30000

В работе «Цели звездоплава­ния» Константин Эдуардович Циолковский писал о выра­щивании растений в космосе: «Жилища растений выгодно делать отдельно, так как они не требуют густой атмосферы и крепких стенок. Таким об­разом, помимо экономии мате­риала, специальная, хотя и разреженная, атмосфера дает наибольший урожай… Во вра­щающихся конусах солнечные лучи делают не только вечный день, но и вечную весну с определенной желаемой тем­пературой, наиболее благо­приятной для воспитываемых растений. Вращение их и рож­даемая от того искусственная тяжесть держит влажную поч­ву и растительные отбросы в порядке. Созревшие и от­делившиеся плоды мы найдем упавшими на почву, а не блуждающими в свободном пространстве конуса… Расте­ния подобраны плодовитые, травянистые, мелкие, без тол­стых стволов и не работа­ющих на солнце частей. Чем они более утилизируют солнеч­ный свет, чем больше дают пло­дов, тем больше поглощают солнечной энергии и тепла».

Напряженная и разнооб­разная программа космичес­ких исследований, увеличение продолжительности пребы­вания человека на орбиталь­ных станциях требуют от уче­ных создания более совершен­ных систем жизнеобеспечения. В будущих космических по­летах важнейшим элементом этих систем станут растения, которые способны поглощать выделяемый в процессе дыха­ния членов экипажа углекис­лый газ, синтезировать орга­нические вещества, необходи­мые для питания, продуциро­вать кислород, нужный для дыхания космонавтов.

На растения в космическом пространстве действует ряд факторов, отсутствующих в земных условиях. Один из них — невесомость. Как рас­тения переносят невесомость? Будут ли они нормально расти и развиваться в условиях кос­мического полета? Эти вопро­сы имеют важное значение. Вот почему ученые задумы­вались над ними еще до того, как был осуществлен полет человека в космос.

В лабораторных условиях невесомость имитируется вра­щением горизонтально распо­ложенных растений вокруг своей продольной оси с по­мощью особого прибора — клиностата, который исключа­ет одностороннее действие гравитационного поля. Расте­ние, вращаемое на клиноста­те, все время испытывает вли­яние земного притяжения, но не с одной стороны, а с раз­ных. Вследствие этого оно растет горизонтально, тогда как без вращения корень из­гибается вниз, а стебель — вверх.

В опытах литовских иссле­дователей вращение клиноста- та осуществлялось со скоро­стью один оборот за 21 се­кунду.

Установлено, что «не­весомость» подобного рода не сказалась на прорастании се­мян, однако в дальнейшем ра­стения заметно отставали в развитии от экземпляров, на­ходившихся в стационарных условиях или вращаемых во­круг вертикальной оси. Хотя внешние признаки отклонения от нормы отсутствовали, одна­ко 35—40 процентов опытных растений резушки Таля (ара- бидопсиса) и мари красной начинали быстро желтеть.




Осуществление космичес­ких полетов позволило прово­дить опыты по влиянию неве­сомости в космическом про­странстве. Первые исследова­ния о влиянии условий косми­ческого полета на растения были проведены еще в 1960 году на космическом корабле, на борту которого вместе с со­баками Белкой и Стрелкой были семена некоторых сель­скохозяйственных и декора­тивных растений, водоросль хлорелла и зеленые веточки одного из самых распростра­ненных комнатных расте­ний — традесканции виргинс­кой.

Присутствие на космиче­ском корабле человека позво­лило поднять исследования по влиянию условий космическо­го полета на растения на Но­вый, качественно более высо­кий уровень.

Андриан Николаев наблю­дал за развитием традесканции. Петр Климук экспериментиро­вал с горохом. На космиче­ской станции «Союз-4» дейст­вовала установка «Оазис», в которой выращивались расте­ния гороха. На «Салюте-6» в специальных контейнерах-ва­зонах при искусственном осве­щении зеленел лук. Отдельные луковицы образовали до 14 листьев-перьев. Для генетиче­ских исследований использо­валось растение резушка Та­ля, которое наряду с мушкой дрозофилой очень удобно для этих целей.

Работа с растительными объектами доставляла боль­шую радость космонавтам. В замкнутом ограниченном пространстве, вдали от родной Земли, зеленые друзья были особенно дороги. Вот что пи­сал по этому поводу летчик — космонавт СССР Петр Кли­мук: «Нам было приятно во­зиться с растениями. При од­ном взгляде на них на Душе делалось теплее». Георгий Гречко на одной из встреч вспоминал:

— У нас на орбитальной станции рос горох. Знаете, я часто подлетал к нему лишь затем, чтобы на него взгля­нуть, полюбоваться. Четыре стебля были для нас рощей, лесом…

Исследования растений в космосе прежде всего должны были ответить на вопрос, как влияют условия полета на их генетический аппарат. Кроме того, они позволяют выяснить эффективность использования растений для регенерации ат­мосферы космических летате­льных аппаратов.

Проведенные в космосе опыты показали, что прорас­тание и первые фазы роста всходов гороха и пшеницы проходят без существенных отклонений от нормы, разница лишь в том, что земные про­ростки, испытывающие силу тяжести, ориентированы опре­деленным образом:  их сте­бельки располагаются парал­лельно друг другу. Иная кар­тина в космосе:   проростки хаотично тянутся во все сто­роны. Успешно перенесли кратковременное пребывание в космосе лук, морковь, салат, огурцы, горчица, бобы. Верну­вшись на Землю, они продол­жали развиваться без сущест­венных отклонений от нормы. Однако длительное пребыва­ние в условиях невесомости оказало на них губительное воздействие: через две-три не­дели они начинали увядать, подобно тому, как они погиба­ли на клиностате.

Космонавты В. Коваленок и А. Иванченков выращивали на орбитальной станции ре- зушку Таля (Arabidopsis tha- liana) — крошечное неприхот­ливое растение из семейства крестоцветных, встречающее­ся на железнодорожных насы­пях. В земных условиях весь его жизненный цикл (от семе­ни до семени) завершается всего за месяц. В космосе се­мена арабидопсиса успешно прорастали. У проростков формировались корни, стебли и листья. Однако, когда дело дошло до цветения, растения погибли.

На орбитальной станции «Салют-6» космонавты В. Ко­валенок и А. Иванченков в соответствии с программой исследований, составленной учеными Московского госу­дарственного университета им. М. В. Ломоносова, изуча­ли влияние факторов космиче­ского полета на рост грибов. Обычно их плодовые тела фо­рмируются в направлении, противоположном вектору си­лы тяжести. Ученые решили проверить, нельзя ли при по­мощи света компенсировать отсутствие гравитации. Экспе­рименты показали, что в неко­торой степени это возможно. Так, на свету грибы образовы­вали плодовые тела, правда, значительно меньших разме­ров и неправильной формы — их ножки завивались вокруг оси. В то же время в темноте грибы не формировали пло­довых тел.

Ученым очень хотелось по­радовать космонавтов В. Ля­хова и В. Рюмина, отправив к ним на орбитальную стан­цию луковицы тюльпанов. Ведь тюльпаны Байконура провожают всех космонавтов, которые стартуют весной. Это растение стало символом пер­вой космической весны. На борту станции из луковиц по­явились почти полуметровые цветоносы, но цветение так и не наступило.

Все эти опыты позволили исследователям предполо­жить, что сила тяжести, по- видимому, необходима расте­ниям в большей степени, чем людям. Если это действитель­но так, то возникает вопрос относительно возможности осуществления особо длитель­ных полетов человека в косми­ческих станциях и межпланет­ных кораблях. Ведь зеленые растения, по мнению специа­листов в области космической биологии, — необходимое зве­но замкнутой системы жизне­обеспечения. Существует ли выход из сложившейся ситуа­ции? Да, есть. Он заключа­ется в создании на космиче­ских летательных аппаратах искусственной силы тяжести. Об этом писал еще К. Э. Ци­олковский в работе «Цели воздухоплавания». По-види­мому, вовсе не обязательно, чтобы на корабле действовала такая же сила тяжести, как и на Земле. Опыты на клиноста- те показывают, что пороговая величина гравитационного раздражения составляет ты­сячные доли от силы земного тяготения. В этих условиях корни начинают расти вниз, а стебли — вверх, то есть расте­ние начинает нормально ори­ентироваться относительно гравитационного поля Земли.

Будут ли растения нормаль­но развиваться в космосе при действии незначительной силы тяжести, должны показать бу­дущие эксперименты. Для изучения этого вопроса уче­ные сконструировали особый прибор «Биогравистат», пред­ставляющий собой центрифу­гу, размером с коробку для торта. Скорость вращения этого прибора примерно пол­тора оборота в секунду. Этого достаточно, чтобы создать си­лу тяжести, соответствующую земной гравитации.

На борту орбитальной стан­ции «Салют-7» отсутствие привычной для растений зем­ной тяжести компенсировали центробежной силой, возника­ющей при вращении, и опре­деленной формой магнитного поля. Для этого использовали установки «Биогравистат» и «Магнитогравистат». Космо­навты стали свидетелями зна­менательного события — в ус­тановке «Фитон» растение ре- зушка Таля впервые прошло в космосе полный цикл разви­тия — от семени до семени. Так что, когда Светлана Са­вицкая прибыла на «Салют-7», Валентин Лебедев протя­нул ей необычный букет био­блок с резушкой Таля. Это скромное растение, впервые принесшее в космосе семена, было дороже изысканных гла­диолусов и роз.

Космические эксперименты по изучению возможности ис­пользования растений для ре­генерации среды обитания космонавтов, несомненно, при­близят нас к решению земных проблем, в частности к соз­данию высокоэффективных методов биологической очист­ки окружающей среды.

Таким образом, решение проблемы влияния факторов космического полета на рас­тения имеет большое практи­ческое значение, поэтому но­вые данные в этой области знания заслуживают самого пристального внимания.

Print Friendly

Это интересно: