Роль водоростей в освоєнні космосу

Реферат виконав студент IV курсу 5 групи Данилишин Андрій.

Одеський національний університет імені І. І. Мечникова.

Кафедра ботаніки.

Одеса 2002

Вступ.

В наш технічно розвинений століття коли досліджені буквально всі куточки нашої Землі людство прагне підкорити раніше не вивчені ділянки оточуючого нас світу. Одним з таких ділянок є безмежно цікава область під назвою космос. І як не парадоксально але людина не змогла б проникнути на сучасний рівень розвитку і не зможе надалі без примітивних форм життя, таких як водорості. Адже вони вміють рости і розмножуватися в абсолютно несприятливих умовах. І тим самим маючи позитивні і негативні боку своїх властивостей.

З перший проникненням людини в космос разом з ним проникли і деякі найпростіші водорості. Які і на сьогоднішній день також присутні і на сучасних космічних кораблях, і напевно будуть присутні в кораблях майбутнього.

Використання водоростей в космосі.

Одну із завдань яку виконують водорості на космічних кораблях це постачання екіпажу киснем. Для цих цілей використовують найпростішу водорість - хлорелу. Яка інтенсивно ділиться, має високу активність фотосинтезу. Суспензія водоростей хлорели масою 25-35 кг здатна повністю забезпечити одну людину киснем у космічному польоті. Крім того, процес вирощування водоростей можна повністю автоматизувати для підвищення продуктивності фотосинтезу. Ця водорість здатна збільшити свою масу протягом доби більш ніж у 6 разів, а це можна використовувати при тривалих польотах для годівлі тварин і людей.

На для живлення повноцінною їжею космонавти використовують іншу найпростішу водорість спіруліну.

Більше того, вони вирощують її в космосі, і відразу вживають в їжу. Синьо-зелені водорості, що збереглася до наших днів - одна з перших форм рослинного життя на Землі.

Під усьому світі харчова мікроводорость Спіруліна названа - "зеленим дивом природи", за той унікальний біохімічний склад, яким вона володіє, один з найпопулярніших продуктів на землі

Біомаса спіруліни містить абсолютно всі речовини, які необхідні людині для нормальної життєдіяльності.

Ряд біопротекторам, біокоректора біостимуляторів і не міститься більше ні в одному натуральному продукті!

Всього до складу спіруліни входить близько 2000 вітамінів, мінералів, амінокислот, поліненасичених жирних кислот і ферментів.

Білки. Вміст білка в спіруліни досягає 70%. Це в десятки, сотні разів перевищує наявність білка (легко засвоюється) в м'ясі.

Зміст Бета-каротину в спіруліни стільки, скільки в 10 кг сухої моркви - одному, з найбагатших джерел цієї речовини.

Засвоюваність білка 87%.

Спіруліна - Єдиний рослинний продукт, білки якого містять повний набір амінокислот у необхідних пропорціях!, включаючи 8 незамінних.

Коефіцієнт засвоюваності 95%.

В складі спіруліни:

-- глютамінова кислота - стабілізуюча розумові здібності, основна їжа для клітин мозку.

-- тирозин - еліксир молодості, уповільнює процеси старіння.

-- тіамін - зміцнює нервову систему, знижує стомлюваність,

нормалізує сон, серцевий ритм, усуває задишку.

-- цистин - забезпечує нормальну роботу підшлункової залози,

- аргінін - сприяє очищенню крові.

-- фолієва кислота - необхідна для утворення гемоглобіну.

-- інозитол - підтримує у здоровому стані печінку, сприяє виведенню канцерогенів, нормалізує рівень холестерину.

-- спіруліна містить фікоціанін, не знайдений більше ні в одному продукті!

Дослідження вчених показують, що це основний пігмент, що зміцнює імунну систему, що сприяє нормальній роботі лімфосістеми - підтримувати здоровими органи, захищати від раку інфекційних захворювань!

-- Хелатні агенти (сідерохроми) - забезпечують захист організму від дії радіації, виводять з організму важкі метали, у тому числі радіоактивні ( плутоній, стронцій, ін.)

Спіруліна, вона необхідна у важких і екстремальних станах, та умовах.

Вітаміни, мінеральні речовини: найважливіші вітаміни, практично весь набір необхідних організму людини мінеральних речовин знаходиться в спіруліни.

Але крім дихання та харчування водорості виконують і інші покладені на них завдання, такі як вивчення біохімічних і фізіологічних реакцій в невагомості і несприятливих умовах зовнішнього середовища. Адже в невагомості можна проводити такі реакції, які на Землі неможливі через факторів зовнішнього середовища, яких у космосі немає.

Також на водоростях здійснюються й експерименти з генної інженерії. Де з допомогою змін в генетичному матеріалі можна «навчити» водорості переробляти сміття або синтезувати нові органічні речовини: амінокислоти, вуглеводи, жири. Але ця галузь перебувати в стані розробки. Експерименти, які зараз проходять в космічних лабораторіях на навколоземних орбітах.

Але сфера застосування водоростей не обмежується стінами космічних станцій. Людина планує поселитися і на інших планетах і один з цих планет стане Марс. І тут людина не може обійтися без найпростіших водоростей.

Підкорення Марса - як же! - Немислимо без підмоги мікробів. Без них не озеленити Марс. Імена майбутніх астронавтів, можливо, поки що на вустах лише їх матерів, адже НАСА планує запуск пілотованого корабля на Марс лише на 20 липня 2019 року, до піввіковому ювілею висадки людини на Місяць. Імена ж бактерій, що відправляються на Червону планету, відомі вже зараз.

За повідомленням Імре Фрідмана з Інституту астробіологіческіх досліджень при НАСА, серед них:

Matteia specifica - синьо-зелених водоростей, або ціанобактерій, то є бактерія з властивостями рослин; вона може перетворювати сонячне світло в енергію. Вона харчується мінералами, виділяючи азот, може подовгу існувати в умовах вкрай низької вологості.

Chroococcidiopsis specifica - ще один ціанобактерії, яка чудово відчуває себе в сухий і солоної, гарячої і холодної середовищі.

З допомогою генетичних маніпуляцій можна заздалегідь, ще при підготовці до польоту, змінити ДНК цих мікроорганізмів, пристосувати їх до марсіанському способу життя. З часом, коли клімат на Марсі вдасться змінити, а бактерії спушити його грунт і наситити її живильними речовинами, можна буде виселяти на Марс вищі рослини. Поступово атмосфера планети заповниться киснем.

Але це вже - тема інших розмов, пофарбованих тільки в райдужні тони. Переробивши на чужий страх і ризик Землю, технократи готові розпочати «перебудову» Марса. Так, пустившись слідами непримітних бактерій, ми несподівано перебралися з однієї крайності в іншу, немов доводячи, що цим мікробам, справді, підвладне все.

Негативні сторони.

Але ми розглянули тільки позитивні сторони застосування водоростей. Але це тільки вершина айсберга, існує інша протилежна сторона співжиття людини з водоростями.

За словами космонавта А. Сереброва (один з останніх космонавтів побував на станції «Мир»). Його вразила колонія водоростей. Мов стрічка, що промайнула з кишені ілюзіоніста, ця мерзенна тварюка тривала і тривала, розтягнувшись на вісім метрів. За кілька тижнів вона перетворилася на щось чуже, готове зайняти весь корабель і, можливо, повернутися на Землю. У той момент я подумав, що ми, самі того не підозрюючи, ось уже сорок років запускаємо в космос кораблі, щоб тільки вивести якусь неймовірно плодовитий породу водоростей, цвілевих грибів або мікробів.

Ми посилаємо туди екіпаж за екіпажем тільки заради того - самі про цієї мети ми не здогадуємося, - щоб під дією космічної радіації якийсь мікроб з тих, що у безлічі населяють корабель, став смертельно небезпечний для людства. І будучи доставлений тим же «Шатл» на Землю, як греки чревом Троянського коня в Іліон, він вибив увесь рід людський.

Але Адже, справді, космічні польоти роблять не тільки командири, бортінженери та - віднедавна - туристи, а й міріади незримих організмів -- мікроби. Що очікувати від них? Чи можемо ми оцінити небезпеку, що загрожує нам?

Ось враження космонавтів, які бували на станції «Мир» в останні роки: мутний світло, вологий, жарке повітря, запах цвілі, металу і гуми. На стінках станції виднілися величезні - розміром з тарілку - бульбашки: це конденсувався повітря, що видихається космонавтами, та випаровування їх тел. Тутешній клімат нагадував тропічний. Зелена цвіль килимом покривала установку для електролізу. Металева обшивка була іспятнана слідами іржі. Вікно люка затягла драглисті слиз. Всі ці біди натворили небажані супутники космонавтів -- мікроорганізми.

Багато аварії, через які злостивці лаяли російську космонавтику, насправді були викликані проблемою, яку поки не можуть вирішити ні творці Міжнародної космічної станції (МКС), ні керівники НАСА, що планують експедицію на Марс, яка триватиме більше двох років. Ця проблема - мікроби.

Всього на станції «Мир» проживало понад 230 видів мікроорганізмів, у тому числі 63 види водоростей. Одні потрапили на борт станції ще під час її монтажу, інші -- разом з космонавтами, прибували туди.

В основі всіх неприємних явищ, перерахованих нами вище, а також цілої низки поломок, наприклад виходу з ладу радіо-і відеоапаратури, систем постачання водою і повітрям, лежать два процеси: біокоррозія та освіта біоплівок.

В першому випадку виною всьому - речовини, які виділяються водоростями: органічні (щавлева, лимонна, фумарова) і неорганічні кислоти (азотна і сірчана), а також ферменти і біогенні окислювачі.

У другому випадку гриби і водорості утворюють колонію на поверхні металевих, пластмасових або скляних предметів, покриваючи їх слизовим нальотом. За відгуками фахівців, «це змінює структурні властивості матеріалу, що може привести до великих аварій ». Водонепроникні поверхні починають вбирати воду. Каламутніють скла. Засмічуються трубопроводи. Змінюються термічні і дифузійні властивості матеріалів.

«Боротися з мікроорганізмами на борту корабля дуже важко, - визнає експерт НАСА Монс Роман, - бо вони чутливі до космічної радіації і під дією її швидко мутують і розмножуються ». Дійсно, рівень радіації там приблизно в сто разів вище, ніж на Землі. Це веде до жорсткої селекції серед водоростей: слабкі гинуть. Зате ті, хто виживає, виявляються більш стійкими і агресивними, ніж вихідні форми. Ось такими вони можуть повернутися на Землю -- мікроби, виховані Космосом.

За спостереження вчених, у багатьох водоростей і грибів у космосі збільшується товщина клітинних стінок; причиною цього є, очевидно, перебування їх у невагомості. Вірулентність, (отруйність), бактерій зростає. У свою чергу, імунна система людини під час перебування в космосі слабшає. Їй все важче впоратися з мікробами. «У деяких космонавтів в організмі з'являються кишкові палички, які не вдається ідентифікувати, - згадував у тому ж інтерв'ю А. Серебров. - У космосі дуже небезпечна, ворожа людині середу ... Випадково чи навмисно ми створимо вірус, який знищить нас ».

Зрозуміло, що майбутніх учасників експедицій треба убезпечити від непроханих ворогів. У цілому ряді країн ведуться роботи по захисту МКС від мікроорганізмів. У НАСА розробляють узкопорістие фільтри, а також апарат «Catalytic Oxidator» для обробки води: її нагрівають до 130оС під тиском, при цьому велика частина мікробів гине. За словами Монс Романа, «вода на МКС буде набагато чистіше тієї, що ми п'ємо зазвичай дому »

В московському Інституті біомедичних проблем використовують іншу тактику боротьби з водоростями. Як відомо, в несприятливих умовах ті впадають в анабіоз. У них зникають всі видимі прояви життя. Російським вченим вдалося за допомогою особливих бензольних дериватів викликати цей стан у мікроорганізмів. Після обробки приміщень подібними хімікатами всі водорості в них будуть на якийсь час паралізовані.

Висновки.

В даній статті розглянуті основні значення водоростей у підкоренні людиною космосу. Але не дивлячись на тривалість запуску ракет ця тема досить актуальна в сучасній науці. І вимагає уважного вивчення цієї багатогранної галузі. Адже при правильному застосуванні водоростей людство може одержати блага які нам зараз недоступні. Космос завжди був ресурсномістких і що найбільш важливо і наукомістких. Наука, що займається проблемами біології в космосі - називається - космічна біологія. Одна з проблем, яких застосування водоростей на блага людства у підкоренні космосу.

Список літератури

Світ рослин. У 7 т./Редкол. А. Л. Тахтаджян (гл.ред.) Та ін Т.3. Водорості. / Под ред. М. В. Горленко. - М.: Просвещение, 1991. - 475с.,

Бологiя: Навч. посiбник/А. О. Слюсарев, О. В. Самсонов, В. М. Мухiна та iн.; За ред. Та пер.з рос. В. О. Мотузного. - 2-ге вид., Випр. - К.: Вища шк., 1997. - 607с.: iл.

"Водорості. Довідник. "Вассер та ін Київ. Наукова думка. 1998.