Інформація

Наскільки великим може стати колонія/суспільство?

Наскільки великим може стати колонія/суспільство?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Я сподіваюся, що це відповідне місце для цього питання, заданого з точки зору математики/фізики, майже без підготовки з біології.

Бактерії дуже маленькі і живуть величезними колоніями, мурахи більші (але також дуже маленькі) і живуть меншими колоніями (але також дуже великими). Ігноруючи людський рід, я не можу придумати жодної великої тварини, яка живе у великих колоніях

Чи є якась назва для цього зв’язку? Я хочу вивчити це з двох точок зору: по-перше, чому? (це може бути легко пояснити з точки зору постачання ресурсів або наявної енергії) і по-друге, яке точне співвідношення? (чітко обернений, але лінійний, логарифмічний... ?)

Дякую!


Дати визначення «колонія/суспільство» нетривіально. Звичайно, ви можете сказати «ця бактеріальна пляма є колонією», або «це мурашине гніздо є колонією», і так далі, але це були б ваші власні визначення. Ці системи, про які ви згадуєте, не мають чітких меж (часових чи просторових). Хоча фізики люблять робити грубі наближення до речей у природі (і я впевнений, що вже є якийсь документ, що «відповідає» на ваше запитання), я не впевнений, що хтось може отримати «точне співвідношення» для концепції, з якою навіть біологи борються. з (що в «колонії»). Це тому, що по суті, те, що ти насправді питаєш, є що таке біологічна особистість і як я можу її виміряти? (окрема мураха, окрема колонія тощо); і це те, на що ми не маємо відповіді. Для чого варто, я рекомендую вам прочитати про проблему біологічної індивідуальності, яка не дасть вам відповіді на ваше запитання, але принаймні може пояснити, чому ви не можете справді відповісти на нього: https://link.springer.com/article/10.1162/BIOT_a_00068


Як мурахи розпізнають різних членів свого суспільства?

Плотницькі мурахи з Флориди, касти, великі робітники та дрібні робітники, доглядають за виводком. Це один із видів мурах, які досліджували дослідники. Кутикула робочих і матки збагачена специфічними вуглеводнями, багато з яких діють як феромони і сприймаються іншими в колонії. Авторство: Юрген Лейбіг.

Мурахи, які є еусоціальними комахами, довго інтригували вчених як модель співпраці всередині колонії, де вони годують молодих, збирають їжу та захищаються від зловмисників. Зовсім недавно було показано, що мурахи співпрацюють під час перевезення великих шматків їжі, їх вивчали, як їм вдається підтримувати чистоту, а також досліджували, чому більшість з них у колонії ледащі. Додайте до цього списку те, як мурахи розрізняють членів своєї колонії від інших колоній.

Вчені з Каліфорнійського університету в Ріверсайді виявили, що мурахи спілкуються за допомогою ряду вуглеводневих хімічних речовин, присутніх на їхній кутикулі (їхній зовнішній оболонці). Репортаж сьогодні в журналі Звіти клітинок, дослідники відзначають, що мурахи, які розробили одні з найбільших сімейств генів нюхових рецепторів у комах, використовують свій потужний нюх, щоб відчувати хімічні речовини, присутні на кутикулі індивідуумів, щоб точно ідентифікувати різних членів свого суспільства.

«До цього часу дуже мало було зрозуміло про те, як мурахи використовують нюхове виявлення феромонів, щоб розпізнати людей, які належать до різних каст або різних колоній у своїх суспільствах», — сказав Анандасанкар Рей, нейробіолог і доцент ентомології, який очолював дослідницьку групу. «Щоб вирішити цю проблему, ми вирішили зосередити нашу увагу на нейронах вусиків робочих мурашок та їх реакції на вуглеводні кутикули. Ми хотіли вивчити, як мурахи виявляють складні феромони, які ефективно організовують їхню поведінку в колонії та допомагають розпізнати особи з різних каст, королева та зловмисники, які не є сусідами».

Рей пояснив, що соціальні комахи, такі як мурахи, мають чудову здатність організовуватись у великі колонії з кількома кастами, які беруть участь у колонії, щоб досягти успіху, і, як і будь-яке велике суспільство, ця координація вимагає ефективного спілкування між людьми.

Його лабораторія застосувала потужний метод електрофізіології, щоб систематично випробовувати вуглеводні, присутні на кутикулі робітниці та матки, які раніше підозрювалися як феромонні сигнали.

"На наш подив, ми виявили, що ці сполуки з дуже низькою летючістю не тільки чутливо виявляються спеціалізованими антенними датчиками мурах, але і майже всі компоненти вуглеводнів виявляються", - сказав Рей. «Ця здатність широкого спектру виявлення вуглеводнів за допомогою антени мурашок є незвичайною і, ймовірно, є особливою властивістю соціальних комах. Використовуючи цю здатність високої чіткості відчувати запах «запаху тіла мурашок», мурахи можуть розпізнати різні касти в колонії, а також зловмисники».

Висновки дослідників підтверджують такі унікальні аспекти серед соціальних комах:

  • Розпізнавання особин, що знаходяться в безпосередній близькості від великого натовпу колонії, сприяє використання кутикулярних вуглеводнів з низькою летючістю. Більш мінливий сигнал може збити з пантелику асоціацію з індивідуумом і може перевантажити нюхову систему в колонії, постійно активуючи її.
  • Зрештою, кожна кутикула мурашки має суміш кількох кутикулярних вуглеводнів. Точний склад суміші може бути корисним рішенням для кодування інформації про декілька каст як всередині колонії, так і зловмисників з-за меж колонії. Певним чином кожен з цих окремих вуглеводнів діє разом у "хімічному штрих -коді", який інші особи колонії використовують для розпізнавання касти або гнізда мурашок.
  • Ці дві задачі здійсненні не тільки тому, що мурахи мають складну систему нюхових рецепторів з найбільшим сімейством генів рецепторів запаху (більше 400 генів), відомих у комах, але й тому, що вони мають чудові здібності до навчання та поведінкової дискримінації близькоспоріднених вуглеводнів.

«Докази свідчать про те, що ця велика кількість рецепторів, ймовірно, потрібна для того, щоб відчути запах складного букету вуглеводнів, які виділяє кожна людина», — сказав Рей. "Ми наближаємося до пошуку функціональних ролей цих рецепторів, і, зокрема, до пошуку нюхових рецепторів, які виявляють феромони від королеви, яка регулює більшу частину порядку в колонії".

Рей пояснив, що переважаюча модель, запропонована в 2005 році, припускала, що робочі мурахи могли переважно відчувати запах тільки кутикулярних вуглеводнів, не пов’язаних з гніздою, і не відчували запах вуглеводнів від сусідніх гнізд.

«Ця модель почала здаватися малоймовірною після того, як ми з’ясували, наскільки широко робочі антенальні нейрони можуть реагувати на вуглеводні», – сказав він. «Коли ми перевірили це за допомогою нашого чутливого електрофізіологічного аналізу, ми виявили, що мурахи дійсно можуть виявляти екстракти кутикули як сусідніх, так і несуплетних, як ми і передбачили».


Розуміння соціальної структури та організації бджіл

Бджолине товариство складається з матки (яка є єдиною статево розвиненою самкою), робочих бджіл і трутнів. У кожній колонії тільки одна королева. Основне призначення королеви - розмноження. Королева спарюється лише один-два рази в житті (але з кількома трутнями), і спарювання відбувається протягом її перших днів. Після спарювання у повітрі з трутнями вона зберігає трутні та сперму#8217 у спеціальній зоні свого тіла і може відкладати яйця до кінця свого життя (3-5 років). Друга мета королеви - організувати та спонукати (за допомогою феромонів) працівників завершити навантаження на вулик. Працівники (статево недорозвинені самки) відповідають майже за всю необхідну важку роботу вулика. Це означає охорону вулика, будівництво стільника, догляд за маткою, очищення, шліфування, годування розплоду, зберігання, збір нектару, пилку та води, пережовування нектару та перетворення його на мед за допомогою ферментів, регулювання температури у вулику за допомогою роздування. з їх крилами та багато іншого. Єдине призначення трутнів - запліднення незайманих маток. Трутні не мають жала, тому не можуть навіть захистити вулик від зловмисників. Вони не беруть участі в жодній іншій операції колонії, крім спарювання з незайманими матками.

Королева за розмірами більша за трутня і вдвічі за робочих. Бджоляр може легко помітити матку: Крім різних розмірів, форми та кольору, інші робочі бджоли часто оточують королеву на невеликій відстані, виявляючи повагу і дозволяючи їй мати належний простір для прогулянок без проблем. Вони також можуть годувати її в роті маточним молочком під час вирощування виводка (переважно навесні). Протягом решти року вони пропонують королеві суміш пилку та меду. Середня матка живе 3-5 років, але може добре відкладати яйця (200 000 яєць на рік) протягом перших 2-3 років свого життя. Дуже важливо, щоб у нашому вулику була молода і квітуча матка (бажано до 2 років). Королева може відкладати плодючі або неплідні яйця. Неплідні яйця стають трутнями, а плідні стають робочими або новими матками.

2.) Структура та організація Товариства медоносних бджіл

Маєте досвід роботи в бджільництві? Поділіться своїм досвідом, методами та практикою у коментарях нижче.

Весь вміст, який ви додаєте, найближчим часом буде перевірено нашими агрономами. Після затвердження він буде доданий на Wikifarmer.com і позитивно вплине на тисячі нових і досвідчених фермерів по всьому світу.

Ця стаття також доступна на: Español Français العربية Português Deutsch Русский Ελληνικά Türkçe हिन्दी Tiếng Việt Індонезія

Редакція Wikifarmer

Wikifarmer — це найбільша створена користувачами онлайн-бібліотека для сільського господарства. Ви можете надіслати нову статтю, відредагувати наявну або просто насолоджуватися безкоштовним доступом до сотень сучасних посібників із сільського господарства. Користувач несе виключну відповідальність за використання, оцінку, оцінку та використання будь -якої інформації, розміщеної на цьому веб -сайті.

Q&As Мигдальне дерево
Бджільництво для початківців

Wikifarmer — це всесвітня співпраця з місією розширення можливостей та навчання фермерів у всьому світі. Ми віримо, що всі фермери у світі повинні мати можливість демонструвати свою продукцію, називати ціну на свою продукцію та чесно конкурувати на місцевому або світовому ринку.

Ми використовуємо файли cookie, щоб надати вам найкращий досвід роботи на нашому веб -сайті.

Ви можете дізнатися більше про те, які файли cookie ми використовуємо, або вимкнути їх у налаштуваннях.

Wikifarmer.com використовує файли cookie на веб-сайті wikifarmer.com і пов'язаних доменах і програмах.

Що таке печиво?

Файл cookie - це невеликий текстовий файл, який зберігається у вашому веб -браузері після відвідування веб -сайту. Файли cookie допомагають веб -сайту запам'ятати інформацію про ваше відвідування, наприклад, про унікальний сеанс браузера та налаштування. Файли cookie можуть допомогти вам отримати кращий досвід під час користування нашим сервісом. Файли cookie можуть бути файлами cookie сеансу або постійними файлами cookie. Файли cookie сеансу є тимчасовими файлами cookie, і вони стираються після закриття браузера. Коли ви перезавантажите веб -переглядач і повернетесь на наш сайт, веб -сайт не впізнає вас, і вам доведеться знову увійти (якщо потрібен логін) або знову вибрати свої унікальні налаштування/налаштування. Постійні файли cookie залишаються у підпапках вашого браузера, доки не закінчиться термін їх дії або ви не видалите свої файли cookie. Терміни придатності встановлюються в самих файлах cookie, і деякі можуть закінчитися через кілька хвилин, а інші можуть закінчитися через багато років. Wikifarmer.com використовує як "файли cookie від першої сторони", які є файлами cookie, розміщеними сервісом wikifarmer.com, так і "файлами cookie третьої сторони", які є файлами cookie, розміщеними іншими вибраними компаніями. Зверніть увагу, що інші технології, такі як Adobe Flash або Javascript, можуть розмістити функціональний еквівалент файлу cookie на вашому комп’ютері.

Які файли cookie використовуються під час використання служби wikifarmer.com?

Файли cookie можуть бути встановлені wikifarmer.com, коли ви відвідуєте наш веб-сайт, або вони можуть бути встановлені третьою стороною, яка запускає вміст на сторінці, яку ви переглядаєте. Деякі файли cookie будуть використовуватися лише тоді, коли ви використовуєте певні функції на сайті, а деякі файли cookie будуть використовуватися завжди. Кожен файл cookie, який використовує wikifarmer.com, служить для різних цілей, зокрема: Аутентифікація – wikifarmer.com використовує файли cookie, щоб розпізнати вас, якщо ви ввійшли в службу wikifarmer.com, щоб ми могли персоналізувати ваш досвід. Безпека – wikifarmer.com використовує файли cookie для підтримки або ввімкнення функцій безпеки, які ми використовуємо для виявлення будь-якої шкідливої ​​діяльності. Аналітика – wikifarmer.com використовує ці файли cookie, щоб відстежувати інформацію про те, як ми вдосконалюємо наш сервіс, і звітувати про нашу ефективність. Ми використовуємо ці файли cookie, щоб відстежувати ефективність наших сайтів і плагінів по всьому світу. Аналогічно, ми також можемо використовувати ці файли cookie аналітики для тестування нових оголошень, сторінок або функцій для оцінки реакції користувачів. Analytics може бути як основними, так і сторонніми файлами cookie. Реклама – ці сторонні рекламні файли cookie розміщуються рекламними платформами або мережами, щоб показувати вам відповідну рекламу як на веб-сайті wikifarmer.com, так і поза ним. Аналогічно, наші партнери також можуть використовувати ці файли cookie, щоб дізнатися, чи бачили учасники, які бачили рекламу на нашому веб-сайті, а пізніше відвідали веб-сайт рекламодавця. Ці рекламні мережі можуть показувати рекламу, яка може бути релевантною для вас на основі вашої діяльності, відому як «цільова» реклама.

Як треті сторони використовують файли cookie на веб-сайті/додатку wikifarmer.com?

Сторонні компанії, такі як аналітичні чи рекламні компанії, зазвичай використовують файли cookie для анонімного збору інформації про користувачів. Ці треті сторони можуть використовувати цю інформацію для створення профілю вашої діяльності на нашому сайті та інших веб-сайтах, які ви відвідували.

Сторонні постачальники, включаючи Google, використовують файли cookie для показу реклами на основі попередніх відвідувань користувачем нашого веб-сайту чи інших веб-сайтів.

Використання компанією Google рекламних файлів cookie дозволяє їй та її партнерам розміщувати оголошення користувачам на основі їх відвідування наших та/або інших веб -сайтів в Інтернеті.

Які мої параметри cookie?

Ви можете відмовитися від персоналізованої реклами, перейшовши в налаштування реклами.

Якщо ви не хочете отримувати файли cookie через веб-сайт / додаток wikifarmer.com, ви можете змінити налаштування свого браузера. Щоб дізнатися більше про те, як це зробити, відвідайте сторінки довідки свого браузера. Якщо ви використовуєте наш веб-сайт або програму, не змінюючи налаштування свого браузера, ми вважатимемо, що ви раді отримати всі файли cookie на нашому сервісі. Однак зауважте, що якщо ви видалите файли cookie або не погоджуєтеся з ними, ви не зможете використовувати всі функції, які пропонує наш веб-сайт/програма, ви не зможете зберегти свої налаштування, а деякі з наших сторінок можуть не відображати належним чином.

Ця стаття також доступна на: Español Français العربية Português Deutsch Русский Ελληνικα Türkçe हिन्दी Tiếng Việt Індонезія


Як далеко може зайти цивілізація?

Роберт Х. Грей, автор книги The Elusive Wow: Searching for Extraterrestrial Intelligence, шукав радіосигнали з інших світів за допомогою Very Large Array та інших радіотелескопів. Тут ви знайдете численні посилання на його роботу в архівах. У сьогоднішньому есе Грей розглядає класичний контрольний показник для оцінки використання енергії цивілізаціями, представляючи власне бачення позиції Землі в ієрархії та того, як ці розрахунки впливають на поточні зусилля SETI. Його стаття про розширену шкалу Кардашева з’явилася в The Astronomical Journal https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b. Фото Шерон Хугстратен.

від Роберта Х. Грея

Людська цивілізація за короткий час пройшла неймовірно довгий шлях. Нещодавно нашим основним джерелом енергії була м’язова сила, яка часто виконувала важку роботу, тоді як сьогодні набагато більше енергії доступно з палива, ділення, гідро, сонячних та інших джерел, не втрачаючи поту. Як далеко може зайти цивілізація?

Ймовірно, неможливо сказати, як далеко можуть зайти цивілізації в таких сферах, як мистецтво чи державне управління, тому що такі речі не можна виміряти чи передбачити, але споживання енергії можна виміряти і має тенденцію до зростання протягом століть.

Астрофізик Микола Кардашев окреслив схему класифікації цивілізацій за кількістю енергії, яку вони керують, щоб оцінити тип цивілізації, необхідний для передачі інформації між зірками. Він визначив Тип I як командуючий енергією, доступною для людства в 1964 році, коли він писав, Тип II міг використовувати енергію зірки, як наше Сонце, а Тип III володітиме енергією всіх зірок у галактиці, як наш Чумацький Шлях. .

Використання енергії зірок може здатися науковою фантастикою, але сонячні батареї вже перетворюють сонячне світло на електрику в скромних масштабах, як на землі, так і в космосі. Джеральд О’Ніл та інші уявляли собі орбітальні космічні поселення, які вбирають сонячне світло, а Фрімен Дайсон уявляв щось на зразок сфери чи зграї об’єктів, які вловлюють весь або більшу частину світла зірки.

Карл Саган запропонував використовувати арабські цифри замість римських цифр Кардашева, щоб дозволити десяткові підрозділи, і він запропонував більш однорідні рівні потужності. Він перевизначив Тип 1 як 10 16 Вт — дуже приблизно потужність Сонця, що падає на Землю — і округлив рівні Типу 2 і 3 до 10 26 і 10 36 Вт відповідно, тому планетарні, зоряні та галактичні категорії зростають поступово. 10 10 або 10 мільярдів. Проста формула перетворює значення потужності в десяткові типи (загальний логарифм потужності в мегаватах, поділений на десять). У останньому 2015 році споживана електроенергія людиною становила 1,7吆 13 Вт, або Тип 0,72—нам мало бути планетарною цивілізацією типу 1.0 приблизно в 600 разів. У 1800 році ми були типу 0,58, а в 1900 році ми були типу 0,61.

Загальне споживання електроенергії в 2015 році становить в середньому 2300 Вт на людину, що в 23 рази перевищує 100 Вт людського метаболізму в стані спокою, але це не багато разів більше, ніж 500-1000 Вт, які людина може виробляти, працюючи наполегливо. Можливо ми не пішли всі ще так далеко.

Нещодавно я розширив шкалу. Тип 0 — це 10 6 Вт або один мегават, що відноситься до сфери біології, а не астрономії — м’язової сили кількох жвавих синіх китів або кількох тисяч людей. Це здається розумною нульовою точкою, тому що цивілізація, яка володіє такою малою силою, буде ні мають достатньо для передачі сигналів іншим зіркам. Тип 4 становить 10 46 Вт, що приблизно дорівнює потужності всіх зірок у спостережуваному Всесвіті.

Одне з використання шкали — допомогти уявити майбутнє нашої цивілізації, принаймні з точки зору енергетики. Якщо споживання електроенергії буде зростати на помірний один відсоток щорічно, ми досягнемо планетарного типу 1 приблизно за 600 років і зоряного типу 2 через 3000 років — приблизно так само далеко в майбутньому, як епоха Відродження та Стародавня Греція в минулому. Цей спрощений темп зростання поставив би нас у галактичному масштабі 3 типу через 5000 років, що майже напевно неправильно, тому що деякі частини нашої галактики знаходяться на відстані десятків тисяч світлових років, і нам потрібно було б подорожувати швидше, ніж світло, щоб потрапити туди.

Звичайно, існує багато обмежень для зростання — населення, земля, їжа, матеріали, енергія тощо. Але люди в минулому обходили такі обмеження, наприклад, виробляючи більше їжі за допомогою механізації сільського господарства, більше житлового простору з висотними будинками та більше енергії з різних джерел. Важко знати, чи коли-небудь наша цивілізація вийде за межі нашого теперішнього масштабу, але пошук доказів інших цивілізацій може дати нам деяке розуміння.

Інше використання шкали — допомогти уявити позаземні цивілізації, які можуть передавати міжзоряні сигнали або чиє масштабне використання енергії ми могли б виявити іншими способами.

Якщо ми уявляємо трансляцію ET у всіх напрямках весь час, їм знадобиться приблизно 10 15 Вт або 100 000 великих електростанцій, щоб генерувати сигнал, який наші пошуки могли б виявити з відстані тисячі світлових років за допомогою 100-метрового телескопа Green Bank. Це означає, що нам потрібно припустити щонайменше цивілізацію типу 0,9 майже планетарного масштабу — і значно вищу, якщо вони роблять щось більше, ніж трансляція — цивілізацію в сотні чи тисячі разів більш розвинуту за нашу. Це здається вкрай оптимістичним, хоча варто шукати. Якщо ми уявимо собі цивілізації, які поглинають більшу частину світла зірки такими структурами, як сфери Дайсона чи рої, тоді можна було б виявити ненавмисні технологічні підписи, такі як відходи тепла, повторно випромінювані в інфрачервоному спектрі. Деякі інфрачервоні спостереження були проаналізовані в цьому напрямку, наприклад, Джейсоном Райтом і співробітниками з Penn State.

Якщо, з іншого боку, ми уявляємо, що ET буде передавати по одній зірці за допомогою великої антени, як-от 500-метровий FAST у Китаї, тоді нам потрібно припустити лише щось на кшталт 10 8 Вт або десяту частину однієї великої електростанції, хоча сигнал можна було б виявити лише тоді, коли голчастий промінь антени спрямований на цільову зірку. Щоб ловити такі переривчасті сигнали, нам, ймовірно, знадобляться приймальні системи, які тривалий час моніторитимуть великі ділянки неба-в ідеалі-все небо та повний робочий день-і ми поки цього не можемо зробити на мікрохвильових частотах, де багато людей думаю, ET може передавати. Скромний прототип мікрохвильової системи приймача під назвою Argus протягом десятиліття спостерігав за більшою частиною неба над Університетом штату Огайо в Колумбусі з дуже низькою чутливістю, а оптична система під назвою PANOSETI (Panoramic SETI) запланована Шеллі Райт з UCSD і Полом Горовицем з Гарвард, щоб потенційно виявити лазери, що освітлюють нас.

Виявлення якоїсь ознаки технології біля іншої зірки було б історичною подією, оскільки це довело б, що інтелект існує деінде. Але уряд США не фінансував жодних пошуків сигналів з тих пір, як сенатор Річард Браян (D-NV) знищив програму NASA в 1993 році, хоча тисячі планет були відкриті навколо інших зірок.

І Кардашев, і Саган думали, що цивілізації можна характеризувати кількістю інформації, якою вони володіють, а також енергією. Інформаційну шкалу, подібну до шкали енергії, можна скласти, використовуючи 10 6 біт або один мегабіт як нульову точку - приблизно інформаційний зміст однієї книги. Саган вважав, що 10 14 або 10 15 біт можуть характеризувати людську цивілізацію в 1973 році, коли він писав на цю тему, яка буде типу 0.8 або 0.9 за формулою потужності (він використовував букви A, B, C … для 10 6, 10 7 , 10 8 … біт, але літери не допускають десяткових підрозділів). Останні оцінки людського сховища інформації коливаються від 10 18 до 10 25 біт або типів від 1,2 до 1,5, залежно від того, чи враховується лише текст, чи включено відео та комп’ютерне сховище.

Ніхто не знає, яку інформацію можуть містити міжзоряні сигнали. Сигнали можуть кодувати цілі бібліотеки тексту, зображень, відео тощо, при цьому зображення обходять деякі проблеми з перекладом. Однією з можливих відповідей є торгівля з відкритими питаннями. Кожен світ мав би свою унікальну історію, фізичне середовище та біологію для торгівлі — і, можливо, мистецтво та інші культурні речі. Кардашев вважав, що інформація для характеристики цивілізації може бути передана Галактикою за один день за умови достатньої потужності.

Чи існують міжзоряні сигнали, невідомо, і питання про те, як далеко може зайти цивілізація, має вирішальне значення при вирішенні того, які сигнали шукати. Якщо ми думаємо, що цивілізації не можуть піти сотні або тисячі разів далі наших енергетичних ресурсів, то пошук передач у всіх напрямках весь час, як і багато інших, може не мати успіху. Але цивілізації приблизно нашого рівня мають достатньо потужності для сигналу, направляючи велику антену або телескоп у нашу сторону, хоча вони можуть не часто повертатися до нас, тому нам, можливо, доведеться знайти способи, щоб більше часу слухати неба.

Додаткові ресурси

Н. С. Кардашев, Передача інформації позаземними цивілізаціями, SvA 8, 217 (1964).

К. Саган, Космічний зв'язок: позаземна перспектива, Даблдей, Нью-Йорк (1973).

В. Сміл, Енергетичний перехід: глобальні та національні перспективи, 2-ге видання, Praeger (2017).

Р. Х. Грей, Переривчасті сигнали та планетарні дні в SETI, IJAsB 19, 299-307 (2020). https://doi.org/10.1017/S1473550420000038

Якщо споживання електроенергії буде зростати на помірний один відсоток щорічно, ми досягнемо планетарного типу 1 приблизно за 600 років і зоряного типу 2 через 3000 років — приблизно так само далеко в майбутньому, як епоха Відродження та Стародавня Греція в минулому. Цей спрощений темп зростання поставив би нас у галактичному масштабі 3 типу через 5000 років, що майже напевно неправильно, тому що деякі частини нашої галактики знаходяться на відстані десятків тисяч світлових років, і нам потрібно було б подорожувати швидше, ніж світло, щоб потрапити туди.

Я (та інші) деякий час наголошував на таких цифрах. Це має свої наслідки.

По-перше, ми могли дістатися до K2 civ просто через зростання. Проблема в тому, що буде після цього. Громадянство, яке має продовжувати рости, як того вимагає наша капіталістична система. вичерпає можливості зростання в космічне миготіння. Якщо ми хочемо скоротити міжзоряні подорожі, темпи зростання необхідно збільшити, але ми досягаємо своїх меж набагато швидше. Все, що може зробити цивілізація, це підвищити енергоефективність на деякий час, щоб відкласти кінець, або замінити дуже низьку енергію, використовуючи цінні предмети, щоб збільшити ВВП без значного збільшення енергії. Однак, хоча це може спрацювати до певної точки в Сонячній системі, як ми знаємо, для міжзоряних подорожей потрібна сира енергія.

Навіть якщо громадянин виявить FTL, він наткнеться на наступну межу як громадянин K3 за інший короткий час. І знову стати к4. Але це створює проблему, оскільки ми припускаємо, що будь-яка інша існуюча цивілізація повинна бути довговічною, щоб можна було контактувати. Цивілізація, якій 1 мільйон років, не буде зростати навіть дуже повільно. Мабуть, вона знайшла інший спосіб зростання, або стала статичною, або вона повинна перебувати в стані послідовних культур, що ростуть і відмирають. (наприклад, публікація на тему «Візуалізація галактичного поселення»).

Оскільки час зростання ймовірно обмежений, мені здається, що будь-яка держава, яка хоче спілкуватися, має для цього лише обмежений час. З 2500-річним часовим проміжком до можливого застою K2, навіть одне повідомлення та відповідь обмежують відстань від будь-якої цивілізації, можливо, 1250 років. Це менше, ніж деякі оцінки найближчої цивілізації.

Одним із способів продовжити життя цивілізації в межах її зоряного енергетичного обмеження є відмова від фізичної присутності та відступ у віртуальний світ. Обчислювальна система, яка використовує всю енергію зірки, може живити віртуальний світ і дозволити його мешканцям уявити будь -яку кількість середовищ та технологій. Поки обчислювальні зусилля були зафіксовані, ця цивілізація могла “розширюватися” у своєму віртуальному середовищі, дозволяти уявній галактичній або міжгалактичній цивілізації розгортатися в цьому віртуальному середовищі. Очікуйте, що така обчислювальна система буде добре захищеною.

“ Загальне споживання електроенергії в 2015 році становить в середньому 2300 Вт на людину, що в 23 рази більше, ніж обмін речовин людини в 100 Вт у стані спокою, але це не в багато разів більше, ніж 500-1000 Вт, які людина може виробляти, працюючи наполегливо. Можливо, ми ще не зайшли так далеко.”

Здається, якби ми летіли в космос, ми споживали не набагато більше або, можливо, менше 2300 Вт на людину.
“Наразі на МКС є вісім сонячних батарей, які виробляють близько 160 кіловат електроенергії. ” Але отримайте сонячну енергію в 60% випадків
160 x ,6 = 96 кВт на годину виробленої енергії. І 6 екіпаж: 96/6 = 16 кВт год
на людину. Тоді можна порахувати транспортні витрати, щоб дістатися туди. І використана енергія, використана підвищувальна станція, і т.д.
Але це неефективно- ніхто навіть не намагається зробити його енергоефективним. Можна сказати, що все, що робить уряд, не є енергоефективним.
Якби потрапити в космос було дешевше, то енергоефективне могло б бути чимось більш цікавим.
З точки зору виходу енергії на орбіту, не так багато енергії – не повторне використання ракети, це дорого з точки зору витрат і всієї енергії, необхідної для виготовлення ракети. Якщо вартість корисного вантажу становить 2000 доларів за кг- вартість енергії ракетного палива становить близько 10 доларів за кг- це все ще багато енергії.
Але космічний політ означає, що для того, щоб дістатися до орбіти, потрібно використовувати шнурки, такі як Місяць і Марс, які набагато дешевші з точки зору енергії.
Можна назвати себе космічною цивілізацією, навіть якщо вартість електроенергії на орбіті та за її межами дорожча за електрику Землі, але протягом кількох десятиліть електроенергія в космосі дешевшатиме, ніж на поверхні Землі.
І ні, нижчі витрати на електроенергію в космосі не означатимуть, що ви витрачаєте багато електроенергії. Скоріше це означає, що земляни можуть отримувати дешевшу електроенергію і витрачати менше енергії на поверхні Землі. І десь приблизно в цей момент вартість енергії замість приблизно 10 доларів за кг на орбіту знизиться приблизно до 1 доларів за кг корисного вантажу для НОО, але ціна місця може становити 5 доларів за кг - 500-1000 доларів на людину на орбіті. Добиратися до поверхні Землі з орбіти як зараз досить дешево, так і буде набагато дешевше. Доставка товарів із космосу на Землю становитиме 1/10 частину вартості [і дуже мало використання енергії], ніж доставка товарів із Землі на орбіту [і за її межі].

Який глобальний судноплавний тоннаж Землі, ” У 2019 році обсяг світової морської торгівлі оцінювався приблизно в 11 мільярдів тонн”.
А з космічними кораблями цивільне судноплавство буде коштувати сотні мільярдів тонн і коштуватиме менше за 11 мільярдів тонн, ніж енергія, витрачена на транспортування 11 мільярдів тонн на Землю. Але Земля може використовувати лише близько 11 мільярдів тонн, тому космос на Землю, можливо, становить 1/10 від того, що всього доставляється в космос. Але з Космосу можна було б доставити різні речі, ніж зазвичай – можна було б доставити будинки на Землю – або, можливо, бейсбольні стадіони, хоча частини бейсбольного стадіону зараз доставляються звідкись на Землі – вони просто не доставляють як один пакет. З космосу це можна зробити. Як інакше ви збираєтеся отримати небесні міста на Венері?
Шалене економічне зростання потребуватиме більше енергії. Це сподобається США, коли вперше будували поїзди — і ми все ще використовуємо цю інфраструктуру [з вартістю за милю за тонну — найдешевшою у світі — звичайно, США мають велику площу/відстань для доставки товарів з місця на місце — або можна сказати , це має бути дешевше за милю за тонну.]
На Землі щільність населення — це ефективність, але з пандеміями така щільність міст здається набагато вищою, і про це знову замислюються. Але в космосі ви отримуєте більшу щільність, ніж земні міста – є над чим попрацювати, у вас є такий потенціал. З космосом є багато можливостей, і з точки зору Марса - це можливо, низький gee або інші фактори не дозволяють міст/міст на Марсі. Але також можна було б мати величезні природні печерні споруди як на Марсі, так і на Місяці.
Передбачити неможливо. Але вам властивий аспект простору. Електрична енергія може бути дуже дешевою. Атомна енергія може бути дуже дешевою. І завжди дешевшає.
А Земля просто енергетично бідна. І люди вважають, що на Землі їх бракує енергії, а це гальмує економічне зростання і змушує нас витрачати трильйони і витрачати енергію на створення таких речей, як сонячні панелі та вітрові електростанції, — нескінченна інша дурість.
Я вірю, що вода в космосі стане дешевшою, ніж вода на Землі, якщо ми станемо космічними. Пилосос дешевий у космосі – зараз ми витрачаємо багато енергії на створення пилососу. Місячне залізо/сталь буде дешевшим і коштуватиме менше енергії для виготовлення. Усі метали буде дешевше видобувати і дешевше виготовляти речі. 3D друк не потребує космічної цивілізації, але космічна цивілізація буде використовувати та покращувати цю технологію. Тільки дешевша вода здається чимось складним, але в космосі є океан прісної води.
Я не думаю, що земляни всі кинуться в космос, але як тільки жити в космосі стане дешевше, ніж на Землі, багато людей залишають Землю. Але, здається, спочатку більшість залишатиметься в межах гравітації Землі- і багато людей у ​​LEO.
Можуть пройти століття, перш ніж з’явиться більше людей, які не живуть на поверхні Землі або на її орбітах. Земля завжди буде місцем для відвідування.
Але коли це трапляється, споживання енергії на людину має набагато нижчий, ніж 𔄚,300 Вт на людину”.
Але тоді у вас є люди, які хочуть потрапити до зірок - це забере багато енергії на людину. Але з великою кількістю величезних телескопів у космосі вони повинні мати набагато краще уявлення про те, куди вони йдуть. Я припускаю, що одна привабливість інших зірок полягає в тому, що вони мають більше енергії, ніж може запропонувати наша Сонячна система. Здається, що Сол не ідеальна в цьому плані. І так ідіть до інших зірок, щоб піти до інших зірок, мабуть, через якісь релігійні переконання. Щось як паломники кудись їдуть. Ймовірно, вони створять усілякі неприємності, і в цьому буде звинувачено людство .
Але, схоже, міжзоряні війни не повинні коштувати багато. Здається, у обороні є перевага, але спроба перейти в атаку – вторгнення в інші зоряні системи, здається, це буде дорого – якщо ви не хочете атакувати цивілізацію, що не перебуває в космосі, але, звичайно, інші космічні цивілізації можуть спостерігати, і/ або робити більше, ніж дивитися
О, я забув, що космічна цивілізація має зупинити всі війни на Землі – і це значно заощадить з точки зору витрат енергії на людину.
Я думаю, що просте дослідження космосу зробить багато для зменшення війн на Землі.

Сонячні електростанції МКС генерують 120 кВт (усереднено).
Для повного комплекту з 6 космонавтів це 20 кВт на людину.
джерело

Моє особисте споживання електроенергії + газу в середньому за рік становить 1,8 кВт

Загальне споживання енергії на душу населення в США становить 9,2 кВт
Загальне споживання енергії на душу населення в Індії становить 0,8 кВт
джерело

1. Екіпаж МКС споживає в 11 разів більше енергії, ніж я. (Враховуючи, що деякий відсоток споживання електроенергії МКС призначений для інших застосувань, а не лише для вимог екіпажу).

2. Загальне споживання енергії на душу населення в США (електроенергія, газ, нафта, усереднене за економікою Кто) становить менше 50% обслуговування МКС. В інших західних країнах, таких як Німеччина та Франція, споживання на душу населення становить близько 50% США. Індія становить близько 10% території США.

Якщо МКС не є особливо марнотратною, то космічна цивілізація в невеликих масштабах буде набагато енергоємнішою, ніж цивілізація, пов’язана з планетами.

Просто візьміть витрати на прісну воду. Земля забезпечує безкоштовну прісну воду, оскільки Сонце виконує всю роботу, що її створює. Ми додаємо енергію, щоб знову очистити її завдяки забруднювачам, які ми додаємо на промисловому Заході.
У космосі вся вода доступна лише у вигляді льоду за межею снігової лінії. Тому для його відновлення потрібна енергія. Потім лід потрібно очистити, щоб очистити його від забруднень, перш ніж він стане питним. Я б припустив, що це, безумовно, не дешевше, ніж очищення сечі на МКС (дистиляція або біомеханічна фільтрація) плюс витрати енергії на отримання води.

Якщо ви живете поблизу кілець Сатурна або Церери, я гарантую вам, що витрати на видобуток води будуть низькими. )

Я уявляю, що постбіологічні громадяни існують. За своєю наївністю я ніколи не вважав енергійні та ресурсні обмеження головними факторами, які вирішують піти цим шляхом.
Однак постбіологічне не обов’язково обмежується віртуальним існуванням. Знову ж таки, ефективне використання енергії та ресурсів передбачає, що широкі галактичні зонди/безпілотники надсилають екзабайти даних у цивілізацію “, а не навпаки, коли органічні істоти в жерстяних банках летять між зірками та витрачаються величезні витрати енергії. Так само, як я можу фізично перебувати в умовах пандемії, я вмикаю новини або використовую гарнітуру VR, щоб “вийти”. (якщо осторонь, можливо, тик-таки Пентагону — це дрони в зоопарку).
Можливо, виникне інше питання для розгляду. Що може піти далі: біологічна цивілізація чи постбіологічна цивілізація?

Так само, як я можу фізично перебувати в умовах пандемії, я вмикаю новини або використовую гарнітуру VR, щоб «вийти».

Уявіть, що ви живете в системі Центавра. Ви б включили новини про Землю 4-річної давності? Це проблема з галактичними цивілізаціями – обмеження швидкості світла заважають координації. Відстань 50000 ly від краю галактики до центру (у Транторі?) Без зв'язку FTL означає, що будь -яка "цивілізація"#8221 має бути дуже децентралізованою. Протягом певних часових рамок вони навряд чи залишаться однорідним утворенням, розпадаючись на міріади різних культур. Я думаю, що так буде навіть з машинною цивілізацією. Навіть на Землі комахи з їх заздалегідь запрограмованим мозком і обмеженими можливостями розвивали дуже різні способи життя, від одиночних до соціальних, від травоїдних до хижих хижих тварин, до паразитів.

Або щось біологічне, але вдома в порожнечі, наприклад, “Tin Man”. Також можуть існувати небезпеки для постбіологічного життя, наприклад, втрата цікавості, мотивації або навпаки, якась непереборна проблема, яка виснажує ресурси. Припустимо, що постбіологічна форма має відлуння своєї попередньої форми в її безсмертному стані, наприклад якісь емоції, трепет, система винагород, що керують його зусиллями, тип знайомого ссавцям інтелекту, можна стверджувати, що це невигідно порівняно з біологічною формою життя, деякий спосіб мислення вулика.

Том Мерфі - професор астрофізики Каліфорнійського університету в Сан -Дієго. Він також працює в НАСА для моніторингу рухів Місяця з точністю до сантиметра за допомогою лазерної інтерферометрії з відбивачами, залишеними програмою «Аполлон».

Його блог зараз затишний та заархівований. Але в ньому є багато корисних матеріалів, таких як:
Енергія галактичного масштабу

Він правий і неправильний. Так, коли ми станемо цивілізацією K3, ми зіткнемося з обмеженнями, якщо навіть зможемо це зробити. Він має рацію, що будь-яке зростання швидко вичерпує час, протягом якого зростання може продовжуватися, і це стає космічним миготінням. Але він помилково припускає, що весь цей ріст енергії потрібно використати на Землі. Цивілізація К2 жила б не на Землі, а в космосі.

Якби наше [пост]людське майбутнє заповнилося б трильйони років і далі, демонтаж зірок, щоб використовувати їхній дорогоцінний водень у більш скупий спосіб, ніж навіть М-карлики сприятиме цьому. Справді, оскільки Всесвіт продовжує розширюватися, зірки холодніють, а червоне зміщення робить видимим лише наше сонце, ми могли б жити в нашій системі, але спалюючи достатньо водню, щоб наша планета та будь-які позаземні колонії були освітлені й теплими.

Яким би був IC 1101 на 5 000 000 ліній в діаметрі#8217, діаметр 3 дуже великий!

Не великий шанувальник шкали Кардашева чи рівняння Дрейка. KII – контроль над Сонячною системою, а KIII – над галактикою. Це справжній стрибок, як перехід від пожежної машини до замку Браво. Отже, це не дуже плавний масштаб, оскільки він не має безперервної області, що дозволяє будь -кому імплантувати своє упередження, щоб сказати, що К2.1 означає х, а К2,2 означає у. Це зовсім не наукове. Крім того, ідея “контролю” або “використання” “енергії” здається жахливо наповненою явним вертольотом долі середини двадцятого століття на задньому дворі. Я живу в 58-річному будинку, який споживає менше енергії, ніж тоді, коли він був побудований, і населення світу починає вирівнюватися…Я підозрюю, що, коли ми рухаємося вперед, ці дві тенденції триватимуть.

Цікаво, що існує певна ознака того, що світ досяг піку споживання енергії на душу населення. Тепер нам залишається лише декарбонізуватись, а також стати енергоефективнішим у можливих межах.

KSR’s “Міністерство майбутнього” виступає проти відновлення Землі, щоб дозволити 1/2 планети залишити в природному стані. До цього нам належить пройти довгий шлях, і Світовий океан зараз виглядає особливо вразливим. Але це була б гідна мета, IMO. Я міг би навіть із задоволенням переїхати, якби мені виплатили достатню компенсацію, щоб дозволити моїй частині Каліфорнії припинити інтенсивне землеробство та повернутися до свого природного стану.

Я повністю згоден, ці ідеї розвинулися в одну епоху, справді, настрій ‘проявленої долі’ був частиною, і, безперечно, також ідея ‘більше – краще’.
Сьогодні ми бачимо електромобілі, кишенькові телефони та інші пристрої, які в той час вважалися майже неможливими.
Тим більше, що процесор для телефону та будь-якого іншого пристрою можна зробити надзвичайно енергоефективним. Тому я схильний погодитися з Дімджо, що віртуальна реальність може бути лише першим кроком на шляху, куди ми в кінцевому підсумку зможемо завантажити свій розум – і створити одну енергоефективну цивілізацію, яка має потенціал для довгострокового виживання та поширення .

Нам не потрібні небесні міста на Венері. Нам потрібні сконструйовані мікроорганізми, які споживатимуть компоненти його хмар і дозволять випромінювати тепло. Щоб стати придатним для використання, потрібні тисячоліття, але що з цього?

Венера з земною атмосферою буде занадто гарячою для земного життя. Все одно знадобиться щит, щоб зменшити видиму яскравість сонця. Було б легше перенести ці хмарні міста в зону ГЦ існуючої атмосфери, бажано значно вище зони H2SO4.

Але для чистого лебенсрауму неможливо побороти використання легкодоступних матеріалів для побудови космічних міст (O ’Нілс і більше). KSR’s “Ultima” має паралельний земний всесвіт, у якому домінує розвинена ацтекська культура з дійсно величезними циліндричними космічними середовищами, які перевершують все, що запропонував О’Нейл. (Незалежно від того, чи можна їх побудувати без необатанієвого IDK, але KSR зазвичай дуже добре тримається в межах відомої фізики для свого обладнання.)

Якщо немає якоїсь фундаментальної проблеми, яка йде цим шляхом, мені все одно здається, що логіка О&Нейла спрацьовує, а також оцінки Льюїса ресурсів Сонячної системи для розширення нашого довкілля, що врешті спричинить рій Дайсона навколо сонце, наближається до цивілізації К2.

Ми говоримо про постбіологічні цивілізації. Чому б не посттехнологічні культури.

По-справжньому розвинена цивілізація може в кінцевому підсумку перейти до повністю оптимізованої екосистеми, стабільної та самопідтримуючої в геологічних і навіть астрономічних масштабах часу. Для підтримки роботи системи знадобиться лише енергія від зірки-господаря (хоча їм, можливо, доведеться трохи повозитися з нею, щоб зробити її достатньо стабільною). Або, можливо, вони просто переїдуть у світ (або світи), який може бути самодостатнім або створений таким чином. Це забезпечить резервування, необхідне для гарантування захисту від катастрофи. Я не говорю про якийсь романтичний пастирський рух назад до природи, укомплектований пастухами та доярками, я маю на увазі технологію, засновану на молекулярних машинах, схожих на ті, які природним чином розвинулися тут, але розроблені для нашої вигоди–і мінімального обслуговування і максимальна продуктивність.

Це не означає відмову від технологій, а перенаправлення її на те, що для нас більше буде схоже на біологічні системи, для тропічних лісів, коралових рифів чи інших складних біологічних спільнот та екосистем, не природно розвинених, а високотехнічних, які самообслуговуються та можна контролювати, щоб задовольнити будь -які мислимі зміни або зовнішній вплив. “Суворі технології”, такі як космічні кораблі з термоядерним живленням, космічні лазери або радіотелескопи, можна було б зберегти в резерві, на випадок, якщо коли-небудь знадобиться груба сила, щоб впоратися з якоюсь непередбачуваною надзвичайною ситуацією або дисбалансом у майбутньому. Навіть сьогодні в нашій цивілізації є любителі, які йдуть в ногу зі старими технологіями, просто для розваги і на всяк випадок– вітрильники, небесна навігація, стрільба з лука, вогнепальна вогнепальна зброя, верхова їзда, метання кераміки, список можна продовжувати. Як тільки ви навчилися робити щось важке і розумне, просто нерозумно свідомо забувати, як це робити, тільки тому, що ви знайшли спосіб, який вимагає менших навичок.

По-справжньому розвинена цивілізація не просто змогла б домінувати у своєму середовищі, а й була б цілком здатна жити в гармонії з ним і модифікувати його, щоб з ним можна було жити в гармонії. Якби ми відвідали таке місце, ми могли б навіть не зрозуміти, що там взагалі була цивілізація ‘. Це буде схоже на ферму, парк чи навіть пустелю. Але уважніший погляд показав би нам, що навіть планктон у морях або мікроби в ґрунті були ретельно спроектовані та високоефективні маленькі біологічні машини-артефакти.

Розумієте, біда технології в тому, що нею потрібно керувати, і вона вкрай неефективна. Велику частину переваг, які він надає, потрібно повернути в систему лише для того, щоб вона працювала–і вона завжди на межі повного збою. Все більше і більше енергії та праці, які ми вкладаємо в це, витрачається на те, щоб підтримувати роботу всієї системи та прибирати після неї. Не замислюючись, ми стрибаємо на механічну колісницю вагою в тонну, що працює на отруйних і незамінних викопних видах палива з глибокого підземелля, щоб подорожувати по величезній бетонній інфраструктурі, щоб просто купити пачку сигарет на розі 7-11.

Для мене це звучить не дуже розумно чи ефективно. Ми збудували цю чудовисько Руба Голдберга і називаємо його цивілізацією.

Виявлення якоїсь ознаки технології поблизу іншої зірки було б історичним Виявлення …

Це твердження є типовим міфом SETI, припустимо, що ця подія потенційно менш «історична», ніж виявлення бозона Хіггса або гравітаційних хвиль.

Чи це відрізняється від ‘виявлення “Бога”‘? Я б подумав, що це матиме глибокий вплив на людство, особливо на ту більшість, яка все ще сповідує свою релігію. Розширений ETI був би майже замінником божества і, отже, був би важливою історичною подією. Давайте зрозуміємо, якщо міф про сина Божого, народженого незайманою, призвів до однієї з найбільших світових релігій з великим історичним впливом, чому б справжня богоподібна цивілізація, яка була справжньою, не була такою ж важливою? , надихаючи нових послідовників, організовані культи та релігії? Я міг уявити, що кожне повідомлення розглядається та інтерпретується так само, як повідомлення QAnon сьогодні, або релігійні лідери інтерпретують події відповідно до своїх релігійних розповідей.

Вчені будуть прагнути отримати якомога більше інформації про планету, біологію, культуру, наукові знання та технології ETI. Це, ймовірно, стане добре фінансованим заходом. Немало політичних лідерів захочуть посилатися на ETI як на «на їхньому боці» в будь-яких конфліктах.


21 відповіді 21

Це в значній мірі залежить від технологічних/медичних знань.

Наприклад, його було [розраховано на 160 для дослідження космосу] [1] за умови, що дослідники повернуться додому через 20 поколінь. Це, звичайно, передбачає досить хорошу медичну доступність і фактично досить низькі ризики для окремих людей. Результативне зниження генетичної мінливості було проаналізовано як не дуже шкідливе. Звичайно це міг але не гарантовано, і навіть невеликі вливання генетичного матеріалу значною мірою зменшать негативи. Також розпочати роботу з високою генетичною мінливістю допоможе зменшити ці ризики.

Хорошим прикладом відносно генетично незмінної популяції є євреї-ашкеназі. [недавнє дослідження] [2] показало, що в напівнедавній історії (25-30 поколінь) їх загальна популяція становила близько 350 осіб, так, є деякі генетичні дефекти, які поширені, але немає загального нездоров’я (або генетичної неощадливості), а деякі генетичні дефекти зустрічаються рідко, оскільки вони не були дуже присутніми в цій початковій групі населення.

Я б сказав, що 160 є досить хорошим мінімумом для колонії, так, менше цього може вижити, але будь-яка незначна катастрофа має неприємно високі шанси знищити колонію.

Чим нижча доступність технології/медичного лікування, тим вищою буде кількість населення, щоб забезпечити «буфер» для травм.

Відповідь @Nick Wilde дуже гарна, але цитована цифра 160 (джерело фактично стверджує, що 80 можливо за допомогою соціальної інженерії) відноситься до того, що мінімально необхідно для підтримки стабільного населення протягом 10 поколінь.

Це може бути актуальним, якщо ваша планета буде дуже далеко, але якщо ви подивитеся на відстань між Землею і Марсом, то для переходу з однієї планети на іншу потрібно приблизно рік. Таким чином, населення, яке вам потрібно було б помістити всередині космічного корабля, може бути значно зменшено, оскільки ви можете просто дозволити чисельності зростати після прибуття.

Важко оцінити цей ефект кількісно, ​​але оскільки 80 вже може бути достатньо для стабільної популяції, я смію сказати:

Розпочати зростання населення можна з менш ніж 80 людьми, якщо ретельно вибирати.

При цьому головне занепокоєння, здається, викликає генетичне різноманіття. Джерела дещо розходяться з цього приводу, але здається, що за нинішніми технологіями сперму можна заморожувати принаймні на 1 покоління. Отже, зробимо швидкий розрахунок:

Припустимо, нам потрібно досягти популяції з 80 унікальними генетичними наборами, щоб подолати переломний момент. Давайте зробимо швидкий розрахунок того, як цього можна досягти, якщо фертильні жінки здатні народити в середньому 4 дітей і взяли з собою купу зразків замороженої сперми:

  • Покоління 0: 10 (фертильні) жінки та 10 заморожених зразків
  • Покоління 1: 20 жінок і 20 чоловіків і 80 заморожених зразків
  • 2 покоління: 40 жінок і 40 чоловіків

З цього моменту жінки покоління 2 можуть продовжувати розширювати популяцію за рахунок чоловіків покоління 1 і 2. Це правда, що трохи невезіння вже може зіпсувати систему, але, перебуваючи на безпечній стороні, здається, що :

Космічного корабля з 20 жінками і морозильною камерою, наповненою спермою, цілком достатньо, щоб почати зростати населення.

15 особин, 8 самців і 7 самок, безсумнівно, достатньо для створення стійкої популяції, здатної зростати без будь-якого аутбридингу, хоча з деякими генетичними захворюваннями, викликаними інбридингом.

Причина, чому ми знаємо це, пов’язана з невеликим островом в Атлантичному океані, Трістан-да-Куна, на якому проживає 266 осіб (травень 2016 року), і він був заселений близько 200 років. Усі люди, які живуть на острові, можуть походити від 15 особин, 8 чоловіків і 7 жінок. Населення — це хрестоматійний приклад, який викладають на курсах генетики.

Це відомо як мінімальна життєздатна популяція, і було проведено багато комп’ютерних моделей і досліджень, заснованих на різних обставинах і видах.

Для людей, включаючи бажання захистити від генетичних дефектів через інбридингу, середній показник MVP становить 4169 осіб. Ви можете прочитати більше про це у статті у вікі тут.

Окрім проблем біологічного, соціального та генетичного різноманіття для підтримки життєздатної популяції, вам також потрібно розглянути питання підтримки технологій. Очевидно, що невелика колонія на іншій планеті буде дуже залежати від технологій, щоб вижити.

Тільки для початку неважко уявити ситуацію, коли новий штам хвороби може катастрофічно розрізати маленьку колонію і навіть без будь-яких катастрофічних повсякденних хвороб і травм буде великим напруженням без належної медичної допомоги.

Крім того, вам знадобляться інженери та техніки, щоб підтримувати основну інфраструктуру.

Автоматизація, ймовірно, може певною мірою допомогти в цьому, але, безумовно, здається ризикованим не мати достатнього досвіду в тому, як все це працює, особливо якщо покоління йдуть, а ви хочете розширити та оновити приміщення.

Тож якщо ми помахаємо рукою технологією фактичного досягнення цього та припустимо рівень технологій, подібний до сучасного з розумно передбачуваними подіями на планеті, схожій на Землю, тоді ми зможемо отримати принаймні деяке уявлення.

У розвиненому світі є сотні медичних спеціальностей, і ми, мабуть, повинні погодитися з тим, що невелика колонія не матиме такої ж широти та глибини знань та можливостей. Тут гарною моделлю може бути військово-польовий госпіталь, оскільки вони розроблені, щоб бути портативними та універсальними та добре обладнані для боротьби як з травматичними ушкодженнями, так і з первинною медичною допомогою, а також з епідеміями та природними катаклізмами, які здаються розумними пріоритетами для колонії. Отже, у вас може бути:

  • Хірурги
  • Анестезіологи
  • Хірургічні медсестри
  • Лікарі загальної практики
  • Стоматологи
  • Фармацевти
  • Медсестри приходу
  • Медсестри інтенсивної терапії
  • Медсестри первинної ланки
  • Фельдшери
  • Спеціаліст з прибирання та логістики

Для довготривалої колонії вам, ймовірно, також знадобляться лаборанти та медичні дослідники, хоча вони можуть бути частиною наукового відділу. Очевидно, вам потрібен персонал із широким спектром знань та досвіду.

Аналогічно, якщо ви збираєтеся використовувати робочих тварин і худобу, вам знадобиться кілька ветеринарів, щоб доглядати за ними.

Уряд та адміністрація

Очевидно, що це залежить від того, як ви хочете керувати колонією, але з військовою моделлю ви мали б щось на зразок полкового штабу з командиром, ад'ютантом, офісним персоналом і, ймовірно, також керівниками різних відділів як технічними радниками. Поліція та охорона також можуть підпадати під цю категорію принаймні частково.

Незалежно від фактичної системи управління вам знадобиться принаймні кілька людей з адміністративними та юридичними навичками.

З очевидних соціальних і культурних причин може бути небажаним не мати чисто військової культури з абсолютною владою над колонією, але це має сенс як адміністративна структура, навіть якщо у вас є інші більш демократичні або децентралізовані системи стримувань і противаг.

Інженерія та логістика

Як уже згадувалося, колонія буде багато в чому залежати від технології, яку потрібно підтримувати, і вам також знадобиться технічний досвід для розробки природних ресурсів, будівництва будівель та інфраструктури та створення виробничих потужностей, ви також можете стверджувати, що сільське господарство та виробництво продуктів харчування в основному входять до цієї сфери. категорія. Знову ж таки, у вас є величезний вибір спеціалізацій, і будуть потрібні компроміси між фахівцями та більш універсальними спеціалістами загального профілю. Також кожна дисципліна вимагатиме теоретичних знань, технічного досвіду та управління та планування. Для початку можна налаштувати:

  • Технічне обслуговування: технічні працівники, які знають, як працюють різні базові системи та як їх обслуговувати
  • Машинний і виробничий цех: підтримка інших відділів у виготовленні та ремонті деталей і, зрештою, створення більш повної виробничої бази
  • Інфраструктура та видобуток корисних копалин: будівництво доріг та будівель, картографування та геодезія, налагодження виробництва та розподілу електроенергії.
  • Електроніка та ІТ: обслуговування та розробка комп'ютерних, електронних та комунікаційних систем.

сільське господарство

Хоча ви, ймовірно, захочете механізувати виробництво їжі, якщо ви в кінцевому підсумку опинитеся на планеті з корінним життям або, принаймні, маєте безпосередню здатність підтримувати його, вам знадобиться певний сільськогосподарський досвід. Так само, якщо планета досить схожа на землю, деякі експерти в більш традиційних навичках полювання та життя можуть значно покращити якість життя, особливо на ранніх стадіях.

Наука та освіта

Для колонії з кількома поколіннями освіта є життєво важливою, оскільки вам потрібно буде виховати наступне покоління, щоб замінити навички, які ви принесли з собою. Тут у вас є потенційна проблема, що у вас є певний набір вимог щодо навичок, але ви не уявляєте, які здібності та здібності матиме наступне покоління, тому ваша система освіти повинна бути гнучкою, ефективною та адаптивною.

Також дуже важливо, щоб у вас був ефективний спосіб зберігання та доступу до якомога більше накопичених знань. Експертиза буде поширюватися поступово, тому бібліотеки та бібліотекарі можуть опинитися в центрі суспільства, а робота бібліотекаря може виявитися дуже специфічною нішею з дуже широким спектром знань.

Ви, напевно, також хотіли б, щоб академічні/дослідники представляли основні галузі науки. Для достатньої повноти у вас можуть бути представники з

  • математика
  • Хімія
  • Матеріалознавство
  • ботаніка
  • Зоологія
  • Ліки
  • фізики
  • Астрофізика
  • Геологія
  • Метеорологія
  • Психологія

Очевидно, буде додаткова експертиза з інших технічних підрозділів, і вони можуть бути доповнені лаборантами та асистентами і в кінцевому підсумку прийматимуть студентів як частину системи освіти.

Культура та послуги

Окрім базових послуг, необхідних для підтримки суспільства, будь -яка постійна колонія потребуватиме розвитку культури та дозвілля, щоб населення було ефективним та здоровим. Розумно припустити, що вони до певної міри розвиватимуться органічно, але кілька справді хороших кухарів і, можливо, деякі постійні художники, письменники та музиканти цілком могли б бути розумним доповненням до колонії.

Так само як приклад можна навести типову комерційну кухню, яка могла б прогодувати кілька сотень людей за гідним стандартом

  • Головний шеф-кухар
  • Су -шеф -кухар
  • Кондитер
  • Помічники шеф-кухаря (можливо, 3 або 4, щоб забезпечити роботу 365 днів)
  • Помічники на кухні (також можуть бути кухарями-стажерами)

Я запропонував 5 основних підрозділів експертизи, і в середньому, здається, вам може знадобитися близько дюжини провідних експертів у певних галузях, а також принаймні стільки ж помічників, техніків і допоміжного персоналу.Ви також можете мати гнучкий набір робочої сили з населення в цілому. Це також дозволяє проводити перехресне тренування, тому не надто покладатися на когось окремо.

Тому, маючи це на увазі, ми могли б припустити, що ви могли мати

  • Приблизно 60 «офіцерів» із різноманітними технічними знаннями та адміністративними та організаційними ролями
  • 150+ кваліфікованих спеціалістів
  • 300+ загальних і адаптивних робочих сил з різним ступенем спеціалізації.

Знову повертаючись до військової моделі, бойова група, як правило, є основним підрозділом, який більш-менш самодостатній і складається з приблизно 500-800 солдатів з власною органічною логістикою та підтримкою. Очевидно, що це не дуже сильна аналогія з космічною колонією, але вона представляє відому структуру, яка здатна функціонувати незалежно протягом тривалого часу у ворожому середовищі з гарним поєднанням спеціалістів та обладнання, організаційних структур, матеріально-технічного забезпечення та різноманітної робочої сили.


Військові [ редагувати | редагувати джерело]

Традиційна тактика кроганів була побудована на виснажливій війні масових загонів. Оснащені дешевим міцним спорядженням, військові формування були потужними, але негнучкими. Командування було дуже централізованим, солдати на місцях, які бачили ціль, зв'язувалися зі своїми командирами в тилу, щоб організувати вогневу підтримку.

Після генофага крогани більше не можуть дозволити собі втрат від атак старої орди. Майстри бою підходять для будь-яких десяти солдатів іншого виду. Для Майстра битви вбивство - це наука. Вони зосереджені на розробці чистої, грубої сили руху, яка використовує їхню жорстоку силу, щоб вивести ворогів з ладу швидким єдиним ударом переважної сили. Ця зміна фокусу з масової війни на максимальну ефективність збільшила попит на роботу в сферах безпеки та «м’язів для найму». Через несприятливу репутацію крогана більшість із цих посад знаходяться на протилежній стороні закону.

Майстри битви не є «плювати та шліфувати», але вони вірять у те, що вони добре озброєні та оснащені, бажано з пістолетом для кожної кінцівки. Вони бездушні і жорстокі, але методичні та дисципліновані. Для досягнення поставлених цілей вони використовують будь-які засоби, якими б вони не були осудними. Взяття заручників і геноцид є прийнятними засобами для забезпечення тихої окупації з невеликою кількістю жертв кроганів.

Крогани, які служать у військах Сарена, схоже, повертаються до старого стилю масового бою на виснаження. Вони також працюють у тісній співпраці з допоміжними підрозділами гетів, які виконують ролі, які займають бойові дрони в інших арміях.

Біотики серед кроганів зустрічаються рідко, тим більше, що практика хірургічного створення біотики кроганів була припинена (через високий рівень смертності). На ті, що існують, дивляться з підозрою і страхом. Крогани бачать цю ауру страху як корисну якість для офіцера і часто просувають їх. Бойових безпілотників та іншого високотехнологічного обладнання також не вистачає.

Військова доктрина Крогана має інший погляд на те, що означає «розвідка та розвідка». У той час як розвідники інших рас віддають перевагу прихованості та розсудливості у виконанні своїх завдань, крогани замість цього вирішують вести психологічну війну, коли знаходять ворога шляхом випадкових переслідувань або навмисного перебільшення їх кількості. Міркування полягає в тому, що набагато легше підрахувати кількість ворогів, коли деякі з них підриваються.

Зброя, розроблена кроганом, включає дробовик Graal Spike Thrower і штурмову гвинтівку Striker. Грааль був розроблений спеціально для полювання на молотарні пасти, і тому має передбачувано жахливі наслідки при використанні на гуманоїдних цілях. «Страйкер» — це повністю автоматична зброя, яка стріляє вибуховими снарядами з високою віддачею, що робить його важкою зброєю для некроганів, незважаючи на те, що вона розроблена з урахуванням них. Кроган також використовує велику бойову машину піхоти на ім'я Tomkah.

Колись крогани володіли могутнім флотом, який включав багато дредноутів. Однак після закінчення Кроганського повстання вони були демілітаризовані, їм заборонено будувати військові кораблі. Цю заборону дотримується відділ місії з контролю за демілітаризацією Ради Цитаделі, який утримує гарнізонні форпости по всій DMZ Кроган. Кожні кілька років інший воєначальник кроганів порушує заборону, але зазвичай альянс суперників припиняє його мрії про гегемонію ще до того, як сили Цитаделі навіть мають зробити постріл.

Реліквії повстань кроганів, такі як неіснуючі протикорабельні батареї великого радіусу дії «земля-космос», які розсіяні на поверхні Тучанки, служать пам’ятниками минулої слави та військової могутності кроганів, але не мають практичної цінності.


Гутеріти

Хаттерити - це спільний народ, який живе на сотнях розкиданих брудерхофе або колоніях у преріях на північному заході Північної Америки. У середньому п’ятнадцять сімей живуть і працюють у типовій колонії гуттеритів, де займаються господарством, розводять худобу та виробляють промислові товари для прожитку.

Спільний спосіб життя гутерітів сягає біблійних вчень Христа та апостолів. Виниквши на початку 16 століття як особлива культурна та релігійна група, ця нестійка анабаптистська секта пережила великі переслідування та смерть від рук держави та церкви в середньовічній Європі. Проте Рука Божа залишилася на плечі цих людей, а їхні нащадки дожили до бою донині. більше.


Скільки людей знадобилося б, щоб наш вид вижив? Дивовижна відповідь одного вченого

В останні роки астрономи виявили тисячі планет, що обертаються навколо зірок, що робить стару науково-фантастичну групу колоній поза світом здаватися трохи менш абсурдною.

Але саме відкриття в 2016 році потенційно придатної для життя планети розміром із Землю навколо Проксими Центавра, найближчої після Сонця зірки, дійсно змусило людей замислитися: чи ми занадто вразливі до ударів астероїдів та інших катаклізмів, щоб залишатися на нашій єдиній планеті? Чи можемо ми захистити наш вид, відправивши космічний ковчег до нового дому, як «Зоряний зірок Галактика» чи фільм «Пасажири?»

Фредерік Марін – серед тих, хто думає важко. Астрофізик Страсбурзького університету зосередився не на інженерних питаннях міжзоряних подорожей (які виходять за рамки сучасних технологій), а на біологічній частині питання: скільки членів екіпажу знадобиться для міжзоряного плавання, яке може тривати десятки поколінь? Іншими словами, яка мінімальна кількість людей необхідна для доставки та успішного створення самоокупної популяції Homo sapiens на іншій землі?

"Я багато читав про психологічний аспект польоту космосу, і зрозумів, що всі книги, які я читав, і всі фільми, які я бачив, що мали справу з кораблями кількох поколінь, були дуже наївними",-каже Марін. «Оскільки я маю доступ до величезної обчислювальної потужності та найсучасніших інструментів моделювання, я вирішив вирішити це у вільний час».

Тож коли він не був зайнятий моделюванням галактик та чорних дір, Марін створив комп’ютерну програму, що імітує прогрес розмножувальної популяції. Потім він використав програму, яка отримала назву «Спадщина», для моделювання ризиків, з якими зіткнеться населення космічного простору, включаючи наслідки інбридингу, а також катастрофічних подій, таких як смертельна пандемія або удар від якогось небесного об’єкта. Стаття про його дослідження була опублікована в лютому в Journal of the British Interplanetary Society.

Магічне число

Число, яке Марін придумав, становить 98. За його оцінками, знадобиться всього 98 здорових людей, щоб управляти кораблем протягом багатьох поколінь і створювати здорове (не інбредне) населення в іншому світі. Це число справедливе навіть для його тестового випадку місії космічного ковчега тривалістю більше 6000 років, хоча він дозволяє популяції на борту ковчега з часом зростати - приблизно до 500, можливо.

Наслідки цієї знахідки виходять далеко за межі тих видів космічних кораблів, які ми зможемо побудувати через століття або два. «Наші результати стосуються будь-якого замкнутого середовища, де еміграція та імміграція неможливі», – каже Марін. «Ті самі елементи є важливими для будь-якої самопідтримуючої колонії, тому наш код може легко обчислити рівень виживання групи людей після локальної або глобальної катастрофи».

Пов'язані

Космос Чи житимуть колоністи Марса в цих місцях проживання «Ліс Редвуд»?

Тож навіть якби мільярди людей були знищені внаслідок якоїсь катастрофи, до тих пір, поки відповідна група з 98 осіб вижила і змогла спаритись, каже Марін, вони могли б нести достатню генетичну різноманітність для поширення виду та відновлення популяції.

Розрахунок суперника

Марін визнає, що 98 звучить як дуже мала кількість. Але він наполягає, що це має сенс, навіть знаючи, що Кемерон Сміт, антрополог з Портлендського державного університету в Орегоні, розглядав ту саму основну проблему в 2014 році і придумав мінімальний розмір екіпажу в 14 000 чоловік.

«Генетичний мінімум життєздатної популяції не вирішує реальних проблем», – каже Сміт, додавши, що він базував свій розрахунок на демографії реального населення Землі. Багато суспільств мисливців-збирачів виживають у групах близько 100, але навіть ізольовані племена завжди взаємодіють із сусідніми групами та мають потомство з ними.

Навіть 14 000 населення здається Сміту скромною цифрою, якщо ви розраховуєте на це, щоб підтримувати наш вид. «Припустимо, що настане катастрофа, і вона знищить 70 відсотків населення», — каже він. «Зараз демографічна структура населення настільки порушена, що ви більше не можете знайти відповідних партнерів для спарювання. Одна маленька катастрофа, і вся справа може розвалитися».

За словами Сміта, заселення південної частини Тихого океану є цікавим прикладом. Це тому, що полінезійці заселяли острови один за іншим, так само, як ми могли б зрештою заселити інші планети. Звичайно, полінезійці мали велику кількість відкритих земель для зростання населення, і за ними йшов потік інших мігрантів, які могли б підтримувати справу, якщо вони були знищені.

Позаземні мандрівники не матимуть цих переваг під час перевезення.

Стратегія проти вимирання

Незважаючи на розбіжності, Сміт і Марін сходяться на переконанні, що настав час замислитися над цими питаннями — незалежно від того, наскільки абстрактними вони здаються і скільки століть може пройти, перш ніж люди зможуть побудувати зореліт.

«Ті самі основні ідеї стосуються збереження зникаючих видів або розподілу ресурсів у обмежувальних середовищах», — каже Марін. Вони також можуть керувати довгостроковим відновленням людей, якщо щось на Землі піде не так.

Марін працює над оновленою версією Кодексу спадщини, яка враховуватиме вплив радіації та генетичні мутації, а також потреби в їжі для різних груп населення. Сміт зацікавлений у тому, щоб вивчити, які культури особливо добре справлялися з кризовими ситуаціями, і створити своєрідний каталог стратегій виживання.

Це проекти подвійного призначення — актуальні для зоряного корабля, можливо колись, і потенційно корисні для управління кризою тут і зараз.

Більш крихким, ніж нам хотілося б думати

Легко припустити, що наш вид по суті незнищенний. Але коли Сміт розглядає минулі цивілізації, його вражає, наскільки крихкими виявилися навіть наймогутніші. «Це мій звук: причина, чому я маю роботу, полягає в тому, що цивілізації зазнають краху! Усі вони: ацтеки, інки, майя, Греція. Ми маємо 99 відсотків невдач цивілізації ".

Зрозуміло, крах окремих популяцій не те саме, що загибель цілого виду. Але Сміт каже, що якщо розглядати еволюційну точку зору, рівень невдач видів на Землі навіть перевищує 99 відсотків: перегляньте літопис скам’янілостей, і майже всі стародавні види зараз зникли. Такі міркування надихнули незліченну кількість письменників-фантастів та вчених, включаючи Стівена Хокінга, уявити людей, які поширюються на багато світів за межами Землі. Таке мислення має великий сенс для Сміта.

«Мені не подобається режим паніки», — каже Сміт. "Ідея про те, що" Земля палає, ми повинні вибратися звідси ", є поганою мотивацією. Ми повинні вирішити наші проблеми тут. Але водночас ми можемо складати відповідальні плани щодо підтримки цивілізації ». Він вважає, що вчені повинні вивчати історію, щоб зрозуміти, як люди пристосувалися до минулих криз, а потім застосувати їх до криз сьогоднішнього дня, колоній Марса завтрашнього дня та зоряних кораблів деякого більш віддаленого майбутнього.


Наскільки великим може стати колонія/суспільство? - Біологія

Біоплівка в ділянці труби.
(Н. Зельвер)

Біоплівка в потоці в Йеллоустонському національному парку.
(Д. Девіс)

Біоплівка, зіскоблена з мембрани зворотного осмосу.
(C.Wend)

Зубний наліт - це біоплівка.
(З люб'язності, бібліотека зображень ASM)

Навіть якщо ви, можливо, не знайомі з терміном біоплівка, ви, безумовно, стикалися з біоплівками на регулярній основі. Наприклад, наліт, який утворюється на ваших зубах і викликає карієс, є одним із видів бактеріальної біоплівки. "Гранд", що засмічує ваші побутові стоки, також є біоплівкою. Якщо ви коли-небудь ходили в струмку або річці, ви могли послизнутися на скелях, які були слизистими з біоплівкою. Стійка інфекція на подряпині, отриманої вами від спортивної травми, ймовірно, була біоплівкою. І ось так: біоплівки і вони там, де ви хочете бути.

Отже, що таке біоплівка?

Біоплівка складається з живих мікроорганізмів, що розмножуються, таких як бактерії, які існують у вигляді колонії або спільноти. Іншими словами, біоплівки живі і мають складну соціальну структуру, яку вчені та інженери все ще намагаються розгадати, структуру, яка одночасно захищає їх і дозволяє їм рости.

Як утворюються біоплівки?

Біоплівка утворюється, коли певні мікроорганізми (наприклад, деякі види бактерій) прилипають до поверхні якогось предмета у вологому середовищі і починають розмножуватися. Мікроорганізми прикріплюються до поверхні об’єкта, виділяючи слизьку, схожу на клей речовину. Біоплівки можуть утворюватися практично на будь-якій поверхні: металі, пластмасі, природних матеріалах (наприклад, скелях), медичних імплантатах, кухонних прилавках, контактних лінзах, стінках гідромасажної ванни або басейну (ви коли-небудь помічали, що сторони гідромасажна ванна чи басейн здавалися трохи слизькими?), людські та тваринні тканини, і так далі. Дійсно, скрізь, де існує поєднання вологи, поживних речовин та поверхні, біоплівки, ймовірно, також будуть знайдені.

Співтовариство біоплівок може бути утворено одним видом мікроорганізмів, але в природі біоплівки майже завжди складаються з сумішей багатьох видів бактерій, а також грибів, водоростей, дріжджів, найпростіших та інших мікроорганізмів, а також неживих залишків і продукти корозії. Наприклад, у типових біоплівках зубного нальоту виявлено понад 500 видів бактерій!

Наскільки великою може стати біоплівка?

Біоплівки можуть бути настільки тонкими, що уникнути їх виявлення неозброєним оком, і товщиною всього кілька клітинних шарів. Наприклад, біоплівки, які майже напевно існують на вашій кухонній стілці, взагалі не помітні для ока (якщо, як і деякі студенти коледжу, ви не миєте стійки дуже часто). Вони також можуть вирости до багато дюймів товщини, ймовірно, не на стільниці (принаймні, ми сподіваємося, що ні), але, звичайно, як водорості на скелях у руслі річки.

Що змушує біоплівку злипатися?

Інженери та вчені виявили, що біоплівки утримуються разом за допомогою солодких молекулярних ланцюгів, які спільно називають «позаклітинними полімерними речовинами» (повна частина терміну, який по суті означає «сполуки або речовини, що утворюються поза стінками клітин») або «EPS». Клітини виробляють нитки EPS. і утримуються разом цими нитками, дозволяючи їм розвивати складні, тривимірні, приєднані спільноти, стійкі до атак, які б знищили окремі клітини, які не входять до колонії біоплівок.

П. Дірккс, Центр інженерії біоплівок, Університет штату Монтана, Бозман

Малюнок 1. Життєвий цикл біоплівки.

1. Вільно плаваючі, або планктонний, бактерії стикаються з зануреною поверхнею і за кілька хвилин можуть прикріпитися. Вони починають виробляти слизові позаклітинні полімерні речовини (EPS) і колонізувати поверхню.

2. Виробництво EPS дозволяє спільноті біоплівок, що формується, розробити складну тривимірну структуру, на яку впливають різноманітні фактори навколишнього середовища. Співтовариства біоплівок можуть розвиватися протягом декількох годин.

3. Біоплівки можуть поширюватися шляхом відокремлення невеликих або великих згустків клітин або шляхом «розподілу посіву», який вивільняє окремі клітини. Будь-який тип відокремлення дозволяє бактеріям прикріплюватися до поверхні або до біоплівки нижче за вихідною спільнотою.

Як можна лікувати шкідливі біоплівки?

Ах! Тепер ми підійшли до суті проблеми біоплівок. Уважно прочитайте цей маленький розділ, тому що, коли ви зрозумієте це, ви зрозумієте, чому вивчення біоплівок таке радикальне і важливе, а решта цього гіпертекстового підручника матиме для вас сенс. Розумієте, ефективне лікування (тобто знищення) шкідливих мікроорганізмів, таких як бактерії, багато років вивчається з неправильної точки зору! Це правильно. Шкідливі мікроорганізми вивчалися (і досі, на жаль, значною мірою) вивчалися ізольовано, а не як члени колонії з біоплівки, де вони насправді проживають зазвичай.

Давайте обговоримо це на прикладі. Ви коли-небудь чули, скажімо, про засіб для полоскання рота, який рекламується, щоб «вбивати мільйони мікробів при контакті?» Це, мабуть, правдиве твердження від компанії, що ополіскує рот (ей, ми не намагаємося когось позбутися від бізнесу, ми б подобається допомагати їм краще робити свою справу). Але тепер подумайте про це. Ці мільйони мікробів вбудовані в біоплівку нальоту у вашому роті. Тільки як рідина для полоскання рота проникає через біоплівку, щоб насправді контактувати з кожним із цих мільйонів окремих мікробів? Хороше питання. Пам’ятайте, що ми говорили, що біоплівки можуть стати досить товстими, і, здається, вони здатні формувати захисні механізми проти зовнішніх атак.

Справа в тому, що сучасні засоби для полоскання рота, антибіотики, побутові засоби для чищення, дезінфікуючі засоби та більшість інших рецептур для лікування були розроблені шляхом перевірки їх впливу на шкідливі мікроорганізми в планктонному стані (стані, в якому мікроорганізми плавають у розчині як окремі особини, а не як частина організму). колонія біоплівки, прикріплена до поверхні). Отже, хоча такі процедури дійсно можуть знищити мільйони мікробів при контакті, ефект від цих процедур сильно обмежений, коли вони застосовуються до середовищ реального світу, в яких мікроорганізми, які підлягають знищенню, насправді є членами біоплівки.

Висновок, який зараз активно досліджують дослідники біоплівок у всьому світі, полягає в тому, що все дослідження лікування шкідливих мікроорганізмів необхідно переглянути у світлі цього нового розуміння того, як ці мікроорганізми насправді представляють себе в нашому середовищі: як біоплівки.Необхідно зрозуміти структуру, ріст, захисні механізми, розмноження та всі інші аспекти біоплівок, а також розробити нові методи лікування та методи оцінки ефективності цих методів лікування.

Це грандіозні проблеми, які стоять перед тими, хто працює у сфері біоплівок. Вже досягнуто значного прогресу, але потрібно ще багато чого зрозуміти і зробити, як у плані розробки ефективних методів лікування, так і в освіті суспільства щодо біоплівок та їх наслідків. Тому ми говоримо, що це гарна сфера для молоді, яку можна розглядати як кар’єру в біології, мікробіології, екологічній інженерії та науці, біохімії та інших дисциплінах.

Ну і закінчимо розповідь про ополіскувач для рота. З огляду на те, що зараз відомо про зубний наліт, вам доведеться полоскати горло хорошою рідиною для полоскання рота протягом приблизно п’яти хвилин, щоб знищити ці мільйони мікробів, присутніх на зубах, покритих «середньою» кількістю нальоту.


Подивіться відео: КАЧАНІВСЬКА КОЛОНІЯ 2009 (Листопад 2022).