植物的奥秘
不知从何时起,我渐渐 对养宠物失去了兴趣,而打开了植物王国 的大门。我被植物王国的多姿多彩迷住 了,开始了漫长的“植物探索”……
若不是家里的阳台太 小,而且没有足够的土壤,我恨不得把能 种的植物全种下去。
七挑八选下,阳台 上便多添了几样“盆景”:一些牵牛花,一 棵龙眼苗,三株喇叭花。我对它们关爱有 加,浇水、施肥、松土,悉心呵护。而最 喜欢的,自然是那叶绿花红的喇叭花了。 天空灰蒙蒙的一个下午,沉闷的下 课铃声驱赶着同学们走下教学楼。天公不 作美,打了一个大喷嚏,接着大雨如 注,“哗哗哗”地下个不停。我的心情变得 和天气一样,灰暗无比。 拖着疲惫 的身躯,丢下沉甸甸的书包,习惯性地走 向阳台,我眼前一亮,懊恼的苦瓜脸马上 换成了阳光灿烂的笑容:喇叭花开了!兴 奋得手舞足蹈,欣赏起来: 紫红紫 红的花朵在碧绿碧绿的绿叶映衬、簇拥之 下,格外引人注目;茎杆粗壮有力,看来 根已扎得不浅了,叶子也有婴儿手掌般大 小,青翠欲滴。凑近闻一闻,一阵扑鼻的 清香直钻进我的鼻子。耳朵靠近听一听, 似乎听到花儿在说:“注意啦,注意啦! 小喇叭开始广播啦……” 第二天一 早,“叮铃铃”的闹钟声把我叫醒,一睁 眼,赤着脚奔向阳台。咦?喇叭花呢?怎 么一个花朵都没了,出现在眼前的只是一 个个花苞,让我大失所望。 中午, 我又去阳台看花,喇叭花还是一个个的花 苞,没有一朵花朵。顿时,一个个想法在 我的头脑中浮现:昨天的花儿谢了,现在 长出的只是花苞了?不可能,花盆里没有 凋谢的花朵,而且也不可能一夜之间就被 泥土吸收了;难道是花枯萎了,与土壤的 颜色一样?呵,这更不可能,这些土,平 平整整的,稍有一点异物很容易发现的。 那是为什么呢?难道……我没弄明白,做 作业去了。 傍晚,一片片晚霞在天 空燃烧,火红火红的,可我没那心情去观 赏那些景色,一路小跑着回到家,扑向阳 台。 喇叭花像是在戏弄我似的,又 开始展现它那优美的风采了——满株都是 花儿。 百思不得其解……一个想法 闪现在我的脑海:会不会是喇叭花下午开 放,早上又合起来了呢?这,很有可能, 我得做个试验。我回房拿了一支记号笔, 在一朵喇叭花里画了三条竖线,为了防止 夜里被雨淋湿,我还粘上了透明胶。 次日,天刚蒙蒙亮,闹钟没响我就醒 了,兴奋地冲了出去。果然和我的想法一 样,所有的花儿又都合了起来,当然也包 括那做过记号的那一朵。 通过翻看 资料,我明白了,这叫做植物的“生物 钟”。你看,植物王国多么奥妙无穷。
生命在太空延续
迄今,科学不无遗憾地告诉我们,只有地球上的生命是真实的。
那么,在广袤的宇宙中真的没有地球以外的生命存在吗?地球上的生命能在太空延续吗?我们现在追求的不是或有或无的结论,重要的是脚踏实地地进行探测和研究。
关于地外生命,我们已做过一些探讨,本文只讨论地球生命在太空延续的问题。
一般来说,研究地球上的生命能否在太空延续,其前提是必须有航天技术;但对载人航天来说,则又必须是以地球生命能够在太空延续为前提,而载人航天是发展航天技术始终如一的目标。因此,实际上,地球生命在太空延续问题的研究与航天技术发展同步。
曾经做了些什么
在航天技术刚刚起步的年代,科学家们就用火箭将各种生物送入太空,研究太空环境对生物肌体和生命的影响,其目的是了解地球生命能否在太空延续。如布劳恩等人在1946年12月,用V-2火箭将孢子送入187千米的高空;1948年6月又将一只恒河猴送入60千米高空。1951年6月和8月,科罗瘳夫用地球物理火箭每次各将两只狗送入110千米高空。1951年4月和9月、1952年5月,美国人用探空火箭将4只猴子和13只老鼠送入高空。20世纪60年代,我国也用生物火箭将一些生物送入高空进行实验,其中有名的是“小豹”和“珊珊”两只小狗,它们安全返回地面后还结婚生子。
有了人造地球卫星和试验飞船以后,苏联和美国都几十次地将各种动物送入太空进行实验,其中1957年11月3日苏联发射的人造卫星2号,首次将小狗莱伊卡送入太空轨道。完成200多小时训练的黑猩猩哈姆,则乘美国的水星飞船于1961年2月21日进入太空,安全返回地球后活到1983年1月。
这些动物是生命在太空延续实验的先行者。它们的巨大贡献是,基本上证明了人可以在太空生存。由于“冷战”中争夺航天“第一”的政治需要,这就迎来了苏联航天员尤里·加加林于1961年4月12日首次乘东方号飞船进入太空。随后有美国于1969年7月20日首先将尼尔·阿姆斯特朗送上月球。
此后,除继续用各类生物在太空进行实验外,还直接对在太空的人体进行观察和反复实验,深入了解太空飞行环境对生命的影响及其对策。在这个过程中,迄今共有约900人次进入过太空,在轨道上绕地球飞行;27人次飞近月球;12人登上月球。
通过这些实验和活动,我们已经可以说,生命在太空延续的第一阶段的研究已经完成了,即地球生命能否在太空延续的问题已经解决了。同时,这些实验和活动已经逐渐进入第二阶段,即利用航天技术,研究生命如何在太空更好的生存和发展。
生命在太空延续的条件
理论和实践使我们了解到,要使地球生命在太空延续,必须解决空气、水和食物供应,阳光照射、能防护辐射的居室和重力适应等6个基本问题,此外还有能源等问题。
氧气是人类等动物生存的首要条件,植物生存也离不开地球大气这样的空气。而太空却是真空,在一些天体上虽有大气,但大气成分与地球大气迥然不同。
水是各种地球生命都需要的,但太空中没有水,或者没有液态水;天王星等少数天体上虽有液态水,但现在看来地球生命是无法进入的。
地球生命需要的食物(养分),太空中是一点也没有的。
在太阳系中,阳光是不成问题的,不仅可以解决阳光照射问题,还可以解决能源问题。
飞船和运载火箭壳体可作为能防护辐射的临时居室,然后可用月球、火星和小行星上的材料建造永久性的防辐射居室。
地球生命能否适应零重力、微重力和轻重力,还可继续摸索,如若不能,还可采用人造重力。
由此看来,在6个基本问题中,最难解决的是空气、水和食物供应问题。但仔细分析起来,最关键的又是水。有了水,可以分解出氧气来。有了水和氧气,就可建立密闭生态系统,种植植物,饲养动物,解决食物供应问题。
正在和还将做什么
正在和还将进行的工作,大致可分为三个方面。
一是利用进入太空的人体进行航天医学研究,研究如何使人体耐受和适应太空和太空飞行的特殊环境,更好地在太空生存和工作。这方面的研究包括实地记录人体的生理、心理指数;从地面上对在太空的人员进行医学监督;派医生到太空去进行航天医学研究。如俄罗斯航天员波利亚科夫,就是3次进入和平号空间站进行医学研究的医生。正是他创造了在太空连续飞行438天的记录,这是足以飞向火星的时间。在这次长期飞行中,他共完成950项医学实验。
二是在太空进行动物实验。迄今进入太空进行实验的有氨基酸和蛋白质等有机物,细菌,蜗牛、蟋蟀、果蝇、蜜蜂等昆虫,青蛙,蝾螈,鱼和鱼卵,鸡蛋和鹌鹑蛋,老鼠、狗和猴子等动物。
如苏/俄曾分别将装有氨基酸、蛋白质和细菌的容器在和平号空间站外壳上放置5000小时;1992年2月将60只鹌鹑蛋带到和平号上,7天后孵出30只小鹌鹑。
1984年4月,美国航天飞机将3300只蜜蜂带入太空,8天内它们筑起了一个与地面上一样大的蜂巢;1992年9月,将180只大黄蜂、7600只果蝇和30枚受精鸡蛋带上奋进号航天飞机到太空飞行;1993年10月、1995年7月以及1998年4月,分别将48只老鼠;10只怀孕的老鼠;1500只蟋蟀、233尾鱼、135只蜗牛、152只老鼠带上航天飞机,在太空进行实验。
日本女航天员向井千秋于1991年7月,也将4尾青鳟鱼和340粒青鳟鱼卵随航天飞机进入太空,共有20尾小青鳟鱼在太空出世。
我国科学家也利用返回式卫星和神舟号试验飞船飞行,将老鼠胚胎和一些动物带入太空进行实验。
三是在太空进行植物种植实验,包括粮食作物、蔬菜和花卉等许多品种。
早在20世纪70年代,苏联就在礼炮号空间站上设小型温室,进行植物栽培试验,1980年阿拉伯草首次在太空开花;1982年收获了200多粒阿拉伯草种籽;航天员还进食进太空生长的葱和莴苣;1985年棉花籽在太空长出了苗。
在苏/俄的和平号空间站上,专门辟有一间面积900平方厘米的温室,先后培植了100多种植物,完成了从播种、发芽、生长、开花和结果的全过程,收获了墨西哥矮小型杂交小麦,以及油菜籽等等。
美国从1982年以来,也用航天飞机将植物种子带入太空,1984年4月挑战者号航天飞机飞行时,将装有120个品种的200亿粒植物种子(其中包括1200万粒西红柿种子)的太空曝晒舱施放太空,研究辐射对它们的影响。
太空植物种子实验是一柄双刃剑,它既可为太空植物栽培服务,也为地面选择优良品种服务。如我国利用返回式卫星搭载,用经过太空飞行环境洗礼的植物种子,在地面上培育了优质水稻和青椒等粮食和蔬菜品种。
生命在太空延续,是一个意义重大的科学问题,各航天大国总是将其与发展航天技术以同等程度的重视。美国、苏联/俄罗斯和日本等国,都在地面上建立密闭生态系统进行研究。但是,20世纪80年代美国“生物圈2号”大型试验的失败,又凸显出这是一个非常复杂的科学问题,决不可急于求成,也决不会一蹴而就。
可喜的是,通过上述扎实的实验研究,加之航天器的探测已在月球和火星上发现可能有冰冻水存在,因而,生命在太空延续的美好前景已隐约可见。在月球和火星上的永久性驻人基地中,在漂浮的太空城中,植物为动物提供饲料;植物和动物为人提供食物;植物放出的氧气供人和动物呼吸;人和动物为植物提供养份和二氧化碳,如此等等的一个欣欣向荣、自给自足的生物圈,一定会在不久的将来得以实现。