اکوسیستمهای مصنوعی

اکوسیستم چیست ؟

در اینجا ابتدا تعریفی کلی از اکوسیستم را برای خوانندگان عزیز ارائه میکنیم و ســپس به اکوسیستمهای مصــنوعی مــی پردازیم  …   از نظر ما اکوسیستم یا زیست بوم یا بوم سازگان به مجموعه ای از اجزای زنده و غیر زنده اطلاق میشود که بطور کاملا پیوسته برهمکنش دارند. به نحوی که این اجزا چه بصورت مستقیم و چه غیر مستقیم منجر به بقاء کل مجموعه میگردند. اکوسیستمها چند ویژگی جهان شمول دارند:

اولا آنها در فضایی فیزیکی محیط هستند. به عبارت دیگر اکوسیستمها دارای حجم، اندازه و محیط میباشند. لذا از قوانین فیزیک و مکانیک پیروی میکنند و بدون در نظر گرفتن اندازه آنها یعنی کوچکی و بزرگی منطقه ای که اجزای هر اکوسیستم برهم اثر میگذارند، یک اکوسیستم تعریف میشود.

دوم اینکه اجزای اکوسیستمها چه زنده و چه غیر زنده می توانند نه فقط بصورت فردی، بلکه بصورت گروهها یا جمعیتهای متعددی در ارتباط با یکدیگر باشند و هر جمعیت ، گونه یا گروه میتواند قلمروی مخصوص به خود تعریف کند که آن را با عبارت Ecological Niche  میشناسیم که در آن زندگی میکنند یا در آن بومی هستند (Native range). مثلا در طبیعت هرگونه گیاهی منطقه منحصر به فردی دارد که درآن تغذیه ، رشد، تولید مثل و یا به عبارت کلی زندگی میکند. نیچهای اکولوژیکی خود بخشی از یک اکوسیستم مثلا یک جنگل، بیشه یا یک اقلیم آب وهوایی میباشند.

سومین ویژگی جهانشمول اکوسیستمها تابعیت بلامنازع آنها از قوانین ترمودینامیک است. بدان معنی که حفظ و بقای اکوسیستم مستلزم صرف انرژی خواهد بود و قطعا کل اکوسیستم بدون صرف انرژی تمایل به ازهم پاشیدگی و بی نظمی دارد. مثلا زیست کره (Biosphere)  که در سطح و پوسته سیاره ما قراردارد خود اکوسیستم بسیار بزرگی است که شامل میلیاردها گونه جانوری ، گیاهی، میکروارگانیسمها، عناصر اتمسفری (گازها و سیالات جوی)، عناصر بستری ( از جمله انواع کانیها، سنگها، مایعات، جامدات و سیالات ) است که در صورت عدم تابش مستقیم نور خورشید به آن و دریافت انرژی خورشیدی، فعالیتهای تکتونیکی، زمین گرمایی، برهمکنشهای جاذبه ای اجرام آسمانی و … از هم میپاشد به نحوی که کلیه جانداران با مرگ مواجه میشوند و زیست کره دیگر شکل کنونی را نخواهد داشت.

چهارمین خصوصیت اکوسیستمها نوع ارتباط اجزای سازنده آن است که بصورت  * فرآیندهای چرخه ای * فرآیندهای آبشاری * و روابط شبکه ای  میباشند. باید متذکر شد که در نگاه کلی و جامع، تمام اکوسیستمها درنهایت روابط چرخه ای بصورت تولید و مصرف دارند که در این مسیر دو جزء اجزای زنده (تولید کنندگان، مصرف کنندگان) و مواد غیرزنده  (مواد اولیه و محصولات) نقش ایفا میکنند. و روابط آبشاری و شبکه ای در بطن این چرخه ها قراردارند (مانند چرخه های مواد و انرژی).

اکوسیستمهای مصنوعی:

و اما اکوسیستمهای مصنوعی یا Artificial Ecosystems درواقع تلاش بشر درجهت تقلید از طبیعت برای ایجاد یک محیط زیست پایا و پویا با تمامی اجزا و عناصر آن است. بشر با دو هدف اقدام به ساخت اکوسیستمهای مصنوعی نموده است در ابتدا هدف بررسیهای پژوهشی بود چرا که اکوسیستمهای طبیعی بقدری پیچیده اند که تعیین مرزهای وسیع آنها معمولا مشکل و مطالعه آنها بغرنج میباشد لذا دانشمندان با ایجاد اکوسیستمهای کوچک آزمایشگاهی که مرزهای مشخصی دارند و به راحتی می توان اجزای آنها را تغییر داد و نتایج را بررسی نمود، روی آوردند. و اما هدف دیگری که بشر را به سمت ساخت این مصنوعات هدایت کرد کاربرد وسیع آنها در زیباسازی و ایجاد فضای سبز کنترل شده در طراحی داخلی و معماری بود که به این طریق طراحان و مهندسان بیشماری جهت ایجاد لطافت در محیطهای سازه ای و ساختمانی از این اکوسیستمها استفاده نمودند. می توان گفت یک اکوسیستم مصنوعی نوعی فشرده سازی در بخشی از طبیعت است ولی تاکنون بشر نتوانسته کلیه اجزای طبیعت به خصوص زیست کره را بصورت فشرده درجایی متمرکز کند. در حال حاضر میتوان گفت بشر تنها قادر بوده قلمروها یا نیچهای اکولوژیکی کوچکی را بصورت مصنوعی بسازد. مثلا در حیطه ساخت انواع آکواریومــها متخصصان تنها توانسته اند یک زیست بوم آبی را آن هم تنها بخشی از آن را از طبیعت تقلید کنند. یا در خصوص تراریومــها تنها یک اقلیم خاص یا زیست بوم خاص از گروه خاصی از گیاهان (مثلا گیاهان هوازی یا گیاهان جنگلهای بارانی) ساخته شده است. که همه اینها قطعا مستلزم انتقال و صرف انرژی فراوان از بیرون مجموعه جهت پایداری و بقاء آن است لذا این مصنوعات بدون صرف انرژی مثلا جریان برق پایدار جهت راه اندازی ماشینها و دستگاه های اداره کننده آنها، ازهم خواهند پاشیدو جانداران آن خواهند مرد.

با توجه به مطالب فوق بدیهی است که میتوان آکواریومها و تراریومها را (Vivariums) دو گروه عمده از انواع اکوسیستمهای مصنوعی قلمداد کرد ولی مهمترین و شاید بزرگترین تلاش بشر برای تقلید و رونوشت برداری از طبیعت و چرخه های زیستی و غیر زیستی آن، بیوسفرهای مصنوعی باشند. درواقع دانشمندان با تلفیق و هماهنگ سازی انواع متنوعی از زیست بومهای کوچک و چند ریزاقلیم، محیطی را به وجود آورده اند که تا حدودی به طور مستقل و خودگردان پایدار است و چرخه های زیستی و غیر زیستی در آن به کار خود ادامه میدهند.

معـروفترین بیوسفرمصنوعی همان ” بیـوســفر II ” واقع در آریزونای کشور ایالات متحده آمریکا است که یک سیستم اکولوژیکی بسته بوده که برای شبیه سازی زیست کره و پژوهش‌های علمی دربارهٔ آن ساخته‌شده است. بیوسفر 2 در طول فعالیت خود، دو ماموریت آزمایش محیط‌ بسته داشته‌است که به ماموریت‌های ۱ و ۲ شناخته می‌شوند. در طول این ماموریت‌ها، محیط آن مهر و موم شده و پژوهشگران به دور از دنیای بیرون در آن زندگی کرده‌اند. از سال ۲۰۱۱، دانشگاه آریزونا آن‌را به عنوان مرکز پژوهشی-آموزشی بکار گرفته و از آن برای یادگیری سیستم‌های زیستی زمین و شناخت جایگاه زمین در جهان استفاده می‌کنند. زیست‌کره ۲ نمایانگر زیست‌بوم‌های زمین است: ۱۹۰۰ مترمربع جنگل بارانی، ۸۵۰ متر مربع اقیانوس به همراه آب‌سنگ مرجانی، ۴۵۰ متر مربع جنگل حرا، ۱۳۰۰ متر مریع چمنزار ساوانا، ۱۴۰۰ مترمربع بیابان مه، ۲۵۰۰ متر مربع سیستم کشاورزی، اقامتگاه انسان‌ها و یک زیربنا در زیر زمین. واحدهای Passive Solar Collector-Reject در طول قاب‌های پوشش شیشه ای آن، و شبکه های گرمایشی و سرمایشی چرخشی آب با سامانه پمپ مجزا سرتاسر زیست‌کره ۲ را دربرگرفته‌اند، همچنین این مجموعه دارای صفحه دیافراگم مانند بسیار غول پیکری در بخش زیرزمین آن است که نقش سوپاپ اطمینان دربرابر انقباضات و انبساط اتمسفر داخل بیوسفر را بازی میکند. توان الکتریکی مجموعه از مرکز گاز طبیعی که در خود ساختار قرار دارد تأمین می‌شود.

 

دومین بیوسفری که تاکنون توسط بشر ساخته شده پروژه عدن است.

باغ عدن یا پروژهٔ عدن ( Eden Project) به عنوان بزرگترین گلخانه جهان در کتاب رکوردهای گنیس ثبت شده‌است. باغ عدن در محوطه یک معدن ۱۶۰ ساله قدیمی به شکل ۳ سازه حبابی شکل بسیار بزرگ ساخته شده که در هریک از این ۳ گلخانه حبابی شکل، شرایط آب و هوایی (اقلیمی) شامل جنگل بارانی و اقلیم مدیترانه‌ای شبیه‌سازی شده است. در واقع بعد از پروژه بیوسفر دو در صحرای آریزونا این دومین بار است که بشر تلاش میکند که یک اکوسیستم را شبیه سازی کند. معماری این باغ بر عهدهٔ نیکولاس گریمشاو بوده است و در ژانویه سال ۱۹۹۶ ساخت آن آغاز شده و مسئولا آن تا کنون به توسعه آن ادامه داده اند . در سازه این گلخانه از هیچ ستونی استفاده نشده و از شاهکارهای معماری به حساب می‌آید. ارتفاع این سقف در حدی است که امکان اینکه ۱۱ اتوبوس دو طبقه بر روی هم قرار بگیرد را دارد. پوشش گلخانه درون قابهای شش ضلعی قرار گرفته و از جنس پلیمر ETFE (اتیلن تترافلورو اتیلن) است این پلیمر بصورت پوشش‌هایی شفاف روی گلخانه که درون قابهای شش ضلعی با قطر ۹متر قرار گرفته‌اند که دارای خواص جالبی است. این ماده می‌تواند در روز گرما را بگیرد و در شب آن را پس دهد. همچنین این پلیمرها شفاف و قابل بازیافت است و حداقل ۳۰سال عمر می‌کنند. هیچ گونه گرد و غباری را هم جذب نمی‌کند و با وجود این که یک درصد شیشه وزن دارد بسیار محکم است این پلیمر همچنین اشعه ماوراءبنفش، را که برای رشد گیاهان لازم است از خود عبور می‌دهد و نور آفتاب، خواص آن را تغییر نمی‌دهد. این پوشش‌ها لانه زنبوری و مشابه چشم حشرات شبیه‌سازی شده اند. همچنین در بخش اقلیم استوایی این گلخانه آبشار مصنوعی نیز ساخته شده است. پیش از ورود به باغ، برای جلوگیری از ورود آفت گیاهی، بازدیدکنندگان وارد قرنطینه می‌شوند و نمونه های گیاهی برای کاشت در زیر این بیوسفر، تحت آزمایش‌های سختی قرار می‌گیرند. گیاهان درون عدن، از قلمستان‌ها و ایستگاه‌های تحقیقات و باغهای گیاه‌شناسی سراسر جهان به صورت دانه یا قلمه آورده شده‌اند. بنا بر ادعای موسسان باغ عدن، توسعه این پروژه همچنان ادامه دارد و مرحله بعدی آن ساخت گلخانه مناطق خشک است. هدف از ساخت آن نه تنها تحقیقات بلکه بازدید عموم و آموزش کودکان و والدین آنها برای رفتار صحیح با دوست و آشنای قدیمی بشر، طبیعت و گیاهان است.

[contact-form-7 404 "Not Found"]