При изучении аллелопатического воздействия растений на среду в герметичных помещениях космических объектов необходимо учитывать их возможное воздействие на человека, на его работоспособность. В обычных земных условиях мы часто не замечаем, не чувствуем разнообразных растительных выделений. Непрерывная циркуляция атмосферы быстро их уносит. Однако особое значение они приобретают для человека, помещенного в герметичное помещение космического корабля или межпланетной станции.
А микроорганизмы? Ведь они тоже воздействуют на растения! Известно, что в присутствии некоторых из них семена прорастают быстрее, растения развиваются лучше, нежели в стерильных условиях. Значит, в этом случае микроорганизмы приносят пользу растениям. Они выделяют в почву витамины, ростовые и другие биологически активные вещества, и поэтому их роль нельзя сводить лишь к минерализации органических остатков.
В герметических оранжереях роль микроорганизмов, сопутствующих растениям, нисколько не меньше, чем в обычных, естественных условиях. Но она почти не изучена. Известно, что и сам человек имеет собственные микроорганизмы. Они постоянно находятся на кожных покровах, на слизистых оболочках и непрерывно выделяются в окружающую его среду. Их тоже нельзя упускать из вида. Тем более что некоторые постоянные обитатели кишечника человека, например кишечная палочка и энтерококк, могут жить и на растениях, находя на их поверхности все необходимое для питания и размножения. Эти микроорганизмы и некоторые другие, обитающие обычно на растениях и неопасные для человека, могут при известных обстоятельствах стать патогенными, то есть болезнетворными, и явиться причиной серьезных заболеваний. В таких случаях бактерии из группы кишечной палочки, вызывая гнилостный распад белков, могут отравлять организм вредными продуктами, а одна из форм кишечного энтерококка способна быстро разрушать зубы. Встречаются также на растениях и такие микроорганизмы, которые обладают близким генетическим родством с болезнетворными микробами.
Известно, что при продолжительном пребывании людей в герметичных помещениях наблюдается увеличение небезопасных для человека микроорганизмов при уменьшении числа их видов. Здесь нарушается бактериальное равновесие, которое защищает человека от инфекций. При наличии же в гермообъектах оранжерей микрофлора, сопутствующая растениям, по-видимому, будет способствовать поддержанию этого равновесия. В длительных полетах это поможет избавить человека от приема специальных, пока не разработанных микробных пилюль, которые должны уберечь экипаж от так называемого микробного шока, возникающего при контакте человека с обычной микрофлорой после окончания продолжительной космической экспедиции.
Итак, при разведении растений нельзя не учитывать сопутствующего им микробного населения. Вот почему оранжерея сейчас для меня, биолога, не только огород, но и лаборатория – место наблюдений и научных исследований.
Герман и Борис охотно помогают мне, когда наступает время сбора зелени. Это довольно кропотливый труд: мало просто выдернуть растеньица, срезать корни и освободить их от субстрата, необходимо строго учесть и взвесить отдельно съедобную часть, корни и отходы. Нужно также отобрать пробы для изучения витаминного состава растений, для определения сухого веса и для других анализов и исследований.
Вооруженные ножницами, мы опять стоим перед очередной «грядкой» и отделяем корни растений от съедобной части. Работа утомляет однообразием. Приходится многократно повторять одно и то же движение. А зелень надо убирать сразу с четырех кювет с интервалом в сутки.
Взаимопомощь в нашей жизни совершенно необходима. Товарищи помогают мне по оранжерее; мы с Борисом помогаем Герману в медицинских исследованиях. И если кто-нибудь из нас заболеет, его работу должны будут выполнять остальные. Пока, к счастью, все здоровы. Строгий режим труда, отдыха и питания, физические упражнения, нормальный сон и, в известной мере, оранжерея помогают нам сохранить здоровье, бодрость, душевное равновесие.
Взгляд в будущее
В начале нынешнего столетия основоположник космонавтики К. Циолковский предложил использовать зеленые растения для обеспечения человека в дальнем космическом путешествии всем необходимым. Он мечтал создать на космическом корабле подобие земного круговорота веществ, что позволило бы людям надолго покидать свою «колыбель» – Землю.
В одной из своих статей в 1911 году он писал: «Как земная атмосфера очищается растениями при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная атмосфера. Как на Земле растения своими листьями и корнями поглощают нечистоты и дают взамен пищу, так могут непрерывно работать для нас и захваченные нами в путешествие растения. Как все существующее на Земле живет одним и тем же количеством газов, жидкостей и твердых тел, которых никогда не убывает и не прибывает (не считая падения аэролитов), так и мы можем вечно жить взятым нами запасом материи».
Земля породила человека, здесь он имеет все необходимое для жизни. А космос ему пока чужд, в космосе для него ничего нет, и почти все он должен брать с собой.
Первый космонавт земли Ю. Гагарин пробыл в космосе 108 минут. Последующие космические полеты продолжались много суток. Сейчас время пребывания в космосе исчисляется неделями и непрерывно увеличивается. Пока системы жизнеобеспечения, основанные на запасах и с успехом используемые на советских космических кораблях типа «Восток», «Восход», «Союз», а также на американских типа «Джемини» и «Аполлон», удовлетворяют исследователей космоса. Но они будут непригодны для продолжительных полетов, рассчитанных на несколько лет. Вот почему необходимо превратить космический корабль в «уголок Земли», создав на нем круговорот веществ.
Общая продолжительность рейса Земля – Марс – Земля продлится, по-видимому, около двух лет. Человек потребляет в сутки 800 граммов кислорода, 700 граммов сухой пищи, нуждается в 8 литрах воды, из которых 2,5 должны быть питьевой. Для годовой космической экспедиции из 3 человек общий вес запасов самого необходимого составит более 11 тонн. На каждый килограмм полезного груза необходимая мощность ракет должна составлять 4 тысячи лошадиных сил. Как бы успешно ни развивалась техника ракетостроения, элементарные расчеты показывают, что, если основываться на запасах всего необходимого и не заниматься воспроизводством его на борту, полеты к дальним планетам будут неосуществимы. И К. Циолковский ясно представлял, что полеты к планетам, даже в самой совершенной ракете, возможны лишь при снабжении людей всем необходимым с помощью системы жизнеобеспечения, основанной на круговороте веществ. «Как на земной поверхности совершается нескончаемый механический и химический круговорот веществ, так и в нашем маленьком мирке он должен совершаться… Есть полная возможность еще на Земле практически выработать и испытать средства дыхания и питания человека в изолированном пространстве» – так писал он в самом начале XX века.
Первые попытки использовать зеленые растения для этой цели предпринял один из основоположников советского ракетостроения, А. Цандер. В 1915–1919 годах он выращивал овощи на древесном угле, который выполнял роль облегченного заменителя почвы, а для питания растений использовал отходы жизнедеятельности человека.
В наши дни мечта К. Циолковского о создании круговорота веществ в отрыве от Земли принимает реальные очертания благодаря интенсивным исследованиям по созданию так называемой «экологической системы», которая позволила бы осуществить искусственный круговорот веществ, подобный земному.
Как известно, «экология» (от греч. oikos – дом) – обширная часть биологии, изучающая взаимные связи между живыми организмами в природе.
Совокупность всего живого на Земле вместе со средой обитания образует своеобразную оболочку Земли – биосферу.