АСТРОБИОЛОГИЯ

Физические условия на Марсе и возможность приспособляемости к ним растений

РАСТЕНИЯ В СУРОВЫХ УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВОВАНИЯ

Рассмотрим теперь суровые физические условия на Марсе и возможность приспособляемости к ним растений.

Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, и получает тепла в два с половиной раза меньше. Климат Марса намного суровее земного. В полярных областях Марса зимой морозы доходят до 70 и 80 градусов.

На экваторе в полдень температура иногда поднимается до +10° и +15°, но уже к закату солнца падает до 0° и продолжает снижаться в течение ночи, доходя к рассвету до ‑45°.

Таким образом, даже на экваторе суточные колебания огромны. Объясняется это также и разреженностью атмосферы Марса.

Среднегодовая температура Марса значительно ниже 0°, тогда как на Земле она равна +15° по Цельсию.

Однако климат Марса не страшен для растений. На Земле, в Якутской области, в районе Верхоянска и Оймякона, климат не менее суров, а между тем там живут около 200 видов растений.

Приспособляемость растений к низким температурам вообще очень велика. Так, например, морозник белоцветный цветет зимою, нередко под снегом.

Нераспустившиеся бутоны ложечной травы на сибирских берегах Ледовитого океана переносят зимние морозы до ‑46°, иногда без снега, и распускаются с наступлением следующего лета.

Резкие колебания температуры на Марсе от восхода солнца к полудню сравнимы с колебаниями на Памире, где, по данным профессора П. А. Баранова, континентальность климата выражена чрезвычайно резко. Амплитуда годовых температур на поверхности почвы достигает 102,5°, суточные же колебания на поверхности почвы доходят до 60°. Средняя годовая температура в долинах Памира отрицательная и равняется для Мургаба ‑0,9°. Тем не менее памирская растительность весьма разнообразна.

Резкая смена температуры дня и ночи, больше всего сказывающаяся на биологии растения, является основной причиной сильного повышения морозоустойчивости растения в условиях высокогорья. Таким образом, в низких ночных температурах можно видеть скорее положительный фактор, обеспечивающий постоянную закалку растений.

Подобных примеров приспособляемости растений к низким температурам можно было бы привести множество.

Еще что резко бросается в глаза при изучении климатических условий Марса, – это незначительное количество воды, а следовательно, малая влажность атмосферы.

И эта особенность марсианского климата также напоминает климат Памира. Памир – высокогорная пустыня. Переваливая через высочайшие хребты, окружающие ее со всех сторон, воздушные течения иссушаются, оставляя влагу в виде грандиозных ледников и снежников, и в долины Памира приходят уже с ничтожным содержанием влаги. В летние полуденные часы, когда температура бывает наиболее высокой, относительная влажность не превышает 9 – 15 процентов. Чтобы понять значение этих цифр, достаточно указать, что падение относительной влажности ниже 50 процентов уже неблагоприятно отзывается на человеке.

Представители дикой высокогорной флоры прошли длительный путь развития и приспособились к суровым условиям высокогорья. Культурное же растение попадает на Памире в совершенно новую обстановку, какой оно не встречает нигде в земледельческих зонах земного шара. Однако и для развития культурного растения все крайности климата не являются непреодолимыми препятствиями.

Памирская закалка дает растению широкие возможности для перенесения заморозков. Она делает даже совершенно нестойкий к заморозкам картофель способным переносить отрицательные температуры в 7–8°. Яровые двурядные ячмени с низкой морозоустойчивостью также становятся устойчивыми к заморозкам.

Своеобразная обстановка Памира преобразует растения, обладающие в обычных условиях высокими показателями транспирации (испарения влаги) в растения мало транспирирующие.

Думаю, приведенных примеров совершенно достаточно, чтобы не считать чрезвычайную сухость марсианской атмосферы препятствием для существования растений.

По данным спектрального анализа известно, что в атмосфере Марса очень мало и кислорода. Могут ли растения существовать при кислородном голоде?

Пример этого мы видим в растениях подводных и растениях болотных. Развитие их шло по линии приспособления к уменьшенному количеству кислорода. Большинство болотных и водных растений имеют значительные запасы воздуха внутри своего тела в виде широких межклетников, дыхательных корней и других приспособлений.

То же может быть и на Марсе. Для фотосинтеза растение использует углекислый газ. Его в атмосфере Марса вдвое больше, чем в земной. При фотосинтезе растение выделяет кислород, образующийся разложе нием воды. Так как кислород необходим растению для дыхания, то при фотосинтезе оно может не только выделять его в атмосферу, но и сохранять в различных частях, например в корнях.

Перейдем теперь к вопросу о коротковолновых ультрафиолетовых лучах.

В земной атмосфере роль фильтра, поглощающего гибельные для жизни коротковолновые ультрафиолетовые лучи, играет озон. В атмосфере Марса озона нет. На этом основании утверждают, что растения существовать там не могут. Однако нет никаких оснований думать, что за многие сотни миллионов лет они не могли бы приспособиться к условиям существования на Марсе, в частности к действию коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Зарождение и развитие жизни могут итти на других планетах своими путями, отличными от земных.

Диалектический материализм учит, что жизнь есть явление закономерное, появляющееся с железной необходимостью как результат эволюции материи. Если бы в земной атмосфере не появился озон, то жизнь все равно существовала бы, приспособившись к коротковолновым ультрафиолетовым лучам.

Об этом мы и должны помнить, разбирая, в частности, проблему ультрафиолетовых лучей. Например, можно говорить о гибельном действии коротковолно‑вых ультрафиолетовых лучей на бактерии, если прибавить к слову «бактерии» «современные». Но нельзя так говорить о бактериях древнейших геологических периодов.

По общепринятому мнению, пионерами жизни на Земле были микроорганизмы. Значительно позже появились растения, а в результате их жизнедеятельности – кислород,

Из кислорода образовался тот слой озона в 3 миллиметра толщиною (при нормальном давлении), который поглощает ультрафиолетовые лучи, гибельные для современных земных бактерий и других организмов. Следовательно, если не говорить о неизвестных нам пока что других поглотителях ультрафиолетовых лучей в древнейшей земной атмосфере, то пионеры жизни на Земле не боялись этих лучей.

Очень интересные исследования были проведены в 1950 году в Нальчике. Сделали два опыта: взяли по 6 семян кукурузы на влажной пропускной бумаге и поместили под колокол воздушного насоса объемом в 5,5 литра.

Температура во время опытов держалась в пределах 20–22,5° днем и ночью. Это соответствует летней марсианской температуре в зоне незаходящего Солнца. Давление воздуха поддерживалось такое, как на поверхности Марса.

В первом опыте воздух менялся 2 раза в сутки, и растения находились в течение 3 суток под давлением от 20 до 70 миллиметров ртутного столба. Ростки в начале развития листьев имели определенно лучшее развитие, чем в контрольных семенах.

Во втором опыте те же проросшие семена были перенесены в условия неменяющегося разрежения воздуха в пределах 18–22 миллиметров давления и выдержаны без обмена воздуха в течение 5 суток. Развитие листьев замедлилось в сравнении с развитием листьев контрольных семян, но ростки сохранили свежий вид. Никаких признаков увядания не было.

Из опытов можно сделать два вывода. Первый – семена кукурузы хорошо проросли бы до развития листьев, если бы были высажены на Марсе. Второй – в обстановке обычного парника семена кукурузы могли бы прорастать до развития листьев на высотах до 25 километров в условиях Земли.

Жизнь на Марсе возможна, изучение ее ставит ряд интересных опытных задач перед биологией и биофизикой, которые помогут нам разгадать тайны нашей земной жизни.