Год в «Звездолете» - Андрей Божко

Взаимопомощь в нашей жизни совершенно необходима. Товарищи помогают мне по оранжерее; мы с Борисом помогаем Герману в медицинских исследованиях. И если кто-нибудь из нас заболеет, его работу должны будут выполнять остальные. Пока, к счастью, все здоровы. Строгий режим труда, отдыха и питания, физические упражнения, нормальный сон и, в известной мере, оранжерея помогают нам сохранить здоровье, бодрость, душевное равновесие.

Взгляд в будущее

В начале нынешнего столетия основоположник космонавтики К. Циолковский предложил использовать зеленые растения для обеспечения человека в дальнем космическом путешествии всем необходимым. Он мечтал создать на космическом корабле подобие земного круговорота веществ, что позволило бы людям надолго покидать свою «колыбель» – Землю.

В одной из своих статей в 1911 году он писал: «Как земная атмосфера очищается растениями при помощи Солнца, так может возобновляться и наша искусственная атмосфера. Как на Земле растения своими листьями и корнями поглощают нечистоты и дают взамен пищу, так могут непрерывно работать для нас и захваченные нами в путешествие растения. Как все существующее на Земле живет одним и тем же количеством газов, жидкостей и твердых тел, которых никогда не убывает и не прибывает (не считая падения аэролитов), так и мы можем вечно жить взятым нами запасом материи».

Земля породила человека, здесь он имеет все необходимое для жизни. А космос ему пока чужд, в космосе для него ничего нет, и почти все он должен брать с собой.

Первый космонавт земли Ю. Гагарин пробыл в космосе 108 минут. Последующие космические полеты продолжались много суток. Сейчас время пребывания в космосе исчисляется неделями и непрерывно увеличивается. Пока системы жизнеобеспечения, основанные на запасах и с успехом используемые на советских космических кораблях типа «Восток», «Восход», «Союз», а также на американских типа «Джемини» и «Аполлон», удовлетворяют исследователей космоса. Но они будут непригодны для продолжительных полетов, рассчитанных на несколько лет. Вот почему необходимо превратить космический корабль в «уголок Земли», создав на нем круговорот веществ.

Общая продолжительность рейса Земля – Марс – Земля продлится, по-видимому, около двух лет. Человек потребляет в сутки 800 граммов кислорода, 700 граммов сухой пищи, нуждается в 8 литрах воды, из которых 2,5 должны быть питьевой. Для годовой космической экспедиции из 3 человек общий вес запасов самого необходимого составит более 11 тонн. На каждый килограмм полезного груза необходимая мощность ракет должна составлять 4 тысячи лошадиных сил. Как бы успешно ни развивалась техника ракетостроения, элементарные расчеты показывают, что, если основываться на запасах всего необходимого и не заниматься воспроизводством его на борту, полеты к дальним планетам будут неосуществимы. И К. Циолковский ясно представлял, что полеты к планетам, даже в самой совершенной ракете, возможны лишь при снабжении людей всем необходимым с помощью системы жизнеобеспечения, основанной на круговороте веществ. «Как на земной поверхности совершается нескончаемый механический и химический круговорот веществ, так и в нашем маленьком мирке он должен совершаться… Есть полная возможность еще на Земле практически выработать и испытать средства дыхания и питания человека в изолированном пространстве» – так писал он в самом начале XX века.

Первые попытки использовать зеленые растения для этой цели предпринял один из основоположников советского ракетостроения, А. Цандер. В 1915–1919 годах он выращивал овощи на древесном угле, который выполнял роль облегченного заменителя почвы, а для питания растений использовал отходы жизнедеятельности человека.

В наши дни мечта К. Циолковского о создании круговорота веществ в отрыве от Земли принимает реальные очертания благодаря интенсивным исследованиям по созданию так называемой «экологической системы», которая позволила бы осуществить искусственный круговорот веществ, подобный земному.

Как известно, «экология» (от греч. oikos – дом) – обширная часть биологии, изучающая взаимные связи между живыми организмами в природе.

Совокупность всего живого на Земле вместе со средой обитания образует своеобразную оболочку Земли – биосферу.

Живые организмы, ассимилируя вещества, накапливаясь и размножаясь в процессе роста и развития, активно воздействуют на окружающую среду, изменяют ее. Без них невозможно формирование, существование и развитие почвенного покрова, где развивается жизнь в ее многообразном проявлении.

По мнению многих ученых, современная атмосфера Земли, являясь средой существования живых организмов, возникла также в результате их жизнедеятельности. В формировании структуры, состава и энергетики биосферы живые организмы играют ведущую роль благодаря их способности к обмену веществ и энергии с окружающей средой.

Подсчеты показывают, что общий вес живого на нашей планете составляет около 0,01 процента от веса планеты. Однако если суммировать всю массу живых организмов, когда либо появлявшихся на Земле, то получается величина, намного превышающая массу земного шара. Вот почему так велика роль живого на Земле.

На первый взгляд кажется, что между живой и неживой природой существуют непреодолимые различия. Однако, несмотря на отличия, между ними имеется неразрывное единство: в их основе находятся химические элементы и соединения – общие для всего живого и неживого. Их взаимосвязь и взаимообусловленность заключаются в том, что живые организмы не могут существовать без окружающей неживой природы, ибо она дает им энергию и простейшие соединения для построения их клеток и тканей.

Взаимовлияние и взаимозависимость всего живого в окружающей неживой природы были подмечены давно. В 1898 году выдающийся русский ученый-натуралист В. Докучаев впервые высказал мысль о необходимости изучения комплекса явлений и предметов земной поверхности в целом, в их взаимодействии и взаимообусловленности. Идея о единстве природных компонентов: поверхностных горных пород с присущим им рельефом, почвами, животными и растениями и т. д. – привела к делению всей биосферы Земли на элементарные, однородные внутри себя участки, территории или акватории с прилегающими к поверхности слоями воздуха, с водой и грунтом, населенных группировками живых организмов. Такие участки советский академик В. Сукачев в 1942 году назвал биогеоценозами (от греческого bios – жизнь, ge – земля, koinos – сообщество). Они стали объектом изучения новой науки – биогеоцено– логии.

Установлено, что биогеоценоз – это не простая совокупность растений, животных и других природных тел, каждое из которых существует самостоятельно, независимо от других, это не простая сумма, а особая сложно организованная форма существования организмов и их среды. В результате взаимного воздействия отдельных частей друг на друга постоянно и непрерывно совершается обмен веществом и энергией.

На любом участке земной поверхности все живые организмы образуют единое целостное сообщество – биоценоз, – являющееся составной частью биогеоценоза. Оно включает в себя фитоценозы – сообщества, образованные растениями, зооценозы – совокупность животных и микробоценозы – сообщества микроорганизмов.

Фитоценоз – единственный из компонентов биоценоза, способный использовать энергию Солнца. Поэтому ему принадлежит ведущее значение.

Неживая природа, среда поставляет живому первичный материал – минеральные вещества и энергию, то есть создает условия, необходимые для жизнедеятельности. Живые организмы (биоценоз) аккумулируют энергию п строят из простых минеральных элементов сложные органические вещества своего тела, а затем вновь возвращают первичные элементы, прошедшие сложный цикл, окружающей среде.

Экосистема – понятие, близкое к понятию биогеоценоза. Однако оно употребляется учеными-специалистами применительно к таким понятиям, как лес, озеро, луг, болото и даже биосфера Земли в целом.

При рассмотрении биосферы Земли в качестве единой экологической системы можно обнаружить, что масса вещества Земли не уменьшается и не увеличивается, а лишь трансформируется, переходя из одного состояния в другое.

Известно, что наряду с биологическим (малым) круговоротом веществ в природе существует геологический (большой) круговорот веществ. Если отмирающие растения и животные оказываются, например, под водой без доступа воздуха и при огромном внешнем давлении, то они не будут разлагаться и вовлекаться, как обычно, в круговорот веществ. А переходя в инертное состояние: в торф, уголь, горные породы, – вовлекаются в геологический круговорот веществ, выпадая из биологического. Большая часть углерода – одного из важнейших элементов – находится в горных породах, например, в виде известняка и мрамора. Геологические процессы, и в частности вулканическая деятельность, возвращают этот углерод в сферу действия биологического круговорота веществ. Этому способствуют также физико-химические условия среды, в течение многих тысячелетий разрушающие горные породы.