免费论文摘要：底栖生物复活式人命保护体例要害底栖生物单位模仿接洽

底栖生物复活式人命保护体例（Bioregenerative Life Support System，BLSS）是对准长功夫、远隔绝和多分子的载人航天工作，如月球出发地、行星际遨游、荧惑出发地等，为航天员供给基础人命物质保护的人为紧闭生态体例。数学模仿是领会体例本能、优化体例构造、创造体例宁静运转遏制战略的要害普通。正文安排了BLSS观念构型，体例囊括“高档植被培植”、“蚕豢养”、“人寓居”、“水复活”、“宝物处置”、“大气处置”、“物质积聚”、“微底栖生物监察和控制”和“冗余单位”等九个模块。沿用线性筹备的本领安排了养分菜谱，不妨为每位乘员供给食品1287 g•d-1，个中包括能量2721 kcal•d-1，碳水复合物375.5 g•d-1，卵白质99.47 g•d-1，脂肪91.19 g•d-1。约有87%的食品不妨实行体例内自给。蚕粉占众生性食物总鲜重的21.62%，约占众生卵白总摄入量的12.54%。接洽创造了一套化学计量学模子用来刻画体例内各单位之间的物资调换进程。计划截止表白体例在气、水轮回上面实行实足封锁，总物资轮回封锁度到达99.40%。BLSS动作人为紧闭生态体例，有着与地球底栖生物圈一致的食品链联系。接洽采用了莴笋、蚕、类泥土基质（Soil-Like Substrate，SLS，囊括植被不行食底栖生物量、微底栖生物和曲蟮）以及小球藻辨别动作BLSS内消费者、耗费者、领会者和底栖生物冗余单位的形式底栖生物或工艺。鉴于现有试验数据和典范成长方程，创造了莴笋成长和光合效率模子、蚕成长和透气效率模子以及小球藻成长模子。各模子与试验数据之间均拟合杰出。接洽还创造了类泥土基质里面生态联系模子，并沿用表面领会和数值仿真的本领对该模子举行了宁静性领会。截止表明SLS体例的宁静性与曲蟮和微底栖生物的种类相关，而与它们的初始数目无干。模子宁静点在于于稀释速度和植被不行食底栖生物量的初始品质。经过数值仿真绘制了体例状况变量随无穷纲比延长速度的变革，并沿用切片图三维重构法对体例宁静边境前提实行了可视化。上述模子关心的大多是底栖生物物种的决定性或平衡动作，而个别之间或各别察看之间的分别则常常被忽视。正文以BLSS要害底栖生物单位模子中的莴笋光合效率模子为例，领会CO2浓淡对莴笋光合速度感化的恒定效力和随机效力。截止表露直角双弧线（Rectangular Hyperbola，RH）模子不妨很好地拟合试验数据，确定系数到达0.996。由各组数据拟合获得的模子参数，其残差按照方差为7.028×10-7的正态散布。各别组数据拟合获得的模子参数之间生存确定分别。RH模子的四个参数中，惟有参数τ的散布较为会合（变异系数为19.6%），而且在一个试验周期内的4个阶段之间简直没有分别，而其余三个参数α、β和Rd散布较为分割。对RH模子举行简化，获得一阶能源学（First Order Dynamic，FOD）模子，沿用“伪数据”步-线性搀和效力步迭代法举行模子参数求解。模子拟合优度检查截止表露FOD模子很好地接受了RH模子拟合度高的特性，而且各参数散布的分割水平鲜明减小。参数τ的随机效力重量按照正态散布，而参数R的随机效力重量好像按照广义极值散布。Kruskal-Wallis检查的截止表露各个参数在一个试验周期内的各个阶段均没有明显分别，而且均居于不妨接收的范畴。FOD模子不妨灵验地刻画莴笋集体的光合个性。接洽还赢得了在各别CO2浓淡前提下，叶用莴笋光合速度散布的几率密度因变量。在建立BLSS的进程中，新物种的引入必将会对体例内的已有物种爆发感化。接洽以小球藻对莴笋光合个性感化为例，开始创造了小球藻光合效率模子，并将其与叶用莴笋光合效率的FOD模子贯串起来，产生“莴笋-小球藻”体例光合效率（Lettuce-Chlorella System Photosynthetic，LCSP）模子。该模子不妨灵验地刻画体例内CO2浓淡的变革。领会截止表露接洽所沿用的小球藻种类只能运用水中融化的CO2动作独一碳源。其余，在LCSP模子中，小球藻光合效率模子参数散布较为会合，即所有体例的随机效力重要展现在莴笋集体上。小球藻的引入使莴笋的CO2传导速度和暗透气速度均有所减少，与引入小球藻之前的情景比拟，模子参数散布更为会合。参数τ和R在一个试验周期内各个阶段的散布生存确定分别，这主假如因为试验进程中型小型球藻浓淡的变革惹起的。运用LCSP模子不妨对试验中少许较难察看的目标，如碳酸根和碳酸氢根离子的浓淡等举行仿真猜测。

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