Исследовательская деятельность

Тема:  Влияние условий микрогравитации на рост и развитие  растений на примере репчатого лука

Актуальность:

´ Питание в космосе – одна из важнейших составляющих жизни. В невесомости, в тесном пространстве космического корабля, изменяются чувства человека и просто необходимы элементы комфорта, которые напоминали бы ему о Земле. Именно потому качественной и полноценной еде уделяется большое внимание.

´ Продуктивные космические оранжереи должны в космических полетах давать космонавтам кислород и пищу, а также перерабатывать отходы их жизнедеятельности.

´ Первое растение, выращенное и съеденное в космосе — это обычный зелёный лук. Питательные вещества для роста зелени находятся в самой луковице, в ней сосредоточен почти полный запас необходимых для развития веществ.

 Первым идею — выращивать растения в космосе — выдвинул основоположник космонавтики Константин Циолковский. Задолго до начала пилотируемых полетов он заявил, что в будущем растения станут главным источником питания и поддержания атмосферы на космических кораблях.

В этой работе К. Э. Циолковский подробно описал не только, как можно искусственно создать гравитацию для растений, но и продумал, какие это должны быть растения: плодовитые, мелкие, без толстых стволов. По его задумке такие растения смогут обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду.

За много десятилетий до полётов в космос Константин Эдуардович понял проблему с которой в будущем столкнулись космонавты — от консервированной и сублимированной пищи многие из них теряли аппетит, начиналась депрессия и ели только потому, что это было необходимо для поддержания сил.

Первый выращенный  в космических условиях зелёный лук в 1978 году на космической станции «Салют-4». Космонавтам Владимиру Ковалёнку и Александру Иванченкову удалось вырастить перья лука в установке «Оазис».

Эксперимент предусматривал не только вырастить растение, но и добиться процесса цветения и получение семян. Сейчас эта установка «Оазис-1» находится в Мемориальном музее космонавтики.

«Космические растения живут в специальной оранжерее с искусственным субстратом. Она снабжена автоматическим поливом: там стоят датчики влажности, которые проводят измерения через определённые промежутки времени. Система сама подсчитывает, сколько воды нужно добавить, и сама поливает. При этом в поливную воду ничего не добавляется: питаются растения за счёт удобрений пролонгированного действия, внесённых в субстрат. С невесомостью «зелёные космонавты» справляются так: корни удерживаются субстратом, а надземные части всегда тянутся к искусственному свету».

Мы попытались имитировать состояние невесомости и вырастить лук в условиях лаборатории. Чтобы сравнить процесс роста с обычной высадкой лука мы взяли 6 образцов, которые посадили в стаканчики с кокосовым субстратом, накрыв марлей корни. Процесс начался 21 января.

Репчатый лук, выбранный в качестве посадочного материала должен соответствовать ряду характеристик:

·         Головки отбирают ровные, без признаков гнили, болезней и механических повреждений;

·         Диаметр репки должен составлять не менее 3 см

·         Освободить луковицы от верхнего слоя шелухи;

·         Чтобы ускорить прорастание перьев и защитить репки от гнили, рекомендуется принять следующие меры: Аккуратно обрезать верхушку на несколько миллиметров у мелких репок, на 1-1,5 см у более крупных экземпляров. Это позволит отрастить более ровные перья и облегчит срезку. Если его сверху не обрезать, то он начинает гнить, а если подрезать, растет хорошо, не гниет. (с этим мы столкнулись в ходе исследования)

Мы высадили лук и поместили в контейнер в подвешенном состоянии и подготовили лук в стаканчиках, используя ту же методику посадки на кокосовом субстрате.  Лук экспериментальным путём отправили в условия невесомости.  Высадка осуществлялась в зимний период, поэтому дополнительно использовали свет лампы для создания постоянной температуры и освещенности. Для нормального развития растений требуется хорошая освещенность. Поэтому установка имеет светильник, заменяющий растениям Солнце. Недостаток света приведет к формированию слабых, тонких перьев бледного цвета.

В космических условиях движение воздуха создает вентилятор- без этого в невесомости не обойтись. Полив на станции-процедура особая. Вода храниться в специальном баке, из которого насосом подается к корням.

Перо первой проросшей луковицы у невесомого лука появился 30.01.23, обычного лука 27.01(по таблице)

У листьев проросшей луковицы наблюдается отрицательный геотропизм и положительный гелиотропизм. Фактором, вызывающим геотропизм, является земное притяжение, фактором, вызывающим положительный гелиотропизм, является солнечный свет

´ В ходе исследования, выяснили, что для появления первых ростков зеленого лука в состоянии невесомости потребовалось достаточно много времени. Первый росток появился -30.01 и достиг длины 35,8 см. 17.02 -38 см, 22.02-30,5 см., 25.02 -57,8, 27.02 – 41 см., поздно появившейся зеленый лук (6.03) засох. Лук, произрастающий в обычных условиях самый ранний росток дал 27.01, поздний 7.02.

´ Результаты нашего эксперимента позволили определить, насколько стресс из-за микрогравитации снижает процесс роста и развития растения.  Уменьшается активность деления клеток. Необходимо достаточно времени, чтобы адаптироваться к условиям, затормозив свое развитие на определенном уровне.

´ Наблюдения показали, что количество перьев у лука в обычных условиях выросло в 2 раза больше, чем у лука в измененном состоянии и перышки лука были более сочные, в отличии от лука, находящегося в невесомом состоянии, которые были очень тонкими, длинными  и кончики лука постепенно высыхали. Положительная динамика в росте наблюдалась у лука, выращенного в обычных условиях. Луковицы достигли значительного роста.

´ Все перья лука, достигли 15 см и готовы к употреблению. Перья лука в невесомости достигли мах -57,8 см, в обычных условиях – 42,4 см.

По вкусовым особенностям образцы не отличались.