封閉生態系統
 |
封閉生態系統（縮寫：CES）是一種不與外界進行物質交換的生態系統。
儘管地球本身無疑符合這個定義，但該術語主要用於描述相對小的人造生態系統。這種系統充滿了科學趣味，並有在太空旅行（例如空間站或潛艇）中作為生命支持系統的潛力。嚴格地說，一個封閉生態系統不是一個通常意義的封閉系統，因為能量（特別是光能和熱能）能在也必須在這個系統中進出。[1]
在封閉生態系統中，一種生物新陳代謝產生的任何廢物必須能被另外至少一種生物所利用。如果這個系統的目的是維持高等的生命形式，如鼠或人，二氧化碳、糞便和尿液等廢物必須最終被轉化為氧氣、食物和水。
封閉生態系統必須至少含有一種自養有機體。在這裡，化能自養生物和光能自養生物都被認為是有道理的，但實際應用中，絕大多數的封閉生態系統大都建立在綠藻一類的光能自養生物上。
目錄
封閉模型
雖然生態系統的行為最終決定於通過該系統的能流及其內部的物質循環，但是,物質循環對生態系統穩定性作用的研究，很少成就,然而顯著的例外是Ulanowicz、May和Dudzik等人的工作。Ulanowicz和May研究了一個線性營養鏈的模型，在那個模型中，任何兩個水平的生物量和能流，是全部現有種類生物量的雙線性(bilinear)總和，並且斷言，只有在種類能量(Spedificenergy)(即每單位生物量)隨上升的營養鏈而增加的時候，請該系統才是穩定的。雖然生產者一般比消費者具有的種類能量低，但是，不同消費者的種類能量似乎只具有小的或者沒有顯著的差別。
因此，Ulanowicz-May模型的含意就在於：營養鏈的穩定性是脆弱的，它受着不同水平種類能量內部微小差異的影響。我們認為，這是由於忽略了生物體分解無機物質動向的特點，這一觀點同此Dudzik等人的結果是一致的。Dudzik等人分析了開放的和封團的生態系統中營養循環許多詳細的模型。這裡，我們提出另一種營養鏈模型，它指出，物質循環對系統有穩定的作用。
我們假定幾個營養水平的線性鏈並用X表示i度營養水平下某指定元素的克分子數。我們遵照Ulnowicz-May模型及捕食者和無機物質吸收和攝取遵照Lotka-Voiterra二次項的模型。我們的基本假定是，在i度水平下，物質以 速率直接轉化為無機物質。用Xo表示無機物質貯表中某元素的克分子數。則生態系統的演化可用如下方程式來描述。
應用
最早建造封閉生態系統的設計師之一是生物學家和新煉金師約翰，托德（John Todd)。太空迷們對他的養魚試驗尤為痴狂，而這與想象中的未來外太空農業密切相關。托德也認為他的試驗具有「宇宙殖民地的多種特徵」，但在1977年他又認為以我們的生物學知識在宇宙中]嘗試模擬可居環境是不安全的則他與一群生態學家合作嘗試的是先在地球上建造一個封閉的生態系統，然後再試着在宇宙中建造。總之， 「要是地球上無法讓穩定有效的封閉生態系統運作，那麼它們肯定也不能在軌道上運轉」，而且月球和火星上也不行，中因此，他努力在地球上建造封閉的生態系統。並為在想象中的未來宇宙殖民地思想影響下的地區和建築創造了一個生態管理系統。