种菜真是种族天赋?我国宇航员在太空种水稻,首次结籽有何意义?
随着本月四号晚的一道流星划过,神舟十四号飞船的返回舱完成了降落,陈冬、刘洋、蔡旭哲3名航天员纷纷表示:出舱状态良好。
这也预示着神舟十四号载人任务的完美收官,我国的载人航天科技,以及太空探索技术都会因此再上新的台阶。
毕竟,神舟十四号飞船的返回舱带回的不仅仅是航天员,还有各类珍贵的太空研究标本。
但令人大受震撼的是,这些标本中竟有着一株水稻。来自太空的水稻
众所周知,水稻是世界三大粮食作物之一,如今养活着地球上过半的人口,这意味着,水稻的栽种,在一定程度上是影响着人类繁衍的。
毕竟,人是铁饭是钢,一顿不吃饿得慌,若缺失水稻这种粮食,那世界人口的数量必定也会大打折扣。
值得一提的是,该理念在太空探索领域中也同样适用,要知道,人类若想达成移居太空的宏愿,那粮食问题就是最先要解决的。
因此,秉承着"兵马未动粮草先行"思维的我国,便就想到了用神舟飞船来进行太空农业的研究,这就是在为以后的太空移民做准备,而前文提到的太空水稻,其实也就是该项目的实验标本。
据项目负责人郑慧琼博士介绍,水稻实验启动于本年度七月,旨在研究微重力条件下高等植物开花调控的分子机理。
当然,为了保证过程的完整性,本次实验采用的是"从种子到种子"的模式,即带着水稻种子升空,然后在失重环境下对种苗进行培育,待水稻结籽后又将其带回。
按照现在公布的资料来看,该实验从7月末注入营养液开始,直至11月25日完成结籽结束,整个项目进行了整整120天,这与水稻在地球上的生长时间相当。
另外,与水稻一同进行实验的,还有一种名为拟南芥的十字花科作物,对于大多数人而言,前面的"拟南芥"三个字是极其陌生的,但后面"十字花科"可能就要熟络一些了。
因为在这个科属中,还涵括着如小白菜、青菜和芥菜这类"桌上常客",所以,拟南芥参与实验,其实是为太空蔬菜的种植打下基础,如此一来,中国的太空农业就正式完成了"一饭一菜"的搭配了。
不过,无论是水稻的种植,还是拟南芥的培植,这些在地球上较为简单的农业活动,在太空环境下却变得十分困难。太空农业的困难
首先,我们都知道太空环境不同于地球,那里几乎没有重力的制约,这意味着,植物在开枝散叶时,就会出现随机生长的情况。
比如根茎很可能只会在泥土表面延展,而不会像在地球那般,受重力牵引向着土地深处延伸,而一旦出现这种状况,那植物的养分摄取就会出现问题,甚至连根基都会出现动摇,进而影响整株植物的成长。
最好的证明就是本次带回的水稻,根据专家们的观测和对比,太空水稻的茎叶夹角变得更大,总体的生长也显得更为松散。
而且矮秆品种还长得更矮了,就连拟南芥也受微重力的环境影响,出现了水分流动异常的情况,进而导致开花延迟,显然,这对于太空的作物种植而言,并不是什么好事。
除此之外,太空中进行浇水也是一个技术活,在地球上我们只需将水浇进盆土中,那重力就能帮助人类让水分下渗。
可在微重力环境下,这些水可没有如此"安分",它们很可能会从土堆中逃逸,在飞船内四处飘浮,对航天员和飞船机械造成不可估量的危害。
所以,为了能确保水安全,也为了能节省太空水资源,航天员往往会用薄膜封住作物,然后用注射的方式,来对植物进行补水,可谓是麻烦至极。
其次,在太空环境中从事农业生产,阳光的获取也是一大难题,毕竟,缺少了大气层的过滤,太阳辐射实在太强烈,植物如果被直接照射,那很可能会出现死亡的情况。
所以,现有的太空农业种植,基本都是封闭式生长,光合作用所需的阳光,则完全依靠人工照灯来替代,这无形之中加大了种植的成本和维护难度。
最后,相信大家都清楚,无论是人类,还是作物和植物那都是需要供氧才能生存的,尽管,植物能够通过光合作用释放氧气,但前提是植物必须要有氧活下来。
但太空的环境下,氧气那可是稀罕物,现在进行小范围试验,氧气还可以分流供给,可若是形成规模化的种植,那氧气必然会成为新的问题。
针对这一问题,俄罗斯克拉斯诺亚尔斯克生物物理研究所曾做过一项循环供给实验,专家组在地面建造了两个模拟太空环境的作物实验室,一个种上蔬菜和粮食,另一个则培植能够产氧的小球藻。
按照专家组的设想,这两个实验室只要连通,那二氧化碳和氧气就能完成循环,让小球藻和作物都能同时存活。
然而,当实验室正式连通后,人们却发现作物的生长出现各种异常,比如小麦的生长发育变缓、黄瓜没有开花,以及马铃薯停止生长等,这也意味着循环种植实验的失败。
因此,就眼下技术来看,要想在太空中进行规模化种植,似乎还不太可能,人类仍需要不断投入资金和支持,来对以上的技术难关进行突破。
说到这里,可能有人也会提出疑问:那眼下太空农业的意义到底是什么,难道就为了"烧钱"吗?太空农业的意义
事实上,正如前文提到的,现在所有的投入和付出,其实都是为了以后的太空移民做准备。
比如人类若是能"突围"太阳系进行星际探险,那一次宇宙探险的行程短则数十年,长可达百余年。
届时,探险队员势必就需要在飞船上繁衍生息、需要在飞船上进行蔬菜和粮食的种植,以此来完成自给自足,总不可能还让光年之外的地球继续供给物资吧。
另外,就眼下地球的生态恶化情况来看,未来能够从事农业生产的地方将变得越来越少,唯有把粮食和蔬菜的种植放到太空进行,那才是人类未来的出路。
如此一来,既能照拂到地球居民的需求,还能进一步供给外星移民,简直就是一举两得的典范。
同时,太空农业在一定程度上,还可以解决飞船的生态循环问题,比如氧气的制造、排泄物做肥料,以及二氧化碳的分解等,这些工作若用机械来进行,那都是有代价和时限的,可若是依靠植物完成,那几乎能等同于无限,这对太空探索而言,是相当大的助力。
当然,除去以上这些未来的有益条件外,太空农业对于眼下也是有影响的,比如作物品种的改善。
这听起来可能有些玄幻,却也是事实,因为一众航天大国积极地把种子送上太空,其目的之一就是想借助宇宙的辐射,来让农作物的基因发生突变,最好的证明就是拟南芥。
要知道,拟南芥可是目前太空培植的热门作物,其原因就在于它染色体较少,且繁育周期较短。
简单来说,就是在短时间之内,拟南芥就能生长数代,这让它拥有了更多变异的机会,也较少的染色体,也让科学家们能够更好地捕捉到变异细节,进而能够指导人类对其余植物进行改进。
另外,植物作为地球生态的参与者和缔造者,在未来也势必是殖民星球生态的改造者,若是研发出一种能够在太空环境生长的植物,那人类距离移居太空也定然会更进一步。
而如今我国率先完成了水稻的结籽实验,也意味着,中国已处在该领域的领先水平,相信在不远的将来,太空作物也必将在中国实验室诞生,且让我们拭目以待吧。参考资料:
《聚焦 | 120天,"从种子到种子"——国际首次!我国完成水稻全生命周期空间培养实验》--------新疆科技
《约30厘米高!中国空间站种的水稻"生长状态良好" 》-------光明网
《国际首次!我国完成水稻全生命周期空间培养实验 》---------北京科协
《我国在国际上首次在轨完成水稻全生命周期空间培养实验》-------央广网
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