal hajmdagi nazorat va boshqaruv funktsiyalari (E. Ya. Shepelev, 1975). Ushbu afzallik atrof-muhit bilan doimiy o'zaro ta'sirda bo'lgan tirik tizimlarning barcha biologik darajalarda - bitta organizmning bitta hujayrasidan populyatsiyalar va biogeotsenozlargacha - tushunish darajasidan qat'i nazar, omon qolish jarayonlarini to'g'rilashning tabiiy qobiliyati bilan bog'liq. inson tomonidan har qanday vaqtda bu jarayonlar va uning sun'iy ekotizimdagi moddalar aylanishi jarayoniga zarur tuzatishlar kiritish qobiliyati yoki qobiliyati (aniqrog'i, tayyorligi).

Sun'iy kosmik ekotizimlarning murakkablik darajasi har xil bo'lishi mumkin: zahiralardagi eng oddiy tizimlardan, moddalarni fizik-kimyoviy qayta tiklash va individual biologik bog'lanishlardan foydalanish tizimlaridan tortib, moddalarning deyarli yopiq biologik aylanishiga ega tizimlargacha. Biologik bo'g'inlar va trofik zanjirlar soni, shuningdek, har bir bo'g'indagi individlar soni, yuqorida aytib o'tilganidek, maqsad va maqsadlarga bog'liq. texnik xususiyatlar kosmik kema.

Sun'iy kosmik ekotizimning samaradorligi va asosiy parametrlari, shu jumladan biologik bog'lanishlar tabiatdagi moddalarning biologik aylanishi jarayonlarini miqdoriy tahlil qilish va mahalliy tabiiy ekotizimlarning energiya samaradorligini baholash asosida oldindan aniqlanishi va hisoblanishi mumkin. Keyingi bo'lim ushbu masalaga bag'ishlangan.

BIOLOGIK SIKLIDAGI MADDALARNING RELESI

Biologik aloqalar asosida shakllangan yopiq ekologik tizim kelajakdagi yirik kosmik aholi punktlari uchun ideal hayotni ta'minlash tizimi sifatida qaralishi kerak. Bugungi kunda bunday tizimlarni yaratish hali ham sinovlar guruhi bilan individual biologik aloqalarni o'rnatish uchun hisob-kitoblar, nazariy konstruktsiyalar va yer sinovlari bosqichida.

Eksperimental biotexnika hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarini sinovdan o'tkazishning asosiy maqsadi ekipaj bilan ekotizimdagi moddalarning barqaror, deyarli yopiq aylanishiga va asosan ichki dinamikaga asoslangan uzoq muddatli dinamik muvozanat rejimida sun'iy ravishda hosil bo'lgan biotsenozning nisbatan mustaqil mavjudligiga erishishdir. nazorat mexanizmlari. Shuning uchun hayotni qo'llab-quvvatlashning biotexnik tizimlarida ulardan eng samarali foydalanish uchun Yer biosferasidagi moddalarning biologik aylanishi jarayonlarini chuqur o'rganish talab etiladi.

Tabiatdagi biologik sikl - bu tuproq, o'simliklar, hayvonlar va mikroorganizmlar o'rtasidagi moddalar va kimyoviy elementlarning aylanma estafetasi (aylanishi). Uning mohiyati quyidagicha. O'simliklar (avtotrof organizmlar) energiyaga muhtoj bo'lmagan jonsiz minerallarni va atmosferadagi karbonat angidridni o'zlashtiradi. Bu moddalar o'simlik organizmlarining organik biomassasi tarkibiga kiradi, ular fotosintez jarayonida Quyoshdan nurlanish energiyasini aylantirish natijasida olinadigan katta energiya zaxirasiga ega. O'simlik biomassasi oziq-ovqat zanjirlari orqali hayvonlar va inson organizmlarida (geterotrof organizmlar) o'z o'sishi, rivojlanishi va ko'payishi uchun ushbu moddalar va energiyaning bir qismidan foydalangan holda aylanadi. O'lik organik moddalar bilan oziqlanadigan bakteriyalar, zamburug'lar, protozoa va organizmlarni o'z ichiga olgan organizmlarni (parchalovchilar yoki parchalovchilarni) yo'q qilish, chiqindilarni mineralizatsiya qilish. Nihoyat, moddalar va kimyoviy elementlar tuproqqa, atmosferaga yoki suv muhitiga qaytariladi. Natijada, tirik organizmlarning tarmoqlangan zanjiri orqali moddalar va kimyoviy elementlarning ko'p davrli migratsiyasi sodir bo'ladi. Quyosh energiyasi bilan doimiy ravishda qo'llab-quvvatlanadigan bu migratsiya biologik tsiklni tashkil qiladi.

Umumiy biologik tsiklning individual tsikllarini ko'paytirish darajasi 90-98% ga etadi, shuning uchun biz faqat shartli ravishda uning to'liq yopilishi haqida gapirishimiz mumkin. Biosferaning asosiy aylanishlari uglerod, azot, kislorod, fosfor, oltingugurt va boshqa oziq moddalarning aylanishlaridir.

Tirik va jonsiz moddalar tabiiy biologik aylanishda ishtirok etadi.

Tirik materiya biogendir, chunki u faqat Yerda mavjud tirik organizmlarning ko'payishi natijasida hosil bo'ladi. Biosferada mavjud bo'lgan jonsiz moddalar biogen kelib chiqishi mumkin (daraxtlarning po'stlog'i va barglari, o'simlikdan pishgan va ajratilgan mevalar, artropodlarning xitin qoplamalari, hayvonlarning shoxlari, tishlari va sochlari, qushlarning patlari, hayvonlarning najaslari va boshqalar) .), va abiogenik (faol vulqonlarning emissiyasi, er ostidan chiqadigan gazlar).

O'z massasi bo'yicha sayyoramizning tirik moddasi biosferaning ahamiyatsiz qismini tashkil qiladi: quruq vazndagi Yerning butun biomassasi er qobig'i massasining yuz mingdan bir foizini tashkil qiladi (2 ∙ 10 19 tonna). Biroq, er qobig'ining "madaniy" qatlamini shakllantirishda, juda ko'p miqdordagi tirik organizmlar o'rtasida moddalar va kimyoviy elementlarning keng ko'lamli estafetasini amalga oshirishda hal qiluvchi rol o'ynaydigan tirik materiyadir. Bu tirik materiyaning bir qator o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq.

Metabolizm (metabolizm). Tirik organizmdagi metabolizm - bu organizmda doimiy ravishda sodir bo'ladigan biokimyoviy reaktsiyalar jarayonida modda va energiyaning barcha o'zgarishlarining yig'indisidir.

Tirik organizm va uning atrof-muhit o'rtasidagi doimiy moddalar almashinuvi hayotning eng muhim xususiyatidir.

Organizmning tashqi muhit bilan metabolizmining asosiy ko'rsatkichlari oziq-ovqatning miqdori, tarkibi va kaloriyaliligi, tirik organizm tomonidan iste'mol qilinadigan suv va kislorod miqdori, shuningdek, organizmning ushbu moddalardan foydalanish darajasi va energiya. ovqat. Metabolizm assimilyatsiya (organizmga tashqaridan kiritilgan moddalarni aylantirish) va dissimilyatsiya (organik moddalarning parchalanishi) jarayonlariga asoslanadi.

Termodinamik nomutanosiblik barqarorligi. Termodinamikaning ikkinchi qonuniga (qonuniga) muvofiq, ishni bajarish uchun faqat energiyaning mavjudligi etarli emas, balki potentsial farq yoki energiya darajalarining mavjudligi ham zarur. Entropiya har qanday energiya tizimi tomonidan potentsial farqning "yo'qolishi" o'lchovidir va shunga mos ravishda ushbu tizim tomonidan ish ishlab chiqarish qobiliyatini yo'qotish o'lchovidir.

Jonsiz tabiatda sodir bo'ladigan jarayonlarda ishning bajarilishi tizim entropiyasining oshishiga olib keladi. Shunday qilib, issiqlik uzatish uchun jarayonning yo'nalishi termodinamikaning ikkinchi qonunini o'ziga xos tarzda aniqlaydi: ko'proq isitiladigan jismdan kamroq isitiladigan tanaga. Nol harorat farqi bo'lgan tizimda (jismlarning bir xil haroratida) maksimal entropiya kuzatiladi.

Jonli materiya, tirik organizmlar jonsiz tabiatdan farqli o'laroq, bu qonunga qarshi turadi. Hech qachon muvozanatda bo'lmasdan, ular doimiy ravishda uning o'rnatilishiga qarshi harakat qilishadi, bu esa qonuniy ravishda mavjud tashqi sharoitlarga mos kelishi kerak. Tirik organizmlar tirik tizimning o'ziga xos holatini saqlab qolish uchun doimo energiya sarflaydi. Bu eng muhim xususiyat adabiyotda Bauer printsipi yoki tirik tizimlarning barqaror muvozanatsizligi printsipi sifatida tanilgan. Bu tamoyil tirik organizmlar ochiq nomutanosib tizimlar ekanligini ko'rsatadi, ular jonsizlardan farq qiladi, ular entropiyaning kamayishi yo'nalishi bo'yicha rivojlanadi.

Bu xususiyat butun biosferaga xos bo'lib, u ham muvozanatsiz dinamik tizimdir. Tizimning tirik moddasi juda katta potentsial energiya tashuvchisi,

O'z-o'zini ko'paytirish qobiliyati va biomassa to'planishining yuqori intensivligi. Tirik materiya o'z individlari sonini ko'paytirish, ko'payish istagi bilan ajralib turadi. Tirik materiya, shu jumladan odamlar, hayot uchun maqbul bo'lgan barcha makonni to'ldirishga intiladi. Tirik organizmlarning ko'payish intensivligi, ularning o'sishi va biomassaning to'planishi ancha yuqori. Tirik organizmlarning ko'payish tezligi, qoida tariqasida, ularning hajmiga teskari proportsionaldir. Tirik organizmlarning kattaligining xilma-xilligi tirik tabiatning yana bir xususiyatidir.

Tirik organizmlardagi metabolik reaksiyalarning yuqori sur'atlari, jonsiz tabiatdagi reaksiyalar tezligidan uch-to'rt marta yuqori bo'lishi metabolik jarayonlarda biologik tezlatuvchilar - fermentlarning ishtiroki bilan bog'liq. Biroq, biomassaning har bir birligini oshirish yoki energiya birligini to'plash uchun tirik organizm dastlabki massani to'plangan massadan bir yoki ikki marta kattaroq miqdorda qayta ishlashga muhtoj.

Turli xillik, yangilanish va evolyutsiya qobiliyati. Biosferaning tirik moddasi har xil, juda qisqa (kosmik miqyosda) hayot davrlari bilan tavsiflanadi. Tirik mavjudotlarning umri bir necha soatdan (hatto daqiqalardan) yuzlab yillargacha o'zgarib turadi. Hayotiy faoliyat jarayonida organizmlar litosfera, gidrosfera va atmosferaning kimyoviy elementlari atomlarini o'zlaridan o'tkazadilar, ularni saralaydilar va ma'lum turdagi organizmlarning biomassasining o'ziga xos moddalari shaklida kimyoviy elementlarni bog'laydilar. Bundan tashqari, organik dunyoning biokimyoviy bir xilligi va birligi doirasida ham (barcha zamonaviy tirik organizmlar asosan oqsillardan qurilgan) Jonli tabiat U o'zining ulkan morfologik xilma-xilligi va materiya shakllarining xilma-xilligi bilan ajralib turadi. Hammasi bo'lib 2 milliondan ortiq. organik birikmalar tirik materiya tarkibiga kiradi. Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, jonsiz moddalarning tabiiy birikmalari (minerallari) soni bor-yo'g'i 2 mingga yaqin.Tirik tabiatning morfologik xilma-xilligi ham katta: Yerdagi o'simliklar olamiga deyarli 500 ming tur, hayvonlar esa 1 million 500 tur kiradi. ming.

Bir hayot aylanish jarayonida shakllangan tirik organizm atrof-muhit sharoitlarining o'zgarishiga cheklangan moslashish qobiliyatiga ega. Biroq tirik organizmlarning nisbatan qisqa umr ko‘rish davri har bir avlod tomonidan to‘plangan ma’lumotlarni genetik irsiyat apparati orqali uzatish va bu ma’lumotlarni keyingi avlod tomonidan hisobga olish orqali avloddan-avlodga doimiy yangilanib borishiga xizmat qiladi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, bir avlod organizmlarining qisqa umr ko'rish davomiyligi doimiy o'zgarib turadigan tashqi muhitda butun turning yashashi uchun to'laydigan narxdir.

Evolyutsiya jarayoni asosan yuqori organizmlarga xosdir.

Borliqning kollektivligi. Tirik materiya aslida Yerda alohida ajratilgan turlar (populyatsiyalar) emas, balki biotsenozlar shaklida mavjud. Populyatsiyalarning o'zaro bog'liqligi ularning bir-biriga trofik (oziq-ovqat) bog'liqligi bilan bog'liq bo'lib, ularsiz bu turlarning mavjudligi mumkin emas.

Bu moddalarning biosfera biologik aylanishida ishtirok etuvchi tirik materiyaning asosiy sifat belgilaridir. Miqdoriy jihatdan biosferada biomassaning to'planish intensivligi shundayki, o'rtacha har sakkiz yilda Yer biosferasidagi barcha tirik moddalar yangilanadi. Hayotiy tsiklni tugatgandan so'ng, organizmlar hayotlari davomida undan olgan barcha narsalarni tabiatga qaytaradilar.

Mahalliy geolog A.V.Lapo (1979) tomonidan ishlab chiqilgan biosferadagi tirik materiyaning asosiy funktsiyalariga energiya (energiya to'planishi va trofik zanjirlarda energiya o'zgarishi bilan biosintez), kontsentratsiya (moddaning tanlab to'planishi), halokat (mineralizatsiya va tayyorlash) kiradi. tsiklga kiritish uchun moddalar ), atrof-muhitni shakllantirish (atrof-muhitning fizik va kimyoviy parametrlarini o'zgartirish) va transport (moddalarni uzatish) funktsiyalari.

EKOTIZIMLAR SAMARALIK BO'LADIMI?

Keling, savolga javob berishga harakat qilaylik: moddalarning biologik aylanishining samaradorligini ushbu tsiklning eng yuqori trofik bo'g'ini sifatida odamlarning ozuqaviy ehtiyojlarini qondirish nuqtai nazaridan baholash mumkinmi?

Savolga taxminiy javobni biologik aylanish jarayonlarini tahlil qilish va energiya almashinuvi va tabiiy ekotizimlarning mahsuldorligini o'rganishga energiya yondashuvi asosida olish mumkin. Haqiqatan ham, agar tsiklning moddalari doimiy sifat o'zgarishlariga duchor bo'lsa, unda bu moddalarning energiyasi yo'qolmaydi, balki yo'naltirilgan oqimlarda taqsimlanadi. Biologik tsiklning bir trofik darajasidan ikkinchisiga o'tgan biokimyoviy energiya asta-sekin o'zgaradi va tarqaladi. Trofik darajadagi materiya energiyasining o'zgarishi o'zboshimchalik bilan emas, balki ma'lum qonuniyatlarga muvofiq sodir bo'ladi va shuning uchun u muayyan biogeotsenoz doirasida boshqariladi.

"Biogeotsenoz" tushunchasi "ekotizim" tushunchasiga o'xshaydi, ammo birinchisi yanada qattiq semantik yukni ko'taradi. Agar ekotizim deyarli har qanday avtonom mavjud bo'lgan tabiiy yoki sun'iy biokompleks (chumolilar uyasi, akvarium, botqoq, o'lik daraxt tanasi, o'rmon, ko'l, okean, Yer biosferasi, kosmik kema kabinasi va boshqalar) deb atalsa, u holda biogeotsenoz sifat darajalaridan biri hisoblanadi. ekotizim , uning majburiy o'simliklar jamoasi (fitotsenoz) chegaralari bilan belgilanadi. Ekotizim, bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi har qanday turg'un tirik organizmlar to'plami kabi, har qanday biologik tizimga faqat supraorganizm darajasida qo'llaniladigan toifadir, ya'ni alohida organizm ekotizim bo'la olmaydi.

Moddalarning biologik aylanishi yer biogeotsenozining ajralmas qismidir. Maxsus mahalliy biogeotsenozlarda moddalarning biologik aylanishi mumkin, ammo talab qilinmaydi.

Energiya aloqalari biogeotsenozda doimo trofik bog'lanishlarga hamroh bo'ladi. Ular birgalikda har qanday biogeotsenozning asosini tashkil qiladi. Umuman olganda, biogeotsenozning beshta trofik darajasini ajratish mumkin (jadval va 2-rasmga qarang), ular orqali uning barcha tarkibiy qismlari zanjir bo'ylab ketma-ket taqsimlanadi. Odatda biogeotsenozlarda bir nechta shunday zanjirlar hosil bo'ladi, ular ko'p marta shoxlanadi va kesishadi, murakkab oziq (trofik) tarmoqlarni hosil qiladi.

Biogeotsenozda trofik darajalar va oziq zanjirlari

Birinchi trofik darajadagi organizmlar - birlamchi ishlab chiqaruvchilar, avtotroflar (o'z-o'zini oziqlantirish) va shu jumladan mikroorganizmlar va yuqori o'simliklar noorganiklardan organik moddalarni sintez qilish jarayonlarini amalga oshiradilar. Ushbu jarayon uchun energiya manbai sifatida avtotroflar yorug'lik quyosh energiyasidan (fototroflar) yoki ma'lum mineral birikmalarning oksidlanish energiyasidan (xemotroflar) foydalanadilar. Fototroflar sintez uchun zarur bo'lgan uglerodni karbonat angidriddan oladi.

An'anaviy ravishda yashil o'simliklarda (pastki va yuqori) fotosintez jarayonini quyidagi kimyoviy reaktsiya shaklida tasvirlash mumkin:

Oxir oqibat, energiya kam bo'lgan noorganik moddalardan (karbonat angidrid, suv, mineral tuzlar, mikroelementlar) organik moddalar(asosan uglevodlar), hosil bo'lgan moddaning kimyoviy bog'larida saqlanadigan energiya tashuvchisi. Bu reaksiyada moddaning bir gramm molekulasini (180 g glyukoza) hosil qilish uchun 673 kkal quyosh energiyasi talab qilinadi.

Fotosintezning samaradorligi bevosita o'simliklarning yorug'lik nurlanishining intensivligiga bog'liq. Yer yuzasida o'rtacha radiatsion quyosh energiyasining miqdori taxminan 130 Vt / m2 ni tashkil qiladi. Bunday holda, 0,38 dan 0,71 mikrongacha bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'ida joylashgan nurlanishning faqat bir qismi fotosintetik faoldir. O'simlik bargiga yoki mikrosuv o'tlari bo'lgan suv qatlamiga tushgan nurlanishning katta qismi aks etadi yoki barg yoki qatlam orqali befoyda o'tadi va so'rilgan nurlanish asosan o'simlik transpiratsiyasi paytida suvning bug'lanishiga sarflanadi.

Natijada, o'rtacha energiya Jarayon samaradorligi Er sharining butun o'simlik qoplamining fotosintezi Yerga tushadigan quyosh nuri energiyasining taxminan 0,3% ni tashkil qiladi. Yashil o'simliklarning o'sishi uchun qulay sharoitlarda va inson yordami bilan individual plantatsiyalar yorug'lik energiyasini 5-10% samaradorlik bilan bog'lashi mumkin.

Geterotrof (hayvon) organizmlardan tashkil topgan keyingi trofik darajadagi organizmlar (iste'mol qiluvchilar) oxir-oqibatda birinchi trofik darajada to'plangan o'simlik biomassasi hisobiga o'z hayotini ta'minlaydi. O'simlik biomassasida saqlanadigan kimyoviy energiya uglevodlarning kislorod bilan teskari birikmasi jarayonida ajralib chiqishi, issiqlikka aylanishi va atrof-muhitga tarqalishi mumkin. O'simlik biomassasini oziq-ovqat sifatida ishlatib, hayvonlar nafas olish jarayonida uni oksidlanishga duchor qiladi. Bunday holda, fotosintezning teskari jarayoni sodir bo'ladi, bunda oziq-ovqat energiyasi chiqariladi va ma'lum samaradorlik bilan o'sish va o'sishga sarflanadi. hayotiy faoliyat geterotrof organizm.

Miqdoriy jihatdan, biogeotsenozda o'simlik biomassasi hayvonlar biomassasidan "oldinda" bo'lishi kerak, odatda kamida ikki kattalik tartibida. Shunday qilib, er yuzidagi hayvonlarning umumiy biomassasi uning o'simlik biomassasining 1-3% dan oshmaydi.

Geterotrof organizmning energiya almashinuvining intensivligi uning massasiga bog'liq. Tana hajmining oshishi bilan vazn birligi uchun hisoblangan va vaqt birligida so'rilgan kislorod miqdorida ifodalangan metabolizm tezligi sezilarli darajada kamayadi. Bundan tashqari, nisbiy dam olish holatida (standart metabolizm) hayvonning metabolik tezligi uning funktsiya shakliga ega bo'lgan massasiga bog'liqligi. y = Ax k (X- hayvonning vazni; A Va k- koeffitsientlar), o'sish jarayonida hajmini o'zgartiradigan bir xil turdagi organizmlar uchun ham, har xil vazndagi, ammo ma'lum bir guruh yoki sinfni ifodalovchi hayvonlar uchun ham amal qiladi.

Shu bilan birga, hayvonlarning turli guruhlari metabolizm darajasining ko'rsatkichlari allaqachon bir-biridan sezilarli darajada farq qiladi. Bu farqlar, ayniqsa, faol metabolizmga ega bo'lgan hayvonlar uchun juda muhimdir, ular mushaklarning ishiga, xususan, motor funktsiyalariga energiya sarfi bilan tavsiflanadi.

Hayvon organizmining (har qanday darajadagi iste'molchi) ma'lum bir vaqt davomida energiya balansi odatda quyidagi tenglik bilan ifodalanishi mumkin:

E = E 1 + E 2 + E 3 + E 4 + E 5 ,

Qayerda E- oziq-ovqatning energiya (kaloriya miqdori) (kuniga kkal), E 1 - asosiy metabolik energiya; E 2 - tananing energiya iste'moli, E 3 - tananing "toza" ishlab chiqarish energiyasi, E 4 - foydalanilmagan oziq-ovqat moddalarining energiyasi, E 5 - najas va tana sekretsiyalarining energiyasi.

Oziq-ovqat hayvon va inson tanasiga kiradigan oddiy energiyaning yagona manbai bo'lib, uning hayotiy funktsiyalarini ta'minlaydi. "Oziq-ovqat" tushunchasi turli xil hayvon organizmlari uchun har xil sifat mazmuniga ega va faqat ma'lum bir tirik organizm tomonidan iste'mol qilinadigan va foydalaniladigan moddalarni o'z ichiga oladi. unga kerak.

Kattalik E bir kishi uchun kuniga o'rtacha 2500 kkal. Bazal metabolik energiya E 1 tananing to'liq dam olish holatida va ovqat hazm qilish jarayonlari bo'lmaganida metabolik energiyani ifodalaydi. U tanadagi hayotni saqlab qolish uchun sarflanadi, tana sirtining o'lchamiga bog'liq bo'lib, organizm tomonidan atrof-muhitga beriladigan issiqlikka aylanadi. Miqdoriy ko'rsatkichlar E 1 odatda 1 kg massa yoki tananing 1 m 2 yuzasi uchun o'ziga xos birliklarda ifodalanadi. Ha, odam uchun E 1 kilogramm tana vazniga kuniga 32,1 kkal. Birlik sirt maydoni uchun E 1 xil organizmlar (sutemizuvchilar) deyarli bir xil.

Komponent E 2 atrof-muhit harorati o'zgarganda termoregulyatsiya uchun tananing energiya sarfini, shuningdek, har xil turdagi faoliyat va tana ishlarini o'z ichiga oladi: chaynash, ovqat hazm qilish va assimilyatsiya qilish, tanani harakatlantirganda mushaklarning ishlashi va boshqalar. Miqdori bo'yicha E 2 atrof-muhit harorati sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Harorat tana uchun maqbul darajadan ko'tarilganda va tushganda, uni tartibga solish uchun qo'shimcha energiya sarfi talab qilinadi. Issiq qonli hayvonlar va odamlarda doimiy tana haroratini tartibga solish jarayoni ayniqsa rivojlangan.

Komponent E 3 ikkita qismni o'z ichiga oladi: organizmning o'z biomassasining (yoki populyatsiyasining) o'sish energiyasi va qo'shimcha ishlab chiqarish energiyasi.

O'z biomassasining ko'payishi, qoida tariqasida, doimiy ravishda vazn ortib borayotgan yosh o'sayotgan organizmda, shuningdek, zahiradagi ozuqa moddalarini hosil qiluvchi organizmda sodir bo'ladi. Komponentning bu qismi E 3 nolga teng bo'lishi mumkin, shuningdek, oziq-ovqat etishmasligi bo'lsa (tana vazn yo'qotadi) salbiy qiymatlarni qabul qiladi.

Qo'shimcha ishlab chiqarish energiyasi organizm tomonidan ko'payish, dushmanlardan himoya qilish va boshqalar uchun ishlab chiqarilgan moddalarda mavjud.

Har bir shaxs o'z hayoti davomida yaratilgan mahsulotlarning minimal miqdori bilan cheklanadi. Ikkilamchi mahsulotlarni yaratishning nisbatan yuqori darajasi, masalan, chigirtkalarga xos bo'lgan 10-15% (iste'mol qilinadigan ozuqa) ko'rsatkichi deb hisoblanishi mumkin. Termoregulyatsiyaga katta miqdorda energiya sarflaydigan sutemizuvchilar uchun bir xil ko'rsatkich 1 - 2% darajasida.

Komponent E 4 - organizm tomonidan ishlatilmaydigan va u yoki bu sabablarga ko'ra tanaga kirmagan oziq-ovqat moddalaridagi energiya.

Energiya E 5, oziq-ovqatning to'liq hazm bo'lmasligi va assimilyatsiya qilinishi natijasida tana sekretsiyalarida mavjud bo'lib, iste'mol qilinadigan oziq-ovqatning 30-60% dan (yirik tuyoqli hayvonlarda) 1-20% gacha (kemiruvchilarda).

Hayvon organizmi tomonidan energiyani aylantirish samaradorligi miqdoriy jihatdan sof (ikkilamchi) ishlab chiqarishning iste'mol qilingan oziq-ovqatning umumiy miqdoriga nisbati yoki sof ishlab chiqarishning hazm qilingan oziq-ovqat miqdoriga nisbati bilan aniqlanadi. Oziq-ovqat zanjirida har bir trofik bo'g'inning (darajaning) samaradorligi (samaradorligi) o'rtacha 10% ni tashkil qiladi. Bu shuni anglatadiki, oziq-ovqat maqsadining har bir keyingi trofik darajasida kaloriya tarkibidagi (yoki massa bo'yicha) avvalgisining energiyasidan 10% dan oshmaydigan mahsulotlar hosil bo'ladi. Bunday ko'rsatkichlar bilan to'rt darajadagi ekotizimning oziq-ovqat zanjirida birlamchi quyosh energiyasidan foydalanishning umumiy samaradorligi foizning kichik qismini tashkil qiladi: o'rtacha atigi 0,001%.

Ishlab chiqarishni ko'paytirishning umumiy samaradorligining past qiymatiga qaramay, Yer aholisining aksariyati o'zini nafaqat asosiy, balki ikkilamchi ishlab chiqaruvchilardan ham muvozanatli ovqatlanish bilan to'liq ta'minlaydi. Alohida tirik organizmga kelsak, ularning ba'zilarida oziq-ovqatdan (energiyadan) foydalanish samaradorligi ancha yuqori va ko'plab texnik vositalarning samaradorlik ko'rsatkichlaridan oshib ketadi. Misol uchun, cho'chqa iste'mol qilingan oziq-ovqat energiyasining 20 foizini yuqori kaloriyali go'shtga aylantiradi.

Iste'molchilarning oziq-ovqat bilan ta'minlangan energiyadan foydalanish samaradorligi odatda ekologiyada ekologik energiya piramidalari yordamida baholanadi. Bunday piramidalarning mohiyati oziq-ovqat zanjiri bo'g'inlarini bir-birining ustiga to'rtburchaklar bo'ysunuvchi joylashuvi ko'rinishidagi vizual tasviridir, ularning uzunligi yoki maydoni har bir kishi uchun mos keladigan trofik darajadagi energiya ekvivalentiga to'g'ri keladi. vaqt birligi. Oziq-ovqat zanjirlarini tavsiflash uchun raqamlar piramidalari (to'rtburchaklar maydonlari oziq-ovqat zanjirining har bir darajasidagi shaxslar soniga to'g'ri keladi) va biomassa piramidalari (har biridagi organizmlarning umumiy biomassasi miqdoriga nisbatan bir xil) ham qo'llaniladi. Daraja).

Biroq, energiya piramidasi ma'lum bir oziq-ovqat zanjiri doirasida biologik jamoalarning funktsional tashkil etilishining eng to'liq tasvirini beradi, chunki u oziq-ovqat biomassasining ushbu zanjir orqali o'tish dinamikasini hisobga olishga imkon beradi.

SUN'IY VA TABIY BIOSFERA EKOTIZIMLARI: O'XSHASHLARI VA FARQLARI.

K. E. Tsiolkovskiy birinchi bo'lib kosmik raketada ekipaj hayoti uchun zarur bo'lgan barcha moddalarning aylanishi uchun yopiq tizimni, ya'ni yopiq ekotizimni yaratishni taklif qildi. U kosmik kemada Yer biosferasida sodir bo'ladigan moddalarning o'zgarishining barcha asosiy jarayonlarini miniatyurada takrorlash kerak deb hisoblagan. Biroq, deyarli yarim asr davomida bu taklif ilmiy fantastika gipotezasi sifatida mavjud edi.

50-yillarning oxiri va 60-yillarning boshlarida AQSH, SSSR va boshqa baʼzi mamlakatlarda tez rivojlangan moddalarning biologik aylanishi jarayonlari asosida sunʼiy kosmik ekotizimlarni yaratish boʻyicha amaliy ishlar. Bunga 1957 yilda birinchi sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshining uchirilishi bilan kosmik tadqiqotlar davrini ochgan astronavtikaning muvaffaqiyatlari yordam berganiga shubha yo'q.

Keyingi yillarda, bu ishlar kengayib, chuqurlashib borar ekan, ko'pchilik tadqiqotchilar qo'yilgan muammo dastlab o'ylanganidan ancha murakkabroq ekanligiga ishonch hosil qilishlari mumkin edi. Bu nafaqat erdan, balki kosmik tadqiqotlarni ham amalga oshirishni talab qildi, bu esa, o'z navbatida, katta moddiy va moliyaviy xarajatlarni talab qildi va yirik kosmik kemalar yoki tadqiqot stantsiyalarining etishmasligi tufayli to'sqinlik qildi. Shunga qaramay, SSSRda ushbu davrda ekotizimlarning alohida er usti eksperimental namunalari ushbu tizimlar moddalari aylanishining hozirgi aylanishiga ba'zi biologik aloqalar va odamlarni kiritish bilan yaratilgan. “Kosmos-92”, “Kosmos-605”, “Kosmos-782”, “Kosmos-936” kabi kosmik sun’iy yo‘ldoshlar, kemalar va stansiyalarda biologik obyektlarni nol tortishish sharoitida o‘stirish texnologiyalarini ishlab chiqish bo‘yicha bir qator ilmiy tadqiqotlar ham olib borildi. ”, “Salyut-6” va boshqalar. Tadqiqot natijalari bugungi kunda kelajakdagi yopiq kosmik ekotizimlar va kosmonavtlar hayotini biologik ta'minlash tizimlarini qurish uchun asos sifatida qabul qilingan ba'zi qoidalarni shakllantirish imkonini beradi.

Shunday qilib, yirik sun'iy kosmik ekotizimlar va tabiiy biosfera uchun umumiy narsa. ekotizimlar? Avvalo, bu ularning nisbiy izolyatsiyasi, ularning asosiy belgilari odamlar va boshqa tirik biologik birliklar, moddalarning biologik aylanishi va energiya manbaiga bo'lgan ehtiyoj.

Yopiq ekologik tizimlar - elementlarning uyushgan tsikliga ega bo'lgan tizimlar bo'lib, ularda ba'zi birliklarning biologik almashinuvi uchun ma'lum tezlikda foydalaniladigan moddalar o'rtacha bir xil tezlikda ularning almashinuvining yakuniy mahsulotidan dastlabki holatiga boshqa birliklar tomonidan qayta tiklanadi. biologik almashinuvning bir xil sikllarida ishlatiladi.(Gitelzon va boshq., 1975).

Shu bilan birga, ekotizim moddalarning to'liq aylanishiga erishmasdan, ilgari yaratilgan zahiralardagi moddalarning bir qismini qaytarib bo'lmaydigan tarzda iste'mol qilmasdan yopiq qolishi mumkin.

Tabiiy er usti ekotizimi materiyada deyarli yopiq, chunki aylanish sikllarida faqat yerdagi moddalar va kimyoviy elementlar ishtirok etadi (har yili Yerga tushadigan kosmik materiyaning ulushi Yer massasining 2 × 10-14 foizidan oshmaydi). Yerdagi moddalar va elementlarning er aylanishining bir necha marta takrorlanadigan kimyoviy aylanishlarida ishtirok etish darajasi ancha yuqori va yuqorida aytib o'tilganidek, individual tsikllarning 90-98% ko'payishini ta'minlaydi.

Sun'iy yopiq ekotizimda yer biosferasidagi barcha xilma-xil jarayonlarni takrorlash mumkin emas. Biroq, bunga intilmaslik kerak, chunki biosfera umuman moddalarning biologik aylanishiga asoslangan odamlar bilan sun'iy yopiq ekotizimning ideali bo'la olmaydi. Inson hayotini ta'minlash maqsadida cheklangan yopiq makonda sun'iy ravishda yaratilgan moddalarning biologik aylanishini tavsiflovchi bir qator fundamental farqlar mavjud.

Bu asosiy farqlar nima?

Cheklangan yopiq makonda inson hayotini ta'minlash vositasi sifatida moddalarning sun'iy biologik aylanishi ko'lamini erning biologik tsiklining ko'lami bilan taqqoslab bo'lmaydi, garchi uning individual biologik aloqalaridagi jarayonlarning borishi va samaradorligini belgilaydigan asosiy qonuniyatlar. sun'iy ekotizimdagi o'xshash bog'lanishlarni tavsiflash uchun qo'llanilishi mumkin. Yer biosferasida 500 mingga yaqin o'simlik va 1,5 million turdagi hayvonlar ishtirok etadilar, ular ma'lum bir tanqidiy sharoitlarda (masalan, tur yoki populyatsiyaning nobud bo'lishi) biosferaning barqarorligini saqlab turishga qodir. Sun'iy ekotizimda turlarning vakilligi va individlar soni juda cheklangan bo'lib, bu sun'iy ekotizimga kiritilgan har bir tirik organizmning "mas'uliyatini" keskin oshiradi va ekstremal sharoitlarda uning biologik barqarorligiga talablarni oshiradi.

Yer biosferasida moddalar va kimyoviy elementlarning aylanishi vaqt va makonda muvofiqlashtirilmagan, har biri o'ziga xos tezlikda sodir bo'ladigan juda ko'p turli xil, mustaqil va o'zaro faoliyat tsikllarga asoslanadi. Sun'iy ekotizimda bunday sikllarning soni cheklangan, har bir tsiklning moddalar aylanishidagi roli; ko'p marta ko'payadi va tizimdagi jarayonlarning kelishilgan sur'atlari biologik hayotni ta'minlash tizimining barqaror ishlashi uchun zarur shart sifatida qat'iy saqlanishi kerak.

Biosferada o'lik jarayonlarning mavjudligi moddalarning tabiiy aylanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi, chunki Yerda hali ham birinchi marta aylanishda ishtirok etadigan moddalarning katta miqdordagi zahiralari mavjud. Bundan tashqari, o'lik jarayonlarda moddalarning massasi Yerning bufer imkoniyatlaridan beqiyos darajada kamroq. Sun'iy kosmik LSSda massa, hajm va energiya iste'moli bo'yicha har doim mavjud bo'lgan umumiy cheklovlar biologik LSS tsiklida ishtirok etadigan moddalar massasiga tegishli cheklovlarni qo'yadi. Bu holda har qanday o'lik jarayonning mavjudligi yoki shakllanishi butun tizimning samaradorligini sezilarli darajada pasaytiradi, uning yopiqlik ko'rsatkichini pasaytiradi, boshlang'ich moddalar zahiralaridan tegishli kompensatsiyani talab qiladi va natijada ushbu zaxiralarning ko'payishiga olib keladi. tizimda.

Ko'rib chiqilayotgan sun'iy ekotizimlardagi moddalarning biologik aylanishining eng muhim xususiyati - bu moddalar aylanishining sifat va miqdoriy xususiyatlarida odamlarning hal qiluvchi roli. Gyre in Ushbu holatda pirovard natijada asosiy haydovchi bo'lgan shaxs (ekipaj) ehtiyojlarini qondirish manfaatlarida amalga oshiriladi. Qolgan biologik ob'ektlar inson muhitini saqlash funktsiyalarini bajaradi. Shunga asoslanib, sun'iy ekotizimdagi har bir biologik tur turning maksimal mahsuldorligiga erishish uchun eng maqbul yashash sharoitlari bilan ta'minlanadi. Yer biosferasida biosintez jarayonlarining intensivligi birinchi navbatda ma'lum bir hududga quyosh energiyasi oqimi bilan belgilanadi. Aksariyat hollarda bu imkoniyatlar cheklangan: Yer yuzasida quyosh radiatsiyasining intensivligi Yer atmosferasidan tashqariga qaraganda taxminan 10 baravar past. Bundan tashqari, har bir tirik organizm omon qolishi va rivojlanishi uchun doimo yashash sharoitlariga moslashishi, oziq-ovqat topish haqida g'amxo'rlik qilishi va hayotiy energiyasining katta qismini bunga sarflashi kerak. Shu sababli, Yer biosferasidagi biosintezning intensivligini biologik hayotni qo'llab-quvvatlovchi suyuqliklarning asosiy vazifasi - insonning ozuqaviy ehtiyojlarini qondirish nuqtai nazaridan optimal deb hisoblash mumkin emas.

Yer biosferasidan farqli o'laroq, sun'iy ekotizimlar keng ko'lamli abiotik jarayonlarni va biosfera va uning elementlarini shakllantirishda sezilarli, lekin ko'pincha ko'r-ko'rona rol o'ynaydigan omillarni (ob-havo va iqlim ta'siri, qurib qolgan tuproqlar va yaroqsiz hududlar, Kimyoviy xossalari suv va boshqalar).

Ushbu va boshqa farqlar sun'iy ekotizimlarda materiyaning o'zgarishining sezilarli darajada yuqori samaradorligiga, aylanish tsikllarini amalga oshirishning yuqori tezligiga va ko'proq yordam beradi. yuqori qiymatlar Inson hayotini biologik qo'llab-quvvatlash tizimining samaradorligi.

Kosmos ekipajlari uchun biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimi HAQIDA

Biologik hayotni ta'minlash - bu cheklangan yopiq makonda insonning oziq-ovqat, suv va kislorodga bo'lgan asosiy fiziologik ehtiyojlarini ta'minlaydigan maxsus tanlangan, o'zaro bog'langan va o'zaro bog'liq bo'lgan biologik ob'ektlar (mikroorganizmlar, yuqori o'simliklar, hayvonlar), sarflanadigan moddalar va texnik vositalarning sun'iy to'plami. , asosan moddalarning barqaror biologik aylanishi asosida.

Biologik hayotni ta'minlash tizimlarida tirik organizmlar (bioob'ektlar) va texnik vositalarning zarur kombinatsiyasi bizga ushbu tizimlarni ham biotexnika deb atashga imkon beradi. Bunda texnik vositalar deganda biokompleks tarkibiga kiradigan biologik ob'ektlarning (gaz muhitining tarkibi, bosimi, harorati va namligi, yashash maydonining yoritilishi, sanitariya-gigiyena) normal hayoti uchun zarur shart-sharoitlarni ta'minlovchi quyi tizimlar, bloklar va qurilmalar tushuniladi. va suv sifatining gigienik ko'rsatkichlari, operatsion yig'ish, qayta ishlash yoki chiqindilarni yo'q qilish va boshqalar). Biologik hayotni ta'minlashning asosiy texnik vositalariga energiya ta'minoti va energiyani yorug'likka aylantirish, cheklangan yopiq makonda atmosferaning gaz tarkibini tartibga solish va saqlash, haroratni nazorat qilish, kosmik issiqxona bloklari, oshxonalar va fizik va kimyoviy regeneratsiya vositalarini o'z ichiga oladi. suv va havo, qayta ishlash, tashish va mineralizatsiya qurilmalari chiqindilari va boshqalar. Tizimdagi moddalarni qayta tiklash uchun bir qator jarayonlar fizik-kimyoviy usullar yordamida ham samarali amalga oshirilishi mumkin (52-betdagi rasmga qarang).

LSS ning biologik ob'ektlari odamlar bilan birgalikda biokompleksni tashkil qiladi. Biokompleks tarkibiga kiradigan tirik organizmlarning turlari va son tarkibi barqaror muvozanatni ta'minlashi uchun aniqlanadi. boshqariladigan almashinuv ekipaj va biokompleksning tirik organizmlari o'rtasidagi moddalar. Biokompleksning o'lchamlari (miqyosi) va biokompleksda mavjud bo'lgan tirik organizmlar turlarining soni kerakli mahsuldorlikka, hayotni ta'minlash tizimining yopilish darajasiga bog'liq va makonning o'ziga xos texnik va energiya imkoniyatlari bilan bog'liq holda belgilanadi. tuzilishi, uning ishlash muddati va ekipaj a'zolarining soni. Tirik organizmlarni biokompleksga tanlash tamoyillari biologik ob'ektlarning o'rnatilgan trofik munosabatlariga asoslangan tabiiy er usti jamoalari va boshqariladigan biogeotsenozlar ekologiyasidan olinishi mumkin.

Biologik hayotni ta'minlovchi suyuqliklarning trofik tsikllarini shakllantirish uchun biologik turlarni tanlash eng qiyin vazifadir.

Biologik hayotni ta'minlash tizimida ishtirok etuvchi har bir biologik ob'ekt o'zining hayotiy faoliyati uchun nafaqat sof jismoniy makonni, balki ma'lum bir biologik tur uchun zarur yashash sharoitlari to'plamini o'z ichiga olgan ma'lum bir yashash maydonini (ekologik joyni) talab qiladi: uning yo'lini ta'minlash. turmush tarzi, ovqatlanish usuli va atrof-muhit sharoitlari. Shuning uchun tirik organizmlarning biologik hayotni ta'minlash tizimining bir qismi sifatida muvaffaqiyatli ishlashi uchun ular egallagan makon hajmi juda cheklangan bo'lmasligi kerak. Boshqacha qilib aytganda, boshqariladigan kosmik kemaning maksimal minimal o'lchamlari bo'lishi kerak, undan pastda unda biologik hayotni ta'minlash komponentlaridan foydalanish imkoniyati istisno qilinadi.

Ideal holatda, ekipajning hayotini ta'minlash uchun mo'ljallangan va barcha tirik aholini o'z ichiga olgan dastlabki saqlanadigan moddalar massasi ushbu kosmik ob'ekt ichidagi moddalarning aylanishida unga qo'shimcha massa kiritmasdan ishtirok etishi kerak. Shu bilan birga, inson uchun zarur bo'lgan barcha moddalarni qayta tiklash va cheksiz ish vaqtiga ega bo'lgan bunday yopiq biologik hayotni ta'minlash tizimi, agar uning ko'rib chiqilayotgan variantlarini hisobga oladigan bo'lsak, bugungi kunda amaliy real tizimdan ko'ra nazariyroqdir. yaqin kelajakda kosmik ekspeditsiyalar uchun.

Termodinamik ma'noda (energiya jihatidan) har qanday ekotizimni yopib bo'lmaydi, chunki ekotizimning tirik qismlari va uning atrofidagi makon o'rtasida doimiy energiya almashinuvi uning mavjudligi uchun zaruriy shartdir. Quyosh atrof-muhitdagi kosmik kemalarning hayotini ta'minlashning biologik tizimlari uchun erkin energiya manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin, ammo keng ko'lamli biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarining ishlashi uchun katta miqdordagi energiyaga bo'lgan ehtiyoj bu muammoni samarali texnik echimlarni talab qiladi. quyosh energiyasini doimiy ravishda yig'ish, konsentratsiyalash va kosmik kemaga kiritish, shuningdek, past potentsial energiyani keyinchalik kosmik issiqlik energiyasiga chiqarish.

Tirik organizmlardan kosmik parvozda foydalanish bilan bog'liq holda paydo bo'ladigan alohida savol, ular uzoq vaqt vaznsizlikka qanday ta'sir qiladi? Tirik organizmlarga ta'sirini Yerda taqlid qilish va o'rganish mumkin bo'lgan kosmik parvoz va kosmosning boshqa omillaridan farqli o'laroq, vaznsizlik ta'sirini faqat kosmik parvozda aniqlash mumkin.

YASHIL O‘SIMLAR BIOLOGIK HAYOT TIZIMLARINING ASOSIY BO‘LGASI sifatida

Yuqori quruqlikdagi o'simliklar biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimining asosiy va eng ehtimolli elementlari hisoblanadi. Ular nafaqat odamlar uchun ko'pgina mezonlarga muvofiq to'liq oziq-ovqat ishlab chiqarishga, balki suv va atmosferani qayta tiklashga ham qodir. Hayvonlardan farqli o'laroq, o'simliklar oddiy birikmalardan vitaminlarni sintez qilishga qodir. Deyarli barcha vitaminlar o'simliklarning barglari va boshqa yashil qismlarida hosil bo'ladi.

Yuqori o'simliklarning biosintezi samaradorligi, birinchi navbatda, yorug'lik rejimi bilan belgilanadi: kuchayishi bilan yorug'lik oqimi fotosintezning intensivligi ma'lum darajaga ko'tariladi, shundan so'ng fotosintezning yorug'lik bilan to'yinganligi sodir bo'ladi. Quyosh nurida fotosintezning maksimal (nazariy) samaradorligi 28% ni tashkil qiladi. Bilan zich ekinlar uchun haqiqiy sharoitda yaxshi sharoitlar yetishtirish u yetishi mumkin: 15%.

Sun'iy sharoitda maksimal fotosintezni ta'minlagan fiziologik (fotosintetik faol) nurlanishning (PAR) optimal intensivligi 150-200 Vt / m2 (Nichiporovich, 1966) edi. O'simliklarning mahsuldorligi (bahorgi bug'doy, arpa) 1 m2 uchun kuniga 50 g biomassaga (kuniga 1 m2 uchun 17 g gacha don) yetdi. Yopiq tizimlarda turp etishtirish uchun yorug'lik rejimlarini tanlash bo'yicha o'tkazilgan boshqa tajribalarda ildiz ekinlarining hosildorligi 30 g biomassa (quruq vaznda) biologik mahsuldorligi bilan 22-24 kun ichida 1 m 2 dan 6 kg gacha bo'lgan. ) kuniga 1 m 2 (Lisovskiy, Shilenko, 1970). Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, dala sharoitida ekinlarning o'rtacha kunlik unumdorligi 1 m 2 uchun 10 g ni tashkil qiladi.

Biosikl: "yuqori o'simliklar - odam" inson hayotini ta'minlash uchun ideal bo'lar edi, agar uzoq kosmik parvoz paytida faqat o'simlik manbalaridan olingan oqsillar va yog'lar bilan to'yingan bo'lsa va o'simliklar barcha inson chiqindilarini muvaffaqiyatli minerallashtirib, undan foydalana olsa.

Biroq, kosmik issiqxona biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimiga yuklangan barcha masalalarni hal qila olmaydi. Ma'lumki, masalan, yuqori o'simliklar bir qator moddalar va elementlarning aylanishida ishtirok etishni ta'minlay olmaydi. Shunday qilib, natriy o'simliklar tomonidan iste'mol qilinmaydi va NaCl (stol tuzi) tsikli muammosini ochiq qoldiradi. Molekulyar azotning o'simliklar tomonidan fiksatsiyasi ildiz tugunlari tuproq bakteriyalari yordamisiz mumkin emas. Ma'lumki, SSSRda tasdiqlangan inson ovqatlanishining fiziologik standartlariga muvofiq, kamida yarmi. kunlik norma Ratsiondagi oqsillar hayvonlardan olingan oqsillardan, hayvonlarning yog'lari esa 75% gacha bo'lishi kerak. umumiy norma dietada yog'lar.

Agar yuqorida ko'rsatilgan me'yorlarga muvofiq ovqatlanishning o'simlik qismining kaloriya miqdori dietaning umumiy kaloriya tarkibining 65% ni tashkil qilsa (Salyut-6 stantsiyasida kosmonavtning kunlik ovqatlanish ratsionining o'rtacha kaloriya qiymati 3150 kkal edi. ), keyin kerakli miqdordagi o'simlik biomassasini olish uchun kamida 15 - 20 m2 bir kishining taxminiy maydoni bo'lgan issiqxona. Oziq-ovqat uchun ishlatilmaydigan o'simlik chiqindilarini (taxminan 50%), shuningdek, biomassani kunlik uzluksiz ko'paytirish uchun oziq-ovqat konveyeriga bo'lgan ehtiyojni hisobga olgan holda, issiqxonaning haqiqiy maydoni kamida 2-3 ga oshirilishi kerak. marta.

Olingan biomassaning yeyilmaydigan qismini qo'shimcha ishlatish bilan issiqxonaning samaradorligi sezilarli darajada oshishi mumkin. Biomassadan foydalanishning turli usullari mavjud: ozuqa moddalarini ekstraksiya yoki gidroliz orqali olish, fizik-kimyoviy yoki biologik mineralizatsiya, to'g'ridan-to'g'ri foydalanish. pazandachilikni qayta ishlash, hayvonlarning ozuqasi shaklida foydalaning. Ushbu usullarni amalga oshirish tegishli qo'shimcha texnik vositalar va energiya xarajatlarini ishlab chiqishni talab qiladi, shuning uchun optimal echimni faqat butun ekotizimning umumiy texnik va energiya ko'rsatkichlarini hisobga olgan holda olish mumkin.

Biologik hayotni qo'llab-quvvatlovchi suyuqliklarni yaratish va ulardan foydalanishning dastlabki bosqichlarida moddalarning to'liq aylanishining ayrim masalalari hali hal etilmagan, iste'mol qilinadigan moddalarning bir qismi kosmik kemada taqdim etilgan zaxiralardan olinadi. Bunday hollarda issiqxonaga vitaminlarni o'z ichiga olgan yangi o'tlarning minimal talab qilinadigan miqdorini ko'paytirish vazifasi yuklanadi. Ekish maydoni 3-4 m2 bo'lgan issiqxona bir kishining vitamin ehtiyojlarini to'liq qondirishi mumkin. Bunday ekotizimlarda yuqori o'simliklar - odamlarning biosiklidan qisman foydalanishga asoslangan holda, moddalarni qayta tiklash va ekipajning hayotini ta'minlash uchun asosiy yuk fizik-kimyoviy ishlov berish usullariga ega tizimlar tomonidan amalga oshiriladi.

Amaliy kosmonavtika asoschisi S.P.Korolev hech qanday cheklovlar bilan cheklanmagan kosmik parvozni orzu qilgan. Faqatgina bunday parvoz, S.P. Korolevning so'zlariga ko'ra, elementlar ustidan g'alaba qozonishni anglatadi. 1962 yilda u kosmik biotexnologiya uchun ustuvor vazifalar to'plamini quyidagicha shakllantirdi: "Biz "Tsiolkovskiy bo'yicha" issiqxonani bosqichma-bosqich oshirib boradigan aloqalar yoki bloklar bilan rivojlantirishni boshlashimiz kerak va biz "kosmik o'rim-yig'im" ustida ishlashni boshlashimiz kerak. Bu ekinlarning tarkibi qanday, qanday ekinlar? Ularning samaradorligi, foydaliligi? Issiqxonaning uzoq muddatli mavjudligiga asoslanib, o'z urug'laringizdan ekinlarning qaytarilishi (takrorlanishi)? Bu ishni qaysi tashkilotlar amalga oshiradi: o'simlikchilik sohasida (va tuproq, namlik va boshqalar masalalari), mexanizatsiyalash va "engil-issiqlik-quyosh" texnologiyasi va issiqxonalar uchun uni tartibga solish tizimlarida. , va boshqalar.?"

Ushbu formulada, aslida, "Tsiolkovskiy bo'yicha issiqxona", ya'ni odamni zarur yangi oziq-ovqat bilan ta'minlaydigan issiqxona yaratilgunga qadar erishilishi va hal qilinishi ta'minlanishi kerak bo'lgan asosiy ilmiy va amaliy maqsad va vazifalarni aks ettiradi. uzoq kosmik parvoz paytida.o'simlik manbalaridan oziq-ovqat, shuningdek, suv va havoni tozalash. Kelajakdagi sayyoralararo kosmik kemalarning kosmik issiqxonasi ularning dizaynining ajralmas qismiga aylanadi. Bunday issiqxonada yuqori o'simliklarni ekish, o'sishi, rivojlanishi va yig'ish uchun maqbul sharoitlar ta'minlanishi kerak. Issiqxona yorug'likni taqsimlash va havoni tozalash moslamalari, ozuqa eritmalarini tayyorlash, tarqatish va etkazib berish, transpiratsiya namligini yig'ish va boshqalar bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Sovet va xorijiy olimlar bunday yirik issiqxonalarni yaratish ustida muvaffaqiyatli ishlamoqda. yaqin kelajakda kosmik kemalar uchun.

Bugungi kunda kosmik o'simliklar o'sishi hali ham o'z rivojlanishining dastlabki bosqichida va yangi maxsus tadqiqotlarni talab qiladi, chunki yuqori o'simliklarning kosmik parvozning ekstremal sharoitlariga, birinchi navbatda, vaznsizlik sharoitlariga reaktsiyasi bilan bog'liq ko'plab savollar haligacha noaniq bo'lib qolmoqda. Vaznsizlik holati ko'plab jismoniy hodisalarga, tirik organizmlarning hayotiy faoliyati va xatti-harakatlariga, hatto bort uskunasining ishlashiga juda katta ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun dinamik vaznsizlik ta'sirining samaradorligini faqat to'g'ridan-to'g'ri orbital kosmik stansiyalar bortida o'tkaziladigan to'liq miqyosli tajribalarda baholash mumkin.

Tabiiy sharoitda o'simliklar bilan tajribalar ilgari Salyut stansiyalari va Kosmos seriyali sun'iy yo'ldoshlarida (Kosmos-92, 605, 782, 936, 1129 va boshqalar) o'tkazilgan. Yuqori o'simliklarni etishtirish bo'yicha tajribalarga alohida e'tibor berildi. Buning uchun turli xil maxsus qurilmalar ishlatilgan, ularning har biriga ma'lum nom berilgan, masalan, "Vazon", "Svetoblok", "Fiton", "Biogravistat" va boshqalar. Har bir qurilma, qoida tariqasida, bitta muammoni hal qilish. Shunday qilib, kichik santrifüj "Biogravistat" nol tortishish va markazdan qochma kuchlar sohasida ko'chatlarni o'stirish jarayonlarini qiyosiy baholash uchun xizmat qildi. O'stirish jarayonlari "Vazon" qurilmasida sinovdan o'tkazildi piyoz astronavtlar ratsioniga vitamin qo'shimchasi sifatida patlarda. “Svetoblok” qurilmasida birinchi marta sun’iy oziq muhitda ajratilgan kameraga ekilgan, tortishish kuchi yo‘q sharoitda gullagan Arabidopsis o‘simligi, “Fiton” qurilmasida esa Arabidopsis urug‘i olindi. Oazis tadqiqot inshootlarida kultivatsiya bloklari, yoritish, suv ta'minoti, majburiy shamollatish va telemetrik haroratni nazorat qilish tizimidan iborat kengroq muammolar hal qilindi. "Oazis" o'rnatishda no'xat va bug'doy o'simliklarida tortishish kuchi etishmasligi bilan bog'liq noqulay omillar ta'sirini kamaytirish vositasi sifatida elektr stimulyatsiyasi bilan etishtirish rejimlari sinovdan o'tkazildi.

AQShda Skylab, Spacelab va Kolumbiya (Shuttle) bortida kosmik parvoz sharoitida yuqori o'simliklar bilan bir qator tajribalar o'tkazildi.

Ko'plab tajribalar shuni ko'rsatdiki, kosmik ob'ektlarda oddiy erdagi sharoitlardan sezilarli darajada farq qiladigan sharoitlarda o'simliklarni etishtirish muammosi hali to'liq hal qilinmagan. Bu, masalan, o'simliklar rivojlanishning generativ bosqichida o'sishni to'xtatadigan holatlar uchun ham kam uchraydi. O'simliklarning o'sishi va rivojlanishining barcha bosqichlarida etishtirish texnologiyasini ishlab chiqish bo'yicha hali ham katta miqdordagi ilmiy tajribalar mavjud. Shuningdek, kosmik parvozning turli omillarining o'simliklarga salbiy ta'sirini bartaraf etishga yordam beradigan o'simlik kultivatorlari va individual texnik vositalarning konstruktsiyalarini ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish kerak bo'ladi.

Yuqori quruqlikdagi o'simliklardan tashqari, quyi o'simliklar ham yopiq ekotizimlarning avtotrof bo'g'inining elementlari sifatida qaraladi. Bularga suv fototroflari - bir hujayrali suvo'tlar: yashil, ko'k-yashil, diatomlar va boshqalar kiradi. Ular dengiz va okeanlarda birlamchi organik moddalarning asosiy ishlab chiqaruvchilari hisoblanadi. Eng ko'p ma'lum bo'lgan chuchuk suv mikroskopik suvo'tlari Chlorella bo'lib, ko'plab olimlar uni yopiq kosmik ekotizimning ishlab chiqarish bo'g'inining asosiy biologik ob'ekti sifatida afzal ko'rishadi.

Xlorella madaniyati bir qator ijobiy xususiyatlar bilan ajralib turadi. Karbonat angidridni assimilyatsiya qilish orqali madaniyat kislorodni chiqaradi. Intensiv etishtirish bilan 30-40 litr xlorella suspenziyasi bir kishining gaz almashinuvini to'liq ta'minlashi mumkin. Bunday holda, biokimyoviy tarkibi bo'yicha ozuqa qo'shimchasi sifatida foydalanish uchun maqbul bo'lgan biomassa hosil bo'ladi va tegishli ishlov berish bilan inson ratsioniga qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Xlorella biomassasida oqsillar, yog'lar va uglevodlar nisbati etishtirish sharoitiga qarab o'zgarishi mumkin, bu esa nazorat ostida biosintez jarayonini amalga oshirish imkonini beradi. Laboratoriyada etishtirishda intensiv xlorella kulturalarining mahsuldorligi kuniga 1 m2 uchun 30 dan 60 g gacha quruq moddani tashkil qiladi. Yuqori yorug'lik ostida maxsus laboratoriya kultivatorlarida o'tkazilgan tajribalarda xlorella hosili kuniga 1 m2 dan 100 g quruq moddaga etadi. Xlorella vaznsizlikdan eng kam ta'sir qiladi. Uning hujayralari bardoshli tsellyuloza o'z ichiga olgan qobiqga ega va noqulay yashash sharoitlariga eng chidamli.

Sun'iy ekotizimda bo'g'in sifatida xlorellaning kamchiliklari orasida CO 2 assimilyatsiya koeffitsienti va inson nafas olish koeffitsienti o'rtasidagi nomuvofiqlik, gaz fazasida CO 2 kontsentratsiyasini oshirish zarurati kiradi. samarali ish biologik regeneratsiya aloqalari, xlorella suvo'tlarining biogen elementlarga bo'lgan ehtiyojlarining inson sekretsiyasida ushbu elementlarning mavjudligi bilan ba'zi bir nomuvofiqlik, biomassaning hazm bo'lishiga erishish uchun xlorella hujayralarini maxsus davolash zarurati. Umuman olganda, bir hujayrali suv o'tlari (xususan, Chlorella), yuqori o'simliklardan farqli o'laroq, tartibga soluvchi qurilmalarga ega emas va madaniyatda ishonchli samarali ishlashi uchun biosintez jarayonini avtomatlashtirilgan boshqarishni talab qiladi.

Barcha turdagi suv o'tlari uchun tajribalarda maksimal samaradorlik ko'rsatkichlari 11 dan 16% gacha (mikroalglarning yorug'lik energiyasidan foydalanishning nazariy samaradorligi 28%). Biroq, yuqori hosildorlik va kam energiya iste'moli odatda qarama-qarshi talablardir, chunki hosilning nisbatan past optik zichligida maksimal samaradorlik ko'rsatkichlariga erishiladi.

Hozirgi vaqtda sun'iy ekotizimlarning avtotrofik bo'g'inining namunaviy biologik ob'ektlari sifatida bir hujayrali suv o'tlari Chlorella, shuningdek, boshqa mikrosuv o'tlari (Scenedesmus, Spirulina va boshqalar) ishlatiladi.

yutuq va istiqbollar

Yerga yaqin fazoni o‘rganish va o‘zlashtirish bo‘yicha amaliy tajriba to‘planishi bilan kosmik tadqiqotlar dasturlari tobora murakkablashib bormoqda. Kelajakdagi uzoq muddatli kosmik missiyalar uchun hayotni ta'minlashning biologik tizimlarini shakllantirishning asosiy masalalarini bugungi kunda hal qilish kerak, chunki biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarining qismlari bilan olib borilgan ilmiy tajribalar boshidan yakuniygacha uzoq davom etishi bilan tavsiflanadi. natija olinadi. Bu, xususan, biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarida bo'g'inlar sifatida tanlangan ko'plab tirik organizmlarda ob'ektiv ravishda mavjud bo'lgan nisbatan uzoq rivojlanish tsikllari, shuningdek, trofik va boshqa aloqalarning uzoq muddatli oqibatlari to'g'risida ishonchli ma'lumot olish zarurati bilan bog'liq. tirik organizmlar uchun odatda faqat keyingi avlodlarda paydo bo'lishi mumkin bo'lgan biolinklar. Bunday biologik tajribalarni tezlashtirish usullari hali mavjud emas. Aynan shu holat biologik hayotni qo'llab-quvvatlash tizimlarida, shu jumladan odamlarda energiya va massa uzatish jarayonlarini o'rganish bo'yicha tajribalarni muddatidan ancha oldin boshlashni talab qiladi.

Kosmik ekipajlar hayotini ta'minlashning biologik tizimlarini yaratishning asosiy masalalari birinchi navbatda yer sharoitida ishlab chiqilishi va hal qilinishi kerakligi aniq. Buning uchun maxsus texnik va tibbiy-biologik markazlar, jumladan, kuchli ilmiy-tadqiqot va sinov bazalari, katta hajmli bosimli kameralar, kosmik parvoz sharoitlarini taqlid qiluvchi stendlar va boshqalar yaratildi va yaratilmoqda. Bosim ostida amalga oshirilgan murakkab yerdagi tajribalarda. sinovchilar guruhlari ishtirokida kameralar, tizimlar va aloqalarning bir-biri bilan va odamlar bilan muvofiqligi aniqlanadi, uzoq vaqt ishlaydigan sun'iy ekotizimdagi biologik aloqalarning barqarorligi aniqlanadi, qabul qilingan qarorlarning samaradorligi va ishonchliligi baholanadi; va biologik hayotni qo'llab-quvvatlash variantini tanlash uni ma'lum bir kosmik ob'ekt yoki parvozga nisbatan yakuniy chuqur o'rganish uchun amalga oshiriladi.

60-70-yillarda SSSRda sun'iy kosmik ekotizimlar ekipajlari uchun biologik hayotni ta'minlash tizimlarini yaratishga qaratilgan bir qator noyob ilmiy tajribalar o'tkazildi. 1968 yil noyabr oyida SSSRda uchta sinovchi ishtirokida uzoq muddatli (yillik) tajriba yakunlandi. Uning asosiy maqsadlari issiqxona sharoitida yashil ekinlarni yetishtirishda moddalarni qayta tiklashning fizik-kimyoviy usullari hamda insonning vitaminlar va tolaga bo‘lgan ehtiyojini to‘ldirishning biologik usuliga asoslangan hayotni ta’minlashning integratsiyalashgan tizimining texnik vositalari va texnologiyalarini sinovdan o‘tkazish va sinovdan o‘tkazish edi. Bu tajriba issiqxonaning ekin maydoni atigi 7,5 m2, biomassa hosildorligi bir kishi uchun kuniga o'rtacha 200 g ni tashkil etdi. Ekinlar to'plamiga Xibin karami, hodan, suv teresi va arpabodiyon kiradi.

Tajriba davomida inson ishtirokida yuqori o'simliklarni yopiq hajmda normal o'stirish va substratni sug'orish uchun uni qayta tiklashsiz transpiratsiya suvidan qayta-qayta foydalanish imkoniyati aniqlandi. Issiqxonada moddalarning qisman regeneratsiyasi amalga oshirildi, bu oziq-ovqat va kislorodning minimal cheklanishini ta'minladi - 3-4%.

1970 yilda SSSR xalq xo'jaligi yutuqlari ko'rgazmasida SSSR Glavmikrobiopromining Butunittifoq ilmiy-tadqiqot biotexnika instituti tomonidan taqdim etilgan va kompleksning optimal tarkibini aniqlashga mo'ljallangan hayotni ta'minlash tizimining eksperimental modeli namoyish etildi. biotexnika bloklari va ularning ishlash tartibi. Modelning hayotni qo'llab-quvvatlash tizimi uch kishining suv, kislorod va toza bo'lgan ehtiyojlarini qondirish uchun ishlab chiqilgan o'simlik mahsulotlari cheksiz uzoq muddatga. Tizimdagi asosiy regeneratsiya bloklari sig'imi 50 l bo'lgan suv o'tlari kultivatori va foydali maydoni taxminan 20 m2 bo'lgan issiqxona bilan ifodalangan (3-rasm). Hayvonlarning oziq-ovqat mahsulotlarini ko'paytirish tovuq kultivatoriga ishonib topshirilgan.

Guruch. 3. Tashqi ko'rinish issiqxonalar

SSSR Fanlar akademiyasining Sibir filiali Fizika institutida bir qator eksperimental tadqiqot odamlarni o'z ichiga olgan ekotizimlar. 45 kun davom etgan ikki bo'g'inli "odam - mikroalglar" (xlorella) tizimi bilan o'tkazilgan tajriba tizim va atrof-muhit o'rtasidagi massa almashinuvini o'rganish va 38% ga teng bo'lgan moddalar aylanishining umumiy yopiqligiga erishish imkonini berdi. (atmosfera va suvning yangilanishi).

"Odam - yuqori o'simliklar - mikroalglar" uch bo'g'inli tizim bilan tajriba 30 kun davomida o'tkazildi. Maqsad - butunlay yopiq gaz almashinuvi va qisman yopiq suv almashinuvi sharoitida odamlarning yuqori o'simliklar bilan mosligini o'rganish. Shu bilan birga, o'simlik (sabzavot) biomassasi orqali oziq-ovqat zanjirini yopishga harakat qilindi. Tajriba natijalari eksperiment davomida umumiy atmosfera orqali tizim aloqalarining o'zaro inhibitiv ta'sirining yo'qligini ko'rsatdi. Uzluksiz sabzavot ekinlari uchun minimal ekish maydoni tanlangan etishtirish rejimida (2,5 - 3 m2) bir kishining yangi sabzavotga bo'lgan ehtiyojini to'liq qondirish uchun aniqlandi.

Tizimga to‘rtinchi bo‘g‘in – nooziq-ovqat o‘simliklari chiqindilarini qayta ishlash va uni tizimga qaytarish uchun mo‘ljallangan mikrobial kultivatorning kiritilishi bilan 73 kun davom etadigan odam bilan yangi tajriba boshlandi. Tajriba davomida agregatlarning gaz almashinuvi to'liq yopildi, suv almashinuvi deyarli to'liq yopildi (kimyoviy tahlil uchun namunalar bundan mustasno), oziq-ovqat almashinuvi qisman yopildi. Tajriba davomida yuqori o'simliklar (bug'doy) mahsuldorligining yomonlashuvi aniqlandi, bu ozuqa muhitida o'simlik metabolitlari yoki unga hamroh bo'lgan mikrofloraning to'planishi bilan izohlanadi. To‘rt bo‘g‘inli biologik tizimning texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlari asosida tizimga odamning qattiq ajralishi uchun mineralizatsiya bo‘g‘inini joriy etish maqsadga muvofiq emas, degan xulosaga keldi.

1973 yilda umumiy hajmi taxminan 300 m 3 bo'lgan yopiq ekotizimda uch kishilik ekipajning hayotini ta'minlash bo'yicha olti oylik tajriba yakunlandi, bu sinovchilarga qo'shimcha ravishda yuqori va quyi o'simliklarning aloqalarini o'z ichiga oladi. Tajriba uch bosqichda o'tkazildi. Ikki oy davom etgan birinchi bosqichda brigadaning barcha kislorod va suvga bo‘lgan ehtiyoji yuqori o‘simliklar, ya’ni bug‘doy, lavlagi, sabzi, arpabodiyon, sholg‘om, karam, turp, bodring, piyoz va otquloq o‘simliklari hisobiga qondirildi. Maishiy kameradan oqava suv bug'doy etishtirish muhitiga etkazib berildi. Ekipajning qattiq va suyuq sekretsiyasi bosim ostidagi hajmdan tashqariga chiqarildi. Ekipajning oziq-ovqatga bo'lgan ehtiyojlari qisman yuqori o'simliklar va qisman zaxiradagi suvsizlangan oziq-ovqatlar bilan qondirildi. Har kuni 1953 g biomassa (quruq vaznda), shu jumladan 624 g qutulish mumkin bo'lgan biomassa, taxminan 40 m2 ekish maydonidan yuqori o'simliklarda sintez qilindi, bu ekipajning umumiy ehtiyojlarining 30% ni tashkil etdi. Shu bilan birga, uch kishining kislorodga bo'lgan ehtiyoji to'liq qondirildi (kuniga taxminan 1500 litr). Ushbu bosqichda "inson - yuqori o'simliklar" tizimining yopiqligi 82% ni tashkil etdi.

Eksperimentning ikkinchi bosqichida issiqxonaning bir qismi pastki o'simliklar - xlorella bilan almashtirildi. Ekipajning suv va kislorodga bo'lgan ehtiyoji yuqori (bug'doy va sabzavot ekinlari) va pastki o'simliklar tomonidan qondirildi, ekipajning suyuq sekretsiyasi suv o'tlari reaktoriga yuborildi va suvni aylanish jarayoniga qaytarish uchun qattiq sekretsiyalar quritildi. Ekipajning ovqatlanishi birinchi bosqichga o'xshash tarzda amalga oshirildi. Bug'doy o'sishining yomonlashuvi ekin maydoni birligiga to'g'ridan-to'g'ri ozuqaviy muhit bilan ta'minlangan chiqindi suv miqdorining ko'payishi va ikki baravar kamayishi tufayli aniqlandi.

Uchinchi bosqichda yuqori o'simliklar bo'limida faqat sabzavot ekinlari qoldirildi va germetik hajmning atmosferasini qayta tiklash uchun asosiy yuk suv o'tlari reaktori tomonidan amalga oshirildi. O'simlik ozuqa eritmasiga chiqindi suv qo'shilmagan. Shunga qaramay, tajribaning ushbu bosqichida o'simliklarning germetik hajmdagi atmosfera bilan zaharlanishi aniqlandi. Tizimning yopiqligi, jumladan, inson suyuq sekretsiyasidan foydalanadigan xlorella 91% gacha ko'tarildi.

Tajriba davomida Maxsus e'tibor ekipajning ekzometabolitlari almashinuvidagi vaqtinchalik tebranishlarni tenglashtirish masalasiga e'tibor qaratdi. Shu maqsadda sinovchilar ekotizimni boshqarishning uzluksizligini va ekotizimning avtonom mavjudligi davrida massa uzatish darajasining bir xilligini ta'minlaydigan jadvalga muvofiq yashadilar. Tajribaning 6 oyi davomida tizimda 4 ta tester bor edi, ulardan biri doimiy ravishda, uchtasi esa har biri 6 oy davomida jadvalga muvofiq almashtirildi.

Eksperimentning asosiy natijasi cheklangan yopiq makonda avtonom ravishda boshqariladigan hayotni biologik qo'llab-quvvatlash tizimini amalga oshirish imkoniyatining isbotidir. Sinov ob'ektlarining fiziologik, biokimyoviy va texnologik funktsiyalarini tahlil qilish ularning sun'iy ekotizimda qolishidan kelib chiqqan yo'nalishli o'zgarishlarni aniqlamadi.

1977 yilda SSSR Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Fizika institutida sun'iy yopiq ekotizim "odam - yuqori o'simliklar" bilan to'rt oylik tajriba o'tkazildi. Asosiy vazifa - yopiq ekotizimda yuqori o'simliklarning mahsuldorligini saqlab qolish yo'lini topishdir. Shu bilan birga, ekipajning oziq-ovqat ratsionida ko'paytirilishi mumkin bo'lgan ulushini oshirish orqali tizimning yopiqligini oshirish imkoniyati ham o'rganildi. Tajribada ikkita tester ishtirok etdi (birinchi 27 kun davomida uchta sinovchi). Fitotronning ekilgan maydoni taxminan 40 m2 ni tashkil etdi. Yuqori oʻsimliklar ekinlari majmuasiga bugʻdoy, chufa, lavlagi, sabzi, turp, piyoz, arpabodiyon, karam, bodring, kartoshka va otquloq kiradi. Tajribada ichki atmosferaning majburiy aylanishi "yashash xonasi - fitotronlar (issiqxona) - yashash xonasi" konturi bo'ylab tashkil etildi. Tajriba "odam - yuqori o'simliklar - pastki o'simliklar" yopiq ekotizim bilan oldingi tajribaning davomi edi.

Birinchi bosqichda oldingi holatni takrorlagan tajriba davomida o'simlik fotosintezining pasayishi aniqlandi, bu 5-kunida boshlangan va 24 kungacha davom etgan. Keyinchalik, atmosferani termokatalitik tozalash (to'plangan zaharli gazsimon aralashmalarni yoqishdan keyin) ishga tushirildi, buning natijasida atmosferaning o'simliklarga inhibitiv ta'siri yo'qoldi va fitotronlarning fotosintetik mahsuldorligi tiklandi. Somon va tsellyulozani yoqish natijasida olingan qo'shimcha karbonat angidrid hisobiga ekipaj ratsionining takrorlanadigan qismi og'irlik bo'yicha 60% gacha (kaloriya miqdori bo'yicha 52% gacha) ko'tarildi.

Tizimdagi suv almashinuvi qisman yopilgan: ichimlik va qisman sanitariya suvining manbai o'simliklarning transpiratsiya namligining kondensati edi, bug'doyni sug'orish uchun maishiy chiqindi suv qo'shilgan ozuqaviy muhit ishlatilgan va suv muvozanatini joriy etish orqali saqlab turilgan. distillangan suv, tizimdan inson suyuqliklarini olib tashlash uchun kompensatsiyalangan miqdorda.

Tajriba oxirida sinovchilarning tanasining yopiq tizim sharoitlarining murakkab ta'siriga salbiy reaktsiyalari aniqlanmadi. O'simliklar sinovchilarni kislorod, suv va o'simlik ozuqasining asosiy qismi bilan to'liq ta'minladi.

Shuningdek, 1977 yilda SSSR Sog'liqni saqlash vazirligi Tibbiyot va biologik muammolar institutida ikkita sinov ob'ekti bilan bir yarim oylik tajriba yakunlandi. Eksperiment issiqxona va xlorella o'rnatishni o'z ichiga olgan yopiq ekotizim modelini o'rganish uchun o'tkazildi.

Amalga oshirilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, sun'iy ekotizimda atmosfera va suvning biologik regeneratsiyasini yashil o'simliklar yordamida amalga oshirilganda, quyi o'simliklar (xlorella) yuqori o'simliklarga qaraganda odamlar bilan ko'proq biologik moslashuvga ega. Bu yashash xonasining atmosferasi va inson chiqindilari yuqori o'simliklarning rivojlanishiga salbiy ta'sir ko'rsatganligi va issiqxonaga kiradigan havoni qo'shimcha fizik-kimyoviy tozalash talab qilinganligidan kelib chiqadi.

Xorijda hayotni qo'llab-quvvatlashning istiqbolli tizimlarini yaratishga qaratilgan ishlar AQShda eng jadal olib borilmoqda. Tadqiqotlar uch yo'nalishda olib boriladi: nazariy (tuzilish, tarkib va ​​dizayn xususiyatlarini aniqlash), eksperimental maydon (alohida biologik aloqalarni sinovdan o'tkazish) va eksperimental parvoz (boshqariladigan kosmik kemalarda biologik tajribalarni tayyorlash va o'tkazish). NASA markazlari va kosmik kemalar va ular uchun tizimlarni ishlab chiquvchi kompaniyalar hayotni qo'llab-quvvatlashning biologik tizimlarini yaratish muammosi ustida ishlamoqda. Ko'pgina istiqbolli tadqiqotlar universitetlarni o'z ichiga oladi. NASA boshqariladigan biotexnikaviy hayotni qo'llab-quvvatlash tizimini yaratish dasturi bo'yicha ishlarni muvofiqlashtiruvchi biotizimlar bo'limini yaratdi.

Qo'shma Shtatlarda "Biosfera-2" deb nomlangan ulkan sun'iy inshootni yaratish loyihasi ekologlarda katta qiziqish uyg'otdi. Ushbu shisha, po'lat va beton konstruktsiya 150 000 m 3 ga teng va 10 000 m 2 maydonni egallagan to'liq muhrlangan hajmdir. Butun hajm Yerning turli iqlim zonalarining fizik modellari, jumladan tropik o'rmonlar, tropik savannalar, lagunalar, sayoz va chuqur okean zonalari, cho'l va boshqalar shakllanadigan keng ko'lamli bo'limlarga bo'lingan. "Biosfera-2" ham uylardir. sinovchilar uchun turar-joy binolari, laboratoriyalar, ustaxonalar, qishloq xo'jaligi issiqxonalari va baliq hovuzlari, chiqindilarni qayta ishlash tizimlari va boshqa xizmat ko'rsatish tizimlari va inson hayoti uchun zarur bo'lgan texnik vositalar. Biosfera-2 bo'linmalarining shisha shiftlari va devorlari uning aholisiga yorqin quyosh energiyasi oqimini ta'minlashi kerak, bu birinchi ikki yil davomida sakkizta ko'ngilli sinovchilarni o'z ichiga oladi. Ular imkoniyatni isbotlashlari kerak faol hayot moddalarning ichki biosfera aylanishiga asoslangan izolyatsiya qilingan sharoitlarda faoliyat.

1986 yilda Biosfera-2 ni yaratishga rahbarlik qilgan Ekotexnika instituti uning qurilishini 1986 yilda yakunlashni rejalashtirmoqda. bu yil. Loyihaga ko'plab taniqli olimlar va texnik mutaxassislar qo'shildi.

Ishning katta qiymatiga (kamida 30 million dollar) qaramay, loyihani amalga oshirish ekologiya va Yer biosferasi sohasida noyob ilmiy tadqiqotlar o'tkazish, "Biosfera" ning alohida elementlaridan foydalanish imkoniyatlarini aniqlash imkonini beradi. -2” iqtisodiyotning turli tarmoqlarida (biologik tozalash va suvni qayta tiklash, havo va oziq-ovqat). “Bunday tuzilmalar koinotda aholi punktlarini yaratish va balki Yerdagi tirik mavjudotlarning ayrim turlarini saqlab qolish uchun zarur boʻladi”, - deydi amerikalik astronavt R.Shvaykart.

Yuqoridagi tajribalarning amaliy ahamiyati nafaqat odamlarni o'z ichiga olgan yopiq kosmik ekotizimlarni yaratishning individual masalalarini hal qilishda. Ushbu tajribalar natijalari ekologiya qonunlari va insonning ekstremal ekologik sharoitlarga moslashuvining tibbiy-biologik asoslarini tushunish, intensiv etishtirish rejimlarida biologik ob'ektlarning potentsial imkoniyatlarini aniqlash, chiqindilarsiz va ekologik toza texnologiyalarni ishlab chiqish uchun muhim ahamiyatga ega. sun'iy izolyatsiya qilingan turar-joy inshootlarida (suv osti posyolkalari, qutb stantsiyalari, Uzoq Shimoldagi geologlar qishloqlari, mudofaa inshootlari va boshqalar) insonning sifatli oziq-ovqat, suv va havoga bo'lgan ehtiyojlarini qondirish.

Kelajakda biz butunlay chiqindisiz va ekologik toza shaharlarni tasavvur qilishimiz mumkin. Masalan, Xalqaro Tizimli Tahlil Instituti direktori C.Marketti shunday deb hisoblaydi: “Bizning tsivilizatsiyamiz tinch va bundan tashqari, hozirgisidan yaxshiroq sharoitda, butunlay o'zini-o'zi o'ziga qaram bo'lgan orol shaharlarida qamalgan holda yashashga qodir bo'ladi. etarli, tabiatning o'zgarishlariga bog'liq emas, hech qanday tabiiy resurslarga muhtoj emas.” xom ashyo, na tabiiy energiyada, na ifloslanishdan kafolatlangan. Qo'shimcha qilaylik, bu faqat bitta shartni bajarishni talab qiladi: Yer va kosmosdagi tinch bunyodkorlik ishlarida butun insoniyatning sa'y-harakatlarini birlashtirish.

XULOSA

Katta sun'iy ekotizimlarni, shu jumladan odamlarni yaratish va moddalarning to'liq yoki qisman yopiq biologik aylanishiga asoslangan muammoni muvaffaqiyatli hal qilish nafaqat kosmonavtikaning keyingi rivojlanishi uchun katta ahamiyatga ega. “Bunday qo'rqinchli ravshanlik bilan biz yadroviy-kosmik tahdid jabhasiga ikkinchi, ekologik jabha yaqinlashayotganini va unga qo'shilayotganini ko'rdik” (SSSR Tashqi ishlar vaziri E. A. Shevardnadzening 43-sessiyasidagi nutqidan) BMT Bosh Assambleyasi) yaqinlashib kelayotgan ekologik inqirozdan chiqishning haqiqiy yo'llaridan biri deyarli chiqindisiz va ekologik xavfsiz intensiv agrosanoat texnologiyalarini yaratish bo'lishi mumkin, bu moddalarning biologik aylanishiga va undan samaraliroq foydalanishga asoslangan bo'lishi kerak. quyosh energiyasidan.

Gap printsipial jihatdan yangi ilmiy-texnikaviy muammo haqida ketmoqda, uning natijalari atrof-muhitni muhofaza qilish va saqlash, yangi intensiv va chiqindisiz biotexnologiyalarni ishlab chiqish va keng qo'llash, avtonom avtomatlashtirilgan va ekologik toza texnologiyalarni yaratish uchun katta ahamiyatga ega bo'lishi mumkin. oziq-ovqat biomassasini ishlab chiqarish bo'yicha robotlashtirilgan komplekslar, oziq-ovqat dasturini yuqori darajada hal etish.zamonaviy ilmiy-texnika darajasi. Koinot yerdan ajralmasdir, shuning uchun bugungi kunda ham kosmik dasturlarning natijalari xalq xo'jaligining turli sohalarida muhim iqtisodiy va ijtimoiy samaraga ega.

Kosmos odamlarga xizmat qiladi va xizmat qilishi kerak.

ADABIYOT

Blinkin S.A., Rudnitskaya T.V. Atrofimizda fitonsidlar mavjud. – M.: Bilim, 1981 yil.

Gazenko O. G., Pestov I. D., Makarov V. I. Insoniyat va kosmos. - M.: Nauka, 1987 yil.

Dadykin V.P. Kosmik o'simliklarni etishtirish. - M.: Bilim, 1968 yil.

Dajo R. Ekologiya asoslari. - M.: Taraqqiyot, 1975 yil.

Yopiq tizim: odam - yuqori o'simliklar (to'rt oylik tajriba) / Ed. G. M. Lisovskiy. - Novosibirsk-Nauka, 1979 yil.

Kosmonavtika. Entsiklopediya. / Ed. V. P. Glushko - M.: Sovet Entsiklopediyasi, 1985 yil.

Lapo A.V. O'tmishdagi biosferalarning izlari. - M.: Bilim, 1987 yil.

Nichiporovich A.A. Yashil barg samaradorligi. – M.: Bilim 1964 yil.

Kosmik biologiya va tibbiyot asoslari. / Ed. O G Gazenko (SSSR) va M. Kalvin (AQSh). – T. 3 – M.: Nauka, 1975 yil.

Plotnikov V.V. Ekologiya chorrahasida. - M.: Mysl, 1985 yil

Sytnik K. M., Brion A. V., Gordetskiy A. V. Biosfera, ekologiya, tabiatni muhofaza qilish. - Kiev: Naukova Dumka, 1987 yil.

Eksperimental ekologik tizimlar, shu jumladan odamlar / Ed. V. N. Chernigovskiy. - M.: Nauka, 1975 yil

Yazdovskiy V.I. Sun'iy biosfera. - M.: Nauka, 1976 yil

Ilova

Kosmos turizmi

V. P. MIXAYLOV

60-yillarda hamma joyda boshlangan sayyohlik bumi sharoitida mutaxassislar sayyohlik maqsadlarida kosmik sayohat qilish imkoniyatiga e'tibor qaratdilar.

Kosmik turizm ikki yo‘nalishda rivojlanmoqda. Ulardan biri faqat quruqlikdagi - kosmik parvozlarsiz. Sayyohlar er yuzidagi ob'ektlarga - kosmodromlarga, parvozlarni boshqarish markazlariga, "yulduzli" shaharchalarga, kosmik texnologiyalar elementlarini ishlab chiqish va ishlab chiqarish korxonalariga tashrif buyurishadi, shuningdek, uchuvchi kosmik kemalar va raketalarning uchirilishida qatnashadilar va kuzatadilar.

Yerga asoslangan kosmik turizm 1966 yil iyul oyida, NASAning Keyp Kennedidagi ishga tushirish ob'ektlariga birinchi avtobus sayohatlari tashkil etilgan paytda boshlangan. 70-yillarning boshlarida avtobusda sayyohlar kosmonavtlar Oyga parvoz qilgan 39-sonli majmuaga, vertikal montaj binosiga (balandligi 100 m dan ortiq angar), Saturn-V raketasi yig'ilgan joyga tashrif buyurishdi. va sinovdan o'tkazildi va kosmik kema Apollon kemasiga qo'yildi, raketani uchirish maydonchasiga etkazib beradigan noyob kuzatuvli shassilarning to'xtash joyi va boshqalar. Maxsus kinozalda ular kosmik voqealarning kinoxronikalarini tomosha qilishdi. O'sha paytda yozda har kuni 6-7 minggacha, past mavsumda esa 2 mingga yaqin sayyohlar bunday ekskursiyaga borganlar.Uyushgan turistlar tashrif buyuruvchilar oqimini yana 20-25% ga oshirgan.

Eng boshidanoq bunday ekskursiyalar keng ommalashdi. 1971 yilda ularning to'rt millioninchi ishtirokchisi qayd etilgan. Ba'zi parvozlar paytida (masalan, Oyga) sayyohlar soni yuz minglab edi.

Yana bir yo'nalish - to'g'ridan-to'g'ri kosmik turizm. Bugungi kunda u boshlang'ich bosqichida bo'lsa-da, uning istiqbollari keng. Sof turistik jihatdan tashqari, strategik va iqtisodiy jihatlarni ham hisobga olish kerak.

Strategik jihat insoniyatning quyosh tizimida qisman joylashishi mumkin. Albatta, bu uzoq kelajak masalasi. Turar joy yuzlab yillar va ming yillar davomida sodir bo'ladi. Inson kosmosda yashashga ko'nikishi, unda joylashishi, ma'lum tajriba to'plashi kerak - bu jarayonni tezlashtirish kerak bo'lganda, albatta, biron bir yer yoki kosmik kataklizmlar ro'y bermasa. Va kosmik turizm bu jarayonni ishlab chiqish uchun yaxshi namunadir. Boshqa tomondan, ta'minlash tajribasi inson hayoti turistik sayohat paytida to'plangan kosmosda, kosmosdagi asbob-uskunalar va hayotni ta'minlash qurilmalari bilan tanishish odamga atrof-muhitning yomonlashuvi sharoitida Yerda yanada muvaffaqiyatli yashash va ishlashga, kosmik "tuproq" texnik vositalar va tizimlardan foydalanishga imkon beradi.

Kosmik turizmning iqtisodiy jihati ham astronavtika uchun juda muhimdir. Ba'zi ekspertlar kosmik sayyohlarning shaxsiy mablag'laridan foydalanishga qaratilgan kosmik turizmni kosmik dasturlarni moliyalashtirishning muhim manbai sifatida ko'rishadi. Ularning fikriga ko'ra, kosmik turizm natijasida kosmosga yuk oqimining hozirgiga nisbatan 100 baravar ko'payishi (bu haqiqatdir), o'z navbatida, foydali yuk birligini ishga tushirishning o'ziga xos narxini 100-200 baravar kamaytiradi. qo'shimcha davlat investitsiyalarini jalb qilmasdan butun kosmonavtika uchun.

Mutaxassislarning fikriga ko'ra, insoniyatning turizmga yillik xarajatlari taxminan 200 milliard funtni tashkil qiladi. Art. Kelgusi o'n yilliklarda kosmik turizm bu ko'rsatkichning 5 foizini, ya'ni 10 milliard funt sterlingni tashkil qilishi mumkin. Art. Agar kosmik sayohat narxi optimal muvozanatlangan bo'lsa va shu bilan birga etarlicha yuqori parvoz xavfsizligi ta'minlansa (hech bo'lmaganda zamonaviy yo'lovchi reaktiv layneridagi parvoz xavfsizligi darajasi bilan taqqoslansa), unda 100 millionga yaqin odam buni ifodalaydi, deb ishoniladi. yaqin o'n yilliklarda kosmik sayohat qilish istagi. Boshqa hisob-kitoblarga ko'ra, 2025 yilga kelib kosmik sayyohlar oqimi har yili 100 ming kishini tashkil qiladi va keyingi 50 yil ichida koinotda bo'lganlar soni taxminan 120 million kishiga etadi.

Hozirgi kunda kosmik sayohat qancha turadi? Keling, "turpaket" ning yuqori chegarasini taxmin qilaylik. SSSRda astronavtni tayyorlash taxminan 1 million rubl, seriyali raketa 2-3 million rubl, ikki o'rinli kosmik kema 7-8 million rubl turadi. Shunday qilib, "ikki kishilik parvoz" taxminan 11-13 million rublni tashkil qiladi, bu erdagi yordamni hisobga olmaganda. Agar kosmik kema sof turistik versiyada ishlab chiqilgan bo'lsa, bu ko'rsatkichni sezilarli darajada kamaytirish mumkin edi: uni murakkab ilmiy asbob-uskunalar bilan to'ldirmaslik, shu bilan yo'lovchilar sonini ko'paytirish, ularni kosmonavtlar dasturi bo'yicha emas, balki oddiyroq parvozga tayyorlash. , va hokazo. Sayyohlik parvozi narxini aniqroq aniqlash qiziq bo'lardi, lekin buni qilish kerak. raketa va kosmik texnologiyalar sohasidagi iqtisodchilar.

Kosmosga sayyohlik parvozi narxini kamaytirishning boshqa usullari mavjud. Ulardan biri - qayta foydalanish mumkin bo'lgan maxsus turistik kemani yaratish. Optimistlarning fikricha, ikkinchi va uchinchi avlod kosmik transport kemalarida parvoz narxi yo‘lovchi samolyotidagi parvoz narxiga teng bo‘ladi, bu esa ommaviy kosmik turizmni oldindan belgilab beradi. Va shunga qaramay, ekspertlar birinchi sayyohlar uchun turning narxi taxminan 1 million dollarni tashkil etishini taxmin qilmoqdalar.Keyingi o'n yilliklarda u tezda pasayadi va 100 ming dollarga etadi.Koinot turizmi infratuzilmasi, jumladan, kosmik kemalar parki bilan to'yingan holda optimal to'yinganlikka erishiladi. , Yer va Oy orbitalarida mehmonxonalar, sayyohlik asbob-uskunalarini uzluksiz ishlab chiqarish, xavfsizlik choralariga o‘rgatish va hokazolar ommaviy turizm sharoitida tur narxi 2 ming dollargacha tushadi. koinotga foydali yukni uchirish narxi 20 dollar/kg dan oshmasligi kerak. Hozirda bu ko'rsatkich 7-8 mingtani tashkil etadi.

Kosmik turizm yo'lida hali ko'p qiyinchiliklar va hal etilmagan muammolar mavjud. Biroq, kosmik turizm - bu haqiqat va 21-bosqich. Ayni paytda, o'nta mamlakatdan 260 kishi kosmik turistik parvozni ishlab chiqish va amalga oshirish uchun ushbu yo'nalishda ish boshlagan Amerika tashkilotlaridan biriga pul o'tkazdi. Ayrim Amerika sayyohlik agentliklari Yerdan Oyga birinchi sayyohlik reyslari uchun chiptalar sotishni boshladi. Ketish sanasi ochiq. Bu chiptaga muhr bosiladi, 20-30 yildan keyin ishoniladi.

Shunga qaramay, amerikaliklar bu erda birinchi emas. 1927 yilda Moskvaning Tverskaya ko'chasida kosmik kemalarning dunyodagi birinchi xalqaro ko'rgazmasi bo'lib o'tdi. U Oyga yoki Marsga uchishni xohlovchilar ro'yxatini tuzdi. Qiziqqanlar ko'p edi. Balki ulardan ba'zilari koinotga birinchi sayyohlik safariga chiqish umidini hali yo'qotmagandir.

Kosmonavtika Xronikasi*

* Davomi (qarang: 1989 yil 3-son). Turli axborot agentliklari va davriy nashrlar materiallari asosida 1989-yil 15-noyabrdan boshlab baʼzi sunʼiy Yer sunʼiy yoʻldoshlarining (AES) uchirilishi haqidagi maʼlumotlar keltirilgan. Kosmos sunʼiy yoʻldoshining uchirilishi roʻyxatga olinmagan. Ular, masalan, Nature jurnali tomonidan muntazam ravishda xabar qilinadi va biz qiziqqan o'quvchilarga murojaat qilamiz. Alohida ilova boshqariladigan kosmik parvozlarga bag'ishlangan.

1988-yil 15-noyabrda Sovet Ittifoqida qayta foydalanish mumkin bo'lgan "Buran" kosmik kemasi bilan "Energia" universal raketa va kosmik transport tizimining birinchi sinov uchirilishi bo'lib o'tdi. Ikki orbitali uchuvchisiz parvozni yakunlab, “Buran” orbital apparati “Boyqo‘ng‘ir” kosmodromining qo‘nish chizig‘iga avtomatik rejimda muvaffaqiyatli qo‘ndi. Buran kemasi o'zgaruvchan supurishning delta qanotiga ega bo'lgan dumsiz samolyot dizayni bo'yicha qurilgan. 2000 kmgacha lateral manevr bilan atmosferada boshqariladigan tushishni amalga oshirishga qodir. Kemaning uzunligi 36,4 m, qanotlari kengligi taxminan 24 m, shassisida turgan kemaning balandligi 16 m dan ortiq.Uchirish og'irligi 100 tonnadan ortiq, shundan 14 tonna yoqilg'i. Uning yuk bo'limi og'irligi 30 tonnagacha bo'lgan foydali yukni sig'dira oladi.Kamon bo'limiga 70 m 3 dan ortiq hajmdagi ekipaj va jihozlar uchun bosimli kabina o'rnatilgan. Asosiy harakatlantiruvchi tizim kemaning orqa qismida joylashgan; manevr qilish uchun ikkita dvigatel guruhi quyruq qismining oxirida va korpusning old qismida joylashgan. 40 mingga yaqin individual profilli plitkalardan tashkil topgan termal himoya qoplamasi maxsus materiallardan - yuqori haroratli kvarts va organik tolalardan, shuningdek, uglerod asosidagi materialdan tayyorlangan. Qayta foydalanish mumkin bo'lgan Buran kosmik kemasining birinchi parvozi Sovet kosmik tadqiqotlari dasturida sifat jihatidan yangi bosqichni ochadi.

1988-yil 10-dekabrda “Proton” raketasi “Ekran” teleko‘rsatuvining navbatdagi (19-chi) sovet sun’iy yo‘ldoshini orbitaga chiqardi. 99° E da geostatsionar orbitaga chiqarildi. (xalqaro ro'yxatga olish indeksi "Statsionar T"), bu sun'iy yo'ldoshlar dekimetr to'lqin uzunligi diapazonidagi teledasturlarni Urals va Sibir hududlariga jamoaviy foydalanish uchun abonentlarni qabul qiluvchi qurilmalarga uzatish uchun ishlatiladi.

1988-yil 11-dekabrda Fransiya Gvianasidagi Kuru kosmodromidan G‘arbiy Yevropaning Ariane-4 raketasi yordamida ikkita aloqa sun’iy yo‘ldoshi geostatsionar orbitaga chiqarildi - ingliz Sky-net-4B va Astra-1. Lyuksemburg konsorsiumi SES. Astra-1 sun'iy yo'ldoshi televizion dasturlarni G'arbiy Evropa mamlakatlaridagi mahalliy tarqatish markazlariga qayta uzatish uchun mo'ljallangan. Sun'iy yo'ldoshda 16 ta o'rta quvvatli takrorlagich mavjud bo'lib, ularning aksariyati Britaniyaning British Telecom tashkiloti tomonidan ijaraga olingan. "Astra-1" sun'iy yo'ldoshining taxminiy pozitsiyasi 19,2 ° Vt. d) Dastlab ingliz sun'iy yo'ldoshi Amerika kosmik kemasi yordamida uchirilishi kerak edi. Biroq, 1986 yil yanvar oyida Challenger halokati bu rejalarni buzdi va ular uchirish uchun Ariane raketasidan foydalanishga qaror qilishdi. Ikki sun'iy yo'ldoshning uchirilishi ikkita qattiq yoqilg'i va ikkita suyuqlik kuchaytirgich bilan jihozlangan Ariane-4 raketasi tomonidan amalga oshirildi. Arianespace konsorsiumi potentsial iste'molchilarga ushbu raketa modeli og'irligi 3,7 tonna bo'lgan foydali yukni 36 ming km apogey balandlikdagi uzatish orbitasiga etkazishga qodirligini e'lon qildi.Ushbu versiyada Ariane-4 ikkinchi marta qo'llanilmoqda. Ushbu konfiguratsiyadagi raketaning birinchi uchirilishi sinovdan o'tkazildi. Keyin, 1988 yilda uning yordami bilan orbitaga uchta sun'iy yo'ldosh chiqarildi: G'arbiy Evropa meteorologik Meteosat-3 va Amsat-3 havaskor radiosi, shuningdek, Amerikaning Panamsat-1 aloqa sun'iy yo'ldoshi.

1988-yil 22-dekabrda SSSRda “Molniya LV” uzoq masofali ishlashini ta’minlash maqsadida keyingi (32-chi) “Molniya-3” sun’iy yo‘ldoshini Shimoliy yarim sharda apogey balandligi 39042 km bo‘lgan yuqori elliptik orbitaga chiqardi. telefon va telegraf radioaloqa tizimi va televizion dasturlarni Orbit tizimi bo'yicha uzatish.

1988-yil 23-dekabrda Xitoy Xalq Respublikasining 24-sun’iy yo‘ldoshi “Uzoq marsh-3” raketasi yordamida Sichan kosmodromidan uchirildi. Bu geostatsionar orbitaga chiqarilgan Xitoyning to‘rtinchi aloqa sun’iy yo‘ldoshidir. Sun'iy yo'ldoshning ishga tushirilishi barcha milliy teledasturlarni qayta translyatsiya qilish uchun o'tkazishni yakunlaydi sun'iy yo'ldosh tizimi. Sun'iy yo'ldoshning uchirilishida Xitoy Xalq Respublikasi Davlat kengashi Bosh vaziri Li Pen hozir bo'ldi.

1988-yil 25-dekabrda SSSRda "Soyuz" tashuvchisi "Mir" Sovet orbital stantsiyasini ta'minlash uchun mo'ljallangan "Progress-39" avtomatik yuk kemasini orbitaga chiqardi. Kema stansiyaga 27-dekabrda tutashdi, 1989-yil 7-fevralda undan tushirildi va shu kuni atmosferaga kirib, oʻz faoliyatini toʻxtatdi.

1988-yil 28-dekabrda SSSRda navbatdagi (75-chi) aloqa sun’iy yo‘ldoshi Moliya-1 tomonidan “Molniya LV” Shimoliy yarim sharda apogey balandligi 38870 km bo‘lgan yuqori elliptik orbitaga chiqarildi. Ushbu sun'iy yo'ldosh Sovet Ittifoqida telefon va telegraf radio aloqasi, shuningdek, Orbit tizimi orqali televizion dasturlarni uzatish uchun ishlatiladigan sun'iy yo'ldosh tizimining bir qismi sifatida ishlaydi.

1989-yil 26-YANVARda Proton LV SSSRda navbatdagi (17-chi) Horizon aloqa sun'iy yo'ldoshini uchirdi. 53 ° E da geostatsionar orbitaga joylashtirilgan. va hokazo, u "Stationar-5" xalqaro ro'yxatga olish indeksini oldi. “Horizon” sun’iy yo‘ldoshi teledasturlarni “Orbita”, “Moskva” va “Intersputnik” yerosti stansiyalari tarmog‘iga uzatish, shuningdek, qo‘shimcha takrorlagichlar yordamida kemalar va samolyotlar bilan aloqa o‘rnatish uchun ishlatiladi.

1989 yil 27-YANVAR Ariane-2 raketasi Intelsat-5A sun'iy yo'ldoshini (F-15 modeli) ITSO xalqaro konsorsiumining global tijorat sun'iy yo'ldosh aloqa tizimida foydalanish uchun uzatish orbitasiga chiqardi. 60 ° sharqda geostatsionar orbitadagi statsionar nuqtaga o'tkaziladi. d., sun'iy yo'ldosh u erda joylashgan Intelsat-5A sun'iy yo'ldoshining o'rnini bosadi (model F-12), 1985 yil sentyabr oyida ishga tushirilgan.

1989-yil 10-fevralda SSSRda "Soyuz" tashuvchisi "Mir" Sovet orbital stantsiyasini ta'minlash uchun mo'ljallangan "Progress-40" avtomatik yuk kosmik kemasini uchirdi. Kema 12-fevral kuni stansiyaga tutashdi va 3-mart kuni undan chiqdi. O'chirishdan so'ng, sharoitlarda joylashtirish tajribasi o'tkazildi kosmik fazo Progress-40 kemasining tashqi yuzasiga o'ralgan ikkita katta ko'p tarmoqli tuzilmalar. Bort avtomatining buyrug'i bilan ushbu tuzilmalar birma-bir ochildi. Ularni joylashtirish shakl xotira effektiga ega bo'lgan materialdan tayyorlangan elementlardan foydalanish orqali amalga oshirildi. 5 mart kuni kemada harakatlanish tizimi ishga tushirildi. Tormozlash natijasida kema atmosferaga kirdi va o'z faoliyatini to'xtatdi.

1989-yil 15-fevralda SSSR Molniya LV keyingi (76-chi) aloqa sun'iy yo'ldoshi tomonidan Shimoliy yarim sharda apogey balandligi 38937 km bo'lgan yuqori elliptik orbitaga chiqarildi. Ushbu sun'iy yo'ldosh Sovet Ittifoqida telefon va telegraf radio aloqasi, shuningdek, "Orbita" tizimi orqali televizion dasturlarni uzatish uchun ishlatiladigan sun'iy yo'ldosh tizimiga kiritilgan.

16-mart kuni SSSRda "Soyuz" tashuvchisi "Mir" Sovet orbital stantsiyasini ta'minlash uchun mo'ljallangan "Progress-41" avtomatik yuk kosmik kemasini uchirdi. Kema 18 mart kuni stansiyaga tutashdi.

Boshqariladigan parvozlar xronikasi 1

1 Davomi (qarang: 1989 yil 3-son).

2 Kosmik parvozlar soni, shu jumladan oxirgisi, qavs ichida ko'rsatilgan.

3 Mir stantsiyasiga ekspeditsiya.

Mir stansiyasi ekipajida 4 nafar kosmonavt A. Volkov va S. Krikalev qoldi. 1988 yil 21 dekabrda J.-L bilan birgalikda. Kretyen 1 yil davom etgan kosmonavtika tarixidagi eng uzoq parvozni amalga oshirgan V.Titov va M.Manarov Mir stansiyasidan yerga qaytdi.

ASTRONOMIYA YANGILIKLARI

MO'JIZALAR DAYOLDAGI MAVZA

Ba'zi Grand Unification modellarining kosmologik oqibatlaridan biri - kosmologik iplar mavjudligini bashorat qilish haqida biz qisqacha eslatmalarimizda aytib o'tdik. Bular yuqori chiziqli massa zichligi (~F 0 2, bu erda F 0 nolga teng bo'lmagan vakuum o'rtacha) va qalinligi ~1/F 0 bo'lgan bir o'lchovli kengaytirilgan tuzilmalardir.

Katta birlashtirishning ko'plab real modellari orasida (chunki real bo'lmaganlari ham bor) eng muvaffaqiyatlisi mos keladigan oddiy zarrachalarga o'z xossalari bo'yicha qat'iy simmetrik bo'lgan oyna zarralarini o'z ichiga olgan modellardir. Nafaqat moddaning zarralari (elektronlar, kvarklar), balki o'zaro ta'sirlarni (fotonlar, V-bozonlar, glyuonlar va boshqalar). Ushbu turdagi sxemalarda to'liq simmetriyaning buzilishi oddiy zarrachalardan ko'zgu zarrachalariga o'tishga olib keladi. Ushbu modellarda paydo bo'ladigan iplar Alice iplari deb ataladi. Ular "oddiy" kosmologik iplardan quyidagi qo'shimcha xususiyat bilan ajralib turadi: ip atrofida yurish ob'ektning spekulyarligini o'zgartiradi.

Ushbu "oyna" xususiyatidan kelib chiqadiki, spekulyarlik ta'rifining o'zi nisbiy bo'ladi: agar biz chap tomondagi ipni aylanib o'tganimizda makroskopik ob'ektni oddiy deb hisoblasak, u holda ip ipda aylanib yursa, u aks ettirilgan bo'lib chiqadi. o'ng (yoki: aksincha). Bundan tashqari, biz Elisning ipining chap tomonida normal deb qabul qiladigan elektromagnit nurlanish uning o'ng tomonida aks ettiriladi. Bizning oddiy elektromagnit qabul qiluvchilarimiz uni ro'yxatdan o'tkaza olmaydi.

Ammo bularning barchasi nazariy jihatdan. Alisa iplarining kuzatuv ko'rinishlari bormi? Oddiy kosmologik iplar ega bo'lgan barcha xususiyatlar Elisning iplarida ham mavjud. Ammo birinchisidan farqli o'laroq, Elisning iplari evolyutsiya jarayonida zarralar va yorug'lik nurlarining nisbiy ko'rinishini o'zgartirishi kerak. Ko'zgu zarralarining mavjudligi yulduzlar va, ehtimol, globular klasterlar bitta spekulyarlikka ega bo'lishi kerakligiga olib keladi, galaktikalar va undan kattaroq bir xillik (klasterlar, superklasterlar) esa teng miqdordagi oyna va oddiy zarralardan iborat. Bundan tashqari, ularning o'rtacha xarakteristikalari (spektr, yorug'lik, massa va tezliklarning taqsimlanishi va boshqalar) bir xil. Shuning uchun, agar biz galaktikani alohida yulduzlarga "hal qila olmasak", ular va galaktika o'rtasida Elis filamentining o'tishini ham seza olmaymiz, chunki galaktikaning aynali va oddiy yorqinligi va spektrlari butunlay simmetrikdir.

Siz Elis ipining namoyon bo'lishini (aslida, har qanday tabiatning kosmologik ipi kabi) zarba to'lqinida keltirib chiqaradigan gaz porlashi effekti bilan aniqlashga harakat qilishingiz mumkin. Ikkinchisi materiya ipning konusning tortishish maydoni tomonidan bezovta qilinganda hosil bo'ladi. To'g'ri, filament orqasidagi zarba to'lqinidagi gazning yorqinligini bunday gazning umumiy yorqinligi fonidan ajratish qiyin. Xuddi shu narsa filament yo'nalishi bo'yicha kosmik mikroto'lqinli fon radiatsiyasining haroratining buzilishiga ham tegishli. Shuning uchun, nazariyotchilarning fikriga ko'ra, eng istiqbolli narsa Elis ipidan kelib chiqqan tortishish linzalari effektini izlashdir.

DOIMIYMI?

Gap Nyutonning tortishish doimiysi haqida ketmoqda G. Uni o'zgartirish zarurligini bashorat qiluvchi ko'plab nazariyalar mavjud. Biroq, nafaqat u, balki boshqa fundamental konstantalar ham - superstring nazariyasining ba'zi modellarida, masalan, bu konstantalar koinotning yoshi bilan (koinotning kengayishi bilan) o'zgarishi kerak. G, masalan, kamayishi kerak).

Bugungi kunga qadar o'tkazilgan tajribalarning hech biri nomuvofiqlik foydasiga hech qanday dalil keltirmadi G. Ushbu o'zgarishning faqat yuqori chegaralari o'rnatildi - yiliga taxminan 10-11 qism. Yaqinda amerikalik olimlar bu bahoni ikki tomonlama radiopulsarni kuzatish orqali tasdiqladilar.

1974-yilda kashf etilgan ikkilik pulsar PSR 1913+16 boshqa ixcham obyekt atrofida aylanib yuruvchi neytron yulduzidan iborat. Shunday bo'ldiki, uning orbital davrining o'zgarish tezligi hayratlanarli darajada yuqori aniqlik bilan ma'lum.

Umumiy nisbiylik nazariyasi bunday ikkilik sistema tortishish to‘lqinlarini chiqarishini bashorat qiladi. Bunday holda, qo'sh pulsarning orbital davri o'zgaradi. Doimiylik taxmini ostida bashorat qilingan uning o'zgarish tezligi G, kuzatilgan bilan mukammal tarzda mos keladi.

Amerikalik olimlarning kuzatishlari o'zgaruvchanlik chegarasini taxmin qilish imkonini beradi G umumiy nisbiylik nazariyasining kuzatuvlari va bashoratlari o'rtasidagi kichik farq bilan. Bu taxmin, allaqachon aytib o'tilganidek, yiliga 10-11 qism tartibi qiymatini beradi. Shunday qilib, ehtimol G hech qachon o'zgarmaydi.

SUPERNOVA-87 ning "YORIL EKO"

Avstraliyalik va amerikalik astronomlar LMC Supernova infraqizil nurlanishining ancha kuchli o'sishini aniqladilar. Bunday radiatsiya haqiqati o'z-o'zidan alohida narsa emas. Uning portlashi tushunarsiz va kutilmagan.

Bir qancha gipotezalar taklif qilingan. Ulardan biriga ko'ra, pulsar portlayotgan yulduz tomonidan chiqarilgan gazda "o'tiradi" (garchi pulsar nurlanishi qisqaroq to'lqin uzunligi bo'lishi kerak). Ikkinchi gipotezaga ko'ra, portlash natijasida hosil bo'lgan gazlar qizdirilganda infraqizil nurlanishni chiqaradigan qattiq makrochang zarrachalariga aylanadi.

Uchinchi gipoteza ham "chang" dir. Portlashdan minglab yillar oldin, asl yulduz atrofida to'plangan gazni yo'qotdi. Chang qobig'i Supernova atrofida deyarli bir yorug'lik yiliga cho'zilgan - portlayotgan yulduzdan chang bulutiga etib borish uchun shuncha vaqt kerak bo'lgan. Qizdirilgan chang infraqizilda qayta tarqaladi va radiatsiya Yerdagi kuzatuvchilarga yetib borishi uchun yana bir yil kerak bo'ladi. Bu Supernova portlashini ro'yxatdan o'tkazishdan infraqizil nurlanishning chaqnashini aniqlashgacha o'tgan vaqtni tushuntiradi.

YO'qotilgan massa

Agar yulduzlar evolyutsiyasining zamonaviy nazariyasi to'g'ri bo'lsa (va bunga shubha qilish uchun hech qanday sabab yo'qdek tuyulsa), unda past massali yulduzlar (massasi Quyosh massasidan kam bo'lgan) tugashga "jahldor" emas. ularning hayoti sayyoraviy tumanlik shaklida - yorqin gaz buluti bo'lib, uning markazida asl yulduz qoldig'i joylashgan.

Biroq, uzoq vaqt davomida bu taqiq sirli ravishda buzildi - ko'p hollarda sayyora tumanligining massasi Quyosh massasidan kamroq bo'lib chiqdi. Ingliz va golland astronomlari uchta yorqin sayyora tumanligini (aniqrog'i, ularning zaif nurli qobiqlarini) tekshirdilar. Olingan spektrlardan foydalanib, qobiqning ham, tumanlikning ham massasi hisoblangan. Ommaviy etishmovchilik muammosi aniqroq bo'ldi - qobiqdagi materiya tumanlikning o'ziga qaraganda ancha ko'p. Dastlab, yulduzlar - sayyora tumanliklarining "tashkilotchilari" og'irroq bo'lishi kerak. Yo'qolgan massa qobiqda.

Ammo keyin yangi sir paydo bo'ldi. Tumanlik va konvert uchun hisoblangan gaz harorati farq qiladi - konvert tumanlikdan 2 barobar issiqroq bo'lib chiqdi. Bu aksincha bo'lishi kerakdek tuyuladi, chunki markaziy yulduz qobiq gazini isitishga majburdir. Ushbu paradoksni tushuntiruvchi taxminlardan biri: qobiqni isitish uchun energiya markaziy yulduzdan tez esadigan "shamol" bilan ta'minlanadi.

OGOHLANTIRISH - FLASH

Quyoshni o'rganish uchun mo'ljallangan Amerika SMM sun'iy yo'ldoshi uning erta "o'limini" - orbitani tark etishini bashorat qildi. Ushbu sun'iy yo'ldoshdan olingan ma'lumotlarga ko'ra, Milliy okean va atmosfera ma'muriyati mutaxassislarining fikriga ko'ra, biz kelgusi to'rt yilni quyosh faolligi oshgan muhitda o'tkazamiz. Barcha keyingi oqibatlar bilan - magnit bo'ronlari, radioaloqa va navigatsiyani murakkablashtirish, radarlarning ishlashiga xalaqit berish, kosmik kemalar ekipajlari uchun aniq xavf tug'dirish, sun'iy yo'ldoshlarning nozik elektron qismlariga zarar etkazish va boshqalar.

Quyosh chaqnashlari atmosferaning yuqori qatlamini isituvchi qattiq ultrabinafsha nurlanishni chiqaradi. Natijada uning yuqori (shartli) chegarasining balandligi ortadi. Muxtasar qilib aytganda, atmosfera "bezovtalanadi" bo'lib, bu birinchi navbatda past orbitalardagi sun'iy yo'ldoshlarga ta'sir qiladi. Ularning umri qisqaradi. Bir vaqtlar bu orbitani muddatidan oldin tark etgan Amerika Skylab stantsiyasida sodir bo'lgan. Xuddi shu taqdir, yuqorida aytib o'tilganidek, SMM sun'iy yo'ldoshini kutmoqda.

Quyosh faolligi davrlari uzoq vaqtdan beri ma'lum, ammo bu hodisalarni keltirib chiqaradigan jarayonlarning tabiati to'liq tushunilmagan.

YANGI TELESKOP

Mauna Kea tog'i (4170 m, Gavayi, AQSh) tez orada astronomik Makkaga aylanadi. Ushbu tog'da joylashgan rasadxonada mavjud bo'lgan teleskoplarga qo'shimcha ravishda, yangi, kuchliroq optik teleskoplar ishlab chiqilmoqda (va allaqachon qurilmoqda).

Kaliforniya universiteti 1992 yilda qurib bitkazilishi va o'rnatilishi kerak bo'lgan 10 metrli teleskop qurmoqda. U uchta konsentrik halqalarda joylashgan 36 ta olti burchakli konjugatli oynadan iborat bo'ladi. Segment oynalarining barcha uchlarida o'rnatilgan elektron sensorlar ularning joriy holati va bir-biriga nisbatan yo'nalishi to'g'risidagi ma'lumotlarni kompyuterga uzatadi, bu esa faol oyna drayvlariga buyruqlar beradi. Natijada, mexanik harakatlar va shamol yuklari ta'sirida kompozit sirtning uzluksizligi va uning shakli ta'minlanadi.

Xuddi shu Mauna Keada 1995 yilda yapon olimlari tomonidan ishlab chiqilgan 7,5 metrli teleskop o'rnatilishi rejalashtirilgan. U Amerikadan yuz metrdan uzoqroqda joylashgan bo'ladi. Ushbu "qushqo'nmas" eng kuchli optik-interferometrik tizim bo'lib, u ulkan masofalarni ko'rish, kvazarlarni o'rganish, yangi yulduzlar va galaktikalarni kashf qilish imkonini beradi.

Janubiy rasadxonada (Chili) 8 ta G'arbiy Evropa mamlakatlari - ushbu rasadxonaning hammualliflari tomonidan optik tolali bitta fokus tekisligiga birlashtirilgan to'rtta alohida teleskop (har biri 8 m diametrli) qurilishi taklif etiladi. Birinchi oynani (ya'ni birinchi teleskopni) qurish 1994 yilda, qolgan uchtasini esa 2000 yilda yakunlash rejalashtirilgan.

QAYERDAN NIMA KELADI

Ma'lumki, Mars atmosferasida karbonat angidridning juda yuqori konsentratsiyasi mavjud. Bu gaz kosmosga chiqadi, shuning uchun uning doimiy konsentratsiyasi ba'zi manbalar tomonidan saqlanishi kerak.

Mutaxassislarning fikriga ko'ra, bunday manba Yerda kam uchraydigan skapolit mineralidir (bizning sayyoramizda u uglerod, kremniy, kislorod, shuningdek natriy, kaltsiy, xlor, oltingugurt, vodoroddan tashqari yarim qimmatbaho toshdir) uning kristalli tuzilishi (karbonat) tarkibida ko'p miqdorda karbonat angidridni saqlang. Marsda juda ko'p skapolitlar mavjud.