RU2176137C1 - Method of development of ecologically closed biological system - Google Patents

Method of development of ecologically closed biological system Download PDF

Info

Publication number
RU2176137C1
RU2176137C1 RU2000105576/13A RU2000105576A RU2176137C1 RU 2176137 C1 RU2176137 C1 RU 2176137C1 RU 2000105576/13 A RU2000105576/13 A RU 2000105576/13A RU 2000105576 A RU2000105576 A RU 2000105576A RU 2176137 C1 RU2176137 C1 RU 2176137C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plants
living organisms
total biomass
liquid medium
development
Prior art date
Application number
RU2000105576/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.В. Чашечников
В.В. Краснобородько
Original Assignee
Чашечников Дмитрий Вадимович
Краснобородько Василий Всеволодович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чашечников Дмитрий Вадимович, Краснобородько Василий Всеволодович filed Critical Чашечников Дмитрий Вадимович
Priority to RU2000105576/13A priority Critical patent/RU2176137C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176137C1 publication Critical patent/RU2176137C1/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • Y02A40/81—Aquaculture, e.g. of fish

Landscapes

  • Hydroponics (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

FIELD: pisciculture, ecology. SUBSTANCE: method of development of ecologically closed biological system involves filling a clear vessel with liquid medium, addition of soil, photosynthetic plants, living organisms and bacterial forms decomposing metabolic product of living organisms and photo- synthetic plants followed by sealing the vessel and its placing in periodically illuminated zone. Crustaceans are taken among Leander and/or Halocaridina, and/or Troglocaris anophthalmus, and/or Asellus aquaticus, and/or Amphipoda, and/or Copepoda, and or Ostracoda and mollusks are taken among Cardita and/or Melanaia and plants are taken among Ceratophyllum and/or Riccia, and/or Pistia, and/or Vesicularia dubyana as the source of living organism. Total biomass of living organisms must not be above 0.25 g/1 of liquid medium, total biomass of plants must not be above 2.5 g/1 of liquid medium and ratio of total biomass of living organisms to total biomass of plants must be 0.1, not above. This provides to improve obviousness and universality pf biosystem due to broad pattern of living organisms and plants to obtain the more full concept about the Earth biosphere and development of effective biological filter. Invention can be used in construction of self- maintaining ecological systems. EFFECT: improved method of development and construction. 1 ex

Description

Изобретение относится к рыбоводству и может быть использовано при создании самоподдерживающихся экологических систем. The invention relates to fish farming and can be used to create self-sustaining ecological systems.

Известен способ создания экологически замкнутой биологической системы, который предусматривает заполнение прозрачного сосуда водой, грунтом, растениями, живыми водными организмами (креветкой - Halocaridina rubra), микробиологическими живыми формами, разлагающими продукты метаболизма живых организмов (GB 2160406 A, 22.03.1985). A known method of creating an ecologically closed biological system, which involves filling a transparent vessel with water, soil, plants, living aquatic organisms (shrimp - Halocaridina rubra), microbiological living forms, decomposing metabolic products of living organisms (GB 2160406 A, 03/22/1985).

Однако в известном способе представлен только один вид живых организмов - креветка Halocaridina rubra, что безусловно говорит о низкой наглядности этой биосистемы. However, in the known method, only one species of living organisms is represented - the shrimp Halocaridina rubra, which certainly indicates the low visibility of this biosystem.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ создания экологически замкнутой биологической системы, который предусматривает заполнение прозрачного сосуда раствором на основе воды, грунтом, растениями, живыми водными организмами ракообразных, моллюсков, микробиологическими живыми формами, разлагающими продукты метаболизма живых организмов и фотосинтезных растений (US 5865141, 02.02.1999). После заполнения сосуда его герметизируют. В этом способе создают биосистему, в которой все сбалансировано. Растения производят на свету в процессе фотосинтеза кислород, которым дышат животные. Животные, в свою очередь, выдыхают углекислый газ, который нужен растениям. Так замыкается цикл кислорода. Кроме того, соблюдены все другие природные циклы: азота, углерода, воды. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method of creating an ecologically closed biological system, which involves filling a transparent vessel with a solution based on water, soil, plants, living aquatic organisms of crustaceans, mollusks, microbiological living forms that decompose the metabolic products of living organisms and photosynthesis plants (US 5865141, 02.02.1999). After filling the vessel, it is sealed. In this method, a biosystem is created in which everything is balanced. Plants produce light in the process of photosynthesis of oxygen, which animals breathe. Animals, in turn, exhale carbon dioxide, which plants need. So the oxygen cycle closes. In addition, all other natural cycles are observed: nitrogen, carbon, water.

Однако в известном способе ограничен круг живых организмов, выбранных из ряда ракообразных и моллюсков, что приводит к низкой наглядности и образовательности при использовании данной биосистемы. However, in the known method, the range of living organisms selected from a number of crustaceans and mollusks is limited, which leads to low visibility and education when using this biosystem.

Технический результат от использования изобретения заключается в улучшении наглядности и универсальности биосистемы за счет широты представленного в ней мира живых организмов и растений для получения более полного представления о биосфере Земли и создания эффективного биологического фильтра. The technical result from the use of the invention is to improve the visibility and versatility of the biosystem due to the breadth of the world of living organisms and plants represented in it to obtain a more complete picture of the Earth's biosphere and create an effective biological filter.

Это достигается тем, что в способе создания экологически замкнутой биологической системы, предусматривающем заполнение прозрачного сосуда жидкой средой, внесение грунта, фотосинтезных растений, живых организмов и бактериальных форм, разлагающих продукты метаболизма живых организмов и фотосинтезных растений, с последующей герметизацией сосуда и помещением его в периодически освещаемую зону, в качестве живых организмов используют ракообразных и/или моллюсков, ракообразных выбирают из ряда Leander, и/или Haliocaridina, и/или Troglocaris anophthalmus, и/или Asselus aquaticus, и/или Amphipoeda, и/или Copepoda, и/или Ostracoda, моллюсков выбирают из ряда Cardita и/или Melanaia, растения выбирают из ряда Ceratophyllum, и/или Riccia, и/или Pistia, и/или Vecicularia dubyana, при этом общая масса живых организмов должна быть не более 0,25 г на 1 л жидкой среды, общая биомасса растений не должна быть менее 2,5 г на 1 л жидкой среды, а отношение общей биомассы живых организмов к общей биомассе растений должно составлять не более 0,1. This is achieved by the fact that in the method of creating an ecologically closed biological system, which involves filling a transparent vessel with a liquid medium, introducing soil, photosynthetic plants, living organisms and bacterial forms that decompose the metabolic products of living organisms and photosynthetic plants, followed by sealing the vessel and placing it in periodically illuminated zone, crustaceans and / or mollusks are used as living organisms, crustaceans are selected from the range of Leander, and / or Haliocaridina, and / or Troglocaris anophthalmus, and / or Ass elus aquaticus, and / or Amphipoeda, and / or Copepoda, and / or Ostracoda, mollusks are selected from the series Cardita and / or Melanaia, plants are selected from the series Ceratophyllum, and / or Riccia, and / or Pistia, and / or Vecicularia dubyana, the total mass of living organisms should not be more than 0.25 g per 1 liter of liquid medium, the total biomass of plants should not be less than 2.5 g per 1 liter of liquid medium, and the ratio of the total biomass of living organisms to the total biomass of plants should not be more than 0.1.

Способ предусматривает создание самоподдерживающейся биосистемы посредством динамического равновесия обитающих в ней организмов - животных и растений. Отходы одних организмов перерабатываются другими организмами и полностью потребляются третьими как питательные вещества. Этот баланс достигается следующим образом:
- ограничивают начальное содержание N и P, имеющихся в системе;
- культивируют в системе биокультуры бактерий, обеспечивающих утилизацию отходов и переработку их в соединения, пригодных к усваиванию растениями в качестве удобрений.The method involves the creation of a self-sustaining biosystem through the dynamic balance of the organisms living in it - animals and plants. The waste of some organisms is recycled by other organisms and completely consumed by others as nutrients. This balance is achieved as follows:
- limit the initial content of N and P available in the system;
- cultivated in the bioculture system of bacteria, providing waste disposal and processing into compounds suitable for assimilation by plants as fertilizers.

Важную роль в стабилизации системы и обеспечении прозрачности воды играют водные растения. Для продолжительного функционирования биосистемы необходимо обеспечить поступление внутрь достаточного количества света определенного спектра. An important role in stabilizing the system and ensuring the transparency of water is played by aquatic plants. For the continued functioning of the biosystem, it is necessary to ensure that a sufficient amount of light of a certain spectrum enters.

Замкнутая биологическая система - это система, в которой нет переноса вещества из внешней среды, извне поступает только солнечный свет, который является источником энергии для биосистемы. Все компоненты рециркулируют внутри системы. Компоненты системы, как минимум, включают в себя растения, производящие кислород в процессе фотосинтеза; животные, потребляющие растения в качестве пищи; бактерии, обеспечивающие переработку отходов жизнедеятельности растений и животных. Средством материального транспорта веществ внутри биосистемы является вода. Вода в биосистеме является солоноватой, растения - живущие в пресной или солоноватой воде. Животные, питающиеся исключительно растениями, микроводорослями или отмершими растениями и животными. Животные могут быть выбраны из указанного ряда. Животные, помещенные в систему, не должны питаться другими животными, помещенными в систему. A closed biological system is a system in which there is no transfer of matter from the external environment, only sunlight comes from outside, which is a source of energy for the biosystem. All components are recycled within the system. System components, at a minimum, include plants that produce oxygen during photosynthesis; animals that consume plants as food; bacteria that ensure the processing of waste products of plants and animals. The means of material transport of substances within the biosystem is water. The water in the biosystem is brackish, plants living in fresh or brackish water. Animals that feed exclusively on plants, microalgae, or dead plants and animals. Animals can be selected from the specified row. Animals placed in the system should not be fed by other animals placed in the system.

Растения могут быть из ряда Ceratophyllum, и/или Riccia, и/или Pistia, и/или Vecicularia dubyana. Plants may be from the series Ceratophyllum, and / or Riccia, and / or Pistia, and / or Vecicularia dubyana.

Общая биомасса животных должна быть не более 0,25 г на 1 л жидкой среды, соответственно общая биомасса растений не должна быть менее 2,5 г на 1 л жидкой среды. The total biomass of animals should not be more than 0.25 g per 1 liter of liquid medium, respectively, the total biomass of plants should not be less than 2.5 g per 1 liter of liquid medium.

Существенным компонентом биосистемы являются бактерии, производящие процессы минерализации, нитрификации и денитрификации. Это бактерии родов Nitrobacter и Nitrsomonas, производящие биологическое окисление аммония, выделяемое гидробионтами до нитритов NO2 - и далее до нитратов NO3, которые используются растениями в качестве удобрений и осуществляют процесс создания биофильтра (в который входит процесс нитрификации), который протекает 45-60 дней. Это связано с последовательной сменой одних видов бактерий другими, в зависимости от степени расщепления вещества, выбранного в качестве источника энергии.An essential component of a biosystem is bacteria that produce mineralization, nitrification, and denitrification processes. These are bacteria of the genera Nitrobacter and Nitrsomonas, which produce biological ammonia oxidation secreted by hydrobionts to NO 2 nitrites and then to NO 3 nitrates, which are used by plants as fertilizers and carry out the process of creating a biofilter (which includes the nitrification process), which proceeds 45-60 days. This is due to the successive change of some types of bacteria by others, depending on the degree of cleavage of the substance selected as an energy source.

Конечными продуктами работы биологического фильтра являются нитраты, которые постепенно накапливаются до значительных концентраций. Удаление нитратов производится водорослями, внесенными в систему. The final products of the biological filter are nitrates, which gradually accumulate to significant concentrations. Removal of nitrates is carried out by algae introduced into the system.

Содержание азота - не более 20 мг/кг в виде нитритов, нитратов и аммонийных соединений, а фосфора - не более 4 мг/кг в виде фосфатов. Минимум 0,1 объема системы должен занимать воздух. The nitrogen content is not more than 20 mg / kg in the form of nitrites, nitrates and ammonium compounds, and phosphorus is not more than 4 mg / kg in the form of phosphates. A minimum of 0.1 volume of the system should occupy air.

В замкнутой биосистеме нет необходимости менять воду, чистить стекла, кормить животных. Извне поступает только свет, солнечная энергия, которая дает жизнь всем живым существам. In a closed biosystem there is no need to change water, clean glass, feed animals. From outside only light enters, solar energy, which gives life to all living beings.

Растения производят на свету в процессе фотосинтеза кислород, которым дышат животные. Животные выдыхают углекислый газ, который нужен растениям. Цикл кислорода замыкается. Соблюдены и другие природные циклы: азота, углерода, воды. Plants produce light in the process of photosynthesis of oxygen, which animals breathe. Animals exhale carbon dioxide that plants need. The oxygen cycle closes. Other natural cycles are observed: nitrogen, carbon, water.

Биосистемам для процветания необходимо достаточно света, причем желательно естественного или наиболее близкого к естественному, и комнатная температура. На тот случай, если в помещении недостаточно света, рекомендуются специальные светильники с лампами дневного света. For prosperity, biosystems need enough light, preferably natural or closest to natural, and room temperature. In case there is not enough light in the room, special luminaires with fluorescent lamps are recommended.

Животные, например креветки, ходят по песку, ракушкам и разноцветным камушкам. Они не прячутся в грунте и поэтому очень заметны. Они едят микроводоросли и дышат кислородом, который вырабатывают растения. Animals, such as shrimp, walk on sand, shells and colorful pebbles. They do not hide in the ground and therefore are very noticeable. They eat microalgae and breathe the oxygen that plants produce.

Форма прозрачного сосуда может быть сферической (например, диаметром 10 см, 13 см, 15 см), в форме яйца (например, высотой 18 см, 33 см и диаметром 8 см и 20 см), в виде пирамиды (например, высотой 17 см), в виде амфоры (например, длиной 40 см и пробной из полудрагоценных камней). Возможны и другие формы и размеры. Материал, из которого изготавливается биосистема, - прозрачное бесцветное стекло, хрусталь или иной биологически и химически нейтральный прозрачный материал, но только не окрашенное стекло. The shape of the transparent vessel can be spherical (for example, 10 cm, 13 cm, 15 cm in diameter), in the form of an egg (for example, 18 cm, 33 cm high and 8 cm and 20 cm in diameter), in the form of a pyramid (for example, 17 cm high ), in the form of an amphora (for example, 40 cm long and a trial of semiprecious stones). Other shapes and sizes are possible. The material from which the biosystem is made is transparent, colorless glass, crystal, or other biologically and chemically neutral transparent material, but not colored glass.

В биосистеме у живых организмов нет естественных врагов, и жизнь их может продолжаться приблизительно 10 лет. In the biosystem, living organisms do not have natural enemies, and their life can last about 10 years.

Пример. Берут сосуд из прозрачного бесцветного стекла, объемом 50 л, добавляют морской воды 39,9 л, ограничивали начальное содержание N, P: N не более 0,8 г на 40 л, P не более 0,16 г на 40 л. Example. Take a vessel of transparent colorless glass, with a volume of 50 liters, add sea water to 39.9 liters, limit the initial content of N, P: N to not more than 0.8 g per 40 l, P to not more than 0.16 g per 40 l.

Добавляют биофильтр в виде гравия размером 5 мм и объемом 5 л, вносят животных общим весом 6 г: Halocaridina (креветки) - 3,6 г; Melanala sp. (улитки) - 2,4 г и водные растения: Vesicularia - 30 г, Ceratophyllum - 30 г. Add a biofilter in the form of gravel with a size of 5 mm and a volume of 5 l, introduce animals with a total weight of 6 g: Halocaridina (shrimp) - 3.6 g; Melanala sp. (snails) - 2.4 g and aquatic plants: Vesicularia - 30 g, Ceratophyllum - 30 g.

Ставят в освещенное место с естественным спектром при 20-24oC, герметизируют, например запаивают горелкой. Сборку, заливку производят в комнате с бактериально контролируемой средой, при отсутствии доступа воздуха и бактерий, при этом используют контейнер с рукавами для работы с сосудом, стенки указанного выше контейнера стерильны. В воздухопроводе устанавливают бактерицидную лампу и создают повышенное давление, чтобы воздух попадал очищенным.They put in a lit place with a natural spectrum at 20-24 o C, sealed, for example, sealed with a burner. Assembly, pouring is carried out in a room with a bacterially controlled environment, in the absence of air and bacteria, while using a container with sleeves for working with a vessel, the walls of the container indicated above are sterile. A bactericidal lamp is installed in the air duct and an increased pressure is created so that the air gets purified.

Изобретение позволяет повысить наглядность экологически замкнутой биосистемы за счет широты представленных в ней живых водных организмов и растений для получения более полного представления о биосфере Земли, что повышает эффективность биосистемы как наглядного учебного пособия по биологии и как элемента зоотерапии в санаториях и домах отдыха. The invention improves the visibility of an ecologically closed biosystem due to the breadth of the living aquatic organisms and plants represented in it to obtain a more complete picture of the Earth’s biosphere, which increases the effectiveness of the biosystem as a visual teaching aid for biology and as an element of zootherapy in sanatoriums and rest homes.

Кроме того, представленный состав животных и растений и их соотношение создают эффективный биологический фильтр всей системы. In addition, the presented composition of animals and plants and their ratio create an effective biological filter for the entire system.

Claims (1)

Способ создания экологически замкнутой биологической системы, предусматривающей заполнение прозрачного сосуда жидкой средой, внесение грунта, фотосинтезных растений, живых организмов и бактериальных форм, разлагающих продукты метаболизма живых организмов и фотосинтезных растений, с последующей герметизацией сосуда и помещением его в периодически освещаемую зону, причем в качестве живых организмов используют ракообразных и/или моллюсков, ракообразных выбирают из ряда Leander, и/или Halocaridina, и/или Troglocaris anophthalmus, и/или Asellus aquaticus, и/или Amphipoda, и/или Copepoda, и/или Ostracoda, моллюсков выбирают из ряда Cardita и/или Мelanaia, растения выбирают из ряда Ceratophyllum, и/или Riccia, и/или Pistia, и/или Vesicularia dubyana, при этом общая биомасса живых организмов должна быть не более 0,25 г на 1 л жидкой среды, общая биомасса растений не должна быть менее 2,5 г на 1 л жидкой среды, а отношение общей биомассы живых организмов к общей биомассе растений должно составлять не более 0,1. A method of creating an ecologically closed biological system, which provides for filling a transparent vessel with a liquid medium, introducing soil, photosynthetic plants, living organisms and bacterial forms that decompose the metabolic products of living organisms and photosynthetic plants, followed by sealing the vessel and placing it in a periodically illuminated zone, and as living organisms use crustaceans and / or mollusks, crustaceans are selected from the series Leander, and / or Halocaridina, and / or Troglocaris anophthalmus, and / or Asellus aquaticus, and / or Amphipoda, / or Copepoda and / or Ostracoda, mollusks selected from the series Cardita and / or Melanaia, plants selected from the series Ceratophyllum, and / or Riccia, and / or Pistia, and / or Vesicularia dubyana, while the total biomass of living organisms should not be more than 0.25 g per 1 liter of liquid medium, the total biomass of plants should not be less than 2.5 g per 1 liter of liquid medium, and the ratio of the total biomass of living organisms to the total biomass of plants should be no more than 0.1.
RU2000105576/13A 2000-03-09 2000-03-09 Method of development of ecologically closed biological system RU2176137C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105576/13A RU2176137C1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Method of development of ecologically closed biological system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105576/13A RU2176137C1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Method of development of ecologically closed biological system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2176137C1 true RU2176137C1 (en) 2001-11-27

Family

ID=20231528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000105576/13A RU2176137C1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Method of development of ecologically closed biological system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2176137C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605197C1 (en) * 2015-10-29 2016-12-20 Юрий Александрович Киташин Method to grow commercial fish species in closed water supply systems (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605197C1 (en) * 2015-10-29 2016-12-20 Юрий Александрович Киташин Method to grow commercial fish species in closed water supply systems (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaloudas et al. Phycoremediation of wastewater by microalgae: a review
CN103081838B (en) Closed seawater ecological cycle cultivation method and device system thereof
Creswell Phytoplankton culture for aquaculture feed.
Ramli et al. Integration of algae to improve nitrogenous waste management in recirculating aquaculture systems: A review
Skriptsova et al. Laboratory experiment to determine the potential of two macroalgae from the Russian Far-East as biofilters for integrated multi-trophic aquaculture (IMTA)
Valenzuela-Espinoza et al. Biomass production and nutrient uptake by Isochrysis aff. galbana (Clone T-ISO) cultured with a low cost alternative to the f/2 medium
CN105859049A (en) Biogas slurry ecological treatment breeding system and working method thereof
Grote Bioremediation of aquaculture wastewater: evaluating the prospects of the red alga Palmaria palmata (Rhodophyta) for nitrogen uptake
WO2006042371A1 (en) An aquatic-culture system
Tiwari et al. Potential and application of diatoms for industry-specific wastewater treatment
CN207505745U (en) Fish and vegetable symbiotic device
CN104386895A (en) Water-quality improver for aquaculture and preparation method of water-quality improver
Febriani et al. Applications of aquaponics on Pakcoy (Brassica Rapa L) and Nila Fish (Oreochromis Niloticus) to the concentration of ammonia, nitrite, and nitrate
CN104186431B (en) A kind of method of one step food chain high-density breeding artemia of utilization single cell protein
CN105660357A (en) Artificial half-salt water ecological breeding method of enteromorpha
CN110304730A (en) A kind of Compound water ecology restoration method
Kulkarni et al. Bioremediation study of dairy effluent by using Spirulina platensis
RU2176137C1 (en) Method of development of ecologically closed biological system
Kobayashi Utilization and disposal of wastes by photosynthetic bacteria
Septory et al. The utilization of aquacultures wastewater as nutrient sources in Nannochloropsis oculata cultivation to prevent waters contamination in coastal area
JPH09205922A (en) Aquiculture method for fish and shellfish
Kumar et al. Water quality and nutrient dynamics of biofloc with different C/N ratios in inland saline water
JP3427002B2 (en) Fish culture method and apparatus
CN107751057B (en) Chain type single-cylinder seed-preserving culture method for daphnia magna food
CN111533241B (en) Chlorella treatment method based on subacid electrolyzed water

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20090611

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170418