Меню

Эксперимент с растениями на мкс

Сколько растений нужно, чтобы обеспечить космический корабль кислородом?

Недавно один из наших подписчиков прислал следующий вопрос:

Применяются ли на космических станциях растения для поддержания уровня кислорода? Насколько реалистично было бы полностью обеспечить космическую станцию или корабль кислородом при помощи растений?

На первый вопрос ответить очень легко — нет, растения для этих целей не применяются и, насколько мне известно, никогда не применялись. В целом идея обеспечения космической станции или корабля кислородом за счёт фотосинтеза выглядит логично, но в реальности труднореализуема.

Расчеты показывают, что требуется примерно 10 000 листьев, чтобы путём фотосинтеза обеспечить одного человека кислородом. На МКС находится экипаж из 6 человек, т.е. понадобится примерно 60 000 листьев. Деревья на МКС вырастить негде, поэтому вероятнее всего эти листья должны расти на каких-то небольших растениях, типа, например помидоров.

На одном помидорном кусте в среднем 30 листьев, т.е. на МКС нужно будет где-то поставить 2000 горшков с помидорами. Марк Уотни из фильма «Марсианин» с его плантацией картошки нервно курит в сторонке.

Для фотосинтеза нужен свет, но солнечный свет очевидным образом использовать будет нельзя. Во-первых МКС только 50% времени находится на солнечной стороне, а во-вторых в МКС очень мало иллюминаторов и почти всегда они задраены. Внутрь МКС солнечный свет почти не поступает.

Можно использовать искусственное освещение, но это потребует дополнительной энергии, а кроме того, как-то нужно будет рассеивать и отводить тепло создаваемое осветительными элементами.

Также вода, почва и питательные вещества (удобрения) для растений также должны откуда-то браться, и я даже не говорю о том, что экипаж почти все время вместо научных экспериментов будет вынужден посвятить уходу за растениями.

Однако есть хорошая альтернатива. В 60-х годах прошлого века в СССР проводилась серия экспериментов БИОС-1, БИОС-2, БИОС-3, по созданию замкнутых экосистем. В ходе эксперимента БИОС-1 с помощью 20 килограмм хлореллы (зелёные водоросли) удалось полностью обеспечить человека кислородом, при этом аквариум с водорослями имел объем всего 8 кубометров.

В теории достаточно большая ферма с водорослями может удовлетворять потребности экипажа МКС или другой космической станции в кислороде. Последующие эксперименты, как в СССР, так и в США (Биосфера-1, Биосфера-2 и др.) показали принципиальную возможность создания закрытой экосистемы самообеспечивающей себя кислородом.

Внедрять резервуары с водорослями на МКС для обеспечения людей кислородом все же смысла не имеет. Земля достаточно близко и не составляет большого труда пополнить запасы кислорода с Земли, а перекладывать заботу о дыхании экипажа на растения, которые требуют тщательного ухода и могут погибнуть — это заведомое снижение надежности. Бак с хлореллой менее надежен, чем бак со сжатым кислородом. Но вот для длительных полётов к другим планетам, а также для потенциальных колоний на Марсе, Луне и т.п. водоросли могут стать действительно незаменимым восполняемым источником кислорода.

Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

Источник

Как растения растут в состоянии невесомости?

Гравитация неотъемлема для всех организмов на Земле. Она влияет на каждый аспект нашей физиологии, поведения и развития — независимо от того, что вы такое, вы развиваетесь в среде, которая тесно уходит гравитационными корнями в землю. Но что произойдет, если вы откажетесь от привычной среды и окажетесь в ситуации за пределами эволюционного опыта? Биологи, выращивающие растения в лаборатории, частенько задаются таким вопросом. Эксперименты начинаются на земле, но постепенно переходят в космос. Что может быть новее для растения, чем условия микрогравитации в космосе?

Изучая, как растения реагируют на жизнь в космосе, мы можем узнать больше о том, как они приспосабливаются к изменениям окружающей среды. Растения не только имеют важное значение для земной жизни; они также могут быть важными для нашего освоения Вселенной. Пока мы готовимся к будущей колонизации, нам важно понять, как наши растения могут приспособиться к жизни на других планетах, ведь именно они могут стать неизменным источником еды, воды и воздуха для будущих колонистов.

Таким образом, даже пока мы находимся на земле, на борту той же Международной космической станции исследования идут полным ходом. Они уже преподнесли нам несколько сюрпризов на тему роста в условиях микрогравитации и изменили наше мышление о росте растений на Земле.

Учиться безмятежности растений

Однако растения могут изменить «внутреннюю среду», и растения — мастера по манипуляциям со своим метаболизмом, который помогает им справиться с пертурбациями окружения. По этой причине мы и используем растения в своих исследованиях; мы можем рассчитывать на них как на чувствительных репортеров экологических изменений, даже в относительно новых условиях вроде космического полета.

Людям было интересно, как растения реагируют на космический полет, ровно с того момента, как у нас появилась возможность туда отправиться.

Пока на Земле изучают растения, сами растения находятся в космосе

Космический полет требует специальных камер для роста, специальных инструментов для наблюдения и сбора образцов и, конечно, специальных людей, которые позаботятся о проведении эксперимента на орбите.

После стыковки астронавт загружает чашки в оборудование для выращивания растений. Свет стимулирует семена раскрыться, камеры постоянно записывают процесс всхода ростков, и в конце эксперимента астронавт собирает 12-дневные растения и сохраняет их в консервационных тубах.

По возвращении на Землю мы можем сколько угодно экспериментировать с сохраненными образцами, изучать их уникальные процессы метаболизма, которые протекали на орбите.

Собирая плоды

В 1880 году Чарльз Дарвин показал, что когда вы выращиваете растения вдоль наклонной поверхности, корни растут из семян не прямо, а скорее отклоняются в одну сторону. Эта стратегия роста называется «перекосом». Дарвин предположил, что причина тому — сочетание гравитации и касания корней — и 130 лет все остальные тоже так считали.

Но корни выросли с перекосом и без гравитации. В 2010 году мы увидели, что корни растений, выращенных на МКС, преодолели весь путь по поверхности чашки Петри с идеальным перекосом корней — без какой-либо гравитации. Это было сюрпризом. Очевидно, не гравитация стоит за паттерном роста корней.

У растений на МКС есть второй потенциальный источник информации, от которого они могли отталкиваться: свет. Мы предположили, в отсутствие силы тяжести, которая могла бы указать корням расти в направлении «прочь» от листьев, свет играет большую роль в ориентации корней.

Выяснилось, что да, свет очень важен, но не только свет — должен быть градиент интенсивности света, тогда он будет выступать в качестве ценного руководства. Представьте его как хороший запах: вы можете с закрытыми глазами найти на кухне источник запаха, если духовка с печеньем только открылась, но если весь дом будет в равной степени утоплен в аромате шоколадного печенья, вы вряд ли его найдете.

Настройка метаболизма на лету

Светящиеся растения позволяют нам узнать, какие гены активны, поэтому мы можем сказать, какие белки производятся.

Мы отслеживаем изменения экспрессии генов в режиме реального времени, отмечая конкретные белки флуоресцентной меткой. Растения с добавлением светящихся флуоресцентных белков могут «рассказывать» о том, как реагируют на свое окружение. Такие инженерские растения выступают как биологический сенсор — «биосенсор», если коротко. Специальные камеры и микроскопы позволяют нам наблюдать за тем, какое применение растение находит этим флуоресцентным белкам.

Взгляд из космоса

Такого рода исследование дает нам новое понимание того, как растение воспринимает и реагирует на внешние раздражители на фундаментальном, молекулярном уровне. Чем больше мы узнаем о том, как растение реагирует на новые и экстремальные условия, тем больше мы знаем о том, как растение будет реагировать на изменение условий и здесь, на Земле.

Конечно же, наши исследования в этой области вносят вклад в коллективные усилия по выведению биологии за пределы планеты. Тот факт, что гравитация не так важна для растений, как мы когда-то считали, это приятная новость для перспектив разведения культур на других планетах с низкой гравитацией и даже на кораблях вообще без гравитации. Люди готовы покинуть планету, и когда мы покинем орбиту Земли, будьте уверены, с нами будут растения.

Источник

Для чего ученые отправили марихуану на МКС?

Известная на западе компания N Agricultural Technology недавно объявила, что намерена отправить марихуану на Международную космическую станцию в рамках проведения научного эксперимента. Из-за того, что некоторые культуры конопли — разновидности каннабиса, имеют крайне низкие уровни психоактивного тетрагидроканнибинола, растение уже в самом ближайшем будущем рискует стать одним из наиболее часто используемых в производстве материалом. Так для чего же именно МКС собирается принять на борт партию марихуаны и при чем здесь кофе?

Читайте также:  Запасной углевод клеток растений и животных

В марте 2020 года МКС примет первую партию конопли для проведения научных экспериментов

Что происходит с растениями в космосе?

Согласно статье, опубликованной на портале newsweek.com, компания Front Range Biosciences в сотрудничестве с компанией SpaceCells USA Inc. и BioServe Space Technologies из Университета Колорадо, хочет провести уникальное исследование относительно вопроса о том, могут ли весьма специфические условия в космосе привести к генетическим мутациям в растениях. Как утверждают специалисты, около 480 культур растительных клеток будут храниться в специальном инкубаторе, который будет регулировать температуру на борту МКС в течение примерно 30 дней. По прошествии месяца, растительные клетки будут возвращены на Землю, где ученые из Front Range Biosciences смогут детально рассмотреть последствия воздействия космической радиации и микрогравитации на экспрессию генов растений. Известно, что помимо конопли, в космической теплице будет выращено и кофе.

SpaceX Илона Маска доставит семена подопытных растений на МКС

По мнению специалистов, исследование, которое будет проведено уже в марте 2020 года, может помочь расширить наше понимание того, как растения реагируют на стрессы космических путешествий. Полученные результаты, в свою очередь, дадут человечеству возможность получить новые знания о способах выращивания растений на Земле. Анализ того, как растения реагируют на уникальные условия окружающей среды — такие как космос — может помочь сельскохозяйственным технологическим компаниям разработать новые, более выносливые сорта, которые могут расти в суровых условиях нашей планеты. Подобное прогнозирование может быть полезным уже в самом ближайшем будущем из-за того, что по мере изменения климата планеты все большее число растений не сможет продолжать расти в привычных им регионах, что может повлечь за собой их массовое вымирание.

Несмотря на то, что употребление каннабиса является незаконным в ряде современных государств, конопля, которая содержит не более 0,3 процента тетрагидроканнибинола, вызывающего состояние измененного сознания, была официально удалена из списка чрезвычайно контролируемых веществ еще в 2018 году. Согласно новым исследованиям, вещество может быть чрезвычайно универсально при использовании как продуктов питания, так и элементов текстильной и даже топливной промышленности. Кроме того, высокое содержание в растении каннабидиолов в настоящее время все чаще используется как средство для лечения целого ряда проблем со здоровьем.

Источник

Растения в космосе

Эксперимент в космосе

РАСТЕНИЯ В КОСМОСЕ

Средняя общеобразовательная школа №6

СОШ № 6 г. Шумерля

г. Чебоксары, 2010

Насколько важно выращивать в космосе растения и строить для них теплицы, оранжереи?

Цель: Узнать о поведении наших «зеленых братьев» в космосе.

Изучить мнение ученых, космонавтов о строительстве в космосе теплиц и оранжерей; Узнать о современных возможностях создания теплиц и оранжерей в космосе; Составить собственное рассуждение на эту тему и сформулировать выводы.

1. Поиск и сбор материала (Книги, Интернет-ресурсы, фотоматериалы).

2. Свой эксперимент с выращиванием фасоли;

3. Оформление исследовательской работы.

презентация работы – ее демонстрация, с тем, чтобы поделиться с полученными в ходе исследовательской работы знаниями с ребятами отряда ЮК «Кондор» им. . Актуальность работы: «Земля – это колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели» — сказал великий отечественный учёный, основоположник теоретической космонавтики . И он был прав. Люди стремятся освоить Солнечную Систему, познать Вселенную. Но чтобы это осуществить, нужны ум, ресурсы и, самое главное, пропитание для космонавтов-открывателей. И в ракете продукты питания должны периодически пополняться. Наши «Колумбы» уже решили отправиться на Марс, это запланировано на 2032 год. Им просто не хватит пищи. Но из любой проблемы можно найти выход. «Колумбы» Красной планеты будут выращивать овощи и фрукты на борту, воздух и воду для них будут вырабатывать замкнутые системы. Создание в ракете теплиц и оранжерей – отличный способ решить эту проблему. (К тому же и кислород можно получить легко). Не нужно забывать и о психологическом комфорте космонавта. Так что необходимо серьезно изучить эту тему, обозначить важность проблемы и попытаться выявить возможности ее решения.

«Лада» — маленькая, да удаленькая………………………………………………. 4

К внеземным оранжереям будущего………………………………………………………………. 7

Не только полезно выращивать растения, но и выгодно. 7

Как много значит для человека природа, общение с ней. 10

Практическая часть. Эксперимент с фасолью…………………………………………………10

Еще показал необходимость использования высших растений в качестве средства, призванного обеспечить дыхание и питание людей в длительных внеземных полетах. В трудах гениального ученого мы находим первые «технические условия» на создание космических оранжерей и жилых орбитальных сооружений с замкнутым экологическим циклом. А еще в 1915—1917 годах в своей московской квартире начал ставить эксперименты по созданию, как он говорил, оранжереи авиационной легкости. Во второй половине ХХ в. биология вышла за пределы земных проблем: биологические исследования стали проводиться и в космосе. То, о чем мечтали теоретики космонавтики, стало претворяться в жизнь под руководством . Эксперименты по воздействию факторов космического полета на растительные объекты начались в 1960 году на втором космическом корабле-спутнике. Тогда совершили свой полет и успешно возвратились на Землю традесканция, хлорелла, семена различных сортов лука, гороха, пшеницы, кукурузы. Культуры хлореллы летали в космос и на пилотируемом космическом корабле «Восток-5». После этого растительные организмы путешествовали в космос на всех наших космических кораблях, орбитальных станциях и биоспутниках серии «Космос». В 1962 году Главный конструктор наметил целую программу ботанических и агротехнических исследований в космосе и вскоре по инициативе Главного конструктора в Красноярске появился экспериментальный замкнутый биотехнический комплекс «Биос». Длительное время испытатели обеспечивались в нем кислородом, растительной пищей и водой за счет систем жизнеобеспечения с участием высших растений и микроводорослей.

Итак, выращивание растений — очень важный шаг в космонавтике. И в дальнейшем он поможет освоить другие планеты Солнечной Системы, а может, и всей Галактики. Люди смогут в будущем жить вне Земли.

«Лада» — маленькая, да удаленькая

В лаборатории биологических систем жизнеобеспечения Института медико-биологических проблем (ИМБП) разработали космическую тепличку – «Ладу», рассчитанную на 60 Вт, стоящую 50 тысяч долларов. if(docid!=221589) Глядя на маленькую, размером с микроволновку установку, дилетанту не понять, во что там вложены такие деньги. «Лада» состоит из собственно теплицы, снабженной двумя мини-компьютерами, блоками выращивания, емкостей для воды. Первым на борту МКС зацвел зеленый японский салат Мизуна. Сотрудник лаборатории, доктор биологических наук Маргарита Левинских выбрала растение из сотен других за неприхотливость, быстроту роста, вкусовые качества и большое содержание витаминов. Салат оправдал доверие: на борту МКС он пользуется огромным успехом. Командир российского экипажа Валерий Корзун, первым снявший дегустацию космического растения, признался, что готов был съесть весь кустик.

Подобные эксперименты российские специалисты проводят уже не первый год. На борту станции «Мир» в оранжерее «Свет», например, длительное время росла пшеница. Были планы продолжить опыты на других злаковых. Космонавты даже шутили, что скоро будут печь хлеб в космосе… Увы, уникальная аппаратура «Мира» погибла в океанских водах, однако опыт работы остался. Он и был использован при разработке «Лады».

«Это живой, постоянно развивающийся эксперимент, — рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории, кандидат технических наук Игорь Подольский. — По возможности мы будем досылать на МКС новые корневые модули, менять освещение, саму программу… Таким образом, собираемся исследовать влияние факторов космического полета на рост и развитие растений, отрабатывать технологии их культивирования в условиях космического полета. Ведь там все иначе, чем на Земле».

Возникает вопрос: а зачем вообще все это нужно? Разве на родной планете мало заброшенных полей, где можно выращивать тот же салат или горох не крошечными кустиками, а целыми плантациями?

«Если мы сочтем целесообразным освоение человеком космического пространства, то признаем и важность создания биологических систем жизнеобеспечения, — говорит Подольский. — Люди без растений долго не протянут. Чтобы длительно существовать вне Земли, нужны «зеленые братья». Это и пища, и мощный психологический фактор. Если среди металла на борту станции теплится маленький зеленый кустик, космонавт не так тоскует по дому. Кроме того, это тест на состояние окружающей среды: известно, что растения более ранимы к внешним факторам, чем животные. На станции «Мир» пшеница долго плохо росла. Причина выяснилась случайно: на станции появились установки по сжиганию метана, а заодно с ним снизилось содержание в воздухе этилена, — растение вдруг вовсю заколосилось. Космонавты не чувствовали повышенного содержания этих веществ, а вот пшеница хворала».

Маргарита Левинских считает, что растения каким-то образом улавливают эмоциональную информацию из внешнего мира. А в космосе человек и растения становятся более привязанными друг к другу.

Читайте также:  Растения майоран с бергамотом совместимость

Связь с живой природой помогает оставаться людьми даже вдали от голубой планет. Все как у Маленького принца Экзюпери, который нежно любил свою розу, думая, что она — единственная на целом свете. Для него так оно и было, хотя вдали, на другой планете, росли целые сады таких же роз». Существует мнение, что «космические семена» приобретают необычайные лечебные и питательные свойства, могут исцелить тело и душу человека. «На самом деле подобной информацией мы пока что не располагаем, — говорит Подольский. — Хотя, возможно, в недалеком будущем откроются не менее фантастические перспективы. Американские ученые уже пытаются создавать наземные модули оранжерей для выращивания растений на других планетах. Есть подобные разработки — правда, пока на бумаге — и у российских ученых. Так что, похоже, мечты отца отечественной космонавтики Константина Циолковского о космических поселениях когда-нибудь сбудутся.

Надежды и разочарования

В 1971 году на корабле «Союз-10» за пределы Земли отправилась установка «Вазон» с двумя тюльпанами. Но, к сожалению, стыковки со станцией «Салют» не произошло, распустившиеся цветы могли наблюдать уже на Земле лишь специалисты группы поиска.

На орбитальной станции «Салют-4» стоял довольно совершенный «Оазис», снабженный телеметрической и кинорегистрирующей системами. Исследования велись с горохом.

— Поначалу многое не ладилось, — рассказывает космонавт Георгий Гречко.

— Вода не поступала туда, куда было нужно, затем стали срываться огромные капли, и за ними пришлось гоняться с салфетками. Но в целом эксперимент удался, были получены взрослые, двадцатитрехдневные растения. Правда, цветов не было, но фильм с замедленной съемкой динамики роста растений снять удалось. Именно Гречко одним из первых свидетельствовал о психологической поддержке, которую космонавты получали у растений. Сам он, особенно к концу полета, старался при каждом удобном поводе подплыть к оранжерее, чтобы лишний раз бросить взгляд на зеленых друзей. Иногда он ловил себя на том, что делает это неосознанно.

Проведенный на Земле анализ показал, что, несмотря на внешнее сходство с контрольными, растения отличались по структуре клеток, биохимическому составу, ростовым характеристикам. Это, казалось, подтверждало скепсис тех ученых, которые и до того уже сомневались в возможности нормального роста растений в условиях невесомости. Дальнейшие эксперименты по культивированию растений в длительных космических экспедициях тоже не принесли ничего утешительного. У пшеницы и гороха никак не удавалось получить не только семян, но даже цветов. На стадий их образования растения просто погибали. И этот факт давал основание говорить о принципиальной невозможности роста и развития растений в условиях космического полета. Тогда-то к решению проблемы и подключились опытные научные коллективы, возглавляемые академиком , академиком АН Литовской ССР и академиком АН Украинской ССР . Прежде всего решили выяснить, влияет ли тут именно невесомость или же другие факторы, например, технология культивирования. Ведь сама эта технология для столь необычных условий еще только создавалась. А на нее-то невесомость оказывала явное влияние. Ведь при отсутствии гравитации водо — и газообмен у растений происходит по-иному, возникает проблема отвода метаболитов и обеспечения нужного теплового режима, поскольку естественная конвекция тоже отсутствует. Вновь попытались вернуться к культивации растений, в лукавицах которых сосредоточен почти полный запас необходимых для развития веществ.

Летом и осенью 1978 года во время полета космонавты В. Коваленок и А. Иванченков выращивали лук двумя способами: научным и, «как в деревне Белой», откуда был родом командир корабля.

— Лук растет в двух сосудах, один по вашей методике, а другой по моей, крестьянской, — докладывал В. Коваленок. — Если его сверху не обрезать, то он начинает гнить, а если подрезать, растет хорошо, не гниет. В репортаже по телевидению командир шутил: «Сельхозтехника лучше работает, это мы проверили в результате соцсоревнования. Наш лучок-то растет быстрее, чем научный!» Но увы, ни по той, ни по другой методике строптивое растение до цветения довести так и не удалось.

На следующий год в Главном ботаническом саду АН СССР в установке под названием «Лютик» подготовили для выгонки на борту станции «Салют-6» тюльпаны. Им оставалось только распуститься в космосе, но этого-то они и «не захотели» сделать. Почему — понять до сих пор не удалось. Аналогичная установка почти в то же время побывала на Северном полюсе. И когда там появилась лыжная экспедиция под руководством И. Шпаро, тюльпаны порадовали отважных путешественников ярким пламенем своих цветов.

Поиски ведут к успеху

Но почему же растения так и не цветут? Чтобы ответить на этот вопрос, во время последних экспедиций на «Салюте-6» и на новой станции «Салют-7» было проведено много экспериментов с целым набором оригинальных устройств для культивирования растений. Вот их перечень: малая орбитальная оранжерея «Фитон» на борту станции «Салют-7», где впервые арабидопсис прошел полный цикл развития и дал семена, малая орбитальная оранжерея «Светоблок», в ней на борту станции «Салют-6» арабидопсис впервые зацвел, бортовая оранжерея «Оаэис-1А» станции «Салют-7», бортовая установка «Биогравистат» с вращающимися и неподвижными дисками для экспериментов по проращиванию семян в условиях искусственной силы тяжести. Конструкторы и ботаники предусмотрели систему дозированного полуавтоматического полива, аэрации и электростимулирования корневой зоны, смены перемещения вегетационных сосудов с растениями относительно источника автономного освещения.

Нужно было помочь растениям справиться с невесомостью. Прежде всего в «Оазисе» попытались применить стимуляцию электрическим полем. При этом исходили из предположения, что геотропическая реакция связана с биоэлектрической полярностью тканей, вызванной электромагнитным полем Земли. В космических экспериментах это предположение подтвердилось лишь частично.

Исследования велись и в других направлениях. Например, проростки некоторых растений выращивались на небольшой центрифуге «Биогравистат». Она создавала на борту корабля постоянное ускорение до 1 g. Оказалось, что в физиологическом смысле центробежные силы адекватны силе тяжести. В центрифуге проростки отчетливо ориентировались вдоль вектора центробежной силы. В стационарном блоке, напротив, наблюдалась полная дезориентация всходов.

А в устройстве «Магнитогравистат» изучалось ориентирующее действие другого фактора — неоднородного магнитного поля. Его влияние на проростки креписа, льна, сосны тоже компенсировало отсутствие гравитационного поля. Словом, упорству исследователей можно было позавидовать. Наконец, пришел успех. И выпал он на долю маленького, невзрачного растения арабидопсиса. Имея цикл развития всего около 30 дней, оно прекрасно растет на искусственных почвах. Во время последней экспедиции на «Салюте-6» арабидопсисы зацвели в камере установки «Светоблок». На станции «Салют-7», где работали А. Березовой и В. Лебедев, эксперимент по культивированию арабидопсиса подготовили особенно тщательно. Там была герметичная камера «Фитон-3» с пятью кюветами и своим источником света. В кюветах — субстрат из агара, содержащий до 98% воды. По мере роста растений они могли отодвигаться от источника света. Семена с помощью сеялки-пушки посеяли сами космонавты. Вначале растения росли медленно. Но вот 2 августа 1982 года В. Лебедев сообщил:

— Появилось много, много бутонов и первые цветы. Прибывшей на станцию Светлане Савицкой космонавты вручили небольшой букетик из цветов арабидопсиса. Она тщательно зарисовала его. При подсчете на Земле в стручках обнаружили 200 семян.

Этот опыт опроверг мнение о невозможности прохождения растениями в невесомости всех стадий развития — от семени до семени.

Правда, арабидопсис — самоопылитель, оплодотворение у него происходит еще до раскрытия бутона. Но все же успех огромен. И это успех не только научного коллектива Института ботаники АН Литовской ССР, возглавляемого академиком , но также космонавтов Анатолия Березового и Валентина Лебедева. Теперь можно говорить, что космическое растениеводство родилось практически, и оценивать его перспективы.

К внеземным оранжереям будущего

Вернувшийся из 211-суточного полета Валентин Лебедев на вопрос: — Нужна ли в длительном полете оранжерея? — ответил так: — Без сомнения, нужна. Ухаживая за растениями, ремонтируя и кое в чем совершенствуя ботанические установки, мы поняли, что без растений длительные космические экспедиции невозможны. Перед возвращением на Землю растения просто жалко было вырывать. Вынимали мы их очень осторожно, чтобы не повредить ни одного корешка.

— Такие оранжереи, — считает космонавт, — займут целые отсеки внеземных станций. Ведь растениям нужна иная атмосфера, нежели людям, — с повышенным содержанием углекислоты и водяных паров. Наверное, другой должна быть и оптимальная для получения наибольшего урожая температура, а также продолжительность светового дня. А главное — им нужен настоящий солнечный свет.

Делать очень большие иллюминаторы или же целые стеклянные стены пока технически невозможно. Видимо, наряду с некоторым увеличением размеров иллюминаторов следует применить зеркальные концентраторы. Собранный ими и направленный внутрь отсека световой поток можно будет через систему световодов подводить к растениям подобно тому, как к ним подводится влага с питательными веществами. Вот тогда и исполнится предсказание Циолковского о том, что при подборе самых урожайных культур и оптимальных условий для их развития каждый квадратный метр внеземной плантации сможет полностью прокормить одного жителя космического поселения.

Читайте также:  Растение символ чистоты и нежности

Все мы уверены, что так и будет!

Не только полезно выращивать растения, но и выгодно!

Чтобы растение успешно развивалось и давало больше плодов, одной богатой почвы недостаточно. Хорошо известно: чем больше листьев будет освещено солнечными лучами, тем больший урожай принесет растение осенью. Однако в посевах верхние листья, как правило, затеняют нижние, на полях с этим бороться бесполезно, но в теплицах такие попытки делались. Однако раздвигать растения по мере их роста оказалось и трудно, и дорого, поэтому экспериментировать перестали. Но потом об этом вспомнили космические ботаники, которые предложили устраивать внеземные оранжереи не на плоской, а на криволинейной поверхности. На Земле стебли растений, подчиняясь силе тяжести; вытягиваются вверх параллельно друг другу. Их космические собратья развиваются в невесомости, и направление их роста определяется только освещением. Поэтому их можно высаживать на сферические или цилиндрические «поля», окружая светильниками той же формы. Стебли растений в таких оранжереях расположатся по радиусам сферы или цилиндра и сами будут раздвигаться по мере роста. При этом освещенность нижних ярусов листьев и соответственно продуктивность посевов будут намного выше, чем на Земле. Возможность выращивания растений с радиальным расположением стеблей подтверждена в наземном эксперименте. Растения разных видов пшеницы культивировали в установке со сферической поверхностью, вращающейся вокруг трех взаимно перпендикулярных осей со скоростями порядка 2 оборота в сутки. Конечно, по первым опытам трудно судить, как пойдет дело дальше. Предстоит проверить идею в условиях реального космического полета. Но уже сейчас ее авторы подчеркивают, что «применение криволинейных посадочных поверхностей позволяет предложить весьма компактные и технологические конструкции конвейерных оранжерей для космических систем жизнеобеспечения экипажа».

На МКС получены ростки третьего поколения гороха, выращенного в орбитальных условиях. Геннадия Падалку журналисты уже называют знатным космическим агрономом. В 1999 году на станции «Мир» он вырастил первые колосья пшеницы. Космический земельный надел невелик, посевные площади до тетрадного листа не дотягивают, это в три тысячи раз меньше дачных «шести соток». Это — земной дублер космической оранжереи. На МКС — точно такая же. Здесь готовят следующий эксперимент, на очереди японская листовая капуста и редис. Главные требования к растениям-претендентам на космический полет — компактность и неприхотливость. Расти придется при скудном освещении и поливе, вода в космосе на строгом учете. Освещение оранжереи и два компьютера, которые следят за ростом растений, употребляют всего-навсего 60 ватт. Раз в неделю космонавты отправляют данные на Землю, вместе с фотографиями плантации. На станции сейчас зацветает уже третье поколение выращенного здесь гороха. Всего шесть растений, на каждом — по три стручка. Немного, но вполне достаточно для того, чтобы уже считать доказанным — в космических условиях растения не становятся мутантами. Эксперимент начался 15 месяцев назад, этого достаточно, чтобы пилотируемый корабль долетел до Марса. Ученые уже могут назвать возможные растения-претенденты.
Фиолетовые цветы заметно оживили интерьер станции.

Как показали земные эксперименты, при круглосуточном освещении растений «Фитоконвейер» может давать до 300 г свежей зелени каждые 4-5 суток, т. е. в 3 раза больше, чем при традиционной компоновке. Разработчики считают, что такая цилиндрическая конвейерная оранжерея перспективна для производства растительной продукции на марсианском корабле или орбитальной станции.

Как много значит для человека природа, общение с ней!

Зеленые растения создают хорошее настроение, отвлекают от однообразных и утомительных текущих дел, успокаивают. Плантация зеленых растений доставит большую радость экипажам космических кораблей и станций. И, не боясь преувеличения, можно предположить, что «ветка сирени» в космосе для человека будет значить гораздо больше, чем на Земле.

В оранжереях будущего растения будут снабжены специальными датчиками и приборами. Они будут не только сообщать о своем состоянии, но с помощью автоматики обеспечивать поступление воды и питательных веществ в необходимых для себя количествах. Они сами смогут регулировать микроклимат всего помещения оранжереи, подбирая наилучшие условия для своего роста. И это вполне реально, так как установлено, что все растения отвечают на изменения окружающих условий токами электрической природы — биотоками. Опыты, проведенные в лаборатории профессора Тимирязевской сельскохозяйственной академии И. Гунара, показали, что изменение температуры в зоне корней растений, а также некоторые химические вещества, воздействующие на корни, вызывают появление слабых биотоков, которые зарегистрированы чувствительными самописцами.

Для отведения биотоков использовались электроды, не травмирующие растения. Было установлено, что здоровые растения тотчас же реагировали на раздражения, на изменение условий, а больные — с задержкой, вяло. Интересно, что при воздействии на корни, например, насыщенным раствором питательных солей ответную реакцию растений в этих же опытах удавалось регистрировать на листьях. Выходит, информация об изменении условий в зоне корня была передана листьям. Значит, растения чувствуют? Вероятно.

В космических оранжереях целесообразно выращивать скороспелые овощные растения. Это однолетние растения — листовая капуста, кресс-салат, огуречная трава, укроп. Эти растения содержат значительное количество витаминов А, В1, В2, PP. В огуречной траве содержится меньше витаминов, чем в других растениях, но зато она обладает целебными свойствами, приятным запахом и вкусом свежих огурцов, что делает ее очень привлекательной для введения в рацион.

Так как в обычных условиях препараты витаминов плохо сохраняются, поэтому целесообразно их постоянно иметь в свежем виде. Значит, необходимо изучать возможности оранжереи обеспечивать потребности экипажа в витаминах в специфических условиях гермообъекта.

Растения оранжереи должны быть неприхотливыми, устойчивыми к заболеваниям и хорошо изученными в обычных условиях.

Практическая часть. Эксперимент с фасолью

На Земле стебли растений, подчиняясь силе тяжести; вытягиваются вверх параллельно друг другу. Их космические собратья развиваются в невесомости, и направление их роста определяется только освещением.

Я решила провести эксперимент с фасолью и наглядно показать, как это происходит. Я взяла семена фасоли, завернула их в мокрую марлю и поместила в стеклянную мензурку(2), при этом я периодически меняла положение мензурки. Через неделю семена проклюнулись(3) и я высадила их в грунт(4). Баночки с посаженными семенами я тоже переворачивала. Позже фасоль проросла(5).

В итоге растение росло и изгибалось во все стороны. Благодаря этой способности растения в космосе могут принести урожая больше чем на земле, вследствие компактности и отсутствия силы тяготения земли.

Эксперимент с фасолью

Сегодня на дворе ХХI век, человечество смотрит с надеждой в будущее. В его планы входит освоение планет Солнечной Системы. То есть, скоро наступит время, когда люди начнут покидать «колыбель разума».

Но в жизни ничего просто не получается. Для достаточно длительных полётов в космосе требуется не только большой запас топлива, способный ускорить корабль и обеспечить длительное путешествие, но и много еще всего другого. Но самое главное — продукты питания космонавтов, путешественников и новооткрывателей должны периодически пополняться. Без еды далеко не улетишь. Вот учёные и задумываются над этой задачей. Пример тому — космическая мини-теплица «Лада», оранжерея «Свет» на борту станции «Мир», орбитальная оранжерея «Фитон» на борту станции «Салют-7», малая орбитальная оранжерея «Светоблок», бортовая оранжерея «Оаэис-1А» станции «Салют-7», бортовая установка «Биогравистат» и многое другое.

Кроме всего прочего наши «зеленые братья» в космосе смогут подсказать что-то неладное в окружающей среде — «намекнуть», например, на утечку метана или ещё чего-нибудь, чего человек и животные не чувствуют. Ещё не менее важен тот факт, что растения снимают тоску по дому.

Я считаю, что человечество делает большой шаг в истории создания теплиц и оранжерей в космосе. Думаю, близиться день, когда люди начнут расселяться по всей Солнечной системе, а потом и по всей Вселенной. И помогут нам в этом — растения.

Приятно представить, что и на Луне будут в теплицах расти томаты или персики.

1. «Всеобщая Российская Энциклопедия» для детей (2005г)

2. Циолковский в межзвездной среде. М.: Наука, 1964.

3. www. Nature Web. R

4. сайт « Независимой газеты»

9. www. *****/bookcase/books/godvzv/text/08.htm

10. www. *****/print. php? sid=143

А. Березовой и В. Лебедев на занятиях по работе с биологическим оборудованием в Центре подготовки космонавтов.

Взошедшие в невесомости в установке «Оазис» проростки пшеницы и гороха.

Страница из бортжурнала станции «Салют-7» с зарисовками С. Савицкой.

Источник