ОСЁТР + КЛУБНИКА = ЗАМКНУТАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

в белом пластиковом бассейне жила сотня сибирского осетра ("Ленский" осетр), слева была расположена гидропонная установка (с колеблющимся уровнем воды) для выращивания салатов, клубники или томатов, справа - система фильтров и баллон с сжатым кислородом;

в песочном фильтре вместо песка использовались пластиковые гранулы, основная цель которых заключалась в возможности заселения их нитрифицирующими бактериями, а также для задержки взвешенных частиц, нерастворенных в воде, размером более чем 100 микрон. Такой модифицированный фильтр является одновременно и биофильтром, и механическим фильтром. Во избежание образования застойных зон (анаэробных) и закупорки биофильтра, часто проводилась обратная промывка фильтра;

производилось отстаивание промывочной воды и использование твердого осадка для компоста;

была установлена система аварийной сигнализации, которая звонила на сотовый телефон главного разработчика (система была собрана из охранной сигнализации и поэтому стоила недорого). Ко входным реле подключены три датчика: наличие электричества в офисе, концентрация кислорода в воде и уровень воды в бассейне с рыбой. Основная цель опыта - проверить точность математической модели, описывающей замкнутую экосистему по питательным элементам.

Разработал и собрал установку Краснобородько В.В.

Перед началом эксперимента были выбраны параметры воды, которые необходимо было поддерживать в течение опыта:

1. Для осетра:
   - максимальная концентрация аммиака, мг/л;
   - максимальная концентрация общего аммония (была вычислена, зная pH и температуру воды), мг/л;
   - максимальная концентрация нитрита, мг/л;
   - максимальная концентрация нитрата, мг/л;
   - максимальная концентрация нерастворенных взвешенных частиц, мг/л;
   - максимальная концентрация углекислого газа, мг/л;
   - минимальная концентрация кислорода, мг/л;
   - температура воды, С;
   - диапазон pH воды (с учетом потребности растений);
   - диапазон щелочности воды (был вычислен с учетом зависимости от pH и от CO2), мг/л как CaCO3;
   - диапазон жесткости воды, мг/л как CaCO3.

2. Для клубники:
   - максимальная концентрация растворенных веществ, мг/л;
   - оптимальные концентрации макро и микроэлементов: Ca, Mg, K, N (как NO3), P (как PO4), S (как SO4), Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo.

3. Для корректировки pH воды применялись: KOH, CaO, Ca(OH)2 (как известно, продукты жизнедеятельности рыб понижают pH, а растения, наоборот, повышают. Но в данном случае окислительные процессы доминировали).

В результате этого эксперимента был накоплен большой экспериментальный материал, включающий в себя: динамику основных питательных элементов (NO3, PO4, SO4, K, Ca и Mg), поступающих с кормом для рыб и аккумулировавшихся в рыбе, растениях и твердых отходах. Вода в результате этого эксперимента никуда не выливалась, а повторно использовалась. Потери воды состояли только из испарения. Корректировка pH осуществлялась два раза в день (особенно в конце опыта, когда биомасса осетра значительно возросла), корректировка же микроэлементов - раз в неделю. Макроэлементы не добавлялись, т.к. поступали с кормом для рыб, кроме калия и кальция, которые добавлялись в виде гидроксидов в зависимости от того, чего не хватало.

Математическая модель поведения такой биосистемы в конце опыта была доведена до совершенства. Удавалось даже без дорогостоящих тестов достаточно точно предсказывать текущие концентрации макроэлементов в воде, количество гидроксидов, необходимых для корректировки pH воды, а также некоторых микроэлементов.

Эксплуатация подобных замкнутых систем (с оборотным водоснабжением) требует обязательного присутствия обученного оператора в течение 24 часов. Это важно для быстрого устранения поломок в системе жизнеобеспечения рыб. Если плотность посадки рыб большая (автор доводил до 400 кг/м3), для достижения максимального урожая и уменьшения расходов на отопление помещения, то возрастает вероятность поломки узлов вашей установки. Например, при прекращении снабжения рыбы кислородом, вы рискуете через 20 минут лишиться всего поголовья рыбы!
Критичный интервал времени:

Эксплуатация системы, в которой совместно выращиваются рыба и сельскохозяйственные растения - очень сложное дело, требующее знаний из трех совершенно разных, на первый взгляд, областей науки. Это аквакультура (рыбоводство), гидропоника (тепличное хозяйство) и микробиология (культивирование бактерий в биофильтре). Животные, растения и бактерии - вот эти три действующих "лица" в любой замкнутой биологической системе, которые живут в симбиозе друг с другом. Первое описание такого совместного сосуществования дал в прошлом веке В. И. Вернадский и назвал его "Учение о Биосфере"!

Однако не все так сложно, как кажется на первый взгляд. Организмы, живущие на Земле, довольно трудно уничтожить, по крайне мере, простые формы жизни. Если описать поведение таких трех китов как: животные, растения и бактерии или, назовем их по-другому, потребители, производители и деструкторы, то получиться дифференциальное уравнение 2-го порядка, которое не имеет прямого решения. Но мы то знаем, что жизненные формы живучи, более того, способны подстраиваться под изменяющиеся условия окружающей среды, поэтому незачем стараться учитывать все химические элементы, а достаточно сконцентрироваться на так называемых "маркерах". По остальным химическим элементам система сама себя приведет в равновесие. Поэтому уравнение упрощается и становится вполне решаемым. В этом и заключается основная идея математической модели Краснобородько Василия. Благодаря такому подходу, удалось довольно точно рассчитывать полностью замкнутые системы и разработать методику производства абсолютно запаянных живых аквариумов. Вы спросите, почему производятся только такие маленькие аквариумы с креветками, а не с рыбками? А очень просто, что бы создать полностью замкнутую систему для маленькой рыбки, то потребуется объем минимум 200 литров воды. Собирать придется в лабораторных условиях, а домой вы его не сможете взять, т.к. 200 литровый аквариум весит 200 кг!

На данный момент автор идеи развил ее до успешного бизнеса, жилающии могут просмотреть на сайте:http: //www.catfish.lv/test/