Jak rostliny dobyly vesmír: hrách a orchideje v nulové gravitaci.

0

Jak rostliny dobyly vesmír: hrách a orchideje v nulové gravitaci

Jak voní vesmírné orchideje? Proč vesmírný luk neměl žádné šípy? Jaká vesmírná rostlina se v současnosti pěstuje v Uzbekistánu?

Dobrý den, milí čtenáři blogu #SpaceFromHome! Natalya Bakirova, průvodkyně Centra kosmonautiky a letectví, je s vámi. Dnes budeme mluvit o rostlinách ve vesmíru.

Orbitální stanice neustále cestují po Zemi, kde žijí a pracují astronauti. A nyní jejich mise na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) obvykle trvají až šest měsíců. Představte si uzavřený prostor, kde je spousta techniky a vědeckého vybavení a Země se zelenými lesy, hlučnými dešti a ptačím zpěvem je od vás vzdálena stovky kilometrů! Na palubě ISS jsou ale vesmírné skleníky, které lahodí oku a připomínají pozemský domov, ačkoliv jejich účel je experimentální! Péče o rostliny se dokonce stala jakousi psychologickou podporou kosmonautů během letu. Původní cíle vytvoření vesmírných skleníků byly ale ryze praktické – naučit se pěstovat potraviny v nulové gravitaci.

Na Zemi se objevily první experimentální vesmírné skleníky. Na jiných planetách sluneční soustavy jsou životní podmínky velmi odlišné od těch na Zemi. A když se tam lidé ocitnou a rozhodnou se zůstat, budou si muset zajistit vzduch a jídlo. Pro vědce je důležité vytvořit tak uzavřený ekosystém, aby rostliny plnohodnotně poskytovaly astronautům potravu i vzduch na dlouhou dobu. První experiment k obnovení podmínek na Měsíci se uskutečnil v Sovětském svazu v roce 1968. Testovací kosmonauti byli v uzavřeném prostoru rok. Jedli samorostlá rajčata, mrkev, řepu a bylinky. Vypěstovaná pšenice se mlela a pekl se chléb. A vzduch ze skleníku a kultivátoru řas stačil pro tři lidi.

Zajímavé:
Které rostliny milují škrob?.

Ale pěstování rostlin v nulové gravitaci nebylo tak snadné jako na Zemi. Vědci čelili nečekaným potížím. První skleníky ve vesmíru se objevily na orbitální stanici Saljut v roce 1971. Byly tam poslány uzavřené instalace „Vazon“ a „Oasis“, kde se prováděly experimenty. Ukázalo se, že klíčivost rostlin v instalacích byla velmi nízká – pouze 40 %, kořeny se stočily a vyšly ze substrátu a nahradily půdu. Na následujících stanicích řady Saljut byla zdokonalena zařízení a instalace pro rostliny. A jen o 10 let později (1982!) vykvetla první rostlina v nulové gravitaci – Arabidopsis, na stanici Saljut-7. A o deset let později (1991!) jsme na stanici Mir obdrželi první generaci pšenice.

Experimentální vzorky v nulové gravitaci získaly vlastnosti, které na Zemi nebylo možné získat. Například experimentální rajčata se ukázala jako léčivá. Nasytily se lykopenem, imunomodulátorem, který se na Zemi získává převážně synteticky. Jeho obsah se ukázal být 6x vyšší než v běžných. Bavlna pěstovaná v nulové gravitaci produkovala vlákna o délce 3x delší než na Zemi. Biologická aktivita ženšenu se zvýšila 5–6krát. Je důležité, aby rostliny zdědily genetické změny získané v nulové gravitaci a předávaly je další generaci. Už bylo získáno 10 generací užitečných vesmírných rajčat. A v Uzbekistánu se stále pěstuje generace bavlny s dlouhou nití.

„Zlatý věk“ vesmírného zahradnictví nastal v letech 1970 až 2000. Experimenty byly prováděny na sovětských satelitech, kosmických lodích Sojuz a na stanicích Saljut a Mir. Experimenty s rostlinami si astronauti opravdu užili. Objevili se i pěstitelé vesmírných rostlin, například Sergej Krikalev, Georgij Grečko, Fedor Jurčichin a mnoho dalších. Jako pěstitel kosmické bavlny se proslavil například Vladimir Džanibekov! Vesmírné „zeleninové zahrady“ kosmonauty natolik uchvátily, že postupem času dokonce sami začali pěstovat rostliny v otevřeném prostoru modulů! K výsadbě jsme použili prázdné dózy od potravin: dno jsme vyložili gázou, vatou nebo zbylým substrátem a pěstovali zeleň! Nikdy nebylo možné přivést na Zemi semena cibule pěstovaná v nulové gravitaci – cibule byla snědena před objevením se „šipky“. Česnek ale nebyl podle mého gusta a kvůli jeho štiplavé vůni byl vyřazen.

Zajímavé:
Listy hortenzie Annabelle jsou něčím infikované. jak rostlině pomoci?.

Vědci vzali ochranu astronautů před dráždivými faktory rostlin velmi vážně. Před zahájením experimentů ve vesmíru s orchidejemi byly provedeny pozemní experimenty: rok astronaut zůstal ve skleníku s květinami, aby bylo jasné, že během letu nevzniknou alergie a vůně nebude nepříjemná. V důsledku toho byly do vesmíru vyslány hypoalergenní orchideje bez zápachu.

Experimenty s rostlinami se nyní na ISS opakují. Ale na stanicích Saljut a na orbitálním komplexu Mir bylo tak unikátní zařízení, že kvůli jeho absenci nebylo možné některé experimenty na ISS opakovat. V současné době Čína provádí úspěšný výzkum rostlin v nulové gravitaci prostřednictvím svého vesmírného programu a poprvé byly rostliny dokonce doručeny na odvrácenou stranu Měsíce. A němečtí vědci nedávno vyvinuli celý skleník, který plánují využít při budoucích vesmírných misích na Mars a Měsíc. Podle ruských vědců je lidstvo připraveno rozbít vesmírné skleníky na Měsíci už dnes!

A na Marsu pokvetou jabloně

Žít a věřit je úžasné!
Před námi jsou nezapomenutelné cesty.
Astronauti a snílci říkají
Že na Marsu pokvetou jabloně!

Je dobré mít s sebou kamarády
Cestujte a projděte celý vesmír.
Hvězdy se setkají s kvetoucí Zemí,
A na Marsu pokvetou jabloně!

Spřátelil jsem se se vzdálenými hvězdami!
Neboj se o mě a nebuď smutný.
Slíbili jsme, že opustíme naši Zemi
Že na Marsu pokvetou jabloně!

Uvidíme se na blogu #SpaceFromHome!

Prostor zeleninové zahrady

Prostor zeleninové zahrady

O „zlatém věku“ ruských vesmírných biologických experimentů – pěstování potravin, vytváření vesmírné bavlny, magneticky ovládané kraby a ženšen zapomenuté na vesmírné stanici – v rozhovoru s Galinou Semenovnou Nechitailo, doktorkou biologických věd, profesorkou, vedoucí výzkumnou pracovnicí Institutu biochemické fyziky Ruské akademie věd, v sovětských dobách se zabýval plánováním a realizací biologického výzkumu ve vesmíru.

Zajímavé:
Jak vypadají rostliny používané jako koření a bylinky.

Galina Semjonovna, kdy byl rozkvět ruského vesmírného biologického výzkumu?

Rozkvět naší domácí kosmobiologie nastal v 70. letech a skončil zánikem orbitální stanice Mir. Tam a v této době bylo provedeno největší množství biologických experimentů.

Název obrázku

Řekněte nám prosím, jaké úkoly pro vás byly původně stanoveny?

Jedním z našich prvních a nejdůležitějších úkolů bylo, jednoduše řečeno, „pěstovat jídlo“. A nejdůležitějším úkolem bylo samozřejmě pochopit, jak přesně podmínky kosmického letu ovlivňují živé organismy. Rozumíte, nedá se říct, že je to jen stav beztíže. Nedá se také říci, že jde pouze o záření. Jedná se o komplex ovlivňujících faktorů. Bylo nutné pochopit, jak kritické je to především pro lidi.

Víte, že první dlouhý let – 18 dní, který provedli Andriyan Nikolaev a Vitalij Sevastjanov na kosmické lodi Sojuz-9 – byl v roce 1970. Po tomto letu se astronauti obtížně vraceli do zemské gravitace a potřebovali lékařskou péči. Nikolaev pak řekl: „To je ono, to je limit!“ Člověk nemůže létat mnohem déle.“

Zdraví kosmonautů bylo obnoveno, ale negativní výsledky z lékařského hlediska prvního dlouhodobého letu nás donutily vyvinout různé techniky, které fyziologicky zatěžují organismus během letu. Člověk se může trénovat, pracovat na sobě, aby tyto podmínky zvládl. A nyní naši kosmonauti létají již více než rok.

Název obrázku

Jak začaly „vesmírné skleníky“?

Vesmírné skleníky máme už od dob prvního Saljutu. Naše první instalace „Vazon“ nebo „Oasis“ pro pěstování rostlin ve vesmíru byly samozřejmě velmi nedokonalé. Ale fungovaly a přinesly výsledky. Například na orbitální stanici Saljut-4 jsme měli instalaci Oasis-1M vybavenou telemetrickým a filmovým záznamovým systémem, kamera pořizovala snímky každých 10 minut. Naším předmětem pak byl hrách. Palubní inženýr Georgy Grechko zaléval postele a rozsvítil světla. Instalace byla nedokonalá, při zalévání padaly obrovské kapky a musel jsem je honit ubrousky. Třetí den se objevily výhonky.

Zajímavé:
Jak hvězdy ovlivňují rostliny.

Vesměs si astronauti s těmito rostlinami museli hodně pohrát; Analýza provedená na Zemi ukázala, že i přes vnější podobnost s kontrolními se rostliny lišily buněčnou strukturou, biochemickým složením a růstovými charakteristikami. Celkově se ale pokus vydařil, získaly se třiadvacetidenní rostliny, stonky byly šťavnaté, zelené a v plném květu. Kosmonautům se moc líbily. A Georgy Grechko byl první, kdo si tehdy všiml, že péče o vesmírnou zahradu se stala obrovskou psychickou podporou, zvláště ke konci letu nevědomky chtěl být v blízkosti rostlin častěji.

Ve druhé expedici v experimentu s Oasis pokračovali kosmonauti Pjotr ​​Klimuk a Viktor Sevastjanov. Vegetační nádoby již byly „opraveny“ s ohledem na získané zkušenosti. Tato výprava trvala déle než první – dva měsíce. Na záhonech se objevily přátelské výhonky hrachu, cibulky tvořily husté zelené výhonky, nic nenaznačovalo potíže. Ale najednou rostliny začaly žloutnout, jejich listy se zkroutily do bizarních spirál.

Na Zemi se ukázalo, že z hlediska celkového vývoje se rostliny jen nepatrně lišily od kontrolních rostlin pěstovaných na Zemi, v pozemské „Oáze“. Jejich smrt je ale důsledkem řady faktorů, včetně těch, které stále nejsou příliš jasné. Například u hrachu se ukázalo, že ve stavu beztíže roste se zaměřením na zdroj světla, ale jeho kořenový systém je méně vyvinutý ve srovnání s kontrolními „pozemskými“ vzorky. Hrách ale v té době nebyl schopen ve vesmíru kvést. Bylo zjištěno, že po určité fázi předcházející vzniku generativních orgánů je růst těchto rostlin inhibován vlivem kosmických faktorů, především beztíže.

Použili jste pokus-omyl?

Naše první instalace byly otevřené. Jednoduše byly umístěny vedle astronautů, bez jakýchkoli skleněných schránek a tak dále. A zpočátku jsme ani nemohli přimět rostliny, aby kvetly! Jak se ukázalo, vzduch vydechovaný člověkem, jeho mikroflórou, ve vesmírných podmínkách utlačuje rostliny a vytváří pro ně nepříznivé podmínky. Svou roli hraje i to, že při zalévání rostlin v takových podmínkách půda odebírá vlhkost. To je spolehlivý fakt. Aby půda neabsorbovala veškerou vlhkost, musí být vlhkost konstantní.

Zajímavé:
Listy azalky černají, kroutí se, zasychají a opadávají. byli nalezeni drobní parazité. jak zachránit rostlinu?.

Název obrázku

Ale vyřešili jste konečně problém rostlin kvetoucích ve vesmíru?

Ano, ale byl to velmi dlouhý proces. Všechny suchozemské rostliny vznikly evolučně v podmínkách zemské gravitace. Reakce rostliny na gravitaci se nazývá geotropismus a určuje směr růstu rostlin. Tehdy jsme začali zkoušet stimulovat rostliny elektrickým polem, magnetickým polem. Měli jsme instalace Biogravistat, kde se rostliny pěstovaly v malé odstředivce, a Magnetogravistat, kde se studoval orientační vliv dalšího faktoru, nerovnoměrného magnetického pole. Jeho vliv na sazenice crepisu, lnu a borovice také kompenzoval nedostatek gravitačního pole.

Název obrázku

A nakonec teprve v roce 1981 přišel úspěch v experimentu na stanici Saljut-7. V komoře Phyton, zcela izolované, s umělým agarovým substrátem a vlastním zdrojem světla, kvetla Arabidopsis. Nejen, že vykvetl, ale vytvářel i lusky se zcela plnohodnotnými semeny. Kosmonauti věnovali Světlaně Savitské, která dorazila na stanici, malou kytici květů Arabidopsis. To bylo poprvé. A teď naši američtí kolegové tvrdí, že tohle mají poprvé. Při pozdějších vesmírných experimentech hrách kvetl a nesl ovoce, tyto fotografie byly zařazeny do našeho „zlatého fondu“. Semena pšenice jsme obdrželi v roce 1991.

Nyní je americký vesmírný skleník na ISS zcela izolovaný, automatizovaný a tak dále. Je jako hračka, tak drahá. K výrobě této hračky ale využili našich 25 let zkušeností a oproti výsledkům naší tehdejší práce zatím nedostali nic nového.

Řekněte nám prosím o slavné „vesmírné“ bavlně, jejíž vlákno má rekordní délku.

Experiment s bavlnou je stále nevyřešenou záhadou. 20 dní staré bavlníkové rostliny pěstované na oběžné dráze vrátil na Zemi Vladimir Džanibekov. To byl let Saljutu-7, pilotovaný Džanibekovem a Savinychem. Let je velmi obtížný. Před letem byli kosmonauti dotázáni – co byste si chtěli vzít s sebou na oběžnou dráhu? Džanibekov řekl bavlna a Savinykh řekl jahody.

Zajímavé:
Jaké popínavé rostliny zvolit pro oplocení?.

Na oběžné dráze se to bavlně zpočátku nelíbilo a rostliny umíraly znovu a znovu. Džanibekov měl o bavlnu velké starosti. Jednou dokonce na lince řekl: „Vidím rostlinu umírat, ale zdá se mi, že umírám i já sám! A všichni jsme se velmi snažili mu pomoci. Řešili jsme doslova všechno.

A ukázalo se, že důvodem je to, že kořen bavlny roste velmi rychle, dosáhne dna nádoby – to je 20 cm – a zemře! Kromě nádob měli i takové „měkké hromádky“ na cibuli a tak dále. Poradili mu, aby do této měkké snůšky zasadil bavlnu. A všechno se povedlo! Volodya vrátil tyto 20 dní staré rostliny na zem. A z 20 stonků dva daly vzniknout dnes již slavným dlouhovláknitým formám.

Je známo, že nejdražší a nejcennější odrůda bavlny, „egyptská“, dosahuje délky vlákna až 7 cm. Délka bavlněného vlákna „vesmírné“ bavlny byla asi 15 cm , který se nyní pěstuje v Uzbekistánu. A bohužel už s tím nemáme nic společného.

Název obrázku

Je jasné, že je to ostuda země. Co je ale důvodem tak zajímavých dědičných změn v rostlině?

Podle našeho názoru se mutace vyskytly ve dvou různých chromozomech. Vzhledem k tomu, že existují takové mutace, znamená to, že ochranný systém lodi před kosmickým zářením je propustný, zejména v okamžicích sluneční aktivity. To znamená, že nevyhnutelně ovlivňují lidské tělo.

Prostor přinášel a přináší paradoxy. Zde je například příběh ženšenu. Náš ženšen letěl do vesmíru na dlouhou dobu. Ve skutečnosti se jednalo o kulturu ženšenových buněk a ne o plnohodnotné rostliny. Svou vitalitu si udržela rok a pak posádka stanici opustila a ženšen tam prostě zapomněla! A další posádka, která objevila tuto kulturu, zjistila, že buněčná kultura je živá. Následná analýza prokázala 6násobné zvýšení biologické aktivity této biomasy! Tohle je prostě úžasný příběh.

Zajímavé:
Jak se jmenuje pokojová rostlina?.

Nejde o jediný případ několikanásobného zvýšení biologické aktivity rostlinných tkáňových kultur ve vesmíru. Provedli jsme experimenty s tkáňovými kulturami krokusů a stévie. A to vše se znovu a znovu potvrzovalo. Význam těchto studií je obrovský. Vesmír by se mohl stát jakousi „biotovárnou“ biologicky aktivních látek, které nelze získat na Zemi.

Název obrázku

Co se stalo se zvířaty?

Aby otestovali, jak „nemoc nulové gravitace“ působí na zvířata, experimentovali například s kubánskými kraby. Během období línání shazují pokrývky a sbírají písek a tak dále. Nabídli jsme jim kovové piliny spolu s pískem. Krab, který sbíral takové piliny, se stal „magnetickým“ a mohl být ovládán pomocí magnetického pole. A musím říct, že „magnetičtí“ krabi se cítili mnohem lépe.

Při jednom experimentu ztratily ryby ve vesmíru svůj plavecký měchýř. Křepelky chycené ve vesmíru dělají velmi vtipné pohyby. Visí v nulové gravitaci, „veslují“ svými tlapami a neustále se točí jako vrchol. Ale to jim mimochodem nezabránilo v kladení vajíček a přivádění potomků. Křepelčí kuřata, která byla dopravena na zem, bezpečně přežila.

Pamatuji si jednoho, který se na zemi stejně jako ve vesmíru snažil točit stejným způsobem a nechápal, proč to nejde. Ale pak jsem si zvykl a všechno bylo jako obvykle. Křepelčí vejce na oběžné dráze byla předmětem studia embryonálního vývoje – byla otevřena v různých fázích a byl sledován vývoj mláděte. A pak se jednoho dne v jednom z vajíček ukázalo, že embryo je bez hlavy! Kosmonaut Ryumin tehdy zažertoval – „no, ano, je to tak, astronaut nepotřebuje hlavu!“ Takový černý humor.

Název obrázku

Kdo může žít dobře ve vesmíru?

Mikroorganismy. Jsou také zavěšeny na Zemi. A ve vesmíru mají prostě svobodu – vždyť jsou obyvateli hranic dvou prostředí, například vody a vzduchu. Jejich prosperita závisí na velikosti ploch. A beztíže povrchů je víc než dost! Takže se množí a cítí se skvěle.

Zajímavé:
Bílý povlak na listech cukety a zelí: proč se objevil a jak pomoci rostlinám?.

Obecně lze říci, že za 25 let práce byly získány výsledky, o kterých ví jen ti, kteří se o to konkrétně zajímají?

Bohužel je to tak. Dlouho bylo mnohé utajováno. Ale tohle všechno už neplatí! Ale čas uplynul, ztratili jsme mnoho let a mnoho našich výsledků, získaných poprvé na světě, využívají a popularizují naši zahraniční kolegové. Nyní mluvíme o obnovení našich biologických experimentů na ISS. Doufáme, že se tak stane. Mezitím Čína sebevědomě vystupuje jako lídr v oblasti vesmírných skleníků. Mají plány na orbitální „biotovárny“ a mnoho dalších různých plánů, o kterých právě teď nevíme.

Rozkvetou tedy jabloně na Marsu?

Samozřejmě, že budou. Obávám se ale, že Číňané budou první zahradníci na Marsu.

Děkujeme!

Rozhovor s Jekatěrinou Golovinou

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *