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[少儿科普]在太空能种出黄瓜吗?Comments>>

发表于 2012-05-19 19:48 | Tags 标签:

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主播:阿拉丁

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2011年6月6日,在哈萨克斯坦拜科努尔发射场,准备搭乘“联盟”号载人飞船前往国际空间站的日本宇航员古川聪在新闻发布会上宣布,“对黄瓜‘情有独钟’的他,打算在国际空间站种黄瓜”。但是,新闻同时宣称,“按照规定,宇航员不准吃这些黄瓜”。这多少又给太空黄瓜蒙上了神秘的面纱。这在太空种出的黄瓜是什么味道,不禁让人浮想联翩。

这在太空种黄瓜需要些什么特殊的技术,种出的黄瓜跟地球菜园的出产黄瓜品质一样吗?

透光防护罩,让植物安全生长

植物生长靠太阳。但是在宇宙空间中晒太阳却是一件危险的事情。且不说高能质子、阿尔法粒子这样的宇宙射线可以直接“砸坏”植物蛋白质和DNA,危及它们正常生活甚至生命,在没有大气层的阻挡的情况下,这里的大量紫外线就足够植物喝一壶的。这些高能量的“光线”不止令人生畏,也会破坏植物的正常结构和代谢过程。

所以,在太空种植的第一步,就是制造出合适的透光防护罩,隔离那些有害的紫外线和宇宙射线,让植物可以安全地生长。

当然,太阳能光伏电池可以将危险的太阳光转化成电能,然后再利用日光灯等照明设备来满足植物对光的需求。不过,这样做就会在转化过程中损失了很多能量。好在对人类而言,太阳是个取之不尽的能量来源,只要考虑需要增加的太阳能电池板就可以了。

解渴的水哪里来

除了光,种植需要解决的还有光合作用的另一个要素——水。我们都知道水是光合作用必不可少的原料。不过,你可能不知道,植物吸收的99%水分都蒸发到了空气中。这种看似“浪费”的行为,实际上对植物有着重要作用。植物的叶片就像是一台台水泵,将根系吸收的水分和矿物质混合而成的营养液“抽”到枝头,而这些水泵的动力就来自蒸发水分而获得的能量。另外,通过蒸发水分还能降低叶片的温度,避免被阳光灼伤。

在太空中,我们可以只种泡在全密封的水箱里的藻类植物,这样就不用考虑收集蒸腾作用的水分了,但前题是,做太空旅行的你要长期忍受只嚼海苔过活的日子。也许那时,一片面包也会变成奢侈品。不过,如果种植黄瓜等别的植物,解决水的问题,可比泡在全密封的水箱里的藻类植物困难多了。

没有二氧化碳,植物也会饿肚子

不止如此,千万不要以为有了光和水植物就能正常生长了,没有二氧化碳,一切都是零。如果说光和水是吸收太阳能的关键因素,那二氧化碳就是储存能量的关键部件了。倘若把前两者比作发电厂的必备要素,那么二氧化碳就像是能够储存能量的充电电池。

在光合作用过程中,植物会首先利用光和水制造出高能物质。这些高能量的家伙可不安分,如果不把它们用掉。它们就会在细胞里释放能量、乱搞破坏。而想要固定这些能量,二氧化碳的浓度是一个关键因素。

二氧化碳在地球大气中的含量不高,仅有0.03%。因为整个生物圈的协调运作,这个浓度基本上保持稳定。但是,对于一个小范围的空间,要维持一个稳定的浓度就不是那么容易了。在实验人工建立生态系统的“生物圈2号”工程中,科学家建立了一个总体积为18万立方米的小小生物圈。但是不久之后,这里的“大气”成分就发生了变化,氧气、氮气和二氧化碳的比例发生了巨变,并且波动过大。这样的波动不仅不适于人类生存,连植物生长都成问题。对于比生物圈2号个头还小的太空舱来说,如何控制调节好二氧化碳的浓度,还是一项棘手的工作。

分不清的天和地

除了上面的植物生长要素,在空间更难解决的是重力问题。在地球上生活的我们,经常会忽略这个条件的存在。可是一旦进入了太空,这个因素的重要性就立马显现出来了。

“根会往土里扎,茎秆会努力向上生长”,这些我们觉得司空见惯的想象,其实都是植物感受到重力之后作出的反应。目前还没有证实,植物是怎样辨别方向的。比较公认的一种看法是,植物细胞里有一些淀粉组成的颗粒,它们会受重力的影响,沉积到细胞的下部,从而给细胞壁施加刺激,这样一来,植物就能辨别出天和地了。可以说,这些淀粉粒就是植物生长的“指南针”。不过,在失重状态下,这样的沉积就变得不可能了。不仅如此,分解这些淀粉颗粒的酶会特别活跃,彻彻底底地把“指南针”砸烂了。

其结果就是,植物生长分不清上下,根和叶都向着四面八方生长。就拿常用的实验植物拟南芥来说,它们在失重状态下最后长成一团,本该拼命伸向天空的茎停下了脚步,反而是多了很多枝枝杈杈。个头比地面上的拟南芥要小,而且植株显得更纤细,就像是漂浮在水中的水草一样。

不想要的突变

太空育种是我们经常听到的一个名词。在转基因技术应用之前,这确实是一种重要的育种手段。不过,利用宇宙辐射作为条件突变产生种子并不可靠,我们不知道变出的种子是更好了,还是更糟了。此外,在微重力环境下,染色体、复制分离都会受到影响,很容易出现畸形,影响种子的成活率,以及后代植株的质量。要保证种下去的清香的黄瓜,结出的还是清香黄瓜不是一件简单的事情。

这样看来,在太空中种出一根小黄瓜,可不是一件简简单单的事情。难怪守则要规定宇航员不准随意把实验结果吃掉了。也许,通过模拟重力环境,改善光照和空气条件,我们是有可能获得几根正常的黄瓜。但在真正的太空中,这次古川聪种下的黄瓜究竟能长成什么样子,我们不妨拭目以待。

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20 Responses to “[少儿科普]在太空能种出黄瓜吗?”

  1. yibo说道:

    重力的问题是不是可以通过离心旋转的办法解决?

  2. boy说道:

    必须恶搞一下:黄瓜不光能解决太空旅行的食品问题,也能安抚女性太空人的情绪,一举多得,值得在太空推广种植!

  3. 拓步ERP软件说道:

    上一位恶搞的人想象力有点落俗套呀。拓步ERP软件www.toberp.com

  4. 拼音佳佳说道:

    生物圈二号过于自信啊...也许存在折衷的措施,携带尽量少的物资来实现维持人类生存的小环境.

  5. 原是故人来说道:

    楼主我想要补充一点,分析了这么多,我还是学到很多的.但是请楼主考虑一下另外一点,就算这些全部都满足了,种黄瓜是否有意义?黄瓜是葫芦科,他的种植需要很大的空间(比如建立支架,生长空间啊),远远不比番茄等茄科植物需要空间大.而且黄瓜的含水量又大,单位重量的营养价值不如其他蔬菜水果高.因此重黄瓜是不切实际的.(PS,boy,你当男航天员们是死人啊!)

    • zk说道:

      这个应该不是用来吃的,所以营养价值什么的不是很重要,但是可以观察黄瓜藤蔓在失重条件下的生长,对于将来模拟重力环境或者远距离航天很有用。(要说营养的话还是藻类比较实在)

  6. hahahahahu说道:

    太空黄瓜会不会长成圆形的,从而达不到抚慰女太空人情绪之作用?

  7. AhnaN_aHnAn说道:

    不会真的种植物的养牲畜的,都只能是dna合成食品。想吃啥合成啥。合成出黄瓜的样子倒是有些难度。(给男宇航员弄两片猪肉倒是容易些)

  8. 龙岩学院说道:

    现在的科学!一切变得都有可能了!

  9. 疯语客说道:

    这只是植物在太空飞船上的实验,精彩!人呢?假如婴儿出生在太空,生长发育会是怎样?让他们完成星际旅行。。。。。

  10. 老李说道:

    有意思

  11. 梦幻魔仙说道:

    太空黄瓜什么样子啊?真想看一下!!!

  12. 梦幻魔仙说道:

    太空黄瓜我想尝一下,可惜不准T-T

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