人工閉合生態系統

人工閉合生態系統（Man-made Closed Ecological Systems, MCES）是基於生態學理論，結合工程技術，人工建立的完全封閉的生態系統。

基本介紹

• 中文名：人工閉合生態系統
• 外文名：Man-made Closed Ecological Systems, MCES

簡介

在人工閉合生態系統中，植物和自養微生物通過光合作用固定CO₂產生有機物，並釋放O₂，生產的食物供給人和動物食用，人體通過攝入動物性食物來補充動物蛋白。植物、動物和人產生的廢物在經過處理後回到植物栽培基質中。O₂通過人和動物等的有氧呼吸生成CO₂完成氣體循環。水分循環也是在系統內完成的。該微型生態系統內，植物和自養微生物屬於生產者，人和動物屬於消費者，異養微生物屬於分解者。這個系統的目的是滿足乘員營養需求，保證長時間生態鏈環的穩定。人工閉合生態系統可運用於載人空間活動（例如空間站、星球基地、星際旅行）中，也可以用於地面惡劣環境下的生命保障。

系統的組成

MCES主要由以高等植物、微藻為代表的自養單元和由人、動物、微生物等組成的異養單元組成。其中自養單元能夠吸收CO₂，釋放O₂，並生產食物，滿足異養單元呼吸作用和代謝的需求。異養單元吸收O₂，產生CO₂。異養單元產生的廢物，例如人和動物的尿液和糞便等，這些廢物通過微生物的降解處理後再次供自養單元吸收。必須在系統中為各種生物提供適宜的環境條件，溫度、濕度、通風和微量污染物的濃度都必須控制在一定的範圍內。根據功能的不同，系統可分為四部分：大氣管理單元——CO₂/ O₂平衡，微量污染物監測，大氣成分監測和控制，壓力監測和控制，溫、濕度控制等；食物供給單元——包括生物量生產和食物加工；水管理單元——水儲存和分配，水再生，水質監測；廢物處理單元——廢物收集和儲存，代謝廢物處理等。

系統的基本功能

人工閉合生態系統是一個適宜人生活的類似於地球的小型生態環境。它的基本功能主要有四個。第一，維持系統內空氣成分穩定，通過綠色植物或具有光合功能的藻類利用CO₂進行光合作用，轉化為O₂，供給人和動物、微生物呼吸作用消耗。第二，為系統內各個單元提供足夠的水分供應，通過水的收集和淨化，滿足人、植物、動物等新陳代謝的水分需要。第三為就是為人提供營養物質，包括人體所需的全部熱量、礦物質和維生素。第四，廢物處理和再生。通過微生物的作用將廢物降解為可循環利用的物質。包括降解植物秸稈、植物不可食根莖等植物性廢物，人體排泄物和廚餘垃圾等。

套用

人工閉合生態系統是一個封閉的生態系統，可以在內部完成物質循環、水循環、氣體循環，維持長時間穩定。因此它可以套用於長期載人航天活動中和極端環境中，為人員提供生命保障。也可以用於關於生態系統的科學研究，對生態系統研究和生物再生生命保障研究都有著重要意義。

擴展閱讀

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