颜士州
科学的发展,使科学家产生了宏伟的设想:要把植物送到太空中,让月球变成人类的花园和粮仓,让太空变得充满生机、一片繁荣。于是科学家开始了太空种植的研究。
失败的试验
1974年,苏联科学家发射了“礼炮4号”空间站。在“礼炮4号”空间站上,宇航员播下了小麦的种子。
在宇航员的精心管理下,第一批太空植物——小麦发芽了,长出嫩绿的麦苗。与地面上相比,小麦在太空中的发芽速度要快得多。然而,地面上的麦苗向上长,太空中的麦苗生长却没有“目标”,有时向上,有时向下,有时向左,有时向右,长得像一团乱麻;起先长得很快,15天时间长了大约30厘米;以后就渐渐枯黄、死去,没有一棵小麦能在太空中抽穗。
太空中播种小麦的试验失败了。
后来,科学家又在“礼炮6号”空间站上进行种植豆角和黄瓜的试验,同样以失败告终。
究竟是什么原因,使得植物不能在太空中正常生长呢?
失策搞的”鬼“
在太空培育植物的试验遭到严重挫折,使地面上的科学家大失所望。因为他们原先认为,太空中没有黑夜,阳光充沛,植物一定能长得格外茁壮呢。
他们研究失败的原因,发现原来在太空中,有个看不见、摸不着的家伙在妨碍着植物的生长,它就是失重。
在地面上,所有的物体都处在重力作用之下。植物长期在地球上生活,适应了地球上的重力作用,形成独特的生理功能。
到了太空中,失去重力作用,植物的生理功能就会受到影响。例如,生长激素是植物体内控制生长方向的重要物质,在地面上,由于重力作用,生长激素总是汇集在茎的弯曲部位,使茎朝着与地球引力相反的方向生长。而在失重环境中,生长激素不可能汇集在茎的弯曲处。茎失去了正确的生长方向,结果,使得植物杂乱无章地乱长。这样要不了多久,植物就会自行死亡。
失败的原因找到了,科学家立刻动手寻求解决的方法。
地面上的试验
怎样克服太空中的失重呢?
最好的办法是在空间站建立人工重力场,再在重力场中种植物。然而,人工重力场的设备庞大,造价昂贵,要在小小空间站上建立,实在不容易。
于是,又有科学家想出了新方法:给植物通电。
在地球上,土壤和植物之间存在着明显的电位差,每时每刻,土壤中都有电子流通过植物的根,向着茎和叶梢的方向发射出去。这种电子流,对植物体内生长激素的分布也有明显影响。在太空中,能不能用通电刺激来抵消失重对植物產生的影响呢?
科学家先在地面上做试验。他们设计了一种回转器,在回转器上种上洋葱,每隔2秒钟改变一次洋葱的方向:原先叶子朝上,改变到叶子朝下。这样,回转器不断回转,植物就没有了“天”“地”之分,模拟了太空中失重的情况。
回转器上种着两个洋葱,一个通上电流,受到电刺激;一个不通电流,用来做对照。
试验开始了。没接电源的洋葱,就像在太空中一样,第一天就弯曲着生长;到第四天,它的叶子散乱地生长,叶梢也弯曲起来了;到了第六天,洋葱的叶子开始萎缩枯黄,看来它马上就要死去。
而那个受到电刺激的洋葱,就像长在菜畦里一样,绿油油的,长得挺拔粗壮。两个洋葱形成鲜明对照。
为了进一步验证电刺激的作用,科学家把电刺激的对象做了调换——取消生长良好的洋葱的电刺激,把电刺激加在那棵将要死去的洋葱上。
不到一个星期,奇迹出现了:那棵快要死去的洋葱蜕去枯叶,长出了新鲜绿叶;而原先生长良好的洋葱却叶梢卷曲,停止生长。
电刺激果然能克服失重对植物的影响!
在太空中耕耘
用电刺激方法,使得太空种植从设想变成现实。
地面试验成功之后不久,苏联科学家就在太空中栽培洋葱,结果收获了肥大的葱头;栽培兰花,开出了美丽的花朵。
后来,苏联科学家还做了一个很有意义的试验:他们在西伯利亚一个研究中心的模拟太空实验室中,把两位宇航员“锁”在一艘模拟飞船中。“船舱”中的条件和太空中的基本上一样。这两位宇航员用种子在“船舱”中成功地种出了谷物和其他庄稼,有些庄稼的产量,竟比在地面上栽培高50倍!这两位宇航员依靠自己种的粮食和蔬菜,在模拟飞船上生活了好几个月时间!
在太空中栽培植物,这是一门崭新的科学技术。这里,还有许多奥秘没有揭开,还有许多难关没有攻破。
比如,科学家在太空中栽培黄瓜和豆角,运用电刺激方法克服失重,使植物长得很茁壮。可是,它们就是不开花、不结果。原因在哪儿?
又比如,有些种类的植物在太空中生长良好,有些种类的植物却长不好。这是什么原因?究竟哪些植物适合在太空中栽培,这也是正在研究的课题。
我国的重大突破
随着“神舟”系列飞船等太空活动的增加,我国目前已经将12000颗种子带上太空。2011年,通过对番茄的种植,成功使植物在太空开花结果;2016年到2019年,航天员还对水稻、拟南芥等植物进行了微重力研究,观察到了这两种植物生长的整个过程。目前有200个品种通过国家审核。
如今,太空育种的成果已经融入我们的生活。通过航天器送到太空的种子,经过几代选育,已经筛选出许多新品种。
几十年后,当人类可以长期在太空中居留,甚至可以移居太空、移居月球时,太空植物和人的生态关系将会变得更加重要。