»Рослинний світ → Скільки потрібно рослин, щоб підтримувати киснем одну людину? Інтереснік
18 Жов
2012
Гіпотетично, якби я закрив свого брата в ідеально герметичному приміщенні, скільки б мені треба було поставити туди рослин для підтримки балансу між киснем і вуглекислим газом, щоб мій брат і мої улюблені рослини залишилися живі?
Для спрощення завдання ви могли б передавати йому їжу через герметичний люк. Рослинам тоді залишалося б тільки виробляти кисень. Якщо ваш брат буде тільки їсти і спати, йому буде потрібно близько 350 л кисню в день (кількість кисню в 1,7 м3 повітря). Для виробництва такої кількості кисню при повному сонячному освітленні рослинам з типовим покровом потрібна буде площа від 5 до 20 м2. Використовуючи найбільш продуктивні С4-рослини, такі як цукровий очерет, ви могли б зменшити необхідну площу до 2,5 м2. Ваш брат видихав б 350 л вуглекислого газу в день, що дало б змогу рослинам рости зі збільшенням сухого ваги на 430 г на добу.
Тепер давайте «мутити» воду. Якщо його вікна плюс штучне освітлення можуть дати тільки 10% сонячного світла, то площа необхідних зелених посадок множиться на 10. Якщо освітлення вимикати на ніч - подвійте площа. Процес фотосинтезу в рослинах протягом дня йде швидше, ніж вночі. Таким чином, в розумних межах можна знехтувати додатковим киснем, який рослини споживають в нічний час.
Якщо ви не плануєте годувати свого брата, але сподіваєтеся, що він виживе, харчуючись рослинами, пам'ятайте, що велика частина речовин, синтезованих рослинами, не засвоюється, так що ще раз подвійте площа. Неїстівні частини рослин плюс фекалії вашого брата потрібно буде перетворювати в компост або спалювати, для того щоб повторно використовувати вуглець, який вони містять. Отже, якщо ваш брат хороший фізіолог рослин, для цього амбітного експерименту потрібно кімната розміром 20 м2, заповнена рослинами.
Ось база для моїх розрахунків:
Денне споживання енергії дорослої людини - 1750 ккал в день. Енергетична цінність 100 г сахарози - 400 ккал. Тому доросла людина потребує 1750/4 = 438 г сахарози в день = 1,28 моль.
Для дихання потрібно 1,28 × 12 = 15,36 моль кисню в день. Один моль займає 22,4 л, так що це відповідає 15,36 х 22,4 = 334 л чистого кисню в день.
Рівень фотосинтезу рослин на полі при оптимальному освітленні становить від 10 до 30 мкмоль / с (до 70 в С4-рослини) вуглекислого газу на 1 м2 (від 0,86 до 6,05 моль / м2 в день). Поглинаючи 1 моль вуглекислого газу, рослини звільняють 1 моль кисню.
Отже, необхідна площа складає від 18 м2 для менш продуктивних рослин до 2,5 м2 при посадках С4-рослин.