ESA - Годування космічних теплиць у космосі (Частина 1)
5, 4, 3, 2, 1. Злітайте! P> Початок місії ЕГА MagISStra з вильотом трьох астронавтів на шляху до Міжнародної космічної станції з Байконура в Казахстані.
МКС - неймовірний космічний корабель, який обертається на 400 кілометрів над Землею 16 разів на день зі швидкістю 28 000 кілометрів на годину.
У найближчі дні і навіть місяці ці космонавти будуть жити, працювати і спати на борту цього космічного корабля, де внутрішнє середовище сильно відрізняється від того, що люди зазвичай відчувають на Землі. Наприклад, все повинно бути закріплено або пришвартовано, щоб уникнути плавання та дрейфу через мікрогравітацію, властиву космосу.
Вся їжа та вода, необхідні космонавтам, повинні бути доставлені на МКС. Товари завантажуються на Землю і дозволяють забезпечувати членів екіпажу, які живуть у цьому відносно закритому просторі.
Вони повинні харчуватися ретельно спланованою дієтою, щоб задовольнити всі свої потреби у харчуванні, і робити фізичні вправи, щоб підтримувати форму на станції.
Вантажні транспортні засоби, такі як ATV, HTV та Progress, забезпечують МКС продуктами харчування та водою.
Космонавти працюють і підтримують МКС. Вони проводять наукові експерименти, дуже корисні для галузі медицини та техніки. В умовах невагомості експерименти можна проводити за відсутності сили тяжіння та порівнювати з явищами, що спостерігаються на Землі.
Перш ніж ми вникнемо в особливий експеримент з вирощування рослин на борту МКС, давайте запитаємось на хвилинку, чому рослини так важливі для нас.
Частина А: значення рослин
Рослини - багатоклітинні живі організми. Вони ростуть, виділяють, дихають, розмножуються і реагують на зовнішні подразники.
Вони є нашим головним джерелом їжі, і без рослин не було б ні людей, ні тварин. Ви можете пояснити, чому ?
Подумайте про харчові ланцюги та мережі, які ви вивчали.
З чого починаються всі ланцюги харчування? Намалюйте як завгодно складні харчові ланцюги та мережі. Звідти ви зможете побачити важливу роль рослин. Усі харчові ланцюги мають вихідною точкою організми, здатні виробляти власне харчування (рослинне та хемотрофне).
На Землі у нас є всі інгредієнти для життя: повітря, вода, світло, поживні речовини та тепло. Ми (і всі тварини) можемо отримувати енергію, необхідну нам для життя та зростання, з їжі, яку ми їмо, та кисню в повітрі.
Ми розщеплюємо складні молекули з їжею, яку ми їмо (вуглеводи, білки та жири), і перетворюємо їх на спрощені молекули, якими може користуватися наше тіло (глюкоза, амінокислота, жирна кислота та гліцерин). Вони використовуються для отримання молекул, які дозволяють нам жити, рухатися і рости.
Рослини працюють по-різному. Вони використовують прості молекули, такі як повітря та вуглекислий газ із повітря, для отримання більш складних молекул, таких як глюкоза. І поряд з іншими поживними речовинами, які вони отримують із родючих ґрунтів (таких як азот або сірка), рослини можуть використовувати глюкозу для отримання ще більш складних молекул, таких як вуглеводи, білки та жири, які вони зберігають у спеціальних структурах або на своїх аркушах.
Називається процес, при якому рослини виробляють глюкозу з вуглекислого газу та води фотосинтез і цей процес потребує енергії сонячного світла. Кисень є побічним продуктом фотосинтезу.
Тому рослини використовують воду і сонячне світло для росту, і вони виробляють кисень. З іншого боку, тварини їдять рослини (та інших тварин), дихають киснем і випльовують вуглекислий газ. У більшості харчових ланцюгів рослини описуються як "кухні" планети Земля.
Як отримати рослину з насіння ?
Сухе насіння набрякає, поглинаючи воду (вимочуючи). Це саме те, що сталося з насінням арабідопсису, яке ми посадили в теплиці.
Насіннєва оболонка розколюється і звільняє сім’ядолі, які містять запаси поживних речовин, що зберігаються в насінні. Сім'ядолі забезпечують насіння достатньою кількістю енергії, щоб продовжувати рости і перетворюватися на рослину. Вони також захищають молодий пагін та його молодий корінь. Що зростає першим ?
Корінь закріплює рослину в грунті і дозволяє молодому саджанцю отримувати воду та поживні речовини через нитки на коренях. Процес, за допомогою якого насіння стає рослиною, називається проростанням.
Коли молодий пагін виходить із землі, утворюються перші листки листя. Це дозволяє рослині починати виробляти власну їжу, оскільки запаси поживних речовин вичерпуються. Рослина продовжує рости і з часом видає квіти та насіння.
Частина Б: Годування в космосі
Вся їжа надходить із Землі.
Завдяки тривалості місій на МКС та ротації членів екіпажу, що є приводом поновлювати запаси, їжі, води та кисню для астронавтів завжди достатньо.
Але для довгострокових місій, таких як місія на Марс, для якої потрібно лише півтора року, щоб дістатися туди і назад, потрібна інша стратегія.
Для довготривалих місій потрібно багато підготуватися, перш ніж ви зможете відправити чоловіків так далеко. В даний час дослідження, що отримали назву Mars500, проводяться командою Європейського космічного агентства та Російського інституту біомедичних проблем (ІМБП) у Москві.
Одним із рішень було б дозволити астронавтам вирощувати свіжу продукцію та частково самодостатніми. Тому необхідно розробити спеціальні теплиці на борту кораблів, станцій на орбіті або на поверхні нових планет.
Теплиця може стати важливим надбанням під час подорожей у космосі. Незважаючи на те, що навколишнє середовище в космосі сильно відрізняється від навколишнього на Землі, є деякі речі, які можуть увімкнути цей процес. Основними інгредієнтами рослин є вода, поживні речовини, повітря (кисень і вуглекислий газ) і світло.
Давайте подивимося, як би працювала теплиця в космосі. Яка буде різниця з теплицею на Землі ?
Під час місії MagISStra астронавт ЄКА Паоло Несполі розпочав експеримент з міні-теплицею. Це один із багатьох експериментів, які він планував провести під час своєї шестимісячної місії на Міжнародній космічній станції. Слідкуйте за ним частину дня, коли він розпочав експеримент (17 лютого 2011 року о 14:25 за центральноєвропейським часом). Ви можете побачити жовту записку, прикріплену до його журналу, яку він веде щодня.
Рослини забезпечують нас нашою їжею. На Землі порівняно легко вирощувати та вирощувати рослини. Однак, прагнучи дослідити середовище за межами Землі, ми повинні знайти способи вирощування їжі за межами нашої планети, оскільки транспортування всієї їжі, необхідної для екіпажу, який виїхав на Марс, було б дуже дорогим. Вчені вже давно намагаються знайти способи зробити астронавтів самодостатніми в довгострокових місіях, вирощуючи власну їжу.
Що відбувається в космосі і як поводяться рослини в умовах мікрогравітації? Які умови повинні виконуватися і чому? Заповніть таблицю нижче, щоб порівняти та порівняти різні способи отримання рослинами води (як поливати рослини на землі та як це робить Паоло?). Звідки беруться молекули кисню та вуглекислого газу і звідки береться світло, що дозволяє проводити фотосинтез? ?
Рослина, використана для експерименту, називається Arabidopsis thaliana. Це покритонасінний (квітуча рослина) і дводольний (дві сім’ядолі в насінні). Належить до сімейства Brassicaceae (гірчичні). Його часто називають Арабет де Дам, і його уподібнюють бур’яну.
Коли вона доросла, вона виглядає так (зліва):
Це невелика рослина, у основи якої є розетка листя, з якої виходить квітучий стебло, що виростає до 15 або 30 см у висоту. Це самозапильний (самозапилювальний) вид, який росте на відносно невеликих просторах. Арабідопсис має короткий життєвий цикл близько 6 тижнів від сходів до дозрівання насіння.
Він виробляє насіння, утворюючи тіла, що називаються Сілікас (насінні капсули з 2 плодолистків, що зрослися). Ця рослина була предметом численних досліджень у галузі фітотехніки та генетики.
Насіння дуже дрібне, і при посадці слід поводитися з ними дуже обережно. У космічній теплиці всі насіння вже були поміщені всередину фітотрону і утримувались на місці за допомогою спеціального розчинного паперу.
Коли Паоло розпочав експеримент із додавання води за допомогою шприца, папір розчинився і насіння змогли прорости.
Ось фотографія арабідопсису, зроблена, коли насіння вийшло з субстрату після того, як його 5 днів поливали на борту МКС.
Приблизно через 3 тижні всередині теплиці з’явилися ознаки цвілі.
Необхідно підтримувати внутрішнє середовище МКС в чистоті для здоров’я екіпажу. Тому потрібно було прибрати теплицю зі Станції. Подивіться тут, як Паоло прибрав свою теплицю.
Однак, коли експеримент на борту МКС розпочався, екіпаж Mars500 також починав той самий експеримент. Екіпаж Mars500 імітує можливу місію на Марс - дізнайтеся більше про Mars500.
Ви можете простежити за зростанням вашої рослини та порівняти з березнем 500 року та надіслати свої результати на адресу [email protected] наприкінці проекту (кінець червня 2011 року).
Остаточний висновок щодо всіх результатів, надісланих різними країнами та екіпажем Mars500, буде проаналізований та опублікований у цьому онлайн-уроці після того, як будуть зібрані всі дані.
Дякую за вподобання
Ця сторінка вам вже сподобалась, вона може сподобатися лише один раз!