1. válasz: Az egyszerûség kedvéért tegyük fel elõször, hogy az ennivalót légmentesen lezárt kémlelõlyukon át adod be. A növényeknek csak oxigénnel kellene ellátniuk a bátyádat. Ha a testvéred egész nap csak enne és szundikálna, körülbelül 350 liter oxigénre (1,7 köbméter levegõre) lenne naponta szüksége. Ennyi oxigént 5–20 négyzetméternyi átlagos növényzet termel teljes napfényben. Ha a hatékonyabb "C4-növényeket" vesszük, például a cukornádat, 2,5 négyzetméteres terület is elég. A bátyád naponta 350 liter szén-dioxidot lélegezne ki, s ettõl a növények szárazanyag-tartalma napi 430 grammal nõne.

Bonyolítsuk egy kicsit a dolgot. Ha az ablakok és a mesterséges világítás a teljes napfény 10 százalékát adja, az elõbbinél 10-szer nagyobb "zöld területre" van szükségünk. Ha éjszaka nem világítunk, a terület kétszeresét kell vennünk – télen még nagyobbat. A növények nappali fotoszintézise gyorsabb, mint éjszakai légzésük. Ezért nem hibázunk sokat, ha elhanyagoljuk azt az oxigént, amelyet a növények éjszaka fogyasztanak.

Ha a bátyádat arra kárhoztatnád, hogy a bezárt növényeken éljen, észben kellene tartanod, hogy a növényi anyagok nagy része emészthetetlen, ezért megint meg kellene dupláznod a területet. Az ehetetlen növényi részeket és a székletet le kellene bontani vagy szén-dioxiddá kellene elégetni, hogy a széntartalmuk ne vesszen el. Végül is körlülbelül 20 négyzetméteres, növénnyel teli szobára lenne szükséged.

A számítás a következõkön alapult. A szundikáló felnõtt napi energiaszükséglete 7327 kilojoule. 100 gramm répacukor (más néven nádcukor, C₁₂H₂₂O₁₁) energiatartalma 1675 kilojoule. Tehát a napi szükséglet 437 gramm (1,28 mól) répacukor. Légzéskor ehhez 1,28 · 12 = 15,36 mól oxigén használódik el naponta. (Egy mól oxigént térfogata 22,4 liter, 15,36 mólé 344 liter.)  Optimális világítás mellett a fotoszintézis sebessége 10–30 mikromól (C4-növények esetében akár 70 mikromól) megkötött szén-dioxid/(négyzetméter·másodperc). Ez 0,86–6,05 mól/(négyzetméter·nap)-nak felel meg. Ahány mól szén-dioxidot köt  meg a növény, annyi mól oxigén szabadul fel. Így lassú fotoszintézisû növények esetén 18, C4-növények esetén 2,5 négyzetméternyi területre van szükség.

Stephen Fry
Edinburgh-i Egyetem
Sejt- és Molekulabiológiai Intézet

2. válasz: Ez a kérdés az ûrbeli élet szempontjából is fontos. Az elsõ, ember nélküli ökorendszerekkel az 1950-es években kísérleteztek a szovjet kutatók. A 315 köbméteres Biosz-3 lakóhelyet 1965-ben próbálták ki a krasznojarszki Biofizikai Intézetben, Szibériában. A kilégzett szén-dioxid helyett a fotoszintetizáló Chlorella algák bocsátottak ki oxigént. Az algákat mesterséges fényben nevelték. Az oxigén–szén-dioxid egyensúly fenntartásához egy felnõttnek 8 négyzetméter megvilágított Chlorellára volt szüksége. Az elõre bevitt vizet és tápanyagokat újrahasznosították. A kísérletben egyszerre két-három ember vett részt több (legfeljebb hat) hónapon át. A NASA is végez hasonló kísérleteket.

Rudy Vaas
Bietigheim-Bissingen, Németország