Растительный мир → Сколько нужно растений, чтобы поддерживать кислородом одного человека?

18 Окт
2012

Гипотетически, если бы я закрыл своего брата в идеально герметичном помещении, сколько бы мне потребовалось поставить туда растений для поддержания баланса между кислородом и углекислым газом, чтобы мой брат и мои любимые растения остались живы?
Для упрощения задачи вы могли бы передавать ему еду через герметичный люк. Растениям тогда оставалось бы только вырабатывать кислород. Если ваш брат будет только есть и спать, ему потребуется около 350 л кислорода в день (количество кислорода в 1,7 м3 воздуха). Для производства такого количества кислорода при полном солнечном освещении растениям с типичным покровом нужна будет площадь от 5 до 20 м2. Используя наиболее продуктивные С4-растения, такие как сахарный тростник, вы могли бы уменьшить необходимую площадь до 2,5 м2. Ваш брат выдыхал бы 350 л углекислого газа в день, что позволило бы растениям расти с увеличением сухого веса на 430 г в сутки.

Теперь давайте «мутить» воду. Если его окна плюс искусственное освещение могут дать только 10 % солнечного света, то площадь необходимых зеленых посадок умножается на 10. Если освещение выключать на ночь — удвойте площадь. Процесс фотосинтеза в растениях в течение дня идет быстрее, чем ночью. Таким образом, в разумных пределах можно пренебречь дополнительным кислородом, который растения потребляют в ночное время.

Если вы не планируете кормить своего брата, но надеетесь, что он выживет, питаясь растениями, помните, что большая часть веществ, синтезируемых растениями, не усваивается, так что еще раз удвойте площадь. Несъедобные части растений плюс фекалии вашего брата нужно будет превращать в компост или сжигать, для того чтобы повторно использовать углерод, который они содержат. Итак, если ваш брат хороший физиолог растений, для этого амбициозного эксперимента потребуется комната размером 20 м2, заполненная растениями.

Вот база для моих расчетов:
Дневное потребление энергии взрослого человека — 1750 ккал в день. Энергетическая ценность 100 г сахарозы — 400 ккал. Поэтому взрослый человек нуждается в 1750/4 = 438 г сахарозы в день = 1,28 моль.
Для дыхания требуется 1,28×12 = 15,36 моль кислорода в день. Один моль занимает 22,4 л, так что это соответствует 15,36 х 22,4 = 334 л чистого кислорода в день.
Уровень фотосинтеза растений на поле при оптимальном освещении составляет от 10 до 30 мкмоль/с (до 70 в С4-растениях) углекислого газа на 1 м2 (от 0,86 до 6,05 моль/м2 в день). Поглощая 1 моль углекислого газа, растения освобождают 1 моль кислорода.
Следовательно, необходимая площадь составляет от 18 м2 для менее продуктивных растений до 2,5 м2 при посадках С4-растений.


 

Комментарии:

наверх