Зеленые растения создают хорошее настроение, отвлекают от однообразных и утомительных текущих дел, успокаивают. Я теперь убежденный сторонник тех, кто считает, что плантация зеленых растений доставит большую радость экипажам космических кораблей и станций. И, не боясь преувеличения, могу предположить, что «ветка сирени» в космосе для человека будет значить гораздо больше, чем на Земле.
Но растения не только предмет эстетического наслаждения и источник питания для людей. Они итог длительного процесса эволюции живого на Земле и необходимое звено в круговороте веществ и энергии в природе. Они вместе с другими живыми организмами обеспечивают этот круговорот благодаря присущей им способности к обмену веществ и энергии с окружающей средой. Растения обладают такой способностью, поскольку в их клетках на свету происходят поистине чудесные превращения воды, углекислоты и неорганических веществ в белки, жиры, углеводы — составные части любой полноценной пищи. Эту тайну превращения в зеленом листе в процессе фотосинтеза разгадал великий русский ученый К. Тимирязев.
Фотосинтез осуществляется в огромном масштабе. Ежегодно растения Земли образуют 380 миллиардов тонн биомассы в пересчете на сухое вещество. При этом усваивается из воздуха 650 миллиардов тонн углекислого газа, а из почвы — около 5 миллиардов тонн фосфора и 10–15 миллиардов тонн других минеральных элементов. А в атмосферу выделяется 350 миллиардов тонн свободного кислорода.
Используя лучистую энергию Солнца, зеленые растения обеспечивают питанием всех потребителей планеты, которые сами не способны к синтезу органических соединений. К ним относятся человек, животные, а также микроорганизмы, разрушающие органическое вещество мертвых тел растений и животных до минеральных соединений. Так они участвуют в круговороте веществ в природе…
Впервые в герметичном помещении мы будем жить вместе с высшими растениями столь долгий срок. Предстоит изучить особенности роста и развития растений, а также их способность синтезировать биомассу в специфических условиях обитаемого герметичного помещения и расти не на почве, а на ее заменителе — субстрате из ионообменных смол.
Через этот субстрат растения получают воду, в том числе и конденсационную влагу атмосферы, содержащую продукты жизнедеятельности человека, микроорганизмов субстрата и самих растений. Благодаря испарению растений и с поверхности субстрата вода поступает в атмосферу оранжереи и, конденсируясь в теплообменнике, опять возвращается через субстрат к растениям, а затем вновь испаряется. Такое многократное использование растениями одной и той же воды с накапливающимися в ней продуктами обмена веществ биокомплекса — метаболитами — возможно благодаря способности ионитного субстрата собирать их на себе, как говорят ученые — сорбировать. Метаболиты могут тормозить рост и развитие растений, что нежелательно.
Я стою около слегка поникших пожелтевших растений, которые согласно графику получат воду только завтра. Почему они пожелтели? Может быть, чего-нибудь не хватает? Недостает каких-либо элементов минерального питания?
Анализы потом покажут. А сейчас я мысленно представляю оранжерею будущего, растения которой 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.