DE3513211A1

DE3513211A1 - MICROCOSM

Info

Publication number: DE3513211A1
Application number: DE19853513211
Authority: DE
Inventors: Joe A. Altadena Calif. Hanson
Original assignee: Engineering & Research Associates Inc Tucson Ariz; Engineering and Research Associates Inc
Current assignee: Engineering & Research Associates Inc Tucson Ariz; Engineering and Research Associates Inc
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1985-04-12
Publication date: 1985-10-24
Also published as: GB2160406A; JPS60217837A; GB8507491D0; FR2562765A1

Description

1A-50411A-5041

ENGINEERING & RESEARCH ASSOCIATES, INC, Tucson, Arizona, USAENGINEERING & RESEARCH ASSOCIATES, INC, Tucson, Arizona, USA

MikrokosmosMicrocosm

Die Erfindung betrifft Lebenserhaltungssysterne, und zwar insbesondere ein materiell abgeschlossenes, energetisch offenes, ökologisches System.The invention relates to life support systems, namely in particular a materially closed, energetically open, ecological system.

Seit vielen Jahren versucht man, Lebensbedingungen für Kombinationen von Tier- und Pflanzenspecies zu schaffen, um diese aufzuziehen, zu züchten oder zu ernten oder um die Tier- und Pflanzenspecies zur eigenen Erbauung oder zum Vergnügen zu halten. Als Beispiel für die erste Art der Schaffung bestimmter Lebensbedingungen sei die Aufzucht reinrassiger Tiere und die Erzeugung von Hybrid-For many years, attempts have been made to create living conditions for combinations of animal and plant species, to raise, breed or harvest them or to use the animal and plant species for their own edification or for pleasure to hold. An example of the first way of creating certain living conditions is rearing purebred animals and the production of hybrid

stammen erwähnt. Beispiele der letzteren Art von Lebensräumen sind Aquarien, Terrarien und zoologische Garten. Allen diesen Lebensräumen gemeinsam ist das Erfordernis, Materialien/Energie durch Zufuhr organischen Materials zuzuführen und die Abfallprodukte zu entfernen und zu verwerfen. Es ist bisher kein materiell abgeschlossener Lebensraum bekannt, der aktive, mit bloßem Auge sichtbare Organismen enthält und bei dem nicht die Einführung von organischem Material und/oder die Entfernung von Abfallprodukten während des kontinuierlichen oder Langzeitbetriebs (d.h. im Verlauf von Jahren) erforderlich wäre.come mentioned. Examples of the latter type of habitat are aquariums, terrariums and zoological gardens. What all these habitats have in common is the requirement To supply materials / energy by supplying organic material and to remove and add the waste products discard. So far, no materially closed living space is known, the active one that is visible to the naked eye Contains organisms and does not involve the introduction of organic material and / or the removal of waste products would be required during continuous or long-term operation (i.e. over the course of years).

Bei der fortschreitenden Entwicklung der bemannten Raumfahrt können bereits in naher Zukunft interplanetare Reisen und eine Besiedlung des Raums möglich werden. Um eine derartige Reise überleben zu könnnen, müssen Menschen oder andere Lebensformen während langer Zeitspannen innerhalb der Raumfahrzeuge eingeschlossen werden. Es ist daher unabdingbar, innerhalb eines derartigen materiell abgeschlossenen Raumfahrzeugs ein Gleichgewicht der erforderlichen Lebensformen und anorganischen Materialien zu schaffen, damit die Lebensformen über längere Zeitspannen hinweg überleben können, und zwar für den Zeitraum ihrer normal zu erwartenden Lebensspanne oder möglicherweise noch länger. Der einzige Weg, bei einem derartigen Lebensraum Energie zuzuführen oder zu entnehmen, ist per Definition die Strahlungsenergie, die durch eine oder mehrere Wände des Fahrzeugs hindurchgelassen wird oder innerhalb des Fahrzeugs erzeugt wird. Eine derartige Strahlungsenergie in Kombination mit den eingeschlossenen Lebensformen und anorganischen Materialien muß somit ausreichen, um einen selbsterhaltenden Betrieb der reduktiven und oxidativen Reaktionen zu ermöglichen, die erforderlich sind, um das Leben aufrechtzuerhalten.With the advancing development of manned space travel, interplanetary Travel and settlement of space become possible. In order to survive such a journey, humans have to or other life forms become trapped within spacecraft for long periods of time. It is therefore essential to find a balance within such a materially closed spacecraft to create the necessary life forms and inorganic materials so that the life forms last longer Can survive for periods of time, for the period of their normal expected life span or possibly even longer. The only way to add or remove energy from such a habitat is is by definition the radiant energy that has passed through one or more walls of the vehicle or is generated within the vehicle. Such radiant energy in combination with the included Life forms and inorganic materials must therefore be sufficient for a self-sustaining operation enable the reductive and oxidative reactions necessary to sustain life.

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Der Planet Erde ist offenbar in der Lage, Leben aufrechtzuerhalten lediglich durch Zufuhr von Strahlungsenergie, und zwar in erster Linie Sonnenlicht. Der den Planeten Erde umgebende Weltraum dient als Barriere oder Hindernis für die Übertragung wesentlicher Mengen an organischer und anorganischer Materie auf den Planeten Erde bzw. von diesem weg. Eine derartige Übertragung wird jedoch nicht vollständig unterbunden, da beispielsweise Meteoriten die Erde treffen und ForschungsSatelliten die Erde in Richtung Sonnensystem oder darüber hinaus verlassen. Ein materiell vollständig abgeschlossenes System in der mechanischen Bedeutung dieses Begriffs liegt somit bei dem Planeten Erde nicht vor.The planet earth is apparently able to sustain life only by supplying radiant energy, primarily sunlight. The planet Space surrounding the earth acts as a barrier or impediment to the transmission of substantial amounts of organic and inorganic matter on and away from planet earth. However, there will be no such transfer completely prevented, as meteorites hit the earth and research satellites hit the earth, for example Leave towards the solar system or beyond. A materially completely closed system in the mechanical one This term has no meaning for planet earth.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikrokosmos im Wortsinn. Ein verschlossener Behälter, der innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs gehalten wird und mindestens eine lichtdurchlässige Wandfläche aufweist, umschließt flüssige und gasförmige Medien. Eine Ansammlung von pflanzlichen, tierischen und mikrobiologischen Lebensformen bewohnt das flüssige Medium, während das gasförmige Medium in erster Linie als Reservoir für die verschiedenen Gase dient, die während der reduktiven und oxidativen Reaktionen erzeugt werden. In der reduktiven Hälfte des Zyklus stimuliert Licht die photosynthetischen(in erster Linie pflanzlichen) Lebensformen, um anorganische Nährstoffe innerhalb des flüssigen Mediums in Sauerstoff und organisches Material zu überführen. In der oxidativen Hälfte des Zyklus wandeln die tierischen und mikrobiologischen Lebensformen den freien Sauerstoff und organisches Material in Kohlendioxid und anorganische Materialien um. Bei einer geeigneten Ausgewogenheit der Population der Lebensformen braucht lediglich Energie in Form von sichtbarem Licht zugeführt zu werden, um dasThe present invention literally relates to a microcosm. A sealed container that is inside a is maintained in a predetermined temperature range and has at least one translucent wall surface, encloses liquid and gaseous media. A collection of vegetable, animal and microbiological Life forms inhabit the liquid medium while the gaseous one Medium serves primarily as a reservoir for the various gases that are released during the reductive and oxidative reactions are generated. In the reductive half of the cycle, light stimulates the photosynthetic (in primarily vegetable) life forms to inorganic nutrients within the liquid medium to convert into oxygen and organic material. In the oxidative half of the cycle, the animals transform and microbiological life forms the free oxygen and organic matter in carbon dioxide and inorganic Materials around. With a suitable balance of the population of life forms, only energy is needed in Form of visible light to be supplied to the

Leben während der normalen Lebensspanne der verschiedenen Lebensformen oder langer aufrechtzuerhalten.Life during the normal life span of the various Life forms or longer.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein materiell abgeschlossenes, energetisch offenes, ökologisches System zu schaffen.It is therefore the object of the present invention to provide a materially closed, energetically open, ecological one System to create.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen geschlossenen Behälter mit einer Kombination von pflanzlichen, tierischen und mikrobiologischen Lebensformen zu schaffen, die derart zusammenwirken, daß ihr gegenseitiges Überleben über eine unbegrenzte Zeitspanne möglich ist.It is also an object of the invention to provide a closed container with a combination of vegetable, animal and to create microbiological life forms that work together in such a way that their mutual survival is possible over an unlimited period of time.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein sich selbst steuerndes und selbsterhaltendes, ökologisches System unterschiedlicher Lebensformen innerhalb eines geschlossenen Behälters zu schaffen, der einer Quelle von Strahlungsenergie ausgesetzt ist.It is also an object of the invention to provide a self-regulating and self-sustaining ecological system to create different forms of life within a closed container, which is a source of radiant energy is exposed.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, innerhalb eines geschlossenen Behälters unterschiedliche Lebensformen vorzusehen, die indsr Lage sind, bei einer geeigneten Bestrahlung des Behälters mit Strahlungsenergie sich gegenseitig am Leben zu erhalten.It is also an object of the invention within a closed Container to provide different life forms, which are indsr able to with a suitable irradiation the container with radiant energy to keep each other alive.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, innerhalb eines geschlossenen Behälters mindestens ein Medium für eine Vielzahl von Lebensformen vorzusehen sowie zur Lagerung von Material, das durch eine oder mehrere der Lebensformen erzeugt wurde, bis das Material von anderen der Lebensformen benötigt wird.It is also an object of the invention within a closed Container to provide at least one medium for a variety of life forms and for storage from material created by one or more of the life forms to the material produced by another of the life forms is needed.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Mikrokosmos des Planeten Erde zu schaffen.It is also an object of the invention to create a microcosm of planet earth.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines geschlossenen Behälters für die unbegrenzte Aufrechterhaltung von Lebensformen und anderer Bestandteile innerhalb des Behälters bei Bestrahlung des Behälters mit Strahlungsenergie im photosynthetischen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Another object of the invention is to provide a closed container for indefinite maintenance of life forms and other components within the container when the container is irradiated with Radiant energy in the photosynthetic wavelength range of the electromagnetic spectrum.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Verfahrens, mit dem innerhalb eines geschlossenen Behälters ein Mikrokosmos erzeugt werden kann, der in der Lage ist, Leben unbegrenzt zu erhalten.The object of the invention is also to provide a method with which inside a closed container a microcosm can be created that is able to sustain life indefinitely.

Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Lebenserhaltung innerhalb eines abgeschlossenen Behälters zu schaffen, der mit Lichtenergie in zweckentsprechender Weise bestrahlt wird.Finally, it is the object of the present invention to provide a method for supporting life within a closed To create container that is irradiated with light energy in an appropriate manner.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert; es zeigen:In the following the invention is based on drawings explained; show it:

Fig. 1 eine Darstellung des oxidativen/reduktiven Kreislaufs;1 shows an illustration of the oxidative / reductive cycle;

Fig. 2 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ;Fig. 2 shows an embodiment of the present invention ;

Fig. 3a eine schematische Erläuterung der Betriebsweise der Erfindung;3a is a schematic illustration of the mode of operation of the invention;

Fig. 3b eine Legende für das in Fig. 3a angegebene Schema;FIG. 3b shows a legend for the scheme indicated in FIG. 3a; FIG.

Fig. 4a, 4b, 4c, 4d und 4e eine Erläuterung des Verfahrens zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Mikrokosmos; 4a, 4b, 4c, 4d and 4e an explanation of the method for generating the microcosm according to the invention;

Fig. 4d-a eine Variante der Erfindung, wobei die Einführung einer Energie- oder Photonenquelle in das Gefäß dargestellt ist;4d-a shows a variant of the invention, with the introduction of an energy or photon source into the vessel is shown;

Fig. 5 eine erste Variante der Erfindung; und Fig. 6 eine zweite Variante der Erfindung.5 shows a first variant of the invention; and FIG. 6 shows a second variant of the invention.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter, bildhafter Darstellung die von den drei Hauptgruppen der Lebensformen durchgeführten Basisfunktionen, wodurch sich die Lebensformen voneinander abhängig innerhalb des Mikrokosmos am Leben halten. Pflanzen oder Algen produzieren bei Bestrahlung mit Licht mittels der Photosynthese freien Sauerstoff und organisches Material (Wachstum), während sie Kohlendioxid und anorganische Chemikalien verbrauchen. Tiere verbrauchen Sauerstoff und Futter, wobei sie Kohlendioxid abgeben und organische Abfälle erzeugen. Mikrobiologische Lebensformen verbrauchen freien Sauerstoff, oxidieren die organischen Abfälle und erzeugen Kohlendioxid und anorganische Chemikalien.Fig. 1 shows in a simplified, pictorial representation those carried out by the three main groups of life forms Basic functions, whereby the life forms are dependent on one another within the microcosm keep. When irradiated with light, plants or algae produce free oxygen by means of photosynthesis and organic matter (growth) while consuming carbon dioxide and inorganic chemicals. animals consume oxygen and feed, releasing carbon dioxide and creating organic waste. Microbiological Life forms consume free oxygen, oxidize the organic waste and generate carbon dioxide and inorganic chemicals.

Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß zwischen den drei identifizierten Typen der Lebensformen eine gegenseitige Abhängigkeit besteht. Die pflanzlichen Lebensformen erzeugen freien Sauerstoff nur in Gegenwart von Licht. Die Lichtquelle kann Sonnenlicht sein. Es kann sich auch um eine künstliche Lichtquelle handeln, beispielsweise um bestimmte Leuchtstofflichtquellen, vorausgesetzt, daß die Strahlungsmenge ausreicht, um das notwendige Maß der Photosynthese zu gewährleisten,und andererseits eine Überhitzung des Mikrokosmos verhindert wird. Alle Lebensformen verbrauchen kontinuierlich Sauerstoff. Somit müssen gewisse Einrichtungen existieren, um überschüssigen freien Sauerstoff für solche Perioden zu speichern, in denen durch unzureichende Beleuchtung eine Bildung von freiem Sauerstoff nicht möglich ist. Ein geeignetes Medium für diese Zwecke kann entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Die Wahl hängt in ersterFrom the above description it is clear that between the three types of life-forms identified there is a mutual Dependency exists. The plant life forms produce free oxygen only in the presence of light. The light source can be sunlight. It can also be an artificial light source, for example around certain fluorescent light sources, provided that the amount of radiation is sufficient to ensure the necessary degree of photosynthesis, and on the other hand overheating of the microcosm is prevented. All life forms continuously consume oxygen. Thus, certain facilities must exist to provide excess free oxygen for such periods in which the formation of free oxygen is not possible due to insufficient lighting. A suitable one Medium for this purpose can either be a liquid or a gas. The choice depends first

Linie ab vom Typ, der Populationsdichte und der Art der pflanzlichen und tierischen Lebensformen. Es sei hier darauf hingewiesen, daß die photosynthetischen Organismen sowohl einen oxidativen als auch einen reduktiven Stoffwechsel durchführen. Der reduktive (photosynthetische) Stoffwechsel läuft nur in Gegenwart von Licht ab, während der oxidative Stoffwechsel kontinuierlich abläuft. Bei ausreichender Lichtzufuhr überwiegt der reduktive Stoffwechsel den oxidativen Stoffwechsel und es wird ein Überschuß an Sauerstoff erzeugt.Line from the type, the population density and the type of plant and animal life forms. It should be noted here that the photosynthetic organisms perform both oxidative and reductive metabolism. The reductive (photosynthetic) Metabolism only takes place in the presence of light, while oxidative metabolism takes place continuously. With sufficient light supply, the reductive metabolism outweighs the oxidative metabolism and it an excess of oxygen is generated.

In Fig. 2 ist ein Mikrokosmos dargestellt, der die schematisch in Fig. 1 erläuterten Lebensformen und Verfahren umfaßt. Der Mikrokosmos 10 umfaßt einen Behälter 12 mit einem Hals 14, der an der Verschlußstelle 16 dicht verschlossen ist und von einem Ständer 17 gestützt wird. Der Behälter kann aus einem beliebigen, nicht-toxischen, chemisch opaken Material bestehen, das Flüssigkeit oder Gas in keiner Richtung durchläßt und dennoch für alle oder den größten Teil der photosynthetisch wirksamen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums (350 bis 1000 S) durchlässig ist. Die Durchlässigkeit der Behälterwände für Moleküle oder Atome sollte etwa der von Standard-Laborglasgeräten entsprechen. Der Behälter besteht vorzugsweise aus klarem Borsilikatglas, z.B. des Typs, der unter dem Warenzeichen Pyrex vertrieben wird. Die Undurchlässigkeit des Verschlusses 16 des Behälters muß gleich groß oder größer sein als die Undurchlässigkeit der Wände des Behälters.In Fig. 2 a microcosm is shown, which the schematically explained in Fig. 1 life forms and processes includes. The microcosm 10 comprises a container 12 with a neck 14 which is sealed at the closure point 16 is closed and is supported by a stand 17. The container can be made of any non-toxic, consist of chemically opaque material that does not allow liquid or gas to pass through in any direction and yet for all or most of the photosynthetically effective wavelengths of the electromagnetic spectrum (350 to 1000 S) is permeable. The permeability of the container walls for molecules or atoms should be about that of Standard laboratory glassware. The container is preferably made of clear borosilicate glass, e.g. Type sold under the trademark Pyrex. The impermeability of the closure 16 of the container must be equal to or greater than the impermeability of the walls of the container.

Die strömungsfähigen Medien innerhalb des Behälters 12 müssen für das in dem Behälter enthaltene Biota geeignet sein. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsformen sind zwei strömungsfähige Medien einverleibt. Bei demThe flowable media within the container 12 must be suitable for the biota contained in the container be. In the embodiment shown in FIG. 2, two flowable media are incorporated. In which

Medium 18 handelt es sich um eine Flüssigkeit, die keine Toxine enthält und einen für das Biota innerhalb des Behälters geeigneten Salzgehalt aufweist. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Medium 18 um eine Flüssigkeit mit einem Salzgehalt von etwa 11 Teilen pro Tausend (TpT). Ein derartiger Salzgehalt kann erhalten werden, indem man destilliertes Wasser mit trockenen Nährsalzen vermischt oder indem man normales Meerwasser um etwa ein Drittel verdünnt.Medium 18 is a liquid that has no Contains toxins and has a salt content suitable for the biota within the container. According to a first Embodiment of the invention, the medium 18 is a liquid with a salt content of about 11 parts per thousand (tpt). Such salinity can be obtained by distilling Water mixed with dry nutrient salts or by diluting normal sea water by about a third.

Bei dem Medium 20 handelt es sich um ein Gas. Das Gas kann atmosphärische Luft sein. Das Medium 20 dient in erster Linie als Reservoir zur Lagerung von Sauerstoff und Kohlendioxid. Die erforderliche Menge des Mediums 20 ist eine Funktion des Integrals der Stoffwechselgeschwindigkeiten des in dem Behälter 12 enthaltenen Biota und der Dauer und Häufigkeit der alternierenden Hell- und Dunkelperioden, denen der Mikrokosmos ausgesetzt ist. Das Medium 20 sollte beim Einschluß aus nicht weniger als etwa 80% Stickstoff und nicht mehr als etwa 20% Sauerstoff bestehen sowie gegebenenfalls weiterer nicht-toxischer Spurengase in Mengen und des Typs, wie sie normalerweise in der nicht verunreinigten Erdatmosphäre gefunden werden. Es ist derzeit noch nicht vollständig aufgeklärt, ob die Spurengase notwendig sind oder einen vorteilhaften Effekt bewirken.The medium 20 is a gas. The gas can be atmospheric air. The medium 20 serves primarily Line as a reservoir for storing oxygen and carbon dioxide. The required amount of medium 20 is a function of the integral of the metabolic rates of the biota contained in the container 12 and the Duration and frequency of the alternating light and dark periods to which the microcosm is exposed. The medium The inclusion should consist of no less than about 80% nitrogen and no more than about 20% oxygen exist as well as possibly other non-toxic trace gases in amounts and of the type as they are normally can be found in the uncontaminated earth's atmosphere. It is not yet fully understood whether the trace gases are necessary or have a beneficial effect.

Der Hauptzweck für das Medium 20 besteht in der Lagerung von Sauerstoff und Kohlendioxid, da diese Lagerung in dem Medium 20 mit viel größeren Mengen pro Einheitsvolumen bewirkt werden kann als im Medium 18. In dem Medium 20 wird überschüssiger Sauerstoff gelagert, der durch die Photosynthese während der Beleuchtungsperioden des Behälters 12 erzeugt wurde. Eine gewisse Sauerstoffmen-The main purpose for the medium 20 is the storage of oxygen and carbon dioxide, since this storage in medium 20 can be effected in much larger amounts per unit volume than medium 18. In medium 20 excess oxygen is stored, which is produced by photosynthesis during the lighting periods of the Container 12 was generated. A certain amount of oxygen

ge wird ferner auch in dem Medium 18 gelagert. In ähnlicher Weise wird überschüssiges Kohlendioxid, das während der Dunkelperioden erzeugt wurde, in erster Linie im Medium 20 gelagert. Eine kleinere Menge Kohlendioxid wird auch im Medium 18 gelagert. Während der Perioden der Nichtbeleuchtung wird der in den Medien 18 und 20 gelagerte Sauerstoff verbraucht und bis zu einem gewissen Ausmaß durch Kohlendioxid ersetzt. Bei diesem Kohlendioxid handelt es sich um ein Produkt des tierischen, bakteriellen und nicht-photosynthetischen, oxidativen Stoff wechsels.ge is also stored in the medium 18. In a similar way Way, excess carbon dioxide generated during the dark periods becomes primarily in the medium 20 stored. A smaller amount of carbon dioxide is also stored in the medium 18. During the periods of Non-lighting becomes that stored in media 18 and 20 Oxygen is consumed and replaced to some extent by carbon dioxide. With this carbon dioxide it is a product of animal, bacterial and non-photosynthetic, oxidative substance change.

Bei einer ersten erfolgreichen Ausführungsformen des Mikrokosmos 10 wurde als Behälter 12 ein 1 1 Rundkolben verwendet. Das Medium 18 nimmt zwei Drittel des Volumens ein und der Rest des Volumens ist mit dem Medium 20 gefüllt, und zwar mit Atmosphärendruck von Meeresspiegelniveau (etwa 1,01 bar).In a first successful embodiment of the microcosm 10, a 1 liter round bottom flask was used as the container 12 used. The medium 18 takes up two thirds of the volume and the remainder of the volume is with the medium 20 filled with atmospheric pressure at sea level (about 1.01 bar).

Als weitere Mengenangabe des erforderlichen Volumens des Mediums 20 sei erwähnt, daß das Volumen ausreichen muß, um den größten Teil des Sauerstoffs, der durch die Photosynthese während der Beleuchtungsperiode erzeugt wird, sowie den größten Teil des Kohlendioxids, das während der Nichtbeleuchtungsperiode durch die oxidativen Stoffwechselfunktionen erzeugt wird, aufzunehmen. Demzufolge ist das erforderliche Volumen an Medium 20 eine Funktion des gesamten photosynthetischen Stoffwechsels, des gesamten nicht-photosynthetischen Stoffwechsels und der Länge der Dunkelperioden, denen der Mikrokosmos ausgesetzt wird. Es sei ferner bemerkt, daß die Stoffwechselgeschwindigkeit von poikilothermen Organismen (alle Species mit Ausnahme von Vögeln und Säugetieren) im allgemeinen entsprechend der Außentemperatur, der Tageszeit und der Jahreszeit schwanken kann.As a further indication of the quantity of the required volume of the medium 20, it should be mentioned that the volume must be sufficient by most of the oxygen produced by photosynthesis during the lighting period, as well as most of the carbon dioxide produced by the oxidative metabolic functions during the non-lighting period is generated to record. Accordingly, the required volume of medium 20 is a function total photosynthetic metabolism, total non-photosynthetic metabolism and length the dark periods to which the microcosm is exposed. It should also be noted that the metabolic rate of poikilothermic organisms (all species except birds and mammals) in general may vary according to the outside temperature, the time of day and the season.

Es wurde festgestellt, daß kein Ungleichgewicht eintritt, falls der Mikroorganismus überwiegend innerhalb eines Temperaturbereichs von etwa 60 bis 9O⁰F (15 bis 32⁰C) gehalten wird. Gelegentliche Abweichungen über oder unter diesem Temperaturbereich während begrenzter Zeitspannen haben keinen dauerhaft schädigenden Effekt. Eine vollständig umfassende Darstellung der akzeptablen Beziehungen zwischen Temperatur und Zeit ist derzeit nicht möglich. Eine derartige umfassende Darstellung hängt teilweise ab von den speziellen Kombinationen der Pflanzenspecies, mikrobiologischen und tierischen Lebensformen, die innerhalb des Behälters vorbestimmter Größe zusammengefaßt sind. Eine umfassende Darstellung müßte anhand von empirischen Verfahrensabläufen entwickelt werden.It was found that no unbalance occurs, if the microorganism is mainly held within a temperature range of about 60 to 9O ⁰ F (15 to 32 ⁰ C). Occasional deviations above or below this temperature range during limited periods of time do not have a permanently damaging effect. A fully comprehensive representation of the acceptable relationships between temperature and time is currently not possible. Such a comprehensive representation depends in part on the particular combinations of plant species, microbiological and animal life forms which are grouped within the container of predetermined size. A comprehensive representation would have to be developed on the basis of empirical procedures.

Als Nachweis für die in dem Mikrokosmos 10 ablaufenden reduktiven/oxidativen Reaktionen findet man manchmal winzige Blasen, die sich auf den pflanzlichen Lebensformen während der Bestrahlung mit Licht gebildet haben. Bei diesen Bläschen handelt es sich um freien Sauerstoff, der durch die pflanzlichen Lebensformen während der reduktiven Reaktionen erzeugt wird. Nach einer Zeitspanne ohne Licht verschwinden die Bläschen. Das Verschwinden beruht, grob gesagt, auf dem Verbrauch von überschüssigem Sauerstoff durch oxidative Reaktionen.Evidence for the reductive / oxidative reactions taking place in the microcosm 10 is sometimes found tiny bubbles that formed on plant life forms during exposure to light. These vesicles are free oxygen that is transported by the plant life forms during the reductive reactions is generated. After a period of time without light, the vesicles will disappear. The disappearance is based, roughly speaking, on the consumption of excess oxygen through oxidative reactions.

Im folgenden werden die Teilnehmer erläutert, die für den photosynthetischen Stoffwechsel oder die reduktive Reaktion verantwortlich sind. Die pflanzlichen Lebensformen innerhalb des Behälters 12 haben zwei kritische biologische Funktionen: (1) eine photosynthetische Reduktion von Kohlendioxid und Wasser zu Sauerstoff; und (2) die Bildung von Kohlenhydraten und Aminosäuren. Die-The following explains the participants who are responsible for the photosynthetic metabolism or the reductive Reaction are responsible. The vegetable life forms within the container 12 are two critical biological functions: (1) a photosynthetic reduction of carbon dioxide and water to oxygen; and (2) the formation of carbohydrates and amino acids. The-

se werden durch photosynthetische Verfahren erzeugt, bei denen Wasser, Kohlendioxid, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und eine Vielzahl von Spurenelementen verbraucht wird. Die pflanzlichen Lebensformen erzeugen auf diese Weise einen Teil der Nahrung für die tierischen und mikrobiologischen Lebensformen innerhalb des Behälters 12 sowie die Gesamtmenge des Sauerstoffs, der benötigt wird für den oxidativen Pflanzenstoffwechsel sowie den oxidativen Stoffwechsel der tierischen und mikrobiologischen Lebensformen.se are generated by photosynthetic processes in which water, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen, Phosphorus, sulfur and a variety of trace elements is consumed. Generate the vegetable life forms in this way part of the food for the animal and microbiological life forms within the Container 12 as well as the total amount of oxygen that is required for the oxidative plant metabolism as well the oxidative metabolism of animal and microbiological life forms.

Die Kriterien für die Auswahl der geeigneten pflanzlichen Lebensformen als Bestandteile des Mikrokosmos umfassen folgende:The criteria for the selection of suitable plant life forms as components of the microcosm include the following:

(1) Sie müssen unter solchen Bedingungen hinsichtlich Salzgehalt, Licht und Temperatur gedeihen und wachsen, die kompatibel sind mit den Anforderungen, die von den tierischen und mikrobiologischen Lebensformen innerhalb des Behälters gestellt werden;(1) They must thrive and grow in salinity, light and temperature conditions such as which are compatible with the requirements imposed by the animal and microbiological life forms within of the container are placed;

(2) sie dürfen für die tierischen und mikrobiologischen Lebensformen nicht toxisch sein; und(2) they must not be toxic to animal and microbiological life forms; and

(3) sie müssen eine ausreichende Nahrung für die tierischen und mikrobiologischen Lebensformen zur Verfügung stellen.(3) they must have adequate nutrition for animal and microbiological life forms Provide.

Im Hinblick auf diese Kriterien dürfte deutlich werden, daß als pflanzliche Lebensformen ausgewählte Species von Angiospermen (höheren Pflanzen), Makroalgen, Mikroalgen oder Photosynthesebakterien, vorzugsweise Sauerstoff erzeugende Photosynthesebakterien, in Betracht kommen.In view of these criteria it should become clear that the species selected as plant life forms of angiosperms (higher plants), macroalgae, microalgae or photosynthetic bacteria, preferably oxygen producing photosynthetic bacteria come into consideration.

Aufgrund der bisherigen Untersuchungen kommen insbesondere beliebige Brackwasser-Mikroalgen, viele der im Brackwasser vorkommenden Makroalgen und einige der imBased on previous investigations, in particular any brackish water microalgae, many of the macroalgae found in brackish water and some of the im

Brackwasser lebenden höheren Pflanzen als geeignete photosynthetische Bestandteile des materiell abgeschlossenen, energetisch offenen, ökologischen Systems in Frage. Zum Zeitpunkt der Einführung in das 1 1 Gefäß 12 sollten die Mikroalgen vorzugsweise in einer Größenordnung von 2 χ 1Cr Zellen vorhanden sein, und bei den Makroalgen sollte eine Zellzählung um mindestens eine Größenordnung höher liegen. Eine höhere Zellenzahl bei Makroalgen ist deshalb vorteilhaft, da nicht die vollständige Oberfläche der einzelnen Zellen der Makroalgen für den Photonenfang während der Bestrahlungsperioden zur Verfügung steht und da ganz allgemein die Zellteilung oder Reproduktionsraten von Makroalgen viel niedriger sind als bei Mikroalgen. Alternativ kann die Menge der makrobiologischen pflanzlichen Lebensformen bestimmt werden durch die Angabe des Volumens. Dabei hat sich gezeigt, daß 1 oder weniger ecm der nassen, pflanzlichen Lebensformen zu befriedigenden Ergebnissen führt. Zur größeren Sicherheit einer erfolgreichen Auswahl der pflanzlichen Lebensformen sollte man diese aus dem gleichen oder einem ähnlichen Lebensraum sammeln wie die tierischen Lebensformen.Brackish water living higher plants as suitable photosynthetic components of the materially closed, energetically open, ecological system in question. At the time of introduction into the 1 1 vessel 12, the microalgae should preferably be in the order of magnitude of 2 χ 1Cr cells are present, and the macroalgae should have a cell count of at least one order of magnitude lie higher. A higher number of cells in macroalgae is therefore advantageous because it does not cover the entire surface of the individual cells of the macroalgae is available for photon capture during the irradiation periods and since in general the cell division or reproduction rates of macroalgae are much lower than that of microalgae. Alternatively, the amount of macrobiological plant life forms can be determined by specifying the Volume. It has been shown that 1 or less ecm of the wet plant life forms are satisfactory Results. For greater security of a successful selection of the vegetable life forms one should collect these from the same or a similar habitat as the animal life forms.

Bei einigen Ausführungsformen des Mikrokosmos verschwanden die anfänglich eingesetzten, sichtbaren, pflanzlichen Lebensformen und dennoch sind die sichtbaren, tierischen Lebensformen kontinuierlich gediehen. Bei diesen speziellen Systemen trat ein natürliches Selektionsverfahren auf. Als Ergebnis dieses Selektionsverfahrens kam es zu einem Ersatz der sichtbaren Algenformen durch Formen, die zu klein waren, um mit dem bloßen Auge erkannt zu werden. Dieser Schluß beruht auf der Tatsache, daß der materiell abgeschlossene Mikrokosmos auch erfolgreich arbeitet, wenn lediglich einzellige Algenformen verwendet werden, die zu klein sind, um für das bloßeIn some embodiments of the microcosm, the initially used, visible, vegetable ones disappeared Life forms and yet the visible, animal life forms have continuously flourished. With these a natural selection process occurred in special systems. As a result of this selection process there was a replacement of the visible algae shapes with shapes that were too small to be seen with the naked eye to become. This conclusion is based on the fact that the materially closed microcosm is also successful works when using only single-cell algae forms that are too small to bare

Auge sichtbar zu sein. Die auslösenden Faktoren und der exakte Mechanismus solcher natürlicher Selektionsverfahren liegen derzeit noch im Dunkeln.To be visible to the eye. The triggering factors and the the exact mechanism of such natural selection processes is currently still in the dark.

Bei den tierischen Lebensformen, die in den Behälter 12 eingesetzt werden, kann es sich um eine einzige Species handeln oder um eine Kombination von Species mit bestimmten, allgemeinen Eigenschaften, aufgrund derer diese Species während mehrerer Jahre in den abgeschlossenen Behältern überleben können. Geeignete Species sollten ferner vorzugsweise folgende, zusätzliche Eigenschaften aufweisen:The animal life forms that are placed in the container 12 can be a single species act or a combination of species with certain general properties that make them Species can survive in the closed containers for several years. Appropriate species should also preferably have the following additional properties:

(a) das Fehlen von Intra-Speciesaggression und/ oder Kannibalismus;(a) the absence of intra-species aggression and / or cannibalism;

(b) falls mehr als zwei Species eingesetzt sind, das Fehlen von Inter-Speciesaggression und/oder Kannibalismus ;(b) if more than two species are employed, the absence of inter-species aggression and / or cannibalism ;

(c) Reproduktionseigenschaften, die eine Kontinuität eines ausgewogenen Oxidations/Reduktions-Stoff-Wechselkreislaufs innerhalb des Behälters ermöglichen;(c) reproductive properties that provide a continuity of a balanced oxidation / reduction cycle enable inside the container;

(d) das Fehlen von Stoffwechsel-Nebenprodukten, die für irgendeine der eingeschlossenen Lebensformen toxisch sind;(d) the absence of metabolic by-products necessary for any of the included life forms are toxic;

(e) das Fehlen von post-mortalen Zersetzungsprodukten, die für die eingeschlossenen Lebensformen toxisch sind;(e) the absence of post-mortem decomposition products common to the trapped life forms are toxic;

(f) Immunität gegenüber schädlichen Infektionen durch Mikroorganismen, die akut oder potentiell 6ndemisch für den Lebensraum innerhalb des Behälters sind, wobei dieser Lebensraum im übrigen das Überleben derartiger Mikroorganismen fördert; und(f) Immunity to harmful infections by microorganisms that are acutely or potentially demic for the habitat within the container, this habitat incidentally being the survival of such Promotes microorganisms; and

(g) das Fehlen von Eigenschaften, die zu einer Beschlagnahme von kritischen Systemresourcen in einer einzigen Species führen würden und auf diese Weise ver-(g) the lack of features that lead to a seizure of critical system resources in a lead to a single species and in this way

Ursachen würden, daß derartige Resourcen für die anderen Organismen oder Gruppen von Organismen innerhalb des materiell abgeschlossenen Mikrokosmos unerreichbar werden. Causes would be that such resources for the other Organisms or groups of organisms within the materially closed microcosm become inaccessible.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrokosmos wurde als tierische Lebensform die Ayteidkrabbe, Halocaridina rubra (Holthuis ), verwendet. Dieses Krustentier erreicht eine maximale Länge von etwa 14 mm. Um eine hohe Wahrscheinlichkeit zu gewährleisten, daß innerhalb des Mikrokosmos 10 ein erfolgreiches Oxidations /Reduktions-Gleichgewicht erreicht wird, sollte vorzugsweise ein Verhältnis von nicht mehr als 6 Krabben/l Innenvolumen des Gefäßes 12 eingehalten werden. Es wurden jedoch auch mit höheren Verhältnissen erfolgreich arbeitende Systeme verwirklicht.In a first embodiment of the invention The Ayteid crab, Halocaridina rubra (Holthuis), was used as an animal life form in the microcosm. This Crustacean reaches a maximum length of about 14 mm. To ensure a high probability that within the microcosm 10 a successful oxidation / reduction equilibrium should be achieved preferably a ratio of not more than 6 shrimps / l internal volume of the vessel 12 is maintained. It However, systems that work successfully with higher ratios have also been implemented.

Bei dem anhand von Fig. 2 erläuterten Lebensraum ist das Medium 18 eine Flüssigkeit. Bei anderen Ausführungsformen kommen jedoch als tierische Lebensformen sowohl terrestrische als auch aquatische tierische Lebensformen in Frage.In the living space explained with reference to FIG. 2, the medium 18 is a liquid. In other embodiments however, come as animal life forms both terrestrial as well as aquatic animal life forms in question.

Die wesentlichen Funktionen der mikrobiologischen Lebensformen innerhalb des Mikrokosmos sind folgende:The essential functions of the microbiological life forms within the microcosm are as follows:

(1) Die organischen Abfälle zu oxidieren unter Bildung von Kohlendioxid und anderen anorganischen Bestandteilen mit einem Gehalt an Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Spurennährstoffen der pflanzlichen Formen; und(1) To oxidize the organic waste with the formation of carbon dioxide and other inorganic constituents containing carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, phosphorus, sulfur and Micro-nutrients in vegetable forms; and

(2) die Nahrung für einige oder alle der zoologischen Bestandteile des Mikrokosmos zur Verfügung zu stellen.(2) the nourishment for some or all of the zoological constituents of the microcosm is available too place.

Nach den vorliegenden Ergebnissen sollten die mikrobiologischen Lebensformen vorzugsweise aerobisch sein und weniger bevorzugt anaerobisch.Based on the results available, the microbiological life forms should preferably be aerobic and less preferably anaerobic.

Die mikrobiologischen Lebensformen reproduzieren sich in rascher Folge. Nach dem Verschließen des Behälters stellen sie daher ihre Anzahl und Species-Zusammensetzung rasch ein, und zwar in der Weise, daß sie ihre Funktionen innerhalb des Mikrokosmos erfolgreich wahrnehmen können. Durch Experimente und Analysen hat sich gezeigt, daß es nicht erforderlich ist, eine Steuerung zur Einstellung der mikrobiologischen Population vorzunehmen. Es scheint so zu sein, daß bei diesen Lebensformen die natürlichen Selektionsverfahren innerhalb des Lebensraums funktionieren. The microbiological life forms reproduce in rapid succession. After closing the container therefore adjust their number and species composition quickly, and indeed in such a way that they perform their functions can successfully perceive within the microcosm. Experiments and analyzes have shown that it is not necessary to make a control to adjust the microbiological population. It seems that with these forms of life the natural selection processes work within the habitat.

Durch Analyse von Proben der mikrobiologischen Lebensform, die aus eingerichteten Mikrokosmen 10 entnommen wurden, hat man festgestellt, daß eine überwiegende Zahl auf Substraten innerhalb des Mediums 18 vorkommt und nicht innerhalb des Mediums selbst suspendiert ist. Es wird daher angenommen, daß die makrobiologischen Lebensformen die mikrobiologischen Lebensformen sowohl direkt bei der Nahrungsaufnahme einnehmen als auch im Zusammenhang mit der Einnahme der pflanzlichen Lebensformen.By analyzing samples of the microbiological life form taken from established microcosms 10, it has been found that a predominant number occurs on substrates within the medium 18 and not within of the medium itself is suspended. It is therefore assumed that the macrobiological life forms the microbiological life forms both directly ingesting food and in connection with the ingestion of plant life forms.

Das derzeit auf dem Gebiet der Algologie und Bakteriologie vorhandene Wissen reicht nicht aus, um eine genaue Bestimmung der Zusammensetzung und Menge von pflanzlichen Lebensformen und mikrobiologischen Lebensformen zu ermöglichen, die einer vorbestimmten Anzahl einer bestimmten Species von tierischer Lebensform zugeführt werden muß. Wie bereits oben erwähnt, wurden jedoch bestimmte Richtlinien entwickelt. Falls man diesen Richtlinien folgt und die externen Bedingungen des Lebensraums, wie sie oben angegeben sind, einhält, kann man das Leben innerhalb des Mikrokosmos über Jahre hinaus erhalten.The knowledge currently available in the field of algology and bacteriology is insufficient to provide an accurate Determination of the composition and amount of vegetable Life forms and microbiological life forms allow a predetermined number of a certain Species of animal life must be supplied. As mentioned above, however, certain Guidelines developed. If one follows these guidelines and the external conditions of the habitat, like If they are given above, one can maintain life within the microcosm for years to come.

- 1*6 -- 1 * 6 -

Bei den hier vorliegenden, lebenserhaltenden Mikrokosmen ändert sich die Menge der pflanzlichen, biologischen und tierischen Lebensformen nach dem Verschließen des Behälters, verglichen mit dem jeweils anfänglichen Zustand. Diese Veränderungen zeigen deutlich an, daß eine biologische Einstellung wenigstens so lange fortlaufend durchgeführt wird, bis zwischen den reduktiven und oxidativen Reaktionsklassen unter den jeweils gegebenen, äußeren Bedingungen ein Gleichgewicht des Stoffwechsels erreicht ist. Man kann annehmen, daß dieser Prozeß der Stoffwechseleinstellung und der natürlichen Selektion letztlich die entscheidenden Kriterien sind, die eine Lebenserhaltung über die natürliche Lebensspanne der verschiedenen Lebensformen hinaus innerhalb des Mikrokosmos zulassen. With the life-sustaining microcosms present here the amount of plant, biological and animal life forms changes after the container is closed, compared to the respective initial state. These changes clearly indicate that a biological Adjustment is carried out continuously at least until between the reductive and oxidative Reaction classes achieved a metabolic equilibrium under the given external conditions is. One can assume that this is the process of metabolic adjustment and natural selection are ultimately the decisive criteria that support life beyond the natural lifespan of the various forms of life within the microcosm.

Von Zeit zu Zeit wird ein Teil der pflanzlichen Lebensformen absterben. Die toten pflanzlichen Lebensformen werden durch die mikrobiologischen Lebensformen zersetzt. In ähnlicher Weise kann es im Verlauf der Einstellung eines Gleichgewichts innerhalb des Mikrokosmos zu einem Absterben einzelner oder mehrerer der tierischen Lebensformen kommen. Selbstverständlich können auch andere natürliche Gründe den Tod verursachen. Die toten tierischen Lebensformen werden gegebenenfalls von den übriggebliebenen tierischen Lebensformen gefressen, je nach deren Neigung, derartige Nahrung aufzunehmen. Alle nichtverzehrten, toten tierischen Lebensformen werden schließlich unweigerlich durch die mikrobiologischen Lebensformen zersetzt, und zwar je nach Typ, Natur und Zusammensetzung der mikrobiologischen Lebensformen mehr oder weniger schnell. In jedem Fall kommt es zu einer Zersetzung der toten tierischen Lebensformen und das dabei anfallende, anorganische Material wird im KreislaufFrom time to time some of the plant life forms will die off. The dead vegetable life forms are decomposed by the microbiological life forms. Similarly, it may be in the course of setting an equilibrium within the microcosm to the death of one or more of the animal species Life forms are coming. Of course, other natural reasons can also cause death. The dead animal life forms may be eaten by the leftover animal life forms, depending according to their tendency to ingest such food. All dead animal life forms that are not consumed become ultimately inevitably decomposed by the microbiological life forms, depending on the type, nature and composition of microbiological life forms more or less quickly. In either case there will be one Decomposition of the dead animal life forms and the resulting inorganic material is in the cycle

zu den zurückbleibenden Lebensformen zurückgeführt und wiederverteilt.returned to the remaining forms of life and redistributed.

Im folgenden wird auf die Fig. 3a und 3b Bezug genommen, um weitere Einzelheiten der Funktion eines Mikrokosmos 10 zu erläutern. Der Mikrokosmos als bioregeneratives System stellt in der einfachsten Darstellungsmöglichkeit ein im dynamischen Gleichgewicht stehendes, zusammenhängendes System von Oxidations- und Reduktionsreaktionen dar, das durch Licht angetrieben wird. In Fig. 3a sind die wesentlichen Faktoren eines derartigen Verbundsystems dargestellt. Fhotosynthese-Organismen, d.h. höhere pflanzliche Lebensformen und/oder Algen-Lebensformen und/ oder bakterielle Lebensformen mit der Fähigkeit zur Photo synthese, reduzieren Kohlendioxid und Wasser unter Bildung von Kohlenhydraten und Sauerstoff gemäß folgender Reaktion: Lichtenergie + 6CO₂ + 6H₂O —) ^C6^H12°6 ⁺ ^°2* Somit wird organisches Material produziert und freier Sauerstoff in die Medien 18 und 20 innerhalb des Behälters 12 freigesetzt.In the following, reference is made to FIGS. 3a and 3b in order to explain further details of the function of a microcosm 10. In its simplest form, the microcosm as a bioregenerative system is a dynamic equilibrium, a coherent system of oxidation and reduction reactions that is driven by light. In Fig. 3a the essential factors of such a composite system are shown. Photo synthesis organisms, i.e. higher plant life forms and / or algae life forms and / or bacterial life forms with the ability to photosynthesize, reduce carbon dioxide and water with the formation of carbohydrates and oxygen according to the following reaction: light energy + 6CO ₂ + 6H ₂ O - ) ^C 6 ^H 12 ° 6 ⁺ ^ ° 2 * Thus, organic material is produced and free oxygen is released into the media 18 and 20 within the container 12.

Die Atmung stellt die oxidative Gegenreaktion zur Photosynthese dar. Diese Gegenreaktion verläuft folgendermaßen: CgH₁₂Og + 6O₂ —^ Wärme + 6CO₂ + 6H₂O. Wenn die tierischen Lebensformen ihre Nahrung oxidieren und wenn die mikrobiologischen Lebensformen organische Rückstände unter Bildung anorganischen Materials oxidieren, dann läuft die vorstehend angegebene, fundamentale Oxidationsreaktion ab. Breathing represents the oxidative counter-reaction to photosynthesis. This counter-reaction proceeds as follows: CgH ₁₂ Og + 6O ₂ - ^ heat + 6CO ₂ + 6H ₂ O. When animal life forms oxidize their food and when microbiological life forms organic residues with the formation of inorganic material oxidize, then the aforementioned fundamental oxidation reaction takes place.

Man sollte immer daran denken, daß das in Wirklichkeit vorliegende Verbundsystem von chemischen Reaktionen oder Stoffwechselwegen in einem materiell abgeschlossenen Mikrokosmos um viele Größenordnungen komplexer ist undOne should always remember that the actually present composite system of chemical reactions or Metabolic pathways in a materially closed microcosm is many orders of magnitude more complex and

viel mehr chemische Elemente beteiligt sind als bei den einfachen Grundreaktionen, die oben beschrieben wurden und durch Fig. 3a erläutert sind. Dennoch kommt man in der Gesamtanalyse zu dem Ergebnis, daß die reduktive Bildung von Kohlenhydraten und Sauerstoff gleich groß sein muß wie die Bildung von Wasser und Kohlendioxid, damit das bioregenerative System den Zustand des dynamischen Gleichgewichts erreicht.many more chemical elements are involved than in the simple basic reactions described above and are illustrated by Fig. 3a. Nevertheless, the overall analysis comes to the conclusion that the reductive The formation of carbohydrates and oxygen must be the same as the formation of water and carbon dioxide the bioregenerative system reaches the state of dynamic equilibrium.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Behälter 12 gezeigt, der eine intern angeordnete Energiequelle 28 aufweist. Eine derartige Energiequelle kann in einem Behälter 12 eingesetzt sein, falls der Behälter in einer Umgebung placiert wird, in der eine äußere Energiequelle nicht zur Verfügung steht,oder falls eine derartige äußere Energiequelle unpraktisch oder unvorteilhaft ist. Die Energie zum Betreiben der Energiequelle 28 kann von einer externen Quelle stammen, was durch elektrische Leiter 30 angedeutet wird, die sich aus dem Behälter herauserstrecken. Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, kann die Energiequelle 28, die sich innerhalb des Behälters 12 befindet, ihre eigene Kraftquelle 32 mitumfassen. Bei der Kraftquelle kann es sich um einen Atomreaktor handeln oder um einen anderen Typ einer Kraft erzeugenden Einheit, der über einen langen Zeitraum eine ausreichende Leistung liefern kann, um die Energiequelle 28 in Betrieb zu halten. Es können Einrichtungen, wie ein Sockel 34, vorgesehen sein, um die Energiequelle 28 und deren Stromversorgung 32 an einer Wand des Behälters 12 zu befestigen. Es kommen auch andere Einrichtungen zur Anordnung oder Befestigung in Frage.In Figs. 5 and 6, a container 12 is shown, the one having internally arranged energy source 28. Such an energy source can be used in a container 12 if the container is placed in an environment in which an external energy source is not available or if such an external source of energy is impractical or unfavorable. The energy to operate the energy source 28 can come from an external source, which is indicated by electrical conductors 30 that extend out of the container. According to an alternative embodiment, which is shown in FIG As shown, the power source 28 located within the container 12 may be its own power source 32 include. The power source can be a nuclear reactor or some other type of reactor Power-generating unit that can deliver sufficient power over a long period of time to power the To keep energy source 28 in operation. Means, such as a base 34, can be provided around the energy source 28 and its power supply 32 to be attached to a wall of the container 12. Other institutions are also coming for arrangement or fastening in question.

Im folgenden soll anhand der Fig. 4a bis 4e das Verfahren zum Bau des Mikrokosmos 10 erläutert werden. Ein Behäl-In the following, the method for building the microcosm 10 will be explained with reference to FIGS. 4a to 4e. A container

ter 12, vorzugsweise mit einem Fassungsvermögen im Bereich von 1 bis 2 1, wird zur Hälfte bis zu drei Vierteln mit dem flüssigen Medium 18 gefüllt. Bei dem flüssigen Medium handelt es sich vorzugsweise um destilliertes Wasser, in dem eine Meersalz-Zusammensetzung aufgelöst ist unter Schaffung eines Salzgehalts von etwa 11 TpT. Die Salze kann man erhalten, indem man nicht verunreinigtes, freifließendes Meerwasser eindampft. Pflanzliche Lebensformen 22, wie Mikroalgen, Makroalgen oder Pflanzen höherer Ordnung, die alle in Brackwasser heimisch sind, können in dem Behälter eingesetzt werden. Falls Mikroalgen eingesetzt werden, sollte die anfängliche Menge in der Größenordnung von 2 χ 1Ο⁹ Zellen liegen. Falls Makroalgen eingesetzt werden, so sollte die Anzahl der Zellen mindestens um eine Größenordnung größer sein oder etwa 3 bis 6 g Naßgewicht betragen. Die zuletzt genannte Mengenangabe ist auch bei pflanzlichen Lebensformen höherer Ordnung anwendbar. In alternativer Weise kann man die Menge der pflanzlichen Lebensformen anhand des Volumens bestimmen. Mit 1 ecm von nicht übermäßig zusammengedrückten, nassen pflanzlichen Lebensformen wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.ter 12, preferably with a capacity in the range from 1 to 2 liters, is half up to three quarters filled with the liquid medium 18. The liquid medium is preferably distilled water in which a sea salt composition is dissolved to create a salt content of about 11 parts per thousand. The salts can be obtained by evaporating uncontaminated, free flowing sea water. Plant life forms 22, such as microalgae, macroalgae or higher order plants, all of which are native to brackish water, can be used in the container. If microalgae are used, the initial amount should be on the order of 2 1Ο ⁹ cells. If macroalgae are used, the number of cells should be at least one order of magnitude greater or be about 3 to 6 g wet weight. The last-mentioned quantity can also be used for higher-order plant life forms. Alternatively, one can determine the amount of plant life forms based on the volume. Satisfactory results have been obtained with 1 ecm of not overly compressed, wet plant life forms.

Die eingesetzten tierischen Lebensformen müssen die oben angegebenen sieben Kriterien erfüllen. Bei Verwendung der Ayteidkrabbe 24 kann man sechs oder weniger Krabben pro Liter des Behältervolumens 12 einsetzen. Das Einsetzen der mikrobiologischen Lebensformen 26 kann gleichzeitig mit der Einführung der pflanzlichen Lebensformen und der tierischen Lebensformen erfolgen.The animal life forms used must meet the seven criteria specified above. Using the Ayteidkrabbe 24 one can use six or fewer crabs per liter of the container volume 12. Insertion of the microbiological life forms 26 can occur simultaneously with the introduction of the plant life forms and of animal life forms.

Während des Befüllens von Behälter 12 mit Medium 18, den Mineralien (Salzen), den pflanzlichen Lebensformen und den tierischen Lebensformen müssen gewisse Vorkehrun-During the filling of container 12 with medium 18, the minerals (salts), the plant life forms and animal life forms must take certain precautions

gen getroffen werden, um zu gewährleisten, daß das Medium 20, falls es sich dabei um Luft handelt, nicht verunreinigt wird oder daß ein spezifisches, nicht verunreinigtes Gemisch von Gasen mit der oben angegebenen Zusammensetzung eingefüllt wird.genes are taken to ensure that the medium 20, if it is air, is not contaminated or that a specific, uncontaminated Mixture of gases is filled with the composition given above.

Der Verschluß 16 im Hals 14 des Behälters 12 wird vorzugsweise bewirkt durch örtliches Aufheizen mit einer Flamme, wobei man ein Standard-Glasblaseverfahren anwendet. Die angewandte Technik ist insofern kritisch, als ein rascher Verschluß sichergestellt werden muß und andererseits vermieden werden muß, daß eine Überhitzung des Mikrokosmos eintritt oder ein möglicher Glasbruch aufgrund der großen, thermisch kalten Masse der enthaltenen Fluide. Wie bereits oben erwähnt, muß die Integrität des Verschlusses 16 mindestens ebenso groß sein wie die Integrität der Wände des Behälters.The closure 16 in the neck 14 of the container 12 is preferably effected by local heating with a Flame using a standard blown glass process. The technique used is critical in that rapid closure must be ensured and, on the other hand, overheating must be avoided of the microcosm occurs or a possible glass breakage due to the large, thermally cold mass of the contained Fluids. As mentioned above, the integrity of the closure 16 must be at least as great as the integrity of the walls of the container.

Fig. 4d-a erläutert das Einsetzen einer Energiequelle in einen Behälter 12, bevor der Behälter verschlossen wird. Die Einführung einer Energiequelle kommt dann in Betracht, wenn aufgrund der Umgebungsbedingungen eine externe Energieversorgung nicht möglich ist oder falls eine derartige externe Energieversorgung mit praktischen Schwierigkeiten verbunden ist. In diesem Fall kann eine Energiequelle in dem Behälter eingesetzt werden, die entweder als selbstversorgende Energiequelle ausgebildet ist oder von einer äußeren Kraftquelle über Zuleitungsdrähte 30 versorgt wird.Figure 4d-a illustrates the insertion of an energy source into a container 12 before the container is sealed will. The introduction of an energy source comes into consideration if, due to the ambient conditions, a external power supply is not possible or if such an external power supply with practical Difficulties associated with it. In this case, an energy source can be used in the container, which is designed either as a self-sufficient energy source or from an external power source via lead wires 30 is supplied.

Vorstehend wurde das Prinzip der Erfindung anhand einer erläuternden Ausführungsform dargestellt. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung Modifikationen von Struktur, Anordnung, Größenverhältnissen, Elementen, Materialien und Komponenten je nach den speziellen Betriebsbedingungen und Anforderungen vorgenommen werden.The principle of the invention has been illustrated above with the aid of an illustrative embodiment. Of course Modifications of structure, arrangement, proportions, elements, materials can be made within the scope of the invention and components can be made according to the specific operating conditions and requirements.

Claims

1. Bioregenerative microcosm with oxidative / reductive metabolic reactions in dynamic equilibrium and having the ability to control the speeds and interdependencies of metabolic reactions adjust in such a way that the dynamic equilibrium with maximum utilization of the available standing, photosynthetically effective radiation energy is preserved, characterized in that that the microcosm comprises in combination:

(a) a container that defines the boundaries of the microcosm;

(b) a closure for sealing the container;

(c) to provide photosynthetic life forms which are located within the container in the reductive half of the cycle & iven oxygen and organic material to ^; \

(d) non-photosynthetic life forms that ^include arranged inside the container in order to consume the oxygen cycle in the oxidative half, to produce carbon dioxide and to supply nitrogen and other inorganic materials for the photosynthetic life-forms;

(e) Facilities to ensure an exchange of organic and inorganic matter between the photosynthetic and non-photo synthetic life forms; and

(f) Means for introducing radiant energy into or within the container generate to keep the oxidative / reductive cycle going;

whereby the microcosm as materially closed, energetically open, ecological system is present.

2. Microcosm according to claim 1, characterized in that that the means (e) for the exchange of matter comprise a first medium, mainly of the photosynthetic Life forms and the non-photosynthetic life forms is inhabited, and a second medium which mainly serves as a reservoir for oxygen and carbon dioxide.

3. microcosm according to claim 2, characterized in that the first medium is a saline, liquid solution and the second medium is a gaseous mixture mainly comprising oxygen and nitrogen.

4. microcosm according to claim 3, characterized in-λ, net that the second medium is a mixture of at least

\ is about 80% nitrogen, not more than about 20% oxygen and non-typical trace gases.

5. microcosm according to claim 3, characterized in that that the saline solution comprises dehydrated sea salts and distilled water in a sufficient amount Amount to ensure a salinity of about 11 parts per day.

6. microcosm according to claim 1, characterized in that that the photosynthetic life forms are selected from photosynthetic bacteria, microalgae, macroalgae and / or angiosperms with the ability, through photosynthetic reduction of carbon dioxide, inorganic Nutrients and water to form oxygen and to build up hydrocarbons and amino acids.

7. microcosm according to one of claims 1 to 6, characterized in that the non-photosynthetic Life forms include microbiological life forms and also include animal life forms, the animal life forms in the container fulfill the function of organic material and that by the photosynthetic Life forms produced to consume with formation of organic waste and oxygen Carbon dioxide, and the carbon dioxide consumed by the photosynthetic life forms and that of the microbiological life forms, organic waste the remaining part of the oxidative half of the cycle.

8. microcosm according to claim 7, characterized in that the animal life forms comprise aquatic life forms.

9. Microcosm according to claim 8, characterized in that the animal life forms comprise Ayteid crabs.

10. Microcosm according to claim 9 _f, characterized in that the Ayteid crabs comprise Halocaridina rubra.

11. Microcosm according to claim 7, characterized in that that animal life forms comprise a single species with the following characteristics: Absence of Intra-species aggression and cannibalism; Reproductive properties, which enable a balanced oxidation / reduction metabolic cycle within to continue the container continuously; the absence of metabolic by-products which are essential for any that is toxic to life forms; the lack of post

mortal decomposition products common to any of the life forms are toyish; Immunity to harmful infections by microorganisms, acute or potential are endemic to the habitat within the container, the habitat otherwise being the survival of such Promotes microorganisms; and the lack of features that allow an accumulation of critical system resources could take place in a single species and thereby pass these resources on to other organisms or groups of Would be withdrawn from organisms within the microcosm.

12. Microcosm according to claim 11, characterized in that the animal life forms are Ayteid crabs.

13. Microcosm according to claim 12, characterized in that the Ayteid crabs comprise Halocaridina rubra.

14. Microcosm according to claim 7, characterized in that a property of the animal life forms Absence of aggression and cannibalism is directed against the same or any other species of animal Life forms contained in the container.

15. Microcosm according to claim 7, characterized in that a property of the animal life forms is the absence of metabolic by-products toxic to any of the life forms.

16. Microcosm according to claim 7, characterized in that one of the properties of the animal life forms is the absence of post-mortem degradation products toxic to any of the life forms.

17. Microcosm according to claim 7 »characterized in that the irradiation device is one for photosynthetic Electromagnetic spectrum wavelengths covered by transparent wall.

18. Microcosm according to claim 1, characterized in that the irradiation device is one for photosynthetic Electromagnetic spectrum wavelengths covered by transparent wall.

19. Microcosm according to claim 1, characterized in that that the irradiation device inside the container is arranged.

20. In dynamic equilibrium, oxidative / reductive microcosm for the maintenance of life over a period of years as a result of the radiation of electromagnetic energy, which is suitable for the oxida- _<; tive / reductive cycle in motion, and with the ability to adjust the speeds and interdependencies of the metabolic pathways of the cycle in such a way that the dynamic equilibrium is established and maintained, making maximum use of the photosynthetic wavelength energy available to the system , characterized in that the microcosm comprises in combination:

(a) Means to define the boundaries of the microcosm, the limiting devices are chemically opaque to flowing media;

(b) biota comprising:

(1) biotic, photosynthetic agents using carbon dioxide and organic materials generating oxygen and inorganic materials as a result of electromagnetic radiation Energy; and

(2) biotic agents for consuming oxygen and organic material to form carbon dioxide and inorganic materials; and

(c) Means for exchanging the organic and inorganic materials between the said biota.

21. Microcosm according to claim 20, characterized in that that the biotic, photosynthetic agents are selected from photosynthetic bacteria, microalgae, Macroalgae and angiosperms with the ability of photosynthetic Reduction of carbon dioxide and water with formation of oxygen and production of carbohydrates and amino acids.

22. Microcosm according to claim 20, characterized in that the consuming, biotic agents are microbiological Include life forms and animal life forms.

23. Microcosm according to claim 22, characterized in that the animal life forms the property absent from the same or any other species of animal life which is within the container are included to show aggression and cannibalism.

24. Microcosm according to claim 22, characterized in that the animal life forms have no metabolic by-products that are toxic to any of the biota.

25. Microcosm according to claim 22, characterized in that the animal life forms are not post-mortal Form decomposition products that are toxic to any of the biota.

26. Microcosm according to claim 20, characterized in that the limiting devices comprise a wall, those for photosynthetic wavelengths of the electromagnetic Spectrum is transparent.

27. Microcosm according to claim 20, characterized in that the limiting devices comprise a wall, which encloses a source of electromagnetic energy.

28. Microcosm according to claim 27, characterized in that the source of electromagnetic energy is a Power source for the same includes, which is enclosed by the wall.

29. Microcosm according to claim 20, characterized in that that the exchange facilities comprise a first medium which is mainly inhabited by the biota, as well a second medium that serves mainly as a reservoir for excess oxygen and nitrogen.

30. Microcosm according to claim 29 »characterized in that the first medium is a saline, liquid solution and the second medium is a gaseous mixture of mainly oxygen and nitrogen.

31. Microcosm according to claim 30, characterized in that the second medium is a mixture of at least 80% Nitrogen, no more than 2O $ 6 oxygen and non-toxic Trace gases is.

32. microcosm according to claim 31 »characterized in that the biotic, photosynthetic agents photosynthetic bacteria, Microalgae, macroalgae and angiosperm

men with the ability to photosynthetic reduction of carbon dioxide and water with the formation of oxygen and with the production of carbohydrates and amino acids and the consuming biotic agents include microbiological life forms and animal life forms.

33. microcosm according to claim 32, characterized net that the animal life forms include Ayteid crabs.

34. Microcosm according to claim 33, characterized in that the Ayteid crabs comprise Halocaridina rubra.

35. Procedure for building a materially closed, energetically open, ecological system with the ability to sustain life indefinitely if it is suitable Exposure to electromagnetic radiation, and with the ability to speed and mutual Adjust the dependencies of the metabolic pathways of the system in such a way that a dynamic equilibrium is created and is obtained by making maximum use of the available photosynthetic wavelength energy, so as to keep the oxidative / reductive cycle going, characterized in that the method includes the following steps:

(a) The selection of a container whose wall has sufficient integrity and is chemically opaque for Is liquids and gases;

(b) placing a quantity of living and healthy photosynthetic life forms in the container;

(c) the establishment of a quantity of living and healthy, non-photosynthetic life forms in the Container;

(d) the introduction of media into the container to facilitate an exchange of organic and inorganic materials between the photosynthetic and non-photosynthetic forms of life to enable and achieve to allow the dynamic equilibrium of the oxidative / reductive cycle; and

(f) closing the container with a closure, the integrity of which is at least as great as the integrity of the wall of the container.

36. The method according to claim 35, characterized in that in process step (d) a solution of Sea salts and water mixed together.

37. The method according to claim 36, characterized in that distilled water is mixed with sea salts, to get a salinity of 11 TpT.

38. The method according to any one of claims 35 to 37, characterized characterized in that in process step (d) a first medium is created in the container which is mainly by the photosynthetic and non-photosynthetic Life forms is inhabited, and creates a second medium, mainly as a reservoir for sour substance and carbon dioxide.

39. The method according to claim 35, characterized in that process stage (c) is a process stage the selection of an aquatic, animal life form.

40. The method according to claim 39, characterized in that that the process stage of selection includes the selection of Ayteid crabs.

41. The method according to claim 40, characterized in that that the stage of selection includes the selection of the species Halocaridina rubra.

42. The method according to claim 35, characterized in that process step (b) is a selection of photosynthetic bacteria, Microalgae, macroalgae and angiosperms with the ability to photosynthetically reduce of carbon dioxide and water with the formation of oxygen and with the production of carbohydrates and amino acids includes.

43. The method according to claim 35, characterized in that process step (b) is the selection of vegetable Includes life forms that are native to brackish water.

44. Method of creating a microcosm of life forms that are alive over a period of years stay within a materially closed, energetically open, ecological system with the ability to adjust the speeds and interactions of its metabolic pathways in such a way that a dynamic one Equilibrium is achieved and maintained with maximum use of the available photosynthesis table wavelength energy, characterized in that the process comprises the following process steps:

(a) The selection of a container whose walls have sufficient integrity to be flowable Media to be chemically opaque;

(b) the arrangement of media in the container for the exchange of organic and inorganic matter between life forms;

(c) the arrangement of life forms in the container which photosynthetically produce carbon dioxide, inorganic Reduce matter and water with the formation of oxygen, carbohydrates and amino acids;

(d) the arrangement of photosynthetic and non-photosynthetic life forms with nucleus cells in the container, which have at least the following properties: the absence of intra-species aggression and cannibalism; the absence of metabolic by-products and post-mortem decomposition products responsible for any of the life forms contained therein are toxic; and the lack of properties that lead to an accumulation critical resources of the system would result in a single species;

(e) the onset of photosynthetic, microbiological and non-photosynthetic life forms, microbiological life forms in the container, the latter having the function of organic waste too Carbon dioxide and inorganic components oxidize and feed the diet for at least some zoological components of the container to deliver;

(f) the tight sealing of the container with a closure, the integrity of which is at least equal is like the integrity of the walls of the container; and

(g) irradiating the biota in the container with sufficient photosynthetic wavelengths Measures to obtain the required level of photosynthesis.

45. The method according to claim 44, characterized in that process stage (b) comprises the process stages the arrangement of a first medium, which is mainly of photo synthetic and non-photosynthetic life forms is inhabited, as well as the arrangement of a second

Medium, which mainly serves as a reservoir for oxygen and carbon dioxide, includes.

46. The method according to claim 45, characterized in that process step (d) is the selection of aquatic, animal life forms.

47. The method according to claim 46, characterized in that that one chooses Ayteid crabs at the stage of selection.

48. The method according to claim 47, characterized in that the selection process step Species Halocaridina rubra.

49. The method according to claim 44, characterized in that in process step (d) animal life forms selects the absence of inter-species aggression and cannibalism as a further characteristic with respect to other animal species contained in the container.