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在太空中形成一套能供人類持續存活的完整生態系統至少哪些生物?

人類在太空中長期居住或者旅行,就什麼都需要,吃的穿的用的乃至娛樂的,還有人的生理需求,這些都需要。因此現代科學就是致力於建造一個生態圈,能夠在太空中形成良性循環,人類吃喝拉撒吸都能夠循環使用。

那麼能供人類持續存活的完整生態系統至少需要哪些生物?

在生態系統當中,主要有3重角色,一是生產者,負責把其他形式的能量變為生物質能,儲存起來,其中最大的群體就是各種植物,他們把太陽能儲存起來,生產各種有機物。當然還有一些特殊的生產者,他們可能把化學能生產有機物,主要存在於地下,海底火山口等處。

第二種角色是為消費者,他們以生產者或者其他消費者為食物,主要就是各種動物,也包括我們人類。

最後一種是分解者,主要是分解有機質,重新構成有機體或者,轉化為營養物質,供生產者使用,比如各種細菌,菌類。

要構成穩定的生態圈則至少包括三者,但我們人類本身就是消費者

能供人類持續存活的生態系統即生物再生生命保障系統,這一系統當今被公認為是人類在月球或火星上長期生存,建立月球或火星基地的必然選擇。

生物再生生命保障系統

生物再生生命保障系統是將生物技術和物理化學技術相結合,按照自然生態學原理,將有限資源進行反覆處理與再生,從而源源不斷地生產食物、氧氣和水,確保為人類提供最基本的生存必需品。

生物再生生命保障系統具備四個基本功能:大氣再生、水的循環、廢物處理、食物生產。

在生物再生生命保障系統中,高等植物扮演著重要角色,它為系統提供食物、實現水和氣體的循環,但是但並非植物的所有生物量均可食用,任何一種植物都會產生其不可食部分,需要利用植物廢棄物將它們轉化成系統內在物質交換,保障生保物資持續供應,維持生態系統內部的物質平衡。

俄羅斯是世界上最早開始生命保障系統技術研究的國家。俄羅斯西伯利亞生物物理研究所於上世紀70年代研製了世界上第一個也是目前為止最成功的生物再生式生命保障系統「BIOS-3」 。該系統主要由藻類、高等植物小麥組成,並進行了長達180天的有人長期試驗,實現了植物性食物的再生,物質循環程度達到了66.2%,其中,水和氣體得到了100%的循環,而食物的閉合程度達到了80%(不足部分在艙內預先儲存)。

美國NASA自1987年確立了生物再生式生命保障系統實驗模型計劃,並建造了世界上最大的閉合式人工生態系統。在此系統中,建成了生物及物理化學相結合再生式的生命保障系統——整合式生保系統試驗裝置,已經進行了4人90天的密閉試驗研究,氧氣和水達到100%的再生,食物再生率約為25%。通過微生物反應器技術,植物的不可食生物量降解為植物營養液,從而實現了系統內部分物質的循環利用。

我國北航劉紅教授團隊經過十年努力,研製出我國第一個、世界上第三個空間基地生物再生生命保障地基綜合實驗裝置「月宮一號」,並於2014年5月成功完成了持續105天的我國首次長期高閉合度集成實驗,標誌著我國成為了繼俄羅斯、美國之後,第三個掌握了該技術的國家,也標誌著世界首個由「人-動物-植物-微生物」構成的四生物鏈環人工閉合生態系統的成功建立。劉紅教授團隊於2017年5月開啟「月宮365」實驗,至2018年5月試驗結束,共歷時370天,是世界上時間最長、閉合度最高的生物再生生命保障系統實驗。使我國此項技術水平進入世界領先行列。

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