| """MicrobiomeManager — diversidade e inoculação do microbioma do solo (gap_9). |
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| MARS_SYSTEM_CONTRACT.yaml · missing_build_specs_critical.gap_9 |
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| Micorrizas (fungos+raízes) aumentam absorção de P/N/água; fixadores |
| (Rhizobium/Azotobacter) suprem N; solubilizadores de P (Bacillus/Pseudomonas) |
| liberam fosfato. Índice de Shannon >= 2.0 = saudável. Consórcio, não monocultura. |
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| from __future__ import annotations |
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| import math |
| from typing import Dict |
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| class MicrobiomeManager: |
| """Gerencia o microbioma do solo marciano.""" |
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| SHANNON_HEALTHY = 2.0 |
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| def __init__(self, shannon: float = 2.5) -> None: |
| self.shannon = shannon |
| self.inoculated = False |
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| def inoculate(self) -> Dict[str, float]: |
| """Inocula consórcio benéfico (esporos/CFU por grama de solo).""" |
| self.inoculated = True |
| self.shannon = max(self.shannon, 2.0) |
| return { |
| "mycorrhizae_spores": 1e6, |
| "nitrogen_fixers_cfu": 1e7, |
| "phosphate_solubilizers_cfu": 1e6, |
| } |
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| def step(self, stress: float = 1.0, nutrient_rich: bool = True) -> float: |
| """Evolui a diversidade: estresse reduz, nutrição sustenta.""" |
| self.shannon += 0.001 * stress - 0.0005 * (1.0 - stress) |
| if nutrient_rich and self.inoculated: |
| self.shannon = min(4.0, self.shannon + 0.002) |
| self.shannon = max(0.5, self.shannon) |
| return self.shannon |
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| @staticmethod |
| def microbial_air_check(bacteria_cfu_m3: float, fungi_cfu_m3: float) -> dict: |
| """Limites de ar da ISS (Marra et al. 2023 / ESA): bactéria <5e2 CFU/m³, |
| fungos 2-5e4 CFU/m³ — retorna status de quarentena do ar.""" |
| bacteria_ok = bacteria_cfu_m3 < 5e2 |
| fungi_ok = fungi_cfu_m3 < 2e4 |
| return {"bacteria_cfu_m3": bacteria_cfu_m3, "fungi_cfu_m3": fungi_cfu_m3, |
| "bacteria_ok": bacteria_ok, "fungi_ok": fungi_ok, |
| "air_ok": bacteria_ok and fungi_ok, |
| "alerts": [x for x, ok in |
| [("bacteria", bacteria_ok), ("fungi", fungi_ok)] if not ok]} |
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| def soil_o2_sink(self, soil_organic_frac: float) -> float: |
| """Consumo de O2 do solo enriquecido (lição Biosphere 2). |
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| Verificação 2026-09-28: Biosphere 2 perdeu O2 (20.9->14.4%) por |
| respiração microbiana do solo + fixação em concreto. Solo com matéria |
| orgânica alta (biochar 5%+) vira sumidouro de O2 — retorna o consumo |
| em kg O2/dia por m² para o balanço do ecossistema. |
| """ |
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| return float(1.4e-3 * soil_organic_frac) |
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| @staticmethod |
| def shannon_diversity(abundances: Dict[str, float]) -> float: |
| """Índice de Shannon a partir de abundâncias relativas por espécie.""" |
| total = sum(abundances.values()) |
| if total <= 0: |
| return 0.0 |
| return -sum((n / total) * math.log(n / total) |
| for n in abundances.values() if n > 0) |
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| def monitor_health(self, soil_sample: Dict[str, float]) -> Dict[str, str]: |
| """Verifica saúde do microbioma (diversidade, respiração, enzimas).""" |
| if self.shannon < self.SHANNON_HEALTHY: |
| return {"alert": "low_microbiome_diversity", |
| "shannon": f"{self.shannon:.2f}"} |
| return {"status": "healthy", "shannon": f"{self.shannon:.2f}"} |
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