Инженерный тур. 3 этап

Задачей инженерного тура заключительного этапа является разработка автономной инженерной биологической системы для организации зоны продукционного ситифермерства на территории, пострадавшей от аварийного пролива нефтепродуктов.

15 декабря 2024 года во время шторма в Черном море потерпели крушение два танкера, перевозящие нефтепродукты. В результате нарушения целостности накопительных отсеков мазут попал прямо в Черное море.

Уже 21 декабря возле берегов были обнаружены следы первых выбросов мазута, которые в течение нескольких дней распространились вдоль береговой линии и далее, что привело к введению режима техногенной ЧС регионального характера.

В результате аварии из 9200 т мазута, находившихся в танкерах, в море оказалось около 3750 т.

Авария произошла в Керченском заливе вдали от берега, но к ночи первого дня поднявшийся ветер способствовал распространению загрязнителя к порту Тамань и к берегам Анапы.

Как правило, вещества-загрязнители остаются пленкой на поверхности воды либо оседают на дно, однако из-за близких значений плотности морской воды в Черном море в зимнее время и вещества-загрязнителя, попавшего в воду, он остался в толще воды. Изменение направления ветра спровоцировало распространение пятна на север, северо-восток, юго-запад, северо-запад и другие направления, загрязняя все большие объемы и территории.

Задачей командного тура является разработка автономной инженерной биологической системы для создания зоны продукционного ситифермерства на территории, пострадавшей от аварийного пролива нефтепродуктов в береговой зоне загрязненных пляжей Витязево.

Спроектируйте мультифункциональный модуль для организации сельского хозяйства на пострадавших территориях и разработайте технологию выращивания живых организмов (растений и водных животных) в неблагополучных условиях, а именно, на загрязненной нефтепродуктами прибрежной линии Черного моря.

Количество участников в команде: 3–4 человека.

Компетенции, которыми должны обладать члены команды:

• Биолог: осуществляет идентификацию биологических объектов, подбор биологических объектов под нужные  задачи, определяет оптимальные условия для их существования, роста и развития, а также параметры, определяющие эти условия.
• Химик: прорабатывает методики определения содержания веществ в исследуемых объектах, подбор и расчет концентраций удобрений, питательных растворов и прочих сопутствующих соединений; оценивает возможное негативное влияние на биологические объекты.
• Инженер: прорабатывает конструкцию и физическое воплощение установки, занимается вопросами ее работы, сопутствующими расчетами и решением задач, созданием системы управления и контроля.
• Биотехнолог: определяет возможность получения полезных веществ из предложенного сырья; прорабатывает процесс их получение от исходного сырья до конечного продукта, отвечает за реализацию технологии; координирует работу и аккумулирует данные, полученные от других ролей.

Для решения задачи заключительного этапа каждая команда получает:

• комплект оборудования и расходных материалов для сборки инженерно-биологической системы на базе гроубокса,
• комплект химических компонентов для создания питательного раствора и/или удобрения;
• комплект лабораторного оборудования для проведения сопутствующих исследований,
• комплект для сборки системы автоматизации на базе Arduino;
• ноутбук для разработки технической документации и возможность использования ПК в компьютерном классе с доступом в сеть интернет.

В совместном пользовании в обособленной зоне на общих столах находится оборудование:

• комплекты датчиков для проведения химического анализа;
• титровальные колонки;
• вещества-индикаторы;
• микроскопы;
• тест-системы.

Отдельно располагается зона для тестирования систем освещения и автоматизации, оснащенная дополнительным оборудованием, согласно задачам, выдаваемым на инженерном туре заключительного этапа.

Для решения задачи предлагается использовать следующее ПО:

• стандартный пакет Microsoft Office;
• установленная на ПК в компьютерном классе программа «Компас» (и программы-аналоги).

Задачей командного тура является создание автономной инженерной биологической системы для организации зоны продукционного ситифермерства на территории, пострадавшей от аварийного пролива нефтепродуктов в береговой зоне загрязненных пляжей Витязево.

Спроектируйте мультифункциональный модуль для организации сельского хозяйства на пострадавших территориях и разработайте технологию выращивания живых организмов (растений и водных животных) в неблагополучных условиях, а именно, на загрязненной нефтепродуктами прибрежной линии Черного моря.

Мультифункциональный модуль должен включать в себя:

• зону интенсифицированного выращивания базовых сельскохозяйственных растений, наиболее характерных для региона (не менее трех из предложенных на полигоне), кроме того, необходимо предложить ряд лекарственных растений, обладающих противовоспалительным действием (не менее трех на выбор участников);
• зону выращивания морских гидробионтов для восстановления пострадавшей морской экосистемы;
• зону комплексной очистки почв и вод для использования в сельском хозяйстве.

Оцените примерные сроки получения первого урожая лекарственных растений и их объемы.

1. Разработайте 3D-модель (либо эскиз) модуля, включающего в себя три зоны:

   • интенсифицированного выращивания для обеспечения региона лекарственными и сельскохозяйственными растениями;
   • выращивания гидробионтов для восстановления пострадавшей морской экосистемы;
   • комплексной очистки почв и вод для использования в сельском хозяйстве.

   При проектировании модуля следует придерживаться следующих принципов:

   • максимального использования полезной поверхности для выращивания растений;
   • применения субстратов местного производства;
   • минимизации энергопотребления и ресурсосбережения.
2. Разработайте план серии экспериментов (и проведите биотестирование в практической части задачи) с целью изучения негативного влияния предложенных веществ-загрязнителей на скорость роста и развития растений с учетом следующих условий: с применением стимуляторов корнеобразования и без них, используя метод последовательных разведений с условием превышения ПДК и рассмотрев вероятность загрязнения различных сред: воды для полива, почвы и воды для полива и почвы.
3. Проведите расчеты продуктивности разработанной многофункциональной инженерной биологической системы. Какие растения наиболее актуальны для выращивания в данном регионе? Полученные данные сравните с продуктивностью ситифермы на полигоне.
4. Дайте подробное описание пострадавших видов растений и водных животных, характерных для исследуемого места. Предложите технологию восстановления численности не менее, чем двух видов водных животных и рыб на базе разрабатываемой системы. Продумайте полный цикл выращивания и условия выпуска в открытую воду.

Здания выполняются в следующей последовательности:

1. Обеспечить максимальную продуктивность предложенной ситифермы на полигоне и поддерживать биологические объекты в жизнеспособном состоянии на протяжении инженерного тура.
2. Подготовить комплект спецификаций полученного оборудования, химических реагентов и биологических объектов. Разработать схему размещения объектов и оборудования в предложенном гроубоксе.
3. Разработать режимы полива, освещения, предложить схему автоматики ситифермы и отразить их в технической документации и лабораторном журнале.
4. Провести серии экспериментов по биотестированию с целью изучения негативного влияния предложенных веществ-загрязнителей на скорость роста и развития растений с применением стимуляторов роста и без них, используя метод последовательных разведений с кратным превышением предельно-допустимых концентраций и рассмотрев вероятность загрязнения различных сред: воды для полива, почвы и воды для полива и почвы.

Для 8–9 классов получаемое в результате реализации разработанной технологии лекарственное сырье должно подходить для приготовления мази.

Для 10–11 классов получаемые в результате реализации разработанной технологии водные биоресурсы должны быть пригодны к использованию в качестве сырья для пищевой промышленности с учетом реализации полученного продукта в детских садах и пансионатах.

Задача разделена на теоретическую и практическую часть, данные для решения которых тесно связаны друг с другом. Некоторые шаги практической части задания дополняются решением специальной подзадачи, связанной с соответствующими компетенциями членов команды (биолог, химик, биотехнолог, инженер).

В перечень технической документации, являющейся решением практической задачи, входят:

1. Лабораторный журнал (в бумажном формате, оценивается в последний день вместе с рабочим местом на полигоне экспертной комиссией).
2. Спецификация биологических объектов с оценкой их состояния (в формате DOC).
3. Спецификация химических реагентов и удобрений с описанием разработанной рецептуры питательного раствора для полива растений на полигоне (в формате DOC).
4. Спецификация элементов оснащения и оборудования с обозначением функционала и разбивкой на подсистемы (в формате DOC).
5. Схема размещения биологических объектов и оборудования в лабораторной установке (эскиз) (в формате PDF).
6. Решения задач №№ 1–4 в виде текстовых файлов с протоколом тестирования и схемой автоматизации при необходимости.

В перечень технической документации, являющейся решением теоретической задачи, входят:

1. 3D-модель разработанной системы с пояснительной запиской (включающей скриншоты основных видов модели и описание этапов подготовки — очистки воды и почв от потенциального загрязнения).
2. Технологическая схема разработанной технологии выращивания водных объектов с пояснениями, включающая подробное описание пострадавших видов растений и водных животных, характерных для исследуемого места согласно заданию (в формате DOC или PDF).
3. Расчет продуктивности разработанной системы и сопоставление с продуктивностью ситифермы на полигоне с указанием следующих параметров: полезной поверхности для выращивания растений и подробным описанием технологии выращивания (в формате DOC).
4. План серии экспериментов с протоколом эксперимента по биотестированию с целью изучения негативного влияния предложенных веществ-загрязнителей на скорость роста и развития растений с учетом следующих условий: с применением стимуляторов корнеобразования и без них, используя метод последовательных разведений с условием превышения ПДК и рассмотрев вероятность загрязнения различных сред: воды для полива, почвы и воды для полива и почвы (в формате DOC).

Презентация в формате PPT, PPTX или PDF с решениями пп. 1–5.

Используя набор Bioeducation Special TECH, соберите устройство для выращивания растений и наблюдения за их ростом.

Реализуйте программно-аппаратную систему автоматического полива растений в устройстве. Для этого проанализируйте программный код и внесите в него необходимые изменения. Полив должен:

• включаться автоматически, если влажность субстрата становится менее 66%;
• осуществляться дозами; рекомендуемое время одного полива — 5 с.

В случае, если для достижения целевого значения влажности субстрата (66%) не хватило одной дозы полива, следующая доза может быть назначена не менее, чем через 2 мин.

Порядок работы:

1. Ответьте на вопросы: «Может ли данная схема быть масштабирована и применяться для автоматизации гроубокса? Почему?» Поясните ответ.
2. Оформите результаты решения задачи в виде текстового документа и иллюстрациями (фотографиями) в формате DOC, DOCX или PDF и передайте организаторам в установленном порядке.
3. Подтвердите результат решения демонстрацией работы устройства в присутствии экспертной комиссии. Для этого не обязательно использовать весь его функционал (например, изменение уровня влажности субстрата можно имитировать погружением датчика влажности субстрата в стакан с водой).
4. Решив задания №№ 1, 2, дополните разрабатываемую 3D-модель установки аналогичной или альтернативной системой автоматизации.

Порядок выполнения:

1. Получите пробы №№ 1, 2, 3. Проанализируйте их с помощью предложенных комплектов для анализа.
2. Идентифицируйте каждую из проб и подготовьте описание ее свойств, основываясь на визуальном и органолептическом анализе (соблюдайте технику безопасности!). Сформулируйте гипотезу о специфике загрязнителя и пути попадания его в полученный образец.
3. Получите комплекты сорбентов и поверхностно-активных веществ и опишите их свойства. Где они используются?
4. Выполните эксперимент по экспресс-удалению веществ-загрязнителей. Опишите его ход и изменения, произошедшие в предложенных пробах. Проведите микроскопирование сорбирующих веществ до и после проведения эксперимента.

5. Добавьте к решению снимки проб и результаты микроскопирования (фотографии) с описаниями. Подпишите каждый рисунок по образцу:

   «Рис. Х. Проба Х. Сорбент Х. Отобран до / во время / после эксперимента».

6. Оформите результаты решения задачи в виде текстового документа в формате DOC, DOCX или PDF и передайте организаторам в установленном порядке.
7. Решив задание, при необходимости дополните решение задачи финала, пользуясь полученными в ходе решения задачи методиками и данными.

Молодой ученый Семен учится в аспирантуре и проходит стажировку в крупнейшем научно-исследовательском институте, занимающемся селекционным картофелем.

В эту организацию обращаются представители регионов с просьбой адаптировать наиболее продуктивные сорта картофеля к особенностям местного климата, а также предоставить несколько тысяч образцов растений для дальнейшей высадки в почву.

Селекция и адаптация растений к различным условиям осуществляется с применением агробиотехнологий, ускоренных методов селекции и технологии микроклонирования. Для дальнейшего выращивания растений в НИИ размещены гидропонные установки и купольные теплицы, расположенные на открытом воздухе.

Семен познакомился со всеми стадиями процесса от приема и анализа образцов до получения взрослого растения и первого урожая.

Теперь в его планах организовать агробизнес, основанный на доращивании микроклонов полезных растений до состояния взрослых растений и получения в качестве реализуемого продукта рассады и готового продукта (взрослого растения) на продажу.

1. Первым этапом является закупка микроклонов и их дальнейшее содержание. Семен считает, что для организации данного процесса идеально подходят гроубоксы, аналогичные тем, что размещены на полигоне.

   Размеры полки гроубокса: \(40 \times 60\) см, высота полки 40 см.

   Известно, что микроклоны поставляют в стеклянных цилиндрических емкостях с крышкой размером \(20 \times 35\) мм.

   Стоимость гроубокса со всем текущим оснащением примите равной 55 тыс. руб.

2. Следующим этапом Семен хочет высаживать подрощенные микроклоны прямо в почву, размещая по 1 растению на каждые 50 см\(^2\) кадки.

   Кадка для растений имеет следующие параметры:

   • Размеры : \(490 \times 490 \times 490\) мм.
   • Масса: 28 кг.
   • Стоимость: 23,5 тыс. руб.

   Розничная цена универсального торфогрунта — 230 руб. за 50 л. Оптовая цена при покупке от 1000 л — 150 руб. за 50 л.

   Стоимость 1 микроклона картофеля красного — 35 руб. Время вегетационного периода — 90 дней.

Порядок действий:

1. Проведите расчет приведенных затрат с пояснениями (при необходимости опишите, как именно будет организовано размещение микроклонов, кадок и прочих важных элементов или зарисуйте).
2. Пользуясь данными задачи, рассчитайте предполагаемое количество годового урожая и потенциальную прибыль с продажи полученного в течение года урожая или рассады на продажу.
3. Ответьте на вопросы: «Какие технологические решения, принятые Семеном, несут в себе риски и почему? Что еще он не учел при планировании бизнеса?»
4. Ответьте на вопросы: «Можно ли предложить Семену меры для предотвращения рисков? Если да, то какие?» Все дополнительные конструктивные элементы, крепления, лампы, нагреватели и прочее войдут в статью расходов как дополнительные траты.
5. Пользуясь открытыми источниками информации, предложите наиболее эффективную схему развития агробизнеса для Семена.

Оформите результаты решения задачи в виде текстового документа в формате DOC, DOCX или PDF и передайте организаторам в установленном порядке.

Решив задание, при необходимости дополните решение задачи финала, пользуясь полученными в ходе решения задачи материалами и данными.

Задача заключительного этапа — это комплексная многоуровневая инженерная задача, поэтому особую важность имеет планирование занятости участников в контексте их ролей.

В тексте задания присутствует полный перечень документации, необходимой к сдаче в каждый из конкурсных дней.

День 1 (материалы к сдаче):

• Спецификация биологических объектов — 5 баллов.
• Спецификация химических реагентов — 5 баллов.
• Спецификация элементов оснащения и оборудования — 5 баллов.
• Схема размещения биологических объектов и оборудования в лабораторной установке (эскиз) — 5 баллов.

Для успешного выполнения задачи необходимо внимательно ознакомиться с текстом задания, а также систематизировать размещение оборудования и расходных материалов на рабочем месте, выделив наиболее нужные позиции для дальнейшей работы, опираясь на свойства и критерии, характеризующие предложенные элементы.

День 3. Материалы к сдаче: решения задач №№ 1, 2, 3, 4.

Для успешного решения задания участники должны были разобраться с предложенным оборудованием и собрать по инструкции лабораторный инженерно-биологический конструктор для выращивания микрозелени с применением систем автоматизации.

Входными и профильными предметами для участников являются химия и биология. Инженерные задачи и задачи на программирования, сопутствующие деятельности современного специалиста и часто дополняющие ее, вызывают больше всего трудностей. Поэтому на очном этапе они даются в декомпозированном формате и с возможностью живого общения с экспертами. Это позволяет получить необходимый образовательный и общеразвивающий результат в области инженерных компетенций.

Так, для решения задач №№ 1, 2 необходимо:

1. собрать модульную конструкцию из нескольких деталей;
2. смонтировать системы полива и освещения;
3. собрать систему автоматизации по существующей схеме, пользуясь инструкцией и деталями комплекта.

• 1 — насос; осуществляет забор и перекачку воды;
• 2 — реле; при подаче высокого (низкого) сигнала на соответствующий порт управления осуществляет выключение (включение) насоса или светодиодной ленты;
• 3 — тактовая кнопка; дополнительный элемент управления насосом, включает насос при нажатии;
• 4 — плата плата Arduino Uno — главный управляющий элемент системы; осуществляет прием и обработку показаний датчика влажности почвы и фоторезистора, подает управляющие сигналы на реле для включения/выключения насоса или светодиодной ленты;
• 5 — датчик влажности почвы; служит для измерения уровня влажности почвы и передачу данных на плату управления;
• 6 — фоторезистор; применятся для измерения уровня влажности почвы, освещенности и передачу данных на плату управления;
• 7 — светодиодная лента; используется для освещения.

Код с дополнением для задачи № 2

#define inner_photo_pin A1
#define soil_pin A2
#define light_pin 5
#define pump_pin 6
#define button_pin 7
bool light_mode = 0;
bool pump_mode = 0;
bool fl = 0;
unsigned long t = 0;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(light_pin, OUTPUT);
  pinMode(pump_pin, OUTPUT);
  pinMode(button_pin, INPUT);
  digitalWrite(light_pin, HIGH);
  digitalWrite(pump_pin, HIGH);
}
void loop() {
  float inner_light = analogRead(inner_photo_pin);
  Serial.print("Освещенность: ");
  Serial.print(round(inner_light / 1024 * 100));
  float soil = analogRead(soil_pin);
  Serial.print("% | Влажность субстрата: ");
  Serial.print(abs(round((soil - 1023) / 1024 * 140)));
  Serial.println("%");
  if (inner_light <= 832 && light_mode == 0) {
    digitalWrite(light_pin, LOW);
    light_mode = 1;
    Serial.println("Освещение включено");
  } else if (inner_light > 833 && light_mode == 1) {
    digitalWrite(light_pin, HIGH);
    light_mode = 0;
    Serial.println("Освещение отключено");
  }
  if (digitalRead(button_pin) == 1 && pump_mode == 0) {
    digitalWrite(pump_pin, LOW);
    pump_mode = 1;
    Serial.println("Идет полив");
    delay(200);
  } else if (digitalRead(button_pin) == 0 && pump_mode == 1) {
    digitalWrite(pump_pin, HIGH);
    pump_mode = 0;
    Serial.println("Полив прекращен");
    delay(200);
  }
  if (abs(round((soil - 1023) / 1024 * 140)) < 66 && millis() - t > 120000) {
    if (fl == 0 || (fl == 1 && abs(round((soil - 1023) / 1024 * 140)) < 66)) {
      fl = 1;
      Serial.println("Идет полив");
      digitalWrite(pump_pin, LOW);
      delay(5000);
      digitalWrite(pump_pin, HIGH);
      Serial.println("Полив прекращен");
      t = millis();
    }
  }
  delay(500);
}

Данная система может быть масштабирована для выращивания микрозелени на агровате в гроубоксе при соблюдении нескольких условий:

• Замена светодиодных лент на фитолампы.
• Отказ от использования фоторезисторов (любых датчиков освещенности). Все растения будут освещаться равно за счет постоянного освещения в соответствии со световым режимом, следовательно, нет необходимости отслеживать уровень освещенности.
• Улучшение системы разбрызгивания. В представленном прототипе реализован капельный полив, однако в промышленных масштабах лучше использовать разбрызгиватель, так влага будет более равномерно распределяться

Задача № 3 посвящена компетенциями биолога и химика, а также затрагивает тематики применения прикладных навыков ведения лабораторных работ при аналитике нестандартных по свойствам и составу проб. Данные элементы характерны для научной и научно-исследовательской деятельности и особенно важны в сфере прикладной биотехнологии и инженерной экологии, а также в смежных сферах.

Основные критерии оценивания связаны с навыками планирования эксперимента, проработки порядка действий при первичном анализе проб, постановке биологического эксперимента и экспериментов по биотестированию (далее, как части решения финальной задачи).

Описание проб

Проба 1 — это жидкость голубого цвета с белыми удлиненными гранулами на дне и загрязнением на поверхности. Предположительно это вода с разведенным средством для стирки, так как имеет pH примерно 7,7 (что немного выше, чем у воды), специфический запах, неестественный для воды цвет и хорошо пенится. Вещество-загрязнитель было отобрано пипеткой и имеет светло-желтый цвет и плотность меньше, чем у воды и специфический запах, что характерно для машинного масла.

Проба 2 — это вода с небольшим количеством почвы и веществом загрязнителем, pH — 7. Загрязнитель имеет белый однородный цвет, плотность меньше плотности воды, кремовую текстуру и приятный запах, характерный для уходовой косметики. Вещество-загрязнитель — крем для рук.

Проба 3 — торфяной грунт с большим содержанием небольших корешков, видимых только под микроскопом, с загрязнителем, pH почвенной вытяжки — 8. Загрязнитель в почве был установлен визуально, небольшое количество пробы залили водой, после загрязнитель-масло остался небольшими каплями на поверхности воды.

Гипотеза

Машинное масло могло оказаться в растворе для стирки (проба 1) через попадание на одежду машинного масла, или масло лежало в кармане одежды и его забыли достать перед стиркой. В пробу 2 крем для рук мог попасть с рук человека или с выброшенного тюбика с остатками крема на стенках. В пробу 3 масло могло попасть с еды (например, пикник, прогулка) или с выброшенной упаковки.

Этапы работы с комплектом для анализа — тест-системой «Агрохимик»:

1. Пробы 1 и 2 предварительно очистить от загрязнителей.
2. Подготовить почвенную вытяжку: развести 2 столовые ложки почвы в 200 мл воды, взболтать и дать отстояться 15 мин.
3. Почвенную вытяжку отделить от почвы через фильтровальную бумагу.
4. Полученную вытяжку разделить на 2 равные части.
5. В пробы 1, 2 и 1 часть почвенной вытяжки добавить 5 капель индикатора.

Сравнить цвет растворов с цветовой шкалой, определить pH и внести данные документ (значения pH указаны в описании проб).

Описание сорбентов и ПАВов (поверхностно-активных веществ)

Сорбент 1 — древесные опилки. Сорбционная емкость опилок как сорбента составляет 5 г/г, они имеют большую площадь поверхности, низкую плотность и подходят для первичной очистки воды и почв от загрязнения нефтью и маслами.

Сорбент 2 — сорбент «Бионика». Минерально-целлюлозный сорбент в виде гранул 0,1–0,3 мм светло-серого цвета, имеет низкую плотность. Используется для удаления загрязнений нефтепродуктами, маслами и жирами.

Сорбент 3 — марля. Представляет собой тонкую хлопчатобумажную ткань из редко сплетенных нитей. Подходит для предварительной грубой очистки при многослойной фильтрации.

ПАВ 4 — хозяйственное мыло. На ощупь напоминает воск, имеет бледно-бежевый цвет, плотную структуру, мылится при добавлении воды. Может быть использовано в качестве поверхностно-активного вещества для удаления пленок веществ-загрязнителей с поверхности воды или почвы с помощью пены.

Описание эксперимента

Порядок работы:

1. Просмотреть сорбенты до внесения в пробы путем микрокопирования.
2. Разделить на три части пробы 1 и 2.
3. Внести в 1 и 2 пробы по 10 мл опилок и сорбента «Бионика» на 30 мл пробы и оставить на 30 мин.
4. Аккуратно слить пробы в другие емкости, сорбент промикроскопировать после того, как в стаканах он осядет на дно.
5. Аккуратно через марлю слить пробы с добавлением опилок (для минимизации влияния другого сорбента использовать только два слоя, чтобы задержать опилки), сорбент промикроскопировать.
6. Использовать марлю для фильтрации проб, растворы пропустить через марлю, сложенную в 32 слоя.
7. Промикроскопировать окончательный результат.

Примечание: почва из пробы 3 в данном эксперименте не используется, так как сорбенты сложно отделить от грунта.

Выводы:

1. Опилки отлично справились с очисткой от крема для рук; с загрязнением в виде масла — намного хуже.
2. Сорбент «Бионика» оказался неэффективен в обоих случаях.
3. Марля — лучший сорбент для первого этапа очистки, подходит как для очистки от крупных хлопьев — крема, так и для очистки мелких фракций.

Задача № 4 посвящена компетенциям, связанным с ситифермерством и общим пониманием образа экономической и бизнес-эффективности проводимых процессов выращивания. Важный акцент сделан на стыке научных технологий и их упрощения с целью быстрого извлечения выгоды.

Основные данные для расчета предложены в тексте задачи, однако она имеет открытое решение и вариативность выбора относительно количества микроклонов или рассады, производимой в рамках предложенного стартапа.

Пример решения, предложенного командой-финалистом.

1. Расчет приведенных затрат.

   Размещение в гроубоксах:

   • \(S_\text{полки} = 40 \cdot 60 = 2400 \text{ см}^2 = 0{,}24 \text{ м}^2\);
   • \(S_\text{основания емкости} = 2 \cdot 3{,}5 = 7\text{ см}^2 =0{,}0007 \text{ м}^2\).

   Количество микроклонов на полке \(= 0{,}24 : 0{,}0007 = 342\) микроклонов.

   Теплица: площадь купольной теплицы равна 6 м\(^2\), каждый гроубокс занимает площадь 0,24 м\(^2\).

   Количество гроубоксов в одной теплице: \(6 : 0{,}24 = 25\) гроубоксов.

   Количество микроклонов, выращиваемых в год:

   • \(360 : 90 = 4\) цикла в год;
   • \(342 \cdot 25 \cdot 4 = 34200\) микроклонов;

   54000 руб. — стоимость теплицы.

   Затраты на оборудование:

   • \(55000 \cdot 25 = 1375000\) руб. за гроубоксы;
   • \(35 \cdot 34200 = 1197000\) руб. за микроклоны;
   • \(0{,}49 \cdot 0{,}49 \cdot 0{,}49 = 0{,}1176\) м\(^3\) — объем, занимаемый кадкой;
   • \(150 \cdot (0{,}1176 : 0{,}05) = 354\) руб. стоит грунт за один цикл;
   • \(354 \cdot 4 = 1416\) руб. за все циклы.

2. Потенциальная прибыль:

   • Цена продажи одного растения (саженца) — 100 руб.;
   • \(34200 \cdot 100 = 3420000\) руб. продаж;
   • \(3420000 - (1375000 + 1416 + 54000 + 1197000) = 792584\) руб. — потенциальная прибыль.

   Потенциальная прибыль в плюсе, следовательно, через год Семен окупит стоимость своего бизнеса.

3. Риски и неучтенные факторы:

   • Выбор гроубоксов.

     Семен считает, что гроубоксы, аналогичные тем, что расположены на полигоне, можно признать годными. Их одинаковость не гарантирует успешного выращивания, поскольку необходимо учитывать соответствие параметров (освещение, вентиляция и уровень влажности) с требованиями растений.

   • Плотность посадки.

     Размещение 48 растений на менее, чем 0,5 м\(^2\) кадки может быть слишком плотным, так как растениям не будет хватать места и ресурсов.

   • Транспортировка. Семен не учел затраты на транспортировку микроклонов, грунта и готовой продукции потребителям.

   • Трудозатраты.

     Семен не принял во внимание затраты на дополнительную рабочую силу (если он не собирается все делать в самостоятельно).

   • Затраты на электроэнергию, воду и удобрения.

     Семен не заложил в бизнес-плане расходы и затраты на электроэнергию, воду и удобрения.

   • Сезонность. Семен не учел, что спрос на данную культуру как рассаду может быть сезонным, что частично может повлиять на продажи.

4. Меры по предотвращению рисков:

   • Детально проработанный бизнес-план: проанализировать рынок, определить целевую аудиторию, а также рассчитать себестоимость продукции.
   • Тестовое выращивание: начать выращивать с небольшого количества растений, чтобы посмотреть, как будут себя вести растения в данных условиях и узнать, что стоит учесть при их посадке в следующий раз; при тестовом выращивании можно отработать технологию посадки и оценить реальные материальные затраты.
   • Учет всех затрат: повести полный перерасчет всех затрат, включая электроэнергию, воду и стоимость удобрений.

5. Эффективные системы для большего развития агробизнеса.

   • Гидропоника.

     Во-первых, это — экономия места, т. к. в гидропонных системах корни не должны раздвигаться, поскольку они напрямую получают воду и питательные вещества; во-вторых, в гидропонике растения развиваются на 30–50% быстрее из-за отсутствия химикатов и возможности контроля питательных веществ.

   • Аквапоника.

     В данном случае снижается расход воды, т. к. большая часть возвращается обратно в систему; кроме того, понижаются затраты на удобрения, поскольку растения получают отходы жизнедеятельности рыб и им не требуются дополнительные удобрения.

   • Аэропоника.

     Быстрый рост благодаря аэрации и стабильному запасу веществ; помимо этого, аэропоника позволяет экономить пространство, воду и средства.

   • Вертикальные фермы.

     Создание вертикальных ферм позволит более экономично использовать площадь.

Основным результатом многих школьных проектов инженерного направления является модель задуманного устройства, реализующего процесс или технологию. В данной задаче проверяется навык проектирования с применением современных инструментов САПР, а также умение интерпретировать данные — представление модели в формате скриншотов, отражающих общий вид установки, ключевые детали и основной функционал устройства.

Для уточнения тех моментов, которые по разным причинам сложно детализировать, рекомендуется использовать изображениями с подписями и пояснениями, а также оформить полученные материалы в формате технической документации.

Ниже приведены примеры решений некоторых команд.

Многофункциональный модуль условно можно поделить на две части: гроубокс и аквариум для выращивания микробиотов.

Рассмотрим каждую из них подробнее.

1. Гроубокс включает в себя:

   • резервуар для воды;
   • насос для перемещения воды по трубам;
   • многоуровневые грядки;
   • LED-освещение.
   
   Рис. 7.31.

   
   Рис. 7.32.

   Гроубокс — хорошее решением для выращивания сельскохозяйственных и лекарственных культур. Система полива — капельное орошение. По трубке из резервуара поступает вода, которая, благодаря насосу, поднимается на следующие уровни грядок.

   Освещение осуществляется благодаря LED=лампам. Они работают по 15 ч в день, обеспечивая растения необходимым светом.

   
   Рис. 7.33.

2. Аквакультурная часть ситифермы включает:

   • аквариум;
   • насос;
   • биофильтр;
   • механический фильтр;
   • аэратор;
   • компрессор.
   
   Рис. 7.34.

   
   Рис. 7.35.

   Аэрация обеспечивает насыщение воды кислородом, что крайне важно для устриц и других морских организмов. Это имеет особое значение в замкнутых системах, где рыбы могут потреблять кислород интенсивно.

   Механическая фильтрация: используются фильтры в насосе для предварительной и последующей фильтрации воды. Это позволяет удалять механические загрязнения и нечистоты. Системы аэрации и фильтрации поддерживают оптимальные условия для организмов, улучшая качество воды и состояние живых организмов.

3. Зона для очистки воды и почвы ярко не выражена, но выполняет необходимые функции. Здесь установлены два фильтра: механический и биологический. В механическом сверху заливается загрязненная вода, самотеком просачивается через фильтр, затем насос перегоняет ее в другой цилиндр — биофильтр, внутри которого находятся фильтры с сорбентами, освобождающими воду от тяжелых металлов и нефтепродуктов (это помогает системе очищать воду в условиях аварийного загрязнения).

   
   Рис. 7.36.

   Почва в гроубоксе очищается специальными растениями — фиторемедиаторами. Они способны поглощать такие вещества, как нефть. Пример — подсолнух, который имеет сильную корневую систему, поэтому активно вытягивает из почвы загрязненные вещества.

Планирование экспериментов при проведении комплексных исследований является одной из важнейших компетенций исследователя в любом научном направлении.

При решении инженерной задачи существует необходимость дублирования эксперимента в условиях загрязнения различных сред (воды, почвы, воды и почвы), а также организации нулевой контрольной группы для верной интерпретации экспериментальных данных далее.

Важное значение здесь имеет и акцент на постоянный контакт различных загрязненных сред как в условиях, максимально приближенных к реальным, так и в условиях, полностью созданных в лаборатории.

Ниже приведены примеры решений некоторых команд.

Гипотеза: независимо от природы загрязнителя (масла) и среды при применении стимулятора корнеобразования прорастание корней будет проходить более интенсивно, но медленнее чем без загрязнителя (масла).

Задачи:

1. Выяснить влияние природы масла на скорость прорастания корней.
2. Определить влияние применения стимулятора корнеобразования или его отсутствие.
3. Проанализировать влияние загрязнителя в разных средах.
4. Сравнить результат с контрольным образцом.

Ключевые измеряемые параметры: наличие и длина корней.

Срок эксперимента — 4 дня.

План проведения эксперимента:

1. Высадить на агровату и в две разные почвы (в первом случае — с загрязнением, во втором — без загрязнения) по одинаковому количеству овса и сделать контрольные образцы.
2. Полить определенную часть растений стимулятором корнеобразования гетероауксином.
3. Полить равные части водой с загрязнителями (машинным и льняным маслом по отдельности) или чистой водой (при загрязнении почвы).
4. Наблюдать результаты.

Состояние контрольного образца: 30 проростков из 50 семян по 5–7 мм.

Выводы

Гипотеза частично подтвердилась. Проросли образцы с применением стимулятора корнеобразования в льняном масле при загрязнении почвы и воды по отдельности, но гораздо в меньшем количестве, чем на контрольном образце. Следовательно, стимулятор действительно увеличивает скорость развития, но скорость развития при загрязнителе заметно снижается. Однако в масле растительного (льняное) происхождения изменения более заметны, значит, часть гипотезы про одинаковое влияние на прорастание независимо природы загрязнителя (масла) неверно. Судя по количеству и длине проростков, на рост растения меньше всего влияет загрязнение воды для полива.

Стоит заметить, что длительность эксперимента невелика, поэтому рекомендуется его повторение, а также дальнейшие наблюдения за развитием растений для формирования более точных выводов.

Эксперимент с почвой

Порядок работы:

1. Заполнить емкость специальным субстратом.
2. Разместить семена на субстрате на некотором расстоянии друг от друга.
3. Обработать семена в четырех из восьми емкостей специальным средством для развития корней.

4. Залить семена водой для полива (с добавлением средства для развития корней и без него), перемешанной последовательно с машинным маслом и льняным маслом в двух контейнерах из четырех.

   В двух из четырех оставшихся емкостей загрязнить субстрат машинным маслом, а в других двух — смешать грунт с льняным маслом, предполагая, что процент выживаемости растений будет минимальным из-за загрязнения почвы и/или воды для полива машинным/льняным маслом. Оба вида масла образуют плотную пленку, которая вызывает у ростков гипоксию и голодание в силу невозможности получения минеральных веществ из внешней среды. Кроме того, машинное масло оказывает токсичное воздействие на проростки, отравляя их.

5. Производить наблюдения за семенами в течение полутора суток. Сравнить их развитие (если таковое будет, т. к. вероятность летального исхода для ростков семян очень высока) с развитием семян того же вида растений, оставшихся в гроубоксе.

После наблюдений за течением эксперимента и сравнением с контрольными семенами, оставшимися в гроубоксе, гипотеза подтверждается частично: независимо от путей загрязнения машинным/льняным маслом процент гибели семян высок, тем не менее, ростки способны выжить даже при обильном загрязнении льняным маслом, особенно при использовании раствора стимуляции роста корней.

Анализ загрязнения среды нефтепродуктами показывает, что вероятность загрязнения почвы и воды для полива очень высока, особенно вблизи промышленных предприятий и мест хранения нефтепродуктов. Загрязнение воды для полива и почвы (вместе) находится в той же зоне риска.

Технологическая схема является одним из основных инструментов систематизации и планирования биотехнологических и технологических процессов. В задании заключительного этапа отдельное внимание уделяется логике выделения структурных единиц и верному порядку технологических операций при обработке растительного сырья с целью получения конечного продукта, а также описанию технологии в формате пояснительной записки.

Ниже приведены примеры решений некоторых команд.

Разработанная система

Размеры пляжа в Витязево — \(100 \times 2400\) м.

Размеры разработанного комплекса — \(50 \times 30\) м.

Любой из компонентов системы может быть масштабирован.

• 1 — забор взвеси песка и воды из моря.
• 2 — модуль, примешивающий к взвеси абсорбент. Мазут имеет большую плотность, чем вода, следовательно он не создает на поверхности воды пленку, а остается в толще воды. Российские ученые разработали абсорбент, который поглощает мазут и всплывает на поверхность (https://yandex.ru/turbo/rg.ru/s/2025/01/29/reg-pfo/rg-pobyvala-v-laboratorii-gde-sozdali-metod-ochistki-pliazhej-anapy-ot-mazuta.html).
• 3 — отстойник. Вода, песок и обработанный абсорбентом мазут отстаиваются, вследствие чего смесь разделяется на фракции, песок оседает на дне, мазут с абсорбентом всплывает на поверхность.
• 4 — сетка, с помощью которой абсорбент извлекается с поверхности. Очищенный песок может быть возвращен в море или на пляж, также он может использоваться для производства грунта.
• 5 — фильтры финишной очистки воды.
• 6 — отвод лишней воды в море.
• 7 — зона содержания морских гидробионтов.
• 8 — труба. Очищенная вода поступает в зону содержания морских гидробионтов, отходы от содержания гидробионтов выводятся в море с помощью трубы 8.
• 9 — опреснитель. Опреснение производится с целью использования для полива растений. После этого вода обогащается питательными веществами, необходимыми растениям.
• 10 — зона выращивания сельскохозяйственных культур и лекарственных растений.

Комплекс расположен в Краснодарском крае, регионе с большим количеством солнечных дней, поэтому в целях экономии электроэнергии потолок ситифермы частично выполнен из прозрачного материала. С помощью датчиков освещенности, расположенных на объектах внутри, определяется необходимость регулирования яркости фитоламп.

Сельскохозяйственные культуры, такие как салат, горох и чечевица растут в аэропонной установке. Аэропоника была выбрана для уменьшения количества опресняемой воды.

Каждое растение помещено в прорезь. В нижней части трубы-корпуса располагается труба для полива с разбрызгивателем.

Выбранные для выращивания лекарственные растения (ромашка аптечная, зверобой и календула) обладают глубокой корневой системой (до 40 см), и сырье для производства противовоспалительных средств может быть получено только со взрослых растений, достигающих в высоту до 50 см. Их выращивание производится в толках с почвой, смеси чернозема и очищенного песка — субстрате местного производства.

Обоснование выбора выращиваемых растений

Чечевица зеленая — культура, масштабы выращивания которой активно увеличиваются в Краснодарском крае, а значит, имеется актуальность выращивания в этом регионе. Способствует улучшению микрофлоры желудочно-кишечного тракта, что обеспечивает нормальное пищеварение. В ее состав входят витамины групп А, В, Р, а также такие минералы, как селен, фосфор, магний, кальций, железо и натрий. Этот продукт рекомендуется включать в рацион при нервных расстройствах, мочекаменной болезни, гастрите, язве желудка.

Салат — культура, которая производится в России в промышленных масштабах в недостаточном объеме. Содержит много витаминов (B1, B2, PP, C), минеральных веществ (K, Mg, P, Ca) и антиоксидантов (бета-каротин и лютеин); богат клетчаткой, отличается калорийностью.

Горох выращивается в Краснодарском крае в больших объемах. Содержит легкоусвояемые белки, жиры, крахмал, антиоксиданты, клетчатку, витамины (А, Е, С, D, K, В1, В2, РР), каротин, холин, инозит, микроэлементы (калий, фосфор, магний, железо, йод, кальций). Благотворно воздействует на сердце, сосуды, почки, мочевой пузырь, растворяет камни в мочевом пузыре и почках, а также улучшает зрение.

Цветки календулы (ноготков) обладают противовоспалительным, антисептическим, желчегонным, спазмолитическим и другими полезными свойствами. Используется в качестве антисептического и противовоспалительного средства при порезах, ушибах, а также при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей (тонзиллиты, фарингиты, ларингиты, фаринголарингиты) и слизистой оболочки полости рта (стоматит), при холецистите, холангите. При сборе удобно срезать только цветки, а не все растение. Растение неприхотливо.

Зверобой обладает спазмолитическим, сосудорасширяющим, противовоспалительным, вяжущим, бактериостатическим, мочегонным, противоглистным, капилляроукрепляющим, фотосенсибилизирующим свойствами. Нетребователен к условиям выращивания.

Противовоспалительное, кровоостанавливающее, антисептическое, противомикробное, спазмолитическое действие ромашки широко известно: отвары и настои из нее обладают этими свойствами. Ромашка повышает секрецию пищеварительных желез, поэтому ее применяют при заболеваниях желудочно-кишечного тракта: настой используют при гастрите, язвенной болезни, энтерите, колите, метеоризме, диарее, для ослабления процессов брожения в кишечнике, в том числе в виде микроклизм при кишечных спазмах и геморрое. Препаратами на основе ромашки лечат инфекционно-воспалительных заболеваниях ЛОР-органов и полости рта: фарингиты, тонзиллиты, стоматиты, гингивиты. Это неприхотливое растение издавна применяют в косметологии: для ополаскивания волос, а также в качестве масок и лосьонов. Ромашка почти не вызывает аллергических реакций, поэтому рекомендована даже новорожденным детям. При выращивании удобно собирать цветки, а не все растение.

Технология выращивания растений в разработанной системе

Питательный раствор для аэропоники:

Раствор Герике (на 1 л воды):

• монокалийфосфат (\(\ce{KH2PO4}\)) — 0,140 г,
• калийная селитра (\(\ce{KNO3}\)) — 0,550 г,
• кальциевая селитра (\(\ce{Ca(NO3)2}\)) — 0,100 г,
• сульфат магния (кристаллический) (\(\ce{MgSO4}\)) — 0,140 г,
• сульфат железа (двухвалентный) (\(\ce{FeSO4}\)) — 0,020 г,
• сульфат марганца (\(\ce{MnSO4}\)) — 0,002 г,
• бура (\(\ce{Na2B4O7 * 10H2O}\)) — 0,002 г,
• сульфат цинка (\(\ce{ZnSO4}\)) — 0,001 г,
• сульфат меди (\(\ce{CuSO4}\)) — 0,001 г.

Постоянное распыление питательного раствора в аэропонике, полив растений почве в соответствии с показателем датчика влажности почвы.

На этапе проращивания и начального роста растениям необходимо постоянное освещение, далее освещение по 12 ч в день.

Растительный мир насчитывает около 270 видов многоклеточных зеленых, бурых и красных донных водорослей. Животный мир — около 2500 видов (для сравнения: в Средиземном море — около 9000), из которых примерно 500 разновидностей ракообразных и столько же — одноклеточных, а также около 200 видов позвоночных (рыб и млекопитающих) и сопоставимое число моллюсков. Все остальные — это беспозвоночные разных видов.

Рассмотрим подробное описание видов, выбранных нами для выращивания в установке.

Европейский хек (Merluccius merluccius) — представитель семейства мерлузовых.

1. Описание

   Максимальная длина тела достигает 140 см, средние размеры обычно составляют 30–60 см. Продолжительность жизни может доходить до 20 лет. Тело удлиненное, слегка сжатое с боков. Голова крупная, с широким ртом. Верхняя челюсть заметно выдается вперед. Зубы на обеих челюстях хорошо развиты, что позволяет хеку эффективно охотиться. Глаза среднего размера, с прозрачной мембраной. Жаберные тычинки тонкие, слегка изогнутые, с заостренными концами и расположены близко друг к другу. Спинной плавник разделен на две части: первая часть короткая, с 9–12 лучами, а вторая — длинная, с 36–40 лучами. Анальный плавник также длинный, с 36–40 лучами, что придает рыбе обтекаемую форму и способствует быстрому передвижению в воде.

2. Промысловое значение

   Европейский хек является важным объектом промысла. Основные районы добычи расположены у побережья Англии, Испании, Шотландии и Португалии, а также в Бискайском заливе и у северо-западного побережья Африки.

3. Размножение

   Половой зрелости европейский хек достигает в возрасте 3–5 лет. На протяжении жизни нерестится несколько раз, обычно 2–3 раза. Нерест происходит в основном с февраля по июль, в зависимости от региона. Для нереста рыба перемещается на глубины от 100 до 300 м, предпочитая участки с илистым или песчаным дном. Икра пелагическая, то есть развивается в толще воды, а не оседает на дно. После вылупления личинки и мальки первое время держатся в верхних слоях воды, постепенно опускаясь на глубину по мере роста.

4. Распространение

   Обитает в умеренных водах северо-восточной и восточно-центральной части Атлантического океана, включая акватории Средиземного и Черного морей. Может встречаться на глубинах до 1 075 м.

Влияние разлива мазута на хека

• Мазут токсичен для рыб и других морских организмов. Он содержит тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые могут вызывать отравление, нарушение работы дыхательной системы и репродуктивных функций.
• Пленка мазута на поверхности воды препятствует газообмену между водой и атмосферой, что приводит к снижению уровня кислорода в воде. Это особенно опасно для хека, который обитает на глубинах, где кислородный режим и без того может быть напряженным.
• Оседающий мазут покрывает дно, где обитают многие организмы, служащие пищей для хека. Это приводит к сокращению кормовой базы.
• Икра и личинки хека особенно уязвимы к загрязнению. Токсичные вещества могут вызывать гибель икры или нарушения в развитии молоди, что в долгосрочной перспективе снижает численность популяции.
• Хек, как хищник, может накапливать токсичные вещества из мазута в своих тканях через пищевую цепь. Это делает его опасным для употребления в пищу человеком.

Черноморско-азовская морская сельдь (Alosa maeotica) — вид лучеперых рыб, относящийся к семейству сельдевых.

1. Описание

   Максимальная длина тела достигает 31 см. Продолжительность жизни составляет до 6 лет. Тело имеет удлиненную и высокую форму. Голова треугольная, с крупным ртом. Верхняя челюсть выходит за вертикаль глаза. Зубы на обеих челюстях развиты хорошо. Глаза небольшие, с жировыми веками. Жаберные тычинки прямые, тонкие, с заостренными концами и расположены близко друг к другу. Спинной плавник короткий, с 16–20 мягкими лучами, из которых первые 3–4 неветвистые. В анальном плавнике насчитывается 19–22 мягких лучей (первые три луча также неветвистые).

2. Распространение

   Обитает в Черном и Азовском морях. Иногда заходит в дельту Дона и солоноватоводные лиманы. В пресной воде встречается крайне редко.

3. Питание

   Основу рациона составляют ракообразные, например, креветки и гаммарусы.

4. Размножение

   Половой зрелости достигает в возрасте 2 лет. В течение жизни нерестится 2–4 раза. Нерест происходит с марта по июнь. Для нереста рыба подходит к прибрежным зонам или заходит в лагуны. Икринки оседают на дно.

5. Промысловое значение

   Имеет незначительное значение для коммерческого промысла; добывают в России, Болгарии и Румынии.

Влияние мазута на сельдь аналогично влиянию на хека.

Ульва (Ulva prolifera) — это вид зеленых водорослей, относящийся к семейству Ulvaceae.

1. Описание

   Максимальная длина слоевища может достигать 1 м, хотя обычно размеры варьируются от 10 до 50 см. Водоросль имеет ярко-зеленый цвет и состоит из тонких, лентообразных слоевищ, которые могут быть как гладкими, так и слегка гофрированными. Структура слоевища двухслойная, с клетками, расположенными в виде сетки. Ulva prolifera способна быстро разрастаться, образуя обширные скопления на поверхности воды или на дне.

2. Распространение

   Встречается в умеренных и тропических водах по всему миру, особенно часто в прибрежных зонах, лиманах и эстуариях, где вода имеет повышенную соленость. Может прикрепляться к камням, ракушкам или свободно плавать в толще воды.

3. Размножение

   Размножается как половым, так и бесполым путем. При половом способе образуются гаметы, которые сливаются в воде, формируя зиготу. Бесполое размножение происходит через образование спор. Ulva prolifera способна быстро восстанавливать популяцию благодаря высокой скорости роста и размножения.

Влияние разлива мазута на Ulva prolifera

• Мазут содержит токсичные вещества, такие как тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые отравляют воду и донные отложения.
• Ulva prolifera, прикрепленная к субстрату, напрямую контактирует с загрязненной водой и осадками, что приводит к повреждению ее клеток и нарушению процессов фотосинтеза.
• Пленка мазута на поверхности воды блокирует доступ солнечного света, необходимого для фотосинтеза. Это снижает способность Ulva prolifera производить кислород и органические вещества, что негативно сказывается на всей экосистеме.
• Токсичные компоненты мазута могут повреждать хлоропласты в клетках водоросли, что также нарушает процесс фотосинтеза.
• При прямом контакте с мазутом Ulva prolifera может погибнуть из-за токсического воздействия. Это приводит к сокращению ее популяции и разрушению мест обитания многих морских организмов.
• Даже если водоросль не погибает сразу, ее рост и размножение замедляются, что снижает ее способность восстанавливать популяцию.
• Ulva prolifera служит важным звеном в пищевой цепи. Ее исчезновение или сокращение численности приводит к уменьшению кормовой базы для многих животных, включая рыб, моллюсков и ракообразных.
• Уменьшение количества Ulva prolifera также снижает уровень кислорода в воде, что негативно влияет на другие организмы.
• Токсичные вещества из мазута могут накапливаться в тканях Ulva prolifera, что делает ее опасной для употребления в пищу морскими животными.
• Восстановление популяции Ulva prolifera после загрязнения может занять годы, особенно если мазут оседает на дно и продолжает отравлять среду.

В соответствии СанПиН https://www.audit-it.ru/articles/account/otrasl/a86/1032243.html включение хека, сельди и ульвы в рацион не запрещено.

Хек

Источник высококачественного белка; содержит легкоусвояемый белок, который необходим для построения и восстановления тканей, поддержания мышечной массы и укрепления иммунитета.

Низкая калорийность: хек — нежирная рыба. Богат витаминами и минералами: содержит витамины группы B (особенно B12), которые важны для работы нервной системы, а также фосфор, калий и магний, необходимые для здоровья костей и сердца.

Хотя содержание омега-3 в хеке ниже, чем в жирной рыбе, он все же способствует поддержанию здоровья сердечно-сосудистой системы и снижению уровня «плохого» холестерина.

Сельдь

Высокое содержание омега-3 жирных кислот; сельдь относится к жирным видам рыб, богатым омега-3, которые помогают снижать воспаление, улучшать работу мозга и поддерживать здоровье сердца.

Сельдь — один из немногих природных источников витамина D, который важен для усвоения кальция, укрепления костей и иммунитета. Белок из сельди легко усваивается, а ее жиры способствуют улучшению состояния кожи, волос и ногтей. Содержит селен, который обладает антиоксидантными свойствами, а также йод, необходимый для нормальной работы щитовидной железы.

Ульва (морская водоросль)

Низкокалорийный продукт с высоким содержанием питательных веществ: ульва богата витаминами (A, C, K, группы B), минералами (йод, железо, кальций, магний) и антиоксидантами.

Источник йода: ульва помогает поддерживать здоровье щитовидной железы, которая регулирует обмен веществ. Содержит клетчатку: водоросли способствуют улучшению пищеварения, нормализации работы кишечника и выведению токсинов из организма.

Полезна для сердца: содержит омега-3 жирные кислоты (хотя и в меньшем количестве чем рыба), а также вещества, которые помогают снижать уровень холестерина. Благодаря высокому содержанию витаминов и минералов, ульва укрепляет иммунную систему и помогает бороться с воспалениями.

Оценка полигона и практической работы участников является неотъемлемой частью оценки работы биолога и биотехнолога.

Так как основной объект исследования это, чаще всего, живой объект, либо его компоненты, важно научиться систематизированно работать с ними и вести соответствующие журналы наблюдений, опираясь на реалистичные измеряемые параметры роста и развития.

В качестве примера решений приведены фото рабочих мест участников.

Отдельным этапом оценивания работы участников является очное заслушивание полного набора предлагаемых решений задач инженерного этапа экспертной комиссией. Это позволяет получить информацию о принципах решения комплексной задачи, оценить погруженность в решение глобальных проблем и увидеть перспективы роста и развития разработанных технологий из уст авторов. Самое главное на данном этапе — дать возможность высказать и обсудить профессиональное мнение команды, сложившееся в результате освоения компетенций и в ходе работы над всеми заданиями.

Несмотря на то, что презентация материалов — это увлекательный и долгий процесс, в качестве примера решений здесь приведена презентация одной из команд-финалистов.

1. Труд (технология). Растениеводство и животноводство. 7-8 классы. Учебное пособие Заборская О. Ю., Логвинова О. Н.
2. Ботаника с основами фитоценологии: анатомия и морфология растений. Учеб. Для ВУЗов / Т. И. Серебрякова, Н. С. Воронин, А. Г. Еленевский и др. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 543 с.
3. Денис Румянцев: Анатомия растений. Учебное пособие; Серия Лесное хозяйство; ISBN 978-5-507-46589-7; 108 с.
4. Соколова Т. А, Бочкова И. Ю. Декоративное растениеводство. Цветоводство: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Садово-парковое и ландшафт. строительство» направления подготовки дипломир. специалистов «Лесное хоз-во и ландшафт. стр-во». — 4-е изд., стер. — М. : Академия, 2010. — 432 с.
5. Власов, В. А. Рыбоводство: учеб. пособие / В. А. Власов. — СПб.: Лань, 2012. — 348 с.
6. Экология и охрана окружающей среды. 2-е издание. Учебник. Авторы: Коробкин В. И., Передельский Л. В.
7. Бродский А. К. Общая экология: учеб. Для студентов ВУЗов. — М.: Проспект, 2008.
8. Концепция современного естествознания: учебник / под ред. С. А. Лебедева. — М.: Юрайт, 2011. — 358 с.
9. Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Н. Д. Лисов, Л. В. Камлюк, Н. А. Лемеза и др. Под ред. Н. Д. Лисова.
10. Бирюков, В. В. Основы промышленной биотехнологии: учеб. пособие / В. В. Бирюков. — М.: КолосС, 2004.
11. Джейсон Бриггс Python для детей. Самоучитель по программированию / Бриггс, Д. / Манн, Иванов и Фербер: 2020. — 320 с.
12. Проскуренко И. В. Замкнутые рыбоводные установки. — М.: Изд-во ВНИРО, 2003. — 152 с.