Но растения не только предмет эстетического наслаждения и источник питания для людей. Они итог длительного процесса эволюции живого на Земле и необходимое звено в круговороте веществ и энергии в природе. Они вместе с другими живыми организмами обеспечивают этот круговорот благодаря присущей им способности к обмену веществ и энергии с окружающей средой. Растения обладают такой способностью, поскольку в их клетках на свету происходят поистине чудесные превращения воды, углекислоты и неорганических веществ в белки, жиры, углеводы — составные части любой полноценной пищи. Эту тайну превращения в зеленом листе в процессе фотосинтеза разгадал великий русский ученый К. Тимирязев.

Фотосинтез осуществляется в огромном масштабе. Ежегодно растения Земли образуют 380 миллиардов тонн биомассы в пересчете на сухое вещество. При этом усваивается из воздуха 650 миллиардов тонн углекислого газа, а из почвы — около 5 миллиардов тонн фосфора и 10–15 миллиардов тонн других минеральных элементов. А в атмосферу выделяется 350 миллиардов тонн свободного кислорода.

Используя лучистую энергию Солнца, зеленые растения обеспечивают питанием всех потребителей планеты, которые сами не способны к синтезу органических соединений. К ним относятся человек, животные, а также микроорганизмы, разрушающие органическое вещество мертвых тел растений и животных до минеральных соединений. Так они участвуют в круговороте веществ в природе…

Впервые в герметичном помещении мы будем жить вместе с высшими растениями столь долгий срок. Предстоит изучить особенности роста и развития растений, а также их способность синтезировать биомассу в специфических условиях обитаемого герметичного помещения и расти не на почве, а на ее заменителе — субстрате из ионообменных смол.

Через этот субстрат растения получают воду, в том числе и конденсационную влагу атмосферы, содержащую продукты жизнедеятельности человека, микроорганизмов субстрата и самих растений. Благодаря испарению растений и с поверхности субстрата вода поступает в атмосферу оранжереи и, конденсируясь в теплообменнике, опять возвращается через субстрат к растениям, а затем вновь испаряется. Такое многократное использование растениями одной и той же воды с накапливающимися в ней продуктами обмена веществ биокомплекса — метаболитами — возможно благодаря способности ионитного субстрата собирать их на себе, как говорят ученые — сорбировать. Метаболиты могут тормозить рост и развитие растений, что нежелательно.

Я стою около слегка поникших пожелтевших растений, которые согласно графику получат воду только завтра. Почему они пожелтели? Может быть, чего-нибудь не хватает? Недостает каких-либо элементов минерального питания?

Анализы потом покажут. А сейчас я мысленно представляю оранжерею будущего, растения которой снабжены специальными датчиками и приборами. Они будут не только сообщать о своем состоянии, но с помощью автоматики обеспечивать поступление воды и питательных веществ в необходимых для себя количествах. Они сами смогут регулировать микроклимат всего помещения оранжереи, подбирая наилучшие условия для своего роста. И это вполне реально, так как установлено, что все растения отвечают на изменения окружающих условий токами электрической природы — биотоками. Опыты, проведенные в лаборатории профессора Тимирязевской сельскохозяйственной академии И. Гунара, показали, что изменение температуры в зоне корней растений, а также некоторые химические вещества, воздействующие на корни, вызывают появление слабых биотоков, которые зарегистрированы чувствительными самописцами.

Для отведения биотоков использовались электроды, не травмирующие растения. Было установлено, что здоровые растения тотчас же реагировали на раздражения, на изменение условий, а больные — с задержкой, вяло. Интересно, что при воздействии на корни, например, насыщенным раствором питательных солей ответную реакцию растений в этих же опытах удавалось регистрировать на листьях. Выходит, информация об изменении условий в зоне корня была передана листьям. Значит, растения чувствуют? Вероятно.

В сырых местах, на болотах, часто можно увидеть невзрачное на вид растение росянку. Блестящие капельки на ее поверхности напоминают росу и привлекают насекомых. Едва прикоснувшись к ним, насекомое прилипает, постепенно реснички растения смыкаются, и жертва оказывается в плену. С давних пор удивляет людей и другое растение: венерина мухоловка. Лишь только насекомое коснется чувствительных волосков ее листа, как они, эти зеленые «челюсти», смыкаются. Не правда ли, повадки этих растений напоминают поведение животного?

А всем знакомый луговой василек? Достаточно лапке шмеля прикоснуться к пыльнику, и из него, словно из тюбика, выталкивается пыльца. Такой же интересный механизм заключен и в цветах люцерны. Он всегда надежно срабатывает, когда насекомое погружает свой хоботок в нектарники. И подобных примеров немало.

Усики огурцов кажутся неподвижными, но если заснять их замедленной киносъемкой, а затем при обычной скорости пленки просмотреть на экране, то можно увидеть, как они, вырастая, тянутся и ищут, за что бы зацепиться. Причем они настолько прочны, что удерживают на весу все растение. Это очень похоже на осязание у животных.

А как растения тянутся к солнцу! Солнечный свет им всегда необходим — он источник их жизни. Вероятно, поэтому в процессе эволюции у них выработалась особая чувствительность к свету, к теплу. Вот грозовые тучи заслонили небо. И цветы одуванчика начинают складывать свои лепестки. Закрываются и водяные лилии. Некоторые цветы на ночь складывают лепестки в бутоны. Приближается ночь, и складывает свои лепестки сон-трава. Готовятся ко сну не только цветы, но и листья некоторых растений. А с рассветом цветы снова раскрываются навстречу лучам утреннего солнца.

Тонко реагируя на изменения освещенности и температуры, растения, словно живые барометры, предсказывают наступление дождя.

Но можно наблюдать и другую картину, когда некоторые южные растения, защищаясь от палящего солнца, закрывают свои листья. В данном случае исключительная чувствительность растений предохраняет их от излишнего перегрева.

Я видел, как и наши растения четко реагируют на источник света. Стоило немного измениться направлению лучистого потока, как стебли и листья молодых проростков изгибались в сторону источника света. Для этого им требовалось буквально несколько часов.

И еще одна замечательная реакция растений. Как бы семена ни легли в землю, в какую бы сторону ни были направлены их зародыши, корни проростков всегда будут расти вниз, а стебли устремятся вверх. Это явление связано с действием на растения силы земного тяготения через ростовые вещества, которые в данном случае помогают растению ориентироваться в пространстве.

Ботаники насчитывают на Земле около 250 тысяч видов высших цветковых растений и около 40 тысяч видов низших растений — водорослей. Какие же из них следует брать в космос? Из высших растений человек, очевидно, предпочтет те, которые он использует в пищу. Их много — около 25 тысяч видов. В Советском Союзе возделывается примерно 450 видов.

Низшие растения также весьма разнообразны и сильно отличаются друг от друга особенностями обитания и размерами: от океанских бурых водорослей, имеющих длину около 60 метров, до микроскопических одноклеточных — таков диапазон их размеров. Кажется, выбрать из этого множества легко. Но так только кажется. Если учесть пищевую значимость растений, учесть особенности их культивирования и их требования к среде, принять также во внимание технологию приготовления из них пищи и количество отходов, то растений — претендентов на космические путешествия останется значительно меньше.

В нашей оранжерее растут скороспелые овощные растения. Это однолетние растения — листовая капуста, кресс-салат, огуречная трава, укроп. Эти растения содержат значительное количество витаминов A, B ₁, В ₂, PP. В огуречной траве содержится меньше витаминов, чем в других растениях, но зато она обладает целебными свойствами, приятным запахом и вкусом свежих огурцов, что делает ее очень привлекательной для введения в рацион.