Ця стаття була опублікована у 185-му номері журналу The Universe Space Tech. Її авторка — Анна Березкіна, дослідниця Національного антарктичного наукового центру України
Протягом усієї історії людства завжди гостро поставало питання виживання та забезпечення харчовими продуктами як окремих особин, так і племені, общини в цілому. Цей неймовірний тиск помітно зменшився лише при переході від мисливства і збиральництва до землеробства та скотарства (після 11 000 років до н.е.). Ця революція у способі життя дала сильний поштовх до певної стабільності та зростання популяції Homo sapiens. Землеробство та скотарство виникало мозаїчно й незалежно в різних частинах земної кулі. Так, приблизно з 9500 року до н.е. у Леванті (Сирія, Ліван, Палестина, Ізраїль, Йорданія, Єгипет, Туреччина та ін.) культивували вісім сільськогосподарських культур: пшеницю, ячмінь, горох, сочевицю, гірку вику, нут і льон. Свині були одомашнені у Месопотамії близько 11 тисяч років до н.е., а вівці — між 11 000 і 9000 рр. до н.е.
З розвитком скотарства у людей виникли корисні мутації, зокрема гени, які допомагають засвоювати лактозу (молочний цукор) з молока. Оскільки для дорослих до появи тваринництва було нехарактерним вживати молочні продукти, вони були вкрай важкими для засвоювання. Однак у Середні віки в Європі виникла корисна мутація засвоєння лактози, навіть більше — вона дуже швидко розповсюдилася серед тогочасної популяції європейців. Однією з цікавих гіпотез є версія, що, ймовірно, через складні санітарні умови в середньовічних містах багато людей помирало, вживаючи некип’ячену воду. Ті ж, хто надавали перевагу молоку з його корисними мікроорганізмами, мали всі шанси на довге й щасливе життя.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2024/02/1280px-maler_der_grabkammer_des_sennudem_001.jpg)
З ростом популяції людей на Землі (зараз її населення сягає 7,9 млрд) знову гостро постало питання забезпечення продовольством і боротьби з голодом. Цю проблему поглиблює не лише збільшення чисельності Homo sapiens, а й забруднення земель, водних ресурсів, глобальні зміни клімату, вирубка лісів, надмірна експлуатація ґрунтів, що провокує стрімке збільшення площ пустель. Посушливі землі складають приблизно 41% земної суші. Однією з найбільш швидко розростаючих пустель є Гобі (на території Монголії та Китаю). За даними вчених, щорічно вона поглинає понад 3370 км² суші.
Безконтрольне використання пестицидів корпораціями не лише спричиняє забруднення ґрунтів і вод, а й призводить до знищення комах, птахів, дрібних ссавців тощо. Всі елементи екосистеми тісно взаємопов’язані, й зникнення однієї ланки живих організмів може мати непоправні наслідки, оскільки, наприклад, більшість рослин не зможуть розмножуватися без запилення комахами. Майже 87,5% видового різноманіття квіткових рослин Землі потребує участі у запиленні комах та інших дрібних тварин. Тому отруєння пестицидами запилювачів (бджоли, оси, джмелі, жуки та ін.) різко знижує рослинне біорізноманіття, що у свою чергу призведе до скорочення популяцій тварин, які харчуються пилком, нектаром, самими рослинами, плодами та насінням, а це спричинить ланцюгову реакцію зменшення розмаїття крупніших тварин і вплине на саме людство. 75% провідних продовольчих сільськогосподарських культур демонструють збільшення врожайності при запиленні комахами.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2024/02/pchela.jpg)
Отже, до питання забезпечення населення продовольством варто підходити системно та враховувати всі причинно-наслідкові зв’язки. Дуже близькими є ці питання і для забезпечення космічних місій. Одна з цікавих розробок учених дасть змогу втілити у реальність промислове розведення риби у космічних умовах. Як було показано раніше, умови мікрогравітації на борту космічного корабля (місія STS-65) не вплинули на здатність до нормального розмноження риби медаки японської Oryzias latipes. Вона успішно спаровувалася, запліднювалася, спостерігався звичайний ембріональний розвиток молоді з наступним її вилупленням із ікри. Ці дані свідчать про те, що медака японська потенційно може завершити свій життєвий цикл в умовах космосу (мікрогравітації).
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2024/02/1280px-oryzias_latipeshamamatsushizuokajapan2007-1.jpg)
Для реалізації космічної рибної ферми необхідна ефективна система біологічних фільтрів, що будуть забезпечувати належну якість води при довготривалому утриманні аквакультури. Вони вкрай важливі, оскільки риба постійно виділяє з сечею у навколишнє водне середовище аміак, який є дуже токсичним для самих водних мешканців. Біологічний фільтр із можливістю одночасно здійснювати як нітрифікацію (процес окиснення аміаку до азотистої й далі до азотної кислоти), так і денітрифікацію (відновлення нітратів до нітритів і далі до газоподібних оксидів і молекулярного азоту), був сконструйований для експериментів із водними тваринами на МКС. Він був застосований для видалення шкідливого аміаку в закритій системі циркуляції води.
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2024/02/3-figure2-1.png)
Біологічний фільтр являє собою циліндричний резервуар, заповнений пористими скляними кульками з адсорбованими на них бактеріями Nitrosomonas europaea і Nitrobacter winogradskyi, які здійснюють нітрифікацію (окислюють аміак до нітриту, а далі до нітрату), та подвійними пластиковими пакетами, де відбувається денітрифікація. Ці подвійні пакети складаються з зовнішнього мішка з нетканого матеріалу та внутрішнього — з непористої поліетиленової плівки. На зовнішньому мішку — іммобілізовані бактерії Paracoccus pantotrophus. Внутрішній заповнений 99,5% етанолом, що повільно вивільняється у середовище і слугує донором електронів для денітрифікації (відновлення нітратів до газоподібного азоту), яку здійснюють бактерії Paracoccus pantotrophus. Таким чином, біологічний фільтр видаляв аміак без накопичення нітрату!
![](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2024/02/tem_image_of_nitrobacter_winogradskyi_str._nb-255.jpg)
На МКС протягом 90 днів вирощували дрібну прісноводну рибу медаку японську в замкненій системі циркуляції води, оснащеній біологічним фільтром. Усі тварини в експерименті не лише вижили, а й мали чудовий апетит. Результати вказують, що здатність біологічного фільтра до нітрифікації та денітрифікації є достатньою для підтримки якості води під час вирощування риби на МКС.
Отже, ці дослідження відкривають нові горизонти в освоєнні людиною космосу, можливості вирощувати таку знайому земну їжу в майбутніх космічних місіях та при колонізації нових планет і космічних об’єктів. Рибні ферми — зовсім скоро… І можливо, одного дня не залишиться жодної голодної людини у Всесвіті. Fortes fortuna adiuvat!
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine