ОСЕТР ПОЛУБНИКА ЗАМКНУТА БІОЛОГІЧНА СИСТЕМА
Пані та Господа, ось знайшов тему, з якою хотілося поділитися.
Експлуатація системи, в якій спільно вирощуються риба та сільськогосподарські рослини - дуже складна справа, яка потребує знань із трьох абсолютно різних, на перший погляд, галузей науки. Це аквакультура (рибництво), гідропоніка (тепличне господарство) та мікробіологія (культивування бактерій у біофільтрі). Тварини, рослини та бактерії - ось ці три діючі "особи" в будь-якій замкнутій біологічній системі, які живуть у симбіозі один з одним. Перший опис такого спільного співіснування дав у минулому столітті В. І. Вернадський і назвав його "Вчення про біосферу"!
Загальний вигляд експериментальної установки:
у білому пластиковому басейні жила сотня сибірського осетра ("Ленський" осетр), зліва була розташована гідропонна установка (з рівнем води, що коливається) для вирощування салатів, полуниці або томатів, праворуч - система фільтрів і балон зі стисненим киснем;
у пісковому фільтрі замість піску використовувалися пластикові гранули, основна мета яких полягала у можливості заселення їх нітрифікуючими бактеріями, а також для затримки зважених частинок, нерозчинених у воді, розміром більш ніж 100 мікрон. Такий модифікований фільтр є одночасно біофільтром, і механічним фільтром. Щоб уникнути утворення застійних зон (анаеробних) та закупорки біофільтра, часто проводилося зворотне промивання фільтра;
проводилося відстоювання промивної води та використання твердого осаду для компосту;
Розробив та зібрав установку Краснобородько В.В.
Перед початком експерименту було обрано параметри води, які необхідно підтримувати протягом досвіду:
Для осетра: -максимальна концентрація аміаку, мг/л; - максимальна концентрація загального амонію (була обчислена, знаючи pH та температуру води), мг/л; - максимальна концентрація нітриту, мг/л; - максимальна концентрація нітрату, мг/л; - максимальна концентрація нерозчинених зважених частинок, мг/л; - максимальна концентрація вуглекислого газу, мг/л; - мінімальна концентрація кисню, мг/л; - температура води, З; - діапазон pH води (з урахуванням потреб рослин); - діапазон лужності води (був обчислений з урахуванням залежності від pH та від CO2), мг/л як CaCO3; - діапазон жорсткості води, мг/л як CaCO3.
Для полуниці: - максимальна концентрація розчинених речовин, мг/л; - оптимальні концентрації макро та мікроелементів: Ca, Mg, K, N (як NO3), P (як PO4), S (як SO4), Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo.
Для коригування pH води застосовувалися: KOH, CaO, Ca(OH)2 (як відомо, продукти життєдіяльності риб знижують pH, а рослини навпаки підвищують. Але в даному випадку окислювальні процеси домінували).
В результаті цього експерименту був накопичений великий експериментальний матеріал, що включає: динаміку основних поживних елементів (NO3, PO4, SO4, K, Ca і Mg), що надходять з кормом для риб і що акумулювалися в рибі, рослинах і твердих відходах. Вода внаслідок цього експерименту нікуди не виливалася, а повторно використовувалася. Втрати води складалися лише з випаровування. Коригування pH здійснювалося двічі на день (особливо наприкінці досвіду, коли біомаса осетра значно зросла), коригування мікроелементів - раз на тиждень. Макроелементи не додавали, т.к. надходили з кормом для риб, крім калію та кальцію, які додавалися у вигляді гідроксидів залежно від того, чого не вистачало.
Математичнамодель поведінки такої біосистеми наприкінці досвіду було доведено до досконалості. Вдавалося навіть без дорогих тестів досить точно прогнозувати поточні концентрації макроелементів у питній воді, кількість гідроксидів, необхідні коригування pH води, і навіть деяких мікроелементів.
Рахунок йде на хвилини
Експлуатація системи, в якій спільно вирощуються риба та сільськогосподарські рослини - дуже складна справа, яка потребує знань із трьох абсолютно різних, на перший погляд, галузей науки. Це аквакультура (рибництво), гідропоніка (тепличне господарство) та мікробіологія (культивування бактерій у біофільтрі). Тварини, рослини та бактерії - ось ці три діючі "особи" в будь-якій замкнутій біологічній системі, які живуть у симбіозі один з одним. Перший опис такого спільного співіснування дав у минулому столітті В. І. Вернадський і назвав його "Вчення про біосферу"!
Однак не все так складно, як здається на перший погляд. Організми, що живуть на Землі, досить важко знищити принаймні прості форми життя. Якщо описати поведінку таких трьох китів як: тварини, рослини та бактерії або, назвемо їх по-іншому, споживачі, виробники та деструктори, то вийде диференціальне рівняння 2-го порядку, яке не має прямого рішення. Але ми то знаємо, що життєві форми живучи, більше того, здатні підлаштовуватися під умови навколишнього середовища, що змінюються, тому нема чого намагатися враховувати всі хімічні елементи, а достатньо сконцентруватися напро " маркерах " . За рештою хімічних елементів система сама себе приведе до рівноваги. Тому рівняння спрощується і стає цілком вирішальним. У цьому полягає основна ідея математичної моделі Краснобородько Василя. Завдяки такому підходу вдалося досить точно розраховувати повністю замкнуті системи і розробити методику виробництва абсолютно запаяних живих акваріумів. Ви запитаєте, чому виробляються лише такі маленькі акваріуми з креветками, а чи не з рибками? А дуже просто, щоб створити повністю замкнуту систему для маленької рибки, потрібно обсяг мінімум 200 літрів води. Збирати доведеться в лабораторних умовах, а додому його не зможете взяти, т.к. 200 літровий акваріум важить 200 кг!