نظام بيئي مغلق

الأنظمة البيئية المغلقة أو الأنظمة البيئية المحتواة ( CES ) هي أنظمة بيئية لا تعتمد على تبادل المواد مع أي جزء خارج النظام من أجل المساعدة في الحفاظ على الحياة.

يُستخدم هذا المصطلح في أغلب الأحيان لوصف النظم البيئية الصغيرة التي صنعها الإنسان. ويمكن لهذه النظم أن تُستخدم كنظام دعم للحياة أو كموائل فضائية . ^{[ 1 ]}

في النظام البيئي المغلق، يجب أن تستخدم الكائنات الحية الأخرى على الأقل أي نفايات تنتجها إحدى الأنواع. فإذا كان الهدف هو الحفاظ على شكل حياة ما، كالفأر أو الإنسان ، فلا بد من تحويل النفايات ، مثل ثاني أكسيد الكربون والبراز والبول، في نهاية المطاف إلى أكسجين وغذاء وماء .

لا تزال هذه الأنظمة تعتمد على مدخلات طاقة خارجية ثابتة، مثل ضوء الشمس. ^{[ 2 ]}

يجب أن يحتوي النظام البيئي المغلق على كائن حي واحد على الأقل ذاتي التغذية . ورغم أن الكائنات الحية الكيميائية التغذية والضوئية التغذية ممكنة، إلا أن جميع الأنظمة البيئية المغلقة تقريباً حتى الآن تعتمد على كائنات ذاتية التغذية مثل الطحالب الخضراء .

يُطلق على النظام البيئي المغلق لكوكب بأكمله اسم الغلاف الحيوي . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تشمل الأنظمة البيئية المغلقة التي صنعها الإنسان لدعم الحياة البشرية مشروع المحيط الحيوي 2 ، ومشروع ميليسا ، ومشاريع BIOS-1 وBIOS-2 و BIOS-3 . ^{[ 5 ]} ومع ذلك، لم ينجح أي نظام بيئي مغلق اصطناعي يضم بشرًا في دعم الحياة لفترات طويلة.

تُعدّ الحدائق الزجاجية وأحواض الأسماك ذات النظم البيئية المغلقة جزئيًا أو كليًا أنظمة بيئية مغلقة مكتفية ذاتيًا، ويمكن صنعها أو شراؤها. ويمكن أن تحتوي على روبيان صغير ، وطحالب ، وحصى ، وأصداف زينة ، ونباتات جورجونيا . ^{[ 6 ]}

غالباً ما تبقى النظم البيئية المغلقة غير مستقرة بسبب انخفاض التنوع البيولوجي فيها، إذ تحتوي على أنواع أقل بكثير من النظم البيئية الطبيعية. كما أنها تفتقر إلى التكرار الذي يساعد على استقرار الدورات الطبيعية والتفاعلات الغذائية وديناميات السكان، لأن أي انخفاض في أنواع النظام المغلق قد يؤدي إلى انهياره لعدم قدرة الكائنات الحية الأخرى على التعويض.

تتأثر العمليات الطبيعية، مثل احتجاز الكربون وإنتاج الأكسجين، بشدة بالتغيرات داخل الأنظمة المغلقة، مما قد يؤدي إلى تراكمات أو استنزافات خطيرة في الغازات والسموم. فعلى سبيل المثال، في المحيط الحيوي 2، انخفضت مستويات الأكسجين بينما أنتجت ميكروبات التربة مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون، مما أدى إلى ارتفاع معدلات ازدهار الطحالب في المسطحات المائية. ونتيجة لذلك، نفقت 30% من الأنواع وجميع الملقحات. ^{[ 7 ]}

يُؤدي تدخل الإنسان في الأنظمة المغلقة إلى مزيد من نقاط الضعف، حيث يتعرض التنفس البشري والنظام الغذائي لضغوط إضافية. ^{[ 8 ]} كما أن محدودية المغذيات الدقيقة، والاحتياجات النفسية، وإنتاج الفضلات تُعقّد استقرار النظام على المدى الطويل.

تُعدّ الأنظمة البيئية المغلقة من العناصر الشائعة في الأعمال الروائية، وخاصة في الخيال العلمي . وتشمل هذه الأنظمة المدن ذات القباب ، ومحطات الفضاء، والموائل على الكواكب أو الكويكبات الغريبة ، والموائل الأسطوانية (مثل أسطوانات أونيل )، وكرات دايسون ، وما إلى ذلك. ^{[ 9 ]}

• المحيط الحيوي – المجموع العالمي لجميع النظم البيئية على الأرض 
• نظام دعم الحياة البيئي المُتحكم به – التكنولوجيا في محطات الفضاء والأنظمة البيئية المغلقة 
• الزراعة في بيئات مُتحكَّم بها – نهج قائم على التكنولوجيا لإنتاج الغذاء 
• مشروع IBTS Greenhouse – مشروع تحلية المياه في مصر 
• علم البيئة – دراسة الكائنات الحية وبيئتها 
• الغلاف الحيوي – نظام بيئي مغلق على مستوى الكوكب 
• خدمات النظام البيئي – الفوائد التي توفرها النظم البيئية السليمة. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 
• مشروع عدن – وجهة سياحية في كورنوال، إنجلترا 
• ميليسا – اتحاد تقوده وكالة الفضاء الأوروبية لتطوير أنظمة دعم الحياة للبعثات الفضائية 
• استعمار الفضاء – مفهوم الإقامة البشرية الدائمة خارج الأرض 
• سبوم – نظام دعم حياة افتراضي مغلق من حيث المادة ومفتوح من حيث الطاقة 
• تحويل الكواكب - عملية هندسية افتراضية للكواكب 
• تشانغ إي 4 - مركبة هبوط ومركبة جوالة صينية على سطح القمر، أُطلقت عام 2019 
• محطات الفضاء والمساكن في الخيال