Mengapa tumbuhan ditanam di stesen angkasa yang mengorbit. "tumbuhan angkasa", atau taman dalam graviti sifar

Eksperimen penanaman tumbuhan dinamakan Veg-01 dan dimungkinkan oleh sistem Veggie. Matlamatnya adalah untuk mengkaji bagaimana tumbuhan berkelakuan di orbit.

Sistem Veggie telah dihantar ke ISS sebagai sebahagian daripada misi SpaceX pada April 2014. Pada masa itu, benih sudah berumur 15 bulan. Dalam Veggie, ia dimuatkan ke platform khas dan diterangi oleh lampu merah, biru dan hijau.

Lampu merah dan biru diperlukan untuk memastikan pertumbuhan tumbuhan berkualiti tinggi dan pada masa yang sama menggunakan tenaga paling sedikit. Hijau diperlukan hanya untuk persepsi visual (kita sudah biasa tumbuhan hijau), tetapi, sebenarnya, tidak mempunyai kesan ke atas pertumbuhan.

Ini adalah percubaan penanaman tumbuhan kedua di ISS. Yang pertama juga berjaya, tetapi selepas 33 hari, pucuk yang terhasil dihantar ke Florida untuk diuji. Salad daripada projek Veg-01 juga tumbuh selama 33 hari sebelum angkasawan menuainya.

Angkasawan sendiri bertindak balas terhadap projek Veggie dengan hangat. Dalam temu bual, Chris Hadfield dari Kanada berkata bahawa ISS tidak pernah membosankan: sentiasa ada tugas yang perlu diselesaikan. Walau bagaimanapun, mereka semua turun ke menganalisis bacaan instrumen dan bekerja dengan peralatan. Semua orang juga menyukai peluang untuk menjaga tumbuhan kerana ia mempelbagaikan kehidupan di stesen.

Mengapa ia penting

Pemikiran pertama yang terlintas di fikiran anda mungkin betul. Kepentingan menanam makanan di angkasa tidak boleh dipandang terlalu tinggi. Kini angkasawan mendapat makanan dari Bumi, tetapi pada masa hadapan, apabila misi angkasa lepas yang lebih panjang melibatkan penerbangan ke planet lain, kaedah ini akan menjadi lebih mahal.

Pada tahun 2030, NASA sedang bersedia untuk menghantar sekumpulan angkasawan ke Marikh. Pada masa ini, anda perlu mencipta sistem yang stabil untuk pengeluaran makanan, kerana penerbangan sehala akan mengambil masa dari 150 hingga 300 hari - ia bergantung pada kedudukan Marikh.

Tumbuhan yang diperoleh melalui program angkasa boleh mengejutkan, memukau dan memberikan keseronokan estetik.

Dalam usaha mereka untuk menguasai luar angkasa manusia memberi perhatian bukan sahaja kepada reka bentuk kapal angkasa, tetapi juga kepada keperluan untuk menyesuaikan tumbuhan dengan keadaan kewujudan baru. Tidak menghairankan bahawa cabang seperti kosmobotani muncul, dan yang pertama tumbuhan hidup terbang ke orbit lebih awal daripada manusia.

Asal usul dan perkembangan kosmobotani

Peranan "taman komik" jauh lebih penting daripada yang mungkin kelihatan pada pandangan pertama, dan ini pastinya bukan buah imaginasi gila saintis. Peranan besar tumbuhan telah dicatat dalam karyanya oleh K. E. Tsiolkovsky, yang memahami bahawa hanya tumbuhan yang dapat membantu seseorang dalam jangka panjang. penerbangan angkasa lepas, serta menyediakan pernafasan dan pemakanan dalam kemudahan orbit. Kira-kira 100 tahun yang lalu, pada 1915-1917 yang jauh, F. A. Zander cuba mencipta "rumah hijau ringan penerbangan" yang pertama dan ini hanya permulaan ...

S.P. Korolev juga memberi perhatian yang sewajarnya kepada eksperimen angkasa lepas dengan tumbuhan, di bawah pimpinannya tumbuhan pertama terbang ke angkasa pada tahun 1960, dan, yang paling penting, berjaya kembali ke bumi. Chlorella, tradescantia, biji jagung, gandum, bawang dan kacang menjadi "angkasawan" pertama dari dunia tumbuhan. Tumbuhan telah mengembara ke angkasa lepas menggunakan semua biosatelit siri Kosmos, stesen orbit dan kapal angkasa. Terdapat program penyelidikan agroteknik dan botani di angkasa. Dalam perjalanan penyelidikan, adalah perlu bukan sahaja untuk mengkaji kesan keadaan baru pada tumbuhan, tetapi juga untuk mendapatkan tanaman boleh balik kewujudan jangka panjang dan, tentu saja, "hasil komik".

Dalam era percubaan dan kesilapan pertama, pemasangan khas yang dipanggil "Oasis" telah dilengkapi untuk menanam tumbuhan, yang disediakan pencahayaan yang diperlukan, pengudaraan dan pelembapan, kerana ia adalah mustahil untuk air dengan cara yang biasa untuk kita, dan tidak ada pergerakan udara. Pemasangan sedemikian sepatutnya membantu dalam mengatasi ciri ciri ruang komik.

biji angkasa

Walaupun tumbuh-tumbuhan mengiringi manusia dalam penerbangan angkasanya dan bahkan berkembang dengan baik, yang membuat angkasawan sangat gembira, meningkatkan semangat mereka, ia masih sukar bagi mereka di angkasa, selalunya lebih sukar daripada seseorang. Ia adalah mungkin untuk mendapatkan pucuk hijau dan jisim vegetatif, tetapi ini bukan titik kitaran tertutup. Ia adalah perlu untuk mendapatkan bunga dan benih.

Skeptis berkata bahawa bunga dan biji bukanlah perkara utama, jisim hijau sudah cukup. Lagipun, benih agak ringan dan disimpan untuk masa yang lama, jadi anda boleh membawanya dari Bumi jika perlu. Terdapat juga optimis yang berpendapat bahawa anda hanya perlu memilih pendekatan yang betul dan "benih kosmik" akan muncul lambat laun.

Geotropisme dan kekurangan graviti mempunyai kesan negatif terhadap pembangunan. Tumbuhan degil enggan mekar. Tulip yang dibawa dengan putik pun tidak mahu dibuka dalam keadaan tanpa berat. Dan kemudian para saintis mengalihkan perhatian mereka kepada orkid eksotik. Sudah tentu, dari sudut pandangan agronomi, hanya keseronokan estetik yang boleh diharapkan daripada mereka, tetapi bukan tanpa alasan mereka dipanggil "anak perempuan udara". Para penyelidik berpendapat bahawa menyesuaikan diri dengan mod kewujudan epifit akan berguna di angkasa juga. Malangnya, bunga yang dihantar ke orbit jatuh, walaupun tumbuhan itu sendiri terus tumbuh dalam jisim vegetatif.

Realiti adalah, seperti biasa, di suatu tempat di tengah-tengah. "Bunga komik" utama adalah tumbuhan sederhana dari keluarga kekacang - Arabidopsis. Di stesen Salyut-7, angkasawan A. Berezovoi dan V. Lebedev pada tahun 1982, menggunakan pemasangan Fiton, berjaya bukan sahaja membuat Arabidopsis mekar, tetapi juga untuk mengumpul benih angkasa pertama. Sudah tentu, tumbuhan ini adalah salah satu yang paling bersahaja dalam keadaan terestrial biasa, tetapi untuk ruang ini adalah pencapaian sebenar.

Bantuan dari angkasa, atau keajaiban pembiakan angkasa

Tidak ada tukang kebun atau tukang kebun yang tidak akan berpuas hati dengan buah yang bersaiz besar. Sudah tentu, ia akan mengambil banyak usaha untuk mengembangkan pemegang rekod, tetapi ada orang yang akan mengesyaki gangguan makhluk asing dan bantuan dari angkasa lepas. Kenyataan-kenyataan ini akan kelihatan hebat dan juga tidak masuk akal berkaitan dengan budaya biasa, tetapi jika idea itu di udara, seseorang pasti akan melaksanakannya.

Mendapat idea itu, orang Cina menyertai perlumbaan untuk pemilihan angkasa lepas, kerana masalah makanan di negara ini sangat meruncing dan "sayuran angkasa" akan berguna. Para saintis China telah menghantar benih ke angkasa sejak 2001 pelbagai tumbuhan, yang, setelah terdedah kepada sinaran kosmik, sekali lagi jatuh ke tanah dan disemai di ladang pembiakan khas. Jumlah benih yang dihantar ke orbit adalah sangat ketara. Pada tahun 2006, China melancarkan satelit pertanian murni pertama dengan 2,000 biji benih. Dan kini, setahun kemudian, sayur-sayuran angkasa pertama muncul untuk dijual. Pembiakan ruang memungkinkan untuk mendapatkan varieti baru tanaman pertanian yang melebihi varieti darat biasa dari segi berbuah.

Orang Amerika mendekati pemilihan angkasa dengan lebih rumit. Mereka menghantar benih tomato transgenik pertama ke orbit, yang, terima kasih kepada perubahan dalam genom, sepatutnya tidak bertindak balas secara negatif terhadap ketiadaan graviti. Percubaan angkasa lepas gagal dan tumbuhan yang ditanam di angkasa mati, tetapi benih yang kembali ke bumi ternyata menjadi tumbuhan yang indah dengan sifat yang agak luar biasa.

Jika sifat-sifat sayuran angkasa belum cukup dikaji, maka baru tumbuhan hiasan yang diperolehi terima kasih kepada program angkasa boleh mengejutkan, memukau dan menyampaikan keseronokan estetik. Perlu disebutkan program Optimara Space Violet, khusus untuk pembiakan violet angkasa. Benih violet uzambar menghabiskan 6 tahun lama di orbit angkasa dan, ternyata, tidak sia-sia. Akibatnya, jenis dengan jumlah yang besar bunga dan peduncle (sehingga 20 pada masa yang sama), yang mampu mekar hampir berterusan.

Yang pasti, sedikit masa akan berlalu dan kami akan mula memanggil tumbuhan yang tinggal di Rumah Hijau Lunar sebagai kosmik, dan bukan hanya tumbuhan yang pernah melawat angkasa lepas.

Ramai angkasawan telah mencuba menanam tumbuhan di atas kapal. kapal angkasa.Penduduk Kuban kami juga menjaga rakan-rakan hijau mereka. Kami telah menulis tentang penyelidikan Viktor Gorbatko dan Pham Tuan, dan kini kami menawarkan bahan mengenai eksperimen tanaman angkasa oleh Vitaly Sevastyanov dan Anatoly Berezovy

G. Beregovoi dengan menarik menceritakan tentang eksperimen pertama menanam kacang oleh angkasawan dalam buku "Ruang untuk penduduk bumi":

“Orang ramai cenderung merasakan penglibatan mereka dalam alam duniawi di mana sahaja dia berada. Tetapi apabila anda mendapati diri anda berada di luar planet asal anda, ia dilihat terutamanya secara mendadak. Beri perhatian dengan keseronokan dan kemesraan yang dibincangkan oleh angkasawan tentang rupa Bumi dari ketinggian orbit. Nah, jika sekeping dunia yang hidup mengembara bersama mereka dalam kekosongan ruang yang tidak bernyawa, maka keprihatinan terhadap "orang sebangsa" menjadi sangat lembut. Walaupun "rakan senegara" ini adalah tangkai hijau kacang biasa. Ngomong-ngomong, A. Gubarev dan G. Grechko dibesarkan di Salyut-4, dan kemudian peserta ekspedisi seterusnya P. Klimuk dan V. Sevastyanov menanamnya semula.

Di atas kapal stesen Angkasa terdapat pemasangan khas untuk tumbuh tumbuhan dalam graviti sifar - "Oasis". Keadaan biasa telah dicipta untuk tumbuh-tumbuhan di dalamnya, dan angkasawan setiap hari memerhatikan haiwan peliharaan hijau mereka dan menjaga mereka.

Tidak mempunyai data yang boleh dipercayai tentang bagaimana ketidakberatan mempengaruhi perkembangan tumbuhan, pengarang eksperimen meletakkan bijirin ke dalam "Oasis" mereka secara rawak (oleh itu, pucuk pertama tidak begitu penting: hanya 3 daripada 36 biji bercambah). Di Bumi, sudah tentu, akar sentiasa masuk ke dalam tanah, ke bawah, dan anak benih mencapai cahaya. Tetapi bagaimana dengan kacang di angkasa, di mana tidak ada atas atau bawah? Di mana dia harus berkembang?

Ternyata kacang itu tidak didorong oleh graviti, tetapi oleh orientasi kutub yang dipanggil secara genetik yang tertanam di dalamnya: jika anak benih diarahkan ke arah cahaya, maka akarnya pastinya ke arah yang bertentangan. Ini bermakna bahawa seseorang hanya perlu membantu kacang - untuk mengorientasikannya terlebih dahulu supaya akarnya tertanam di dalam tanah, dan anak benih diarahkan ke arah cahaya - dan anak benih disediakan. Jika tidak, tumbuhan itu akan mati.

Andaian saintis telah diperiksa oleh ekspedisi kedua pada Salyut-4. P. Klimuk dan V. Sevastyanov membawa bersama mereka Oasis yang lebih baik dan bahan benih ke orbit. Disusun bijirin mengikut tugasan. Dan pada hari kesepuluh, ahli biologi bertanya kepada angkasawan: bagaimana, mereka berkata, adakah tumbuhan di sana?

- Semuanya teratur, - V. Sevastyanov melaporkan dengan tenang, - anda boleh menuai - anak panah bawang telah mencapai 10-15 cm.

- Anak panah apa, busur jenis apa? - mereka terkejut pada mulanya di Bumi, tetapi dengan cepat menyedari: - Kami faham, ini adalah jenaka, kami memberi anda kacang, bukan mentol.

"Kami mempunyai biji kacang, betul," jurutera penerbangan itu kasihan kepada ahli biologi, "tetapi kami membawa dua mentol bersama kami dari rumah, menanamnya, boleh dikatakan, di atas rancangan itu. Dan hampir semua kacang telah meningkat, kini mereka membesar. Jadi anda boleh hidup di angkasa lepas.

Walau bagaimanapun, eksperimen lanjut dengan tumbuhan, yang dilakukan pada penerbangan yang lebih lama sudah berada di stesen orbit Salyut-6, membawa saintis banyak kejutan baru. Kacang yang sama, bertentangan dengan jaminan V. Sevastyanov bahawa ia adalah mungkin untuk hidup di angkasa, atas sebab tertentu tidak dapat bertahan di sana. Dari semasa ke semasa mereka menanamnya di "taman di atas awan", benih bercambah, tumbuh-tumbuhan berkembang normal dan ... mati. Benih "Ruang Angkasa" tidak berjaya dalam apa cara sekalipun, walaupun penjagaan tumbuhan dianjurkan bukan sahaja dengan teliti, malah ... dia sangat penyayang. Angkasawan bekerja setiap hari di "taman" mereka, memelihara setiap pucuk, tetapi hasilnya adalah sama - mereka tidak dapat dipelihara. Beberapa riket tumbuh tanpa berat ...

Namun begitu, saintis mahupun angkasawan tidak berputus asa, tidak berputus asa.”

Adakah penduduk bumi akan dapat menyemai ladang di planet lain? Untuk dapat menyanyi selepas angkasawan dan pemimpi bahawa "pokok epal akan mekar di Marikh juga"? Mungkin tidak lama lagi kami akan menjawab soalan ini. Sementara itu - mari kita bercakap tentang beberapa penyelidikan ruang angkasa khusus, yang bertujuan untuk mengkaji kelakuan tumbuhan dalam keadaan graviti.

Kerja ini diterbitkan dalam pertandingan artikel sains popular, yang diadakan di persidangan "Biologi - sains abad ke-21" pada tahun 2015.

Mungkin, ramai orang mempunyai soalan: adakah tumbuhan juga mempunyai tingkah laku? Bukankah hak milik makhluk hidup ini adalah hak prerogatif wakil-wakil dunia haiwan secara eksklusif? Ternyata - tidak! Bayangkan, tumbuhan juga mempunyai "cip" mereka sendiri, termasuk: kepekaan terhadap rangsangan luar, proses reseptor yang berbeza, tindak balas khusus kepada cahaya, suhu, graviti. Dan - yang sangat ingin tahu - tumbuhan mempunyai keupayaan yang menakjubkan untuk menentukan kedudukan mereka di angkasa. Mengenai fenomena yang menakjubkan ini flora Saya cadangkan kita bercakap.

Graviti: satu langkah kecil untuk tumbuhan, lompatan besar untuk seorang saintis

Dengan cara ini, Arabidopsis adalah tumbuhan pertama yang bukan sahaja menunjukkan dirinya dalam eksperimen mengenai kesan ketiadaan graviti pada pertumbuhan, tetapi juga lulus. kitaran penuh pembangunan di angkasa lepas, setelah berjaya menahan kesan semua keadaan luar angkasa yang buruk.

Fitohormon: Tumbuhan Juga Terasa!

Rajah 3. Akar statosit dalam kedudukan tegak. TAPI - bahagian proksimal sel (terletak lebih dekat dengan pusat). DALAM - bahagian distal sel (periferal). 1 - dinding sel, 2 - retikulum endoplasma, 3 - plasmodesma, 4 - nukleus, 5 - mitokondria, 6 - sitoplasma, 7 - statolit, 8 - akar, 9 - penutup akar, 10 - statosit. Lukisan daripada Wikipedia.

Mari kita fikirkan soalan: bagaimana tumbuhan memahami di mana mereka mempunyai bahagian bawah dan di mana bahagian atasnya? Seseorang, sebagai contoh, pada bila-bila masa boleh menentukan sama ada dia berdiri di atas tanah atau berbaring tidak berdaya (untuk keupayaan untuk menentukan tempatnya di angkasa, anda boleh mengucapkan terima kasih kepada alat vestibular). Dan tumbuhan yang tidak bergerak dan senyap perlu cemerlang dalam cara lain.

Jadi, wakil kerajaan tumbuhan mempunyai kumpulan khas sel statosit, yang mengandungi struktur berat tertentu yang cepat mengendap di bawah tindakan graviti (Rajah 3). Pembentukan ini dipanggil statolit.

Katakan tumbuhan itu membongkok ke tanah - hebat, statolith mula bermain, yang "jatuh" ke bawah (iaitu, mendakan) di bawah pengaruh graviti. Akibatnya, bahagian bawah baharu (di mana terdapat statolit) dan atas (di mana tiada) terbentuk. Seterusnya, seluruh lata tindak balas dilancarkan, direka bentuk untuk berubah proses fizikal pemendapan statolith ke dalam proses biokimia yang akhirnya membawa kepada tindak balas gravitropik. Fenomena ini sangat kompleks dan tidak difahami sepenuhnya; kita hanya boleh mengatakan dengan pasti bahawa ia melibatkan seluruh rangkaian pelbagai perantara, utusan sekunder dan, sudah tentu, fitohormon. Ya, ya, bayangkan, tumbuh-tumbuhan juga mempunyai hormon tersendiri - walaupun tidak begitu popular dari segi penyelidikan seperti hormon haiwan, tetapi tetap tidak kurang menarik dan penting. Bahan-bahan ini mampu memberikan pelbagai kesan biologi. Tetapi saya cadangkan bercakap tentang auksin(dia adalah asid indole-3-acetic, IAA) sebagai penyumbang penting kepada tindak balas gravitropik.

Oleh itu, apabila tumbuhan "terbalik", IAA terkumpul di bahagian bawah organ yang dirangsang gravis (kita telah membincangkan bagaimana tumbuhan menentukan bahagian atas dan bawahnya). Ini membawa kepada kelajuan yang berbeza pertumbuhan sel pada bahagian bertentangan pucuk dan akar. ternyata begitu auksin ialah faktor penentu dalam pembentukan bengkok gravitropik. Walau bagaimanapun, adalah tidak adil untuk mengetepikan pembantu auksin - istimewa Protein PIN(dari bahasa Inggeris. pin- pin), yang mengangkutnya ke tempat hentaman. Terdapat banyak protein pembawa sedemikian dalam sel, klasifikasinya agak rumit, tetapi intinya adalah ia bergantung pada jenis dan jumlah protein ini, ke mana dia akan pergi auksin. Ternyata jika terdapat banyak protein PIN di bahagian bawah akar, maka akan ada auksin di sana untuk merangsang pertumbuhannya.

Dan akhirnya, kita sampai ke titik yang menarik seperti pengagihan protein PIN dalam ruang sel. Lagipun, protein itu sendiri, walaupun mereka dipanggil pembawa, kehilangan kemungkinan pergerakan sewenang-wenangnya. Pengedaran mereka dikawal oleh sitoskeleton. Sel tumbuhan juga mempunyai rangka sendiri, dan ia tidak diwakili oleh tulang dan rawan, tetapi oleh bahan khas: aktin, tubulin dan myosin. Adalah penting bahawa polimer struktur inilah yang menentukan mobiliti kebanyakan komponen sel. Sitoskeleton aktin adalah seperti rangkaian besar jalan yang tersebar di seluruh isipadu sel, di mana pengangkutan kebanyakan sebatian disediakan.

Namun - sitoskeleton aktin sangat sukar untuk dilihat: untuk ini, walaupun penggunaan mikroskop yang sangat kuat tidak akan mencukupi. Intinya bukan dalam saiz yang sangat kecil struktur ini, tetapi dalam visualisasi * - lagipun, mata manusia tidak dapat membezakan benang nipis yang membentuk mikrofilamen ini, walaupun pada pembesaran yang sangat tinggi. Dan di sini tumbuhan transgenik datang membantu kami. Saya pasti bahawa ramai daripada anda telah mendengar tentang mereka dalam satu cara atau yang lain, dan kebanyakannya buruk. Malah, tumbuhan transgenik adalah kit alat universal untuk ahli biologi, tanpanya adalah mustahil untuk membayangkan kerja mana-mana makmal fisiologi moden.

* - Bagaimana untuk mengatasi halangan difraksi dan membezakan butiran yang lebih kecil daripada separuh panjang gelombang, kami menulis dalam artikel " Lebih baik untuk melihat sekali, atau mikroskop resolusi ultra tinggi", dan mengenai pemenang Hadiah Nobel untuk pembangunan kaedah mikroskopi superresolution - dalam bahan" Melepasi Halangan Belauan: Hadiah Nobel dalam Kimia 2014» . Dalam mesej " » diterangkan kaedah baru penyediaan mikropreparasi, yang boleh meningkatkan resolusi dengan ketara. - Ed.

Jadi, "transgenes" adalah tumbuhan yang sama (dalam kes kami, Arabidopsis), hanya dilengkapi dengan protein khas untuk mencipta model eksperimen baharu. Ternyata kami mengambil Rhubarb Tal dan memperkenalkan gen protein pendarfluor hijau ke dalam DNAnya ( GFP, protein pendarfluor hijau). Dan kemudian kita memeriksa tumbuhan yang diubah di bawah mikroskop confocal khas, menerangi dengan laser. Dan, seperti yang mereka katakan, voila - kami mendapat imej digital pada output, di mana struktur dalaman dapat dilihat dengan sempurna, khususnya sitoskeleton aktin, yang kami perlukan (Rajah 4) .

* - Kepentingan GFP untuk eksperimen biologi ternyata sangat tinggi sehingga Hadiah Nobel telah dianugerahkan untuk penemuan penanda ini: “ » . Walau bagaimanapun, saintis tidak berpuas hati dan menunjukkan kepada dunia generasi baru protein pendarfluor: » . - merah.

Rajah 4. Inilah rupa sitoskeleton aktin akar apabila disinari dengan laser mikroskop confocal. Filamen nipis terang ialah mikrofilamen, sempadan sel bercahaya kurang terang. Bar skala ialah 50 µm. Foto pengarang.

Arah baharu: apa seterusnya?

Mungkin seseorang akan berminat mengapa kajian sedemikian menggunakan mikroskop confocal diperlukan dan di mana ia dilakukan? Tingkah laku tumbuhan di angkasa - tema global penyelidikan yang banyak diusahakan oleh minda saintifik. Walau bagaimanapun, saya boleh menamakan tempat tertentu di mana kajian paling aktif tentang proses gravitropisme juga berlaku - ini ialah Jabatan Fisiologi dan Biokimia Tumbuhan St. Universiti Negeri. Di sinilah kesimpulan eksperimen khusus dibuat, yang akan dibincangkan di bawah. Termasuk atas alasan bahawa saya seorang pelajar jabatan ini dan sedang mengerjakan tesis sarjana saya (saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Pusat Sumber "Pembangunan Teknologi Molekul dan Selular" Universiti Negeri St. Petersburg untuk bantuan, dan terutamanya confocal indah mereka mikroskop Leica TCS SPE).

Dan sekarang, setelah membiasakan diri dengan alat utama, kami beralih terus ke hasil eksperimen. Masalah asas yang menarik minat kami dalam menjalankan kerja kami ialah kelakuan tumbuhan di angkasa, dan untuk menyelesaikannya, kami menjalankan eksperimen pada gravistimulasi sampel tumbuhan dengan visualisasi lanjut sitoskeleton aktin. Tugasnya adalah untuk membandingkan akar kawalan (berkembang menegak) dan tumbuhan Arabidopsis yang dirangsang graviti (terletak mendatar), serta mengkaji kesan pelbagai reagen pada mereka.

Ternyata dalam tumbuh-tumbuhan yang biasanya (menegak) membangun terdapat banyak mikrofilamen berorientasikan paksi - iaitu, yang diarahkan bersama dengan vektor graviti. Tetapi dalam kes rangsangan graviti, apabila Arabidopsis berbaring di sisinya, perubahan berlaku - khususnya, bahagian filamen aktin yang terletak secara serong atau berserenjang dengan permukaan Bumi meningkat. Ini bermakna bahawa akar benar-benar mengetahui bahawa bahagian atas dan bawah tidak lagi berada di tempat sebelumnya, dan sudah 20-30 minit selepas "anjakan kutub" ini ia mula menyesuaikan diri secara aktif dengan keadaan baru kerana orientasi semula sitoskeletonnya. Mekanisme ini mendasari pembentukan selekoh gravitropik - struktur yang telah kita bincangkan sejak sekian lama dan keras.

Keputusan yang lebih menarik diperoleh apabila tumbuhan yang sama dirawat dengan pelbagai reagen (Rajah 5). Adalah diketahui bahawa di bawah tekanan (contohnya, semasa rangsangan graviti), sel tumbuhan mula mensintesis hormon tekanan - etilena, yang menghalang proses pertumbuhan akar dan perkembangan pucuk, tetapi tidak mengganggu tindak balas gravitropik. Pada pemprosesan tambahan Rawatan akar Arabidopsis dengan larutan ethephon (dari mana etilena terbentuk) mendedahkan pembongkaran hampir keseluruhan sitoskeleton, dan semakin lama tumbuhan itu terdedah kepada kesan sedemikian, semakin banyak mikrofilamen aktin dimusnahkan. Selekoh gravitropik terbentuk, tetapi akarnya lebih pendek.

Asid salisilik mempercepatkan penyusunan semula sitoskeleton dan secara amnya menghalang tindak balas gravitropik akibat penindasan sintesis etilena. Iaitu, akar tumbuhan tidak menganggap flip 90 darjah sebagai tekanan: selepas semua, etilena, yang direka untuk menandakan perubahan tekanan, tidak dikeluarkan. Walau bagaimanapun, selepas sejam, kesan salisilat menjadi lemah, dan tumbuhan, berasa tertekan, boleh membentuk bengkok.

Tetapi apabila Ca 2+ dikeluarkan dari dinding sel dengan larutan EGTA (yang menggalakkan pengikatan ion kalsium), pembentukan lenturan gravitropik telah dihalang sepenuhnya.

Kesimpulannya, kita boleh mengatakan bahawa semua bahan ini mempunyai kesan mereka sendiri terhadap pertumbuhan tumbuhan, dan mampu untuk menekan tekanan dan meningkatkan kesan graviti.

Rajah 5. Tumbuhan yang telah menjalani pelbagai rawatan. Pada baris atas- kedudukan normal (menegak) akar, di bawah- akar dirangsang graviti (terbalik). Dalam kes EGTA, dua pewarna digunakan: cyan menunjukkan sitoskeleton aktin, dan fuchsia menunjukkan nukleus sel. Foto pengarang.

Varian menegak dan mendatar (dalam kes putaran tumbuhan 90 darjah mengikut arah jam) pertumbuhan Arabidopsis dalam masa 12 jam. Kol-0 - jenis liar, GFP-fABD2- Tumbuhan Col-0 diubah dengan binaan GFP-fABD2. Dalam kes sampel gravistimulated ( di sebelah kanan) pembentukan selekoh gravitropik di bawah pengaruh perubahan dalam vektor graviti diperhatikan. Anak panah menunjukkan hujung akar, sel yang berfungsi sebagai objek untuk mengkaji sitoskeleton aktin.

Sebenarnya, kajian ini baru bermula. Kami masih mempunyai eksperimen baharu yang berkaitan dengan rawatan rhubarb Tal dengan pelbagai pengaktif dan perencat pertumbuhan, pengawal selia pengangkutan auksin. Ngomong-ngomong, belum ada artikel saintifik rasmi: lagipun, kerja tidak berhenti, secara literal setiap minggu kita boleh bercakap tentang hasil baru.

Saya fikir persoalan mungkin timbul: mengapa eksperimen ini diperlukan sama sekali? Untuk lebih memahami mekanisme tindak balas tegasan di bawah keadaan perubahan dalam vektor graviti. Ini akan membantu untuk lebih memahami apa sebenarnya yang dialami oleh tumbuhan dalam graviti sifar.

Bilakah akan ada kehidupan di Marikh?

Idea penerbangan terancang orang ke Marikh dengan tujuan menubuhkan koloni di sana bukanlah perkara baru, tetapi kontroversi mengenai isu ini bermula sejak idea itu mula-mula dinyatakan. Terdapat banyak skeptik dahulu dan sekarang.

Artikel yang diterbitkan baru-baru ini mendakwa bahawa terdapat beberapa kebarangkalian bahawa kapal Marikh boleh menjadi kapal hantu jika suar yang tidak dirancang berlaku di Matahari semasa penerbangan. Dos sinaran dalam kes ini akan meningkat dengan susunan magnitud dan dengan mudah membunuh anak kapal.

Walau bagaimanapun, teknologi sentiasa berkembang - walaupun perlahan, jika kita bercakap tentang perjalanan antara planet, tetapi masih ... Projek kapal angkasa dengan permukaan perisai pelindung unik yang mampu menyediakan perlindungan yang boleh dipercayai sepanjang tempoh penerbangan, dan oleh itu masalah sinaran boleh dipertimbangkan secara teori diselesaikan.

Dalam artikel yang sama, penulis menyatakan pendapat bahawa seseorang, pada dasarnya, tidak dapat wujud dan bekerja bersama orang yang sama untuk masa yang lama. Angkasawan suatu hari nanti boleh membunuh satu sama lain hanya kerana seseorang memijak kaki orang lain. Dan tekanan harus dipersalahkan untuk segala-galanya, terutamanya dari fakta bahawa tidak ada tempat untuk menunggu bantuan dalam "perangkap tikus" marsoleet dan tidak ada kapsul penyelamat untuk melarikan diri ke Bumi.

Stress membunuh, itu benar. Tetapi mari kita lihat halaman projek Marikh Satu(Rajah 6), dalam bahagian "Pemilihan calon" - dan kita akan melihat bahawa keupayaan untuk menghadapi kompleks dan situasi konflik(yang dipanggil rintangan tekanan) mungkin merupakan kriteria pemilihan utama untuk angkasawan masa depan. Di samping itu, peserta projek adalah orang yang ingin mengubah hidup mereka secara radikal, berbeza dengan angkasawan profesional yang diberi tugasan tertentu sering mengabaikan pendapat peribadi mereka.

Walau apa pun, masanya belum tiba untuk penjajahan Marikh, dan kita mempunyai sekurang-kurangnya sepuluh tahun di hadapan kita. Nah, calon yang telah dipilih oleh pertandingan untuk mengambil bahagian dalam projek itu akan mempunyai latihan yang panjang dan latihan menyeluruh di Bumi. Apa yang akan berlaku - kita lihat!

Berbalik kepada keputusan eksperimen makmal semata-mata kami, harus dikatakan bahawa mereka ada kepentingan khusus untuk sains asas. Walau bagaimanapun, saya ingin berharap suatu hari nanti kajian ini akan menjadi asas kepada projek untuk berkembang sayur segar dan buah-buahan di kapal angkasa atau bahkan di planet lain (biar saya ingatkan anda bahawa setakat ini hanya beberapa sampel eksperimen gandum dan salad yang dapat melalui kitaran tumbuh-tumbuhan penuh dalam keadaan angkasa). Minat terhadap ruang luar angkasa mengiringi perkembangan tamadun, walaupun ruang ini bermaksud perkara yang sama sekali berbeza. Kini, untuk memenuhi minatnya, manusia dapat membangunkan rancangan khusus, mensimulasikan keadaan, supaya kemudian, mengikut pengiraan dan hasil eksperimen, "menyebarkan jerami" di mana mungkin. Anda lihat, dan taman Marikh akan mekar? ..

program angkasa lepas antarabangsa Marikh Satu sudah cukup dibincangkan dalam akhbar. Pengambilan calon yang telah membuat keputusan untuk membeli tiket sehala telah selesai. Pengurus projek kini menghadapi tugas yang sukar untuk menyediakan semua syarat yang perlu untuk memudahkan permulaan penjajahan Planet Merah (Rajah 7). Penjajah menetapkan matlamat yang bercita-cita tinggi untuk transformasi Marikh: ia sepatutnya mencairkan ais di sana, menyebabkan kesan rumah hijau dan, apabila kitaran air stabil, menanam tumbuhan di planet ini. Sementara itu, kami hanya mengkaji tingkah laku organisma tumbuhan dengan harapan berjaya meneroka ruang luar yang baharu.

Rajah 7. Salah satu objektif utama ekspedisi saintifik adalah untuk mengkaji pengaruh Marikh pada tumbuhan, dan kemudian pada badan mereka sendiri. Melukis daripada eggheado.com. . ;

Manusia memerlukan semua pengetahuan yang dikumpul oleh saintis selama ratusan tahun untuk memulakan penerbangan angkasa lepas. Dan kemudian lelaki itu menghadap masalah baru- untuk penjajahan planet lain dan penerbangan jarak jauh, adalah perlu untuk membangunkan ekosistem tertutup, termasuk - untuk menyediakan angkasawan dengan makanan, air dan oksigen. Menghantar makanan ke Marikh, yang terletak 200 juta kilometer dari Bumi, adalah mahal dan sukar, adalah lebih logik untuk menghasilkan produk yang mudah dilaksanakan dalam penerbangan dan di Planet Merah.

Bagaimanakah mikrograviti menjejaskan benih? Apakah sayur-sayuran yang tidak berbahaya jika ditanam di tanah yang kaya dengan logam berat di Marikh? Bagaimana untuk menubuhkan ladang di atas kapal angkasa? Para saintis dan angkasawan telah mencari jawapan kepada soalan-soalan ini selama lebih daripada lima puluh tahun.

Konstantin Tsiolkovsky menulis dalam The Purposes of Astronomy: "Mari kita bayangkan permukaan kon yang panjang atau corong, tapak atau bukaan lebarnya ditutup dengan permukaan sfera yang telus. Ia menghadap terus ke Matahari, dan corong berputar mengelilingi paksi panjangnya (ketinggian). Pada dinding dalaman kon yang legap terdapat lapisan tanah lembap dengan tumbuh-tumbuhan yang ditanam di dalamnya. Jadi dia mencadangkan untuk mencipta graviti buatan untuk tumbuhan. Tumbuhan harus dipilih prolifik, kecil, tanpa batang tebal dan bahagian yang tidak berfungsi di bawah sinar matahari. Oleh itu, penjajah boleh sebahagiannya dibekalkan dengan bahan aktif biologi dan unsur mikro dan menjana semula oksigen dan air.

Pada tahun 1962, ketua pereka OKB-1, Sergei Korolev, menetapkan tugas: "Kita harus mula membangunkan" Rumah Hijau (OR) menurut Tsiolkovsky", dengan peningkatan pautan atau blok secara beransur-ansur, dan kita harus mula bekerja pada "tanaman angkasa lepas. ”.

Manuskrip K.E. Tsiolkovsky "Album perjalanan angkasa lepas", 1933. Suatu punca

USSR melancarkan satelit Bumi buatan pertama ke orbit pada 4 Oktober 1957, dua puluh dua tahun selepas kematian Tsiolkovsky. Sudah pada bulan November tahun yang sama, kacukan Laika telah dihantar ke angkasa, anjing pertama yang sepatutnya membuka jalan ke angkasa untuk manusia. Laika meninggal dunia akibat terlalu panas dalam masa lima jam sahaja, walaupun penerbangan itu dijadualkan selama seminggu - kali ini cukup oksigen dan makanan.

Penerbangan Belka dan Strelka pada Ogos 1960 lebih berjaya untuk anjing dan haiwan yang menemani mereka - empat puluh tikus dan dua tikus. Bersama-sama dengan Bahtera Nuh ini, saintis Soviet menghantar benih jagung, gandum, kacang polong dan bawang ke angkasa. Seluruh pasukan turun ke Bumi dalam bekas yang direka untuk penerbangan manusia masa hadapan. Tetapi ini tidak mencukupi - seorang lelaki terpaksa memulakan pertanian di angkasa.

Anjing Laika, anjing pertama di orbit Bumi

Dalam buku Space for Earthlings, angkasawan Georgy Beregovoy, ahli ekspedisi Soyuz-3, menulis bahawa adalah lumrah bagi seseorang untuk merasakan rasa kepunyaan alam duniawi, di mana sahaja dia berada: "Tetapi apabila anda mendapati diri anda berada di luar diri anda. planet asal, ini dilihat terutamanya akut. Beri perhatian dengan keseronokan dan kemesraan yang dibincangkan oleh angkasawan tentang rupa Bumi dari ketinggian orbit. Nah, jika sekeping dunia yang hidup mengembara bersama mereka dalam kekosongan ruang yang tidak bernyawa, maka keprihatinan terhadap "orang sebangsa" menjadi sangat lembut. Walaupun "orang sebangsa" ini adalah tangkai hijau kacang biasa. Ngomong-ngomong, dialah yang ditanam di Salyut-4 oleh A. Gubarev dan G. Grechko, dan kemudian sekali lagi ditanam oleh peserta ekspedisi seterusnya - P. Klimuk dan V. Sevastyanov.

Stesen orbit Salyut-4, yang dilancarkan pada 1974, mempunyai kemudahan Oasis untuk menanam tumbuhan dalam graviti sifar. Georgy Grechko menulis dalam buku Angkasawan No. 34 bahawa bekerja dengan sistem adalah salah satu yang paling eksperimen yang menarik dalam penerbangannya. Persediaan adalah hidroponik, tidak ada tanah, kacang harus bercambah dalam kain kasa yang direndam. Sejurus selepas memulakan kerja dengan Oasis, angkasawan menyedari bahawa air tidak mengalir ke satu kuvet, dan terlalu banyak air ke kuvet yang lain, menyebabkan kacang membusuk. Titisan air yang besar jatuh dari pemasangan, selepas itu Grechko mengejar di sekitar stesen dengan serbet. Dia memotong hos dan menyiram kacang dengan tangan sambil bermain-main dengan mesin selama beberapa jam.

Angkasawan itu mengakui bahawa kerana kebencian terhadap biologi di sekolah, dia hampir merosakkan eksperimen itu. Dia menganggap bahawa pucuk itu terjerat dalam kain, tumbuh dengan tidak betul, dan membebaskannya dari kain kasa, tetapi ini tidak membantu. Ternyata dia mengelirukan akar dengan batang.

Percubaan tamat dengan jayanya. Buat pertama kali di angkasa, tumbuhan telah berkitar dari biji ke tangkai kacang dewasa. Tetapi daripada 36 biji, hanya tiga yang bercambah dan membesar.

"Oasis-1" dalam Muzium Peringatan angkasawan. Suatu punca

Para saintis telah mencadangkan bahawa masalah itu timbul disebabkan oleh orientasi genetik - anak benih harus mencapai cahaya, dan akar - ke arah yang bertentangan. Mereka menambah baik Oasis, dan ekspedisi seterusnya membawa benih baru ke orbit.

Busur telah berkembang. Vitaly Sevastyanov melaporkan kepada Bumi bahawa anak panah telah mencapai sepuluh hingga lima belas sentimeter. “Anak panah apa, busur apa? Kami faham bahawa ini adalah jenaka, kami memberi anda kacang, bukan bawang, "kata mereka dari Bumi. Jurutera penerbangan menjawab bahawa angkasawan mengambil dua mentol dari rumah untuk menanamnya di atas rancangan itu, dan meyakinkan para saintis - hampir semua kacang bertunas.

Tetapi tumbuhan enggan mekar. Pada peringkat ini, mereka mati. Nasib yang sama menanti bunga tulip, yang mekar dalam pemasangan Buttercup di Kutub Utara, tetapi tidak di angkasa.

Tetapi bawang boleh dimakan, yang berjaya dilakukan pada tahun 1978 oleh angkasawan V. Kovalenok dan A. Ivanchenkov: "Mereka melakukan kerja yang baik. Mungkin sekarang kita akan dibenarkan makan bawang sebagai ganjaran.

Teknik - belia, 1983-04, halaman 6. Kacang polong di loji "Oasis"

Angkasawan V. Ryumin dan L. Popov pada April 1980 menerima pemasangan Malachite dengan orkid yang sedang mekar. Orkid melekat pada kulit pokok dan dalam rongga, dan saintis merasakan bahawa mereka mungkin kurang terdedah kepada geotropisme - keupayaan organ tumbuhan untuk mencari dan membesar dalam arah tertentu berbanding pusat. dunia. Bunga-bunga itu gugur selepas beberapa hari, tetapi pada masa yang sama, daun baru dan akar udara terbentuk di dalam orkid. Tidak lama kemudian, krew Soviet-Vietnam dari V. Gorbatko dan Pham Tuay membawa bersama mereka Arabidopsis yang telah dewasa.

Tumbuhan tidak mahu mekar. Benih bercambah, tetapi, sebagai contoh, orkid tidak mekar di angkasa. Para saintis diperlukan untuk membantu tumbuhan mengatasi tanpa berat. Ini dilakukan, antara lain, dengan bantuan rangsangan elektrik zon akar: saintis percaya bahawa medan elektromagnet Bumi boleh menjejaskan pertumbuhan. Kaedah lain mencadangkan rancangan yang diterangkan oleh Tsiolkovsky untuk mencipta graviti buatan - tumbuhan ditanam dalam emparan. Emparan membantu - pucuk itu berorientasikan sepanjang vektor daya emparan. Akhirnya, angkasawan mendapat jalan mereka. Arabidopsis mekar di Svetoblok.

Di sebelah kiri dalam imej di bawah ialah rumah hijau Fiton di atas kapal Salyut-7. Buat pertama kali di rumah hijau orbit ini, rezukhovidka (Arabidopsis) Talya melalui kitaran pembangunan penuh dan memberikan benih. Di tengah - "Svetoblok", di mana Arabidopsis mekar buat kali pertama di atas kapal Salyut-6. Di sebelah kanan adalah rumah hijau di atas kapal "Oasis-1A" di stesen "Salyut-7": ia dilengkapi dengan sistem pengairan separa automatik bermeter, pengudaraan dan rangsangan elektrik akar dan boleh menggerakkan kapal yang semakin meningkat dengan tumbuhan relatif kepada sumber cahaya.

"Fiton", "Svetoblok" dan "Oasis-1A"

Pemasangan "Trapezia" untuk kajian pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Suatu punca

Kit benih

Log penerbangan stesen Salyut-7, lakaran oleh Svetlana Savitskaya

Rumah hijau automatik pertama di dunia "Svet" telah dipasang di stesen Mir. Angkasawan Rusia menjalankan enam eksperimen di rumah hijau ini pada tahun 1990-an-2000-an. Mereka menanam salad, lobak dan gandum. Pada 1996-1997, Institut Masalah Bioperubatan Akademi Sains Rusia merancang untuk menanam benih tumbuhan yang diperoleh di angkasa - iaitu, untuk bekerja dengan dua generasi tumbuhan. Untuk eksperimen, kacukan kubis liar setinggi kira-kira dua puluh sentimeter telah dipilih. Tumbuhan itu mempunyai satu tolak - angkasawan terpaksa berurusan dengan pendebungaan.

Hasilnya menarik - benih generasi kedua diterima di angkasa, dan mereka juga bercambah. Tetapi tumbuhan tumbuh hingga enam sentimeter dan bukannya dua puluh lima. Margarita Levinskikh, seorang penyelidik di Institut Masalah Bioperubatan Akademi Sains Rusia, mengatakan bahawa angkasawan Amerika Michael Fossum melakukan kerja yang baik dalam pendebungaan tumbuhan.

Video Roscosmos tentang menanam tumbuhan di angkasa. Pada 4:38 - tumbuhan di stesen Mir

Pada April 2014, kapal kargo Dragon SpaceX menghantar kemudahan penanaman hijau Veggie ke Stesen Angkasa Antarabangsa, dan pada bulan Mac, angkasawan mula menguji ladang orbit. Pemasangan mengawal cahaya dan aliran nutrien. Pada Ogos 2015, sayur-sayuran segar yang ditanam dalam mikrograviti dimasukkan ke dalam menu angkasawan.

Selada yang ditanam di Stesen Angkasa Antarabangsa

Beginilah rupa sebuah ladang stesen angkasa pada masa hadapan

Rumah hijau Lada beroperasi di segmen Rusia Stesen Angkasa Antarabangsa untuk eksperimen Plants-2. Pada penghujung 2016 atau awal 2017, versi Lada-2 akan muncul di atas kapal. Institut Masalah Bioperubatan Akademi Sains Rusia sedang mengusahakan projek-projek ini.

Pengeluaran tanaman angkasa tidak terhad kepada eksperimen dalam graviti sifar. Untuk menjajah planet lain, seseorang perlu membangun pertanian di atas tanah, yang berbeza dari bumi, dan di atmosfera, yang mempunyai komposisi yang berbeza. Pada tahun 2014, ahli biologi Michael Mautner menanam asparagus dengan kentang di tanah meteorit. Untuk mendapatkan tanah yang sesuai untuk penanaman, meteorit itu dikisar menjadi serbuk. Secara empirik, beliau dapat membuktikan bahawa bakteria, kulat mikroskopik dan tumbuhan boleh tumbuh di atas tanah yang berasal dari luar angkasa. Bahan kebanyakan asteroid mengandungi fosfat, nitrat, dan kadangkala air.

Asparagus ditanam di tanah meteor

Dalam kes Marikh, di mana terdapat banyak pasir dan habuk, pengisaran batu tidak diperlukan. Tetapi akan ada masalah lain - komposisi tanah. Terdapat logam berat di dalam tanah Marikh, jumlah yang meningkat dalam tumbuhan berbahaya bagi manusia. Para saintis Belanda telah meniru tanah Marikh dan telah menanam sepuluh tanaman beberapa spesies tumbuhan di atasnya sejak 2013.

Hasil daripada eksperimen itu, saintis mendapati bahawa kandungan logam berat dalam kacang, lobak, rai dan tomato yang ditanam di tanah simulasi Marikh tidak berbahaya untuk manusia. Para saintis terus meneroka kentang dan tanaman lain.

Penyelidik Wager Vamelink memeriksa tumbuhan yang ditanam di tanah Marikh yang disimulasikan. Foto: Joep Frissel/AFP/Getty Images

Kandungan logam dalam tanaman yang dituai di Bumi dan dalam simulasi tanah di Bulan dan Marikh

Salah satu tugas penting ialah mencipta kitaran sokongan hayat tertutup. Tumbuhan menerima karbon dioksida dan bahan buangan anak kapal, sebagai balasan mereka memberi oksigen dan menghasilkan makanan. Para saintis menguji kemungkinan menggunakan dalam makanan alga unisel chlorella mengandungi 45% protein dan 20% lemak dan karbohidrat. Tetapi makanan berkhasiat secara teori ini tidak diserap oleh manusia kerana dinding sel yang padat. Terdapat cara untuk menyelesaikan masalah ini. Adalah mungkin untuk membelah dinding sel dengan kaedah teknologi, menggunakan rawatan haba, krayon mengisar atau kaedah lain. Anda boleh membawa bersama anda enzim yang dibangunkan khusus untuk chlorella, yang akan diambil oleh angkasawan dengan makanan. Para saintis juga boleh mengeluarkan GMO chlorella, yang dindingnya boleh dipecahkan oleh enzim manusia. Chlorella untuk pemakanan di angkasa tidak sedang dibangunkan, tetapi digunakan dalam ekosistem tertutup untuk penghasilan oksigen.

Eksperimen dengan chlorella telah dijalankan di atas stesen orbit Salyut-6. Pada tahun 1970-an, masih dipercayai bahawa berada dalam mikrograviti tidak memberi kesan buruk badan manusia- terdapat terlalu sedikit maklumat. Mereka juga cuba mengkaji kesan ke atas organisma hidup dengan bantuan chlorella, kitaran hidup yang hanya empat jam sahaja. Ia adalah mudah untuk membandingkannya dengan chlorella yang ditanam di Bumi.

Suatu punca

Peranti IFS-2 bertujuan untuk menanam kulat, kultur tisu dan mikroorganisma, dan haiwan akuatik. Suatu punca

Sejak tahun 1970-an, eksperimen telah dijalankan di USSR pada sistem tertutup. Pada tahun 1972, kerja "BIOS-3" bermula - sistem ini masih beroperasi. Kompleks ini dilengkapi dengan ruang untuk menanam tumbuhan secara terkawal keadaan buatan- fitotron. Mereka menanam gandum, kacang soya, salad chufu, lobak merah, lobak, bit, kentang, timun, coklat kemerahan, kubis, dill dan bawang. Para saintis telah dapat mencapai hampir 100% kitaran tertutup untuk air dan udara, dan sehingga 50-80% untuk pemakanan. Matlamat utama Pusat Antarabangsa untuk Sistem Ekologi Tertutup adalah untuk mengkaji prinsip-prinsip fungsi sistem sedemikian dengan pelbagai peringkat kerumitan dan membangunkan asas saintifik ciptaan mereka.

Salah satu eksperimen berprofil tinggi yang mensimulasikan penerbangan ke Marikh dan kembali ke Bumi ialah Marikh-500. Selama 519 hari, enam sukarelawan berada di kompleks tertutup. Eksperimen itu dianjurkan oleh Rokosmos dan Akademi Rusia sains, dan Agensi Angkasa Eropah menjadi rakan kongsi. Di "papan kapal" terdapat dua rumah hijau - selada tumbuh dalam satu, kacang di satu lagi. Dalam kes ini, matlamatnya bukan untuk menanam tumbuhan dalam keadaan dekat dengan ruang, tetapi untuk mengetahui betapa pentingnya tumbuhan itu kepada anak kapal. Oleh itu, pintu rumah hijau telah dimeterai dengan filem legap dan sensor dipasang untuk merakam setiap pembukaan. Dalam foto di sebelah kiri, seorang anggota kru Mars-500, Marina Tugusheva, bekerja dengan rumah hijau sebagai sebahagian daripada percubaan.

Satu lagi percubaan di atas Mars-500 ialah Rumah Hijau. Dalam video di bawah, ahli ekspedisi Alexei Sitnev bercakap tentang eksperimen dan menunjukkan rumah hijau dengan pelbagai tumbuhan.

Seseorang akan mempunyai banyak peluang untuk mati di Marikh. Dia menghadapi risiko terhempas semasa mendarat, membeku di permukaan, atau tidak terbang. Dan, sudah tentu, mati kelaparan. Pengeluaran tanaman diperlukan untuk pembentukan koloni, dan saintis dan angkasawan bekerja ke arah ini, menunjukkan contoh yang berjaya menanam beberapa spesies bukan sahaja dalam mikrograviti, tetapi juga dalam tanah simulasi Marikh dan Bulan. Penjajah angkasa lepas pasti berpeluang mengulangi kejayaan Mark Watney.