Революция растений - Стефано Манкузо

Причин, по которым нам в космическом полете нужны растения, тысячи. Если вы видели фильм Ридли Скотта 2015 года «Марсианин», с Мэттом Деймоном в роли ботаника-астронавта, вы наверняка сразу поняли, о чем речь. Гениальный Марк Уотни, брошенный своими товарищами на смерть, остается в живых благодаря тому, что выращивает картофель в марсианской земле. Некоторые причины, по которым нам не жить без растений, очевидны: они суть наша пища и кислород. Другие менее бросаются в глаза, но не менее важны для успешного полета в космос на дальнее расстояние. В качестве одной из таких причин можно указать и позитивный эффект, который растения оказывают на нашу психику.

Среди множества задач, которые следует решить перед отправкой в длительное космическое путешествие, потребности человека – одни из важнейших. При современном уровне технической оснащенности полет на Марс потребует от полугода до года (длительность зависит от целого комплекса причин, например, от объема запасов топлива на борту). Учитывая время, необходимое для возвращения на Землю, а также время, проведенное на планете (вероятно, год с небольшим) в ожидании очередного сближения Марса с Землей, мы получим приблизительный расчет длительности экспедиции: полет займет от 2 до 3 лет. А теперь представьте, что вы должны провести взаперти, в помещении площадью всего несколько квадратных метров, забитом приборами и инструментами, на одном пятачке с другими тремя или четырьмя членами экипажа, без возможности уединиться, в глубине безграничного черного пространства, и вдобавок в невесомости три года! Представляете, какой это кошмар?

Во время экспериментов на Земле, когда условия межпланетного полета воспроизводятся с помощью компьютера, у экипажей негативное воздействие на психику начало проявляться спустя несколько месяцев после старта, несмотря на то, что участников подвергали специальному отбору по принципу крепкой нервной системы. А условия симуляций даже отдаленно не были столь суровыми, как в настоящем полете. Таким образом, именно человеческий фактор является самым трудным препятствием в подготовке полета к другим планетам. Отобрать членов экипажа, которые, помимо необходимой технической квалификации, обладали бы способностью не поубивать друг друга после нескольких месяцев тесного сожительства, представляется самой важной задачей подготовки. Астронавт может проявлять горячее желание быть включенным в экипаж, но сможет ли он выдержать миссию до конца? Уже несколько лет группа специалистов работает над этим вопросом. И вы знаете, какое решение при проверках дает самые лучшие результаты? Отправить в полет группу растений – живых существ, способных оказать экипажу существенную поддержку!

Положительное влияние растений на человеческое настроение известно уже давно. Люди, страдающие психическими отклонениями, начинают себя лучше чувствовать, проходя сеансы садоводческой терапии в многочисленных центрах реабилитации по всему миру. Дети школьного возраста, страдающие синдромом дефицита внимания, показывают лучшие результаты в учебе в присутствии растений. Уже около 10 лет назад лаборатория Linv, которой я руковожу, опубликовала результаты исследования по этой теме. Мы обследовали большое количество детей в возрасте от 7 до 9 лет, учеников начальной школы (2–4-й классы) с помощью теста на внимание. Тестирование мы проводили в помещениях и вне них: в классах, окна которых выходили на другие дома, или в зеленом школьном саду. Несмотря на то что в классе была создана атмосфера, казалось бы, способствующая сосредоточению на тесте (никаких развлечений, тишина…), результаты, полученные в саду, под деревьями, были намного лучше.

Однако вернемся к проблеме растений, сопровождающих человека в космическом полете. В 2014 году на борту Международной космической станции начались исследования по выращиванию растений в мини-теплице Veggie. В теплице не только был выращен зеленый салат, но в январе 2016 года зацвели первые настоящие цветы, распустившиеся в невесомости (это были циннии). Рэймонд Вилер, директор департамента по обеспечению жизнедеятельности НАСА, признал, что подобные эксперименты весьма положительно сказываются на настроении астронавтов. По его рекомендации была интенсифицирована разработка биорегенеративных модулей жизнеобеспечения в космосе, которые посредством создания искусственных экосистем имитировали бы взаимодействие между микроорганизмами, животными и растениями, типичное для земной экологии, и в которых отходы одних служили бы ресурсом для других. В подобных модулях роль растений должна стать фундаментальной, поскольку именно они производят кислород и утилизируют углекислый газ с помощью фотосинтеза, очищают воду путем испарения и, в конце концов, поставляют свежие овощи.

Фотография лаборатории в Университете Флоренции, где мы с моими коллегами провели многие из исследований, которые я описываю в этой книге.

Выращивание растений в космосе, таким образом, неотделимо от процесса его освоения. Очень увлекательно думать о том, что исследование космоса, которое для человечества всегда было одним из столпов его воображаемого будущего, станет неразрывно связано с его древнейшей деятельностью – сельским хозяйством. Подобные соображения могут оскорбить уши инженеров и физиков, которые всегда рассматривали космические агентства как собственную, и ничью больше, вотчину. Раньше обнаружить ботаника – я уж не говорю про агронома – среди персонала космических учреждений было чем-то немыслимым. Однако в последние 20 лет ситуация изменилась. Даже самые непреклонные технократы вынуждены были признать, что присутствие растений действительно необходимо для исследования и колонизации космоса.

Суперцентрифуга, установленная в центре ЕКА в Нордвике (Голландия), позволяет создавать условия сильнейших перегрузок.

Упрощая, можно сказать, что для растения – так же, как и для любого другого существа – космическое пространство отличается от привычного, прежде всего из-за гравитации (существенно меньшей) и влияния космического излучения. Однако растения, растущие в космосе в условиях невесомости, несмотря на проявляющиеся иногда хромосомные сбои и изменения биологического цикла, умудряются успешно адаптироваться. Как недостаток силы тяжести, так и перегрузки, естественно, становятся источником стресса для них. Но, в отличие от других стрессогенных факторов: засухи, скачков температуры, засоленности почв, отсутствия кислорода и многих других, с которыми растения сталкивались на Земле за многие миллионы лет эволюции, отсутствие силы тяжести – это нечто принципиально новое. На нашей планете любое существо сталкивается с гравитационным ускорением, равным в среднем 9,81 м/сек2 (или 1 g). Гравитация при этом относится к фундаментальным силам, влияющим на любое биологическое создание и вообще на любой физический объект, находящийся на Земле. Физиология, метаболизм, структура, способы коммуникации, форма тела любого земного обитателя определяются этой силой.

Когда я утверждаю, что гравитация относится к универсальным силам, я хочу подчеркнуть, что она существует везде. Пусть очень слабо, но присутствует. Гравитация, равная нулю, существует исключительно в теории. На самом деле, вместо того, чтобы говорить о невесомости, было бы правильнее обсуждать микрогравитацию. На Земле мы тоже располагаем способами ее испытать, пусть и на короткое время.