Год в «Звездолёте».

Общая продолжительность рейса Земля—Марс—Земля продлится, по-видимому, около двух лет. Человек потребляет в сутки 800 граммов кислорода, 700 граммов сухой пищи, нуждается в 8 литрах воды, из которых 2,5 должны быть питьевой. Для годовой космической экспедиции из 3 человек общий вес запасов самого необходимого составит более 11 тонн. На каждый килограмм полезного груза необходимая мощность ракет должна составлять 4 тысячи лошадиных сил. Как бы успешно ни развивалась техника ракетостроения, элементарные расчеты показывают, что, если основываться на запасах всего необходимого и не заниматься воспроизводством его на борту, полеты к дальним планетам будут неосуществимы. И К. Циолковский ясно представлял, что полеты к планетам, даже в самой совершенной ракете, возможны лишь при снабжении людей всем необходимым с помощью системы жизнеобеспечения, основанной на круговороте веществ. «Как на земной поверхности совершается нескончаемый механический и химический круговорот веществ, так и в нашем маленьком мирке он должен совершаться… Есть полная возможность еще на Земле практически выработать и испытать средства дыхания и питания человека в изолированном пространстве» — так писал он в самом начале XX века.

Первые попытки использовать зеленые растения для этой цели предпринял один из основоположников советского ракетостроения, А. Цандер. В 1915–1919 годах он выращивал овощи на древесном угле, который выполнял роль облегченного заменителя почвы, а для питания растений использовал отходы жизнедеятельности человека.

В наши дни мечта К. Циолковского о создании круговорота веществ в отрыве от Земли принимает реальные очертания благодаря интенсивным исследованиям по созданию так называемой «экологической системы», которая позволила бы осуществить искусственный круговорот веществ, подобный земному.

Как известно, «экология» (от греч. oikos — дом) — обширная часть биологии, изучающая взаимные связи между живыми организмами в природе.

Совокупность всего живого на Земле вместе со средой обитания образует своеобразную оболочку Земли — биосферу.

Живые организмы, ассимилируя вещества, накапливаясь и размножаясь в процессе роста и развития, активно воздействуют на окружающую среду, изменяют ее. Без них невозможно формирование, существование и развитие почвенного покрова, где развивается жизнь в ее многообразном проявлении.

По мнению многих ученых, современная атмосфера Земли, являясь средой существования живых организмов, возникла также в результате их жизнедеятельности. В формировании структуры, состава и энергетики биосферы живые организмы играют ведущую роль благодаря их способности к обмену веществ и энергии с окружающей средой.

Подсчеты показывают, что общий вес живого на нашей планете составляет около 0,01 процента от веса планеты. Однако если суммировать всю массу живых организмов, когда либо появлявшихся на Земле, то получается величина, намного превышающая массу земного шара. Вот почему так велика роль живого на Земле.

На первый взгляд кажется, что между живой и неживой природой существуют непреодолимые различия. Однако, несмотря на отличия, между ними имеется неразрывное единство: в их основе находятся химические элементы и соединения — общие для всего живого и неживого. Их взаимосвязь и взаимообусловленность заключаются в том, что живые организмы не могут существовать без окружающей неживой природы, ибо она дает им энергию и простейшие соединения для построения их клеток и тканей.

Взаимовлияние и взаимозависимость всего живого и окружающей неживой природы были подмечены давно. В 1898 году выдающийся русский ученый-натуралист В. Докучаев впервые высказал мысль о необходимости изучения комплекса явлений и предметов земной поверхности в целом, в их взаимодействии и взаимообусловленности. Идея о единстве природных компонентов: поверхностных горных пород с присущим им рельефом, почвами, животными и растениями и т. д. — привела к делению всей биосферы Земли на элементарные, однородные внутри себя участки, территории или акватории с прилегающими к поверхности слоями воздуха, с водой и грунтом, населенных группировками живых организмов. Такие участки советский академик В. Сукачев в 1942 году назвал биогеоценозами (от греческого bios — жизнь, ge — земля, koinos — сообщество). Они стали объектом изучения новой науки — биогеоценологии.

Установлено, что биогеоценоз — это не простая совокупность растений, животных и других природных тел, каждое из которых существует самостоятельно, независимо от других, это не простая сумма, а особая сложно организованная форма существования организмов и их среды. В результате взаимного воздействия отдельных частей друг на друга постоянно и непрерывно совершается обмен веществом и энергией.

На любом участке земной поверхности все живые организмы образуют единое целостное сообщество — биоценоз, — являющееся составной частью биогеоценоза. Оно включает в себя фитоценозы — сообщества, образованные растениями, зооценозы — совокупность животных и микробоценозы — сообщества микроорганизмов.