Водоросли высшие растения или низшие: Низшие растения — водоросли. Высшие споровые растения. Биология, 5 класс: уроки, тесты, задания.

Содержание

Водоросли 5 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Водоросли

Водоросли появились примерно пятьсот семьдесят миллионов лет назад. Царство растений разделено на две большие группы: подцарство Низшие растения и подцарство Высшие растения (рис. 1).

Рис. 1 Подгруппы царства растений (Источник)

Вторая группа – Низшие растения, по-другому их называют водоросли. Название «водоросли» не совсем точно отражает это подцарство, ведь не все его обитатели растут в воде, встречаются и растущие на суше, как хлорелла, растущая на коре хвойных деревьев (рис. 2).

Рис. 2. Хлорелла под микроскопом (Источник)

Само их название водоросли связано с тем, что считается, что в воде, в океане зародилась жизнь. Водоросли отличаются от высших растений не столько водным образом жизни, сколько примитивностью строения. У них отсутствуют корни, стебли, листья, которые присущи высшим растениям. Наиболее часто встречающаяся водоросль – хламидомонада, в переводе с греческого «хламидомонада» означает «простейший организм, покрытый одеждой – оболочкой». Хламидомонада – одноклеточная зеленая водоросль. Она хорошо различима только под микроскопом. Хламидомонада движется в воде при помощи двух жгутиков, находящихся на переднем, более узком конце клетки. Как и все другие живые организмы, хламидомонада дышит кислородом, растворенным в воде.

Формы водорослей

Тело водорослей имеет название слоевище (рис. 3).

Рис. 3. Слоевищное тело водоросли (Источник)

Водоросли можно сравнить с тем, как усложняются фигуры в геометрии (рис. 4).

Рис. 4. Аналогии геометрии и альгологии

В геометрии самая простая фигура – точка, в альгологии, науке о водорослях, – это одноклеточная водоросль (хламидомонада или хлорелла). Далее в геометрии можно рассмотреть отрезок или прямую, в альгологии – нитчатые водоросли, плоской фигуре соответствуют плоские водоросли. Кроме плоских, существуют ветвящиеся водоросли, которых можно тоже отнести к этому уровню. Объемные фигуры можно сравнивать со слоевищными водорослями, которые состоят из множества клеток, расположенных слоями.

Отделы водорослей

Подцарство водорослей делится на отделы, из которых мы рассмотрим основные: зеленые, бурые, красные, диатомовые. Первые три связаны с цветом, Это связано с тем, что водоросли растут на разных глубинах: водоросли, обитающие на глубине до десяти метров, носят название зеленые, до двухсот метров – бурые, до глубин двухсот семидесяти метров – красные (рис. 5).

Рис. 5. Рост водорослей на различной глубине: зеленые, бурые, красные (Источник, Источник, Источник)

Они приспособлены к этим глубинам, но могут расти и ближе к поверхности. Глубже двухсот семидесяти метров свет не проникает, соответственно, и водоросли там существовать не могут, ведь они питаются с помощью фотосинтеза.

Зеленые водоросли

Зеленые водоросли обитают в самых верхних слоях воды, они первыми освоили сушу, мы часто их встречаем в виде зеленоватого налета на камнях или коре деревьев.

Формы зеленых водорослей очень разнообразны: от одноклеточных до сложных слоевищных. Мы часто их видим в лужах, озерах, реках, когда цветет вода (рис. 6), это говорит о том, что в воде размножились в огромном количестве одноклеточные зеленые водоросли.

Рис. 6. Зеленые водоросли: цветущая река (Источник)

Они бывают и нитчатыми, в воде встречается тина, которая является зелеными водорослями и бывает нескольких оттенков – бурой или желтоватой, это происходит при отмирании зеленых водорослей. Самые известные зеленые водоросли – это одноклеточная хламидомонада и нитчатая зеленая водоросль – улотрикс (рис. 7).

Рис. 7. Зеленые водоросли: хламидомонада и улотрикс (Источник, Источник)

Бурые водоросли

Они так названы за бурый цвет их тел, среди бурых водорослей нет ни нитчатых, ни одноклеточных форм. Бурые водоросли – в большей части слоевищные водоросли, они очень сложно устроены, растут на больших глубинах, но сложное устройство и высокая развитость их слоевищ позволяет им расти и довольно близко к поверхности. Самые известные из них – ламинария (морская капуста), которую мы употребляем в пищу, фукус, саргассы, водоросли растущие в Атлантическом океане и в честь которых названо Саргассово море (рис. 8).

Рис. 8. Бурые водоросли: ламинария, фукус и саргассы (Источник, Источник, Источник)

Красные водоросли

Красные водоросли, или багрянки, могут расти на глубинах до двухсот семидесяти метров, но встречаются и ближе к поверхности. По форме устроены так же сложно, как и бурые, встречаются нитчатые и слоевищные формы. Из-за того что они растут на большой глубине, малоизвестны в быту. Среди них можно выделить порфиру, агар-агар (рис. 9), из этой водоросли получают желеобразное вещество, которое используется в кондитерской промышленности, а в микробиологии на агар-агаре выращивают бактерии.

Рис. 9. Красные водоросли: порфира и агар-агар (Источник, Источник)

Диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли (рис. 10) – это всегда одноклеточные организмы.

Рис. 10. Диатомовые водоросли (Источник)

Они удивительны и интересны тем, что строят себе особый панцирь, который состоит из двух половинок и по виду очень похож на пенал (рис. 11).

Рис. 11. Панцирь диатомовой водоросли в разрезе

У этого панциря есть две створки, которые вкладываются друг в друга, внутри которых и обитает сама водоросль. При делении диатомовой водоросли одна дочерняя клетка получает одну створку панциря, а вторая – другую (рис. 12).

Рис. 12. Раздвинутый панцирь Mastogloia pusilla

Сам панцирь состоит из кремнезема (материал, из которого состоит песок), который водоросль добывает из воды и потом выделяет в виде створок панциря. При гибели диатомовой водоросли их панцири опускаются на дно, спрессовываются там и образуют практически камни – особую горную породу диатомит (рис. 13).

Рис. 13. Диатомит (Источник)

Диатомовые водоросли очень широко распространены, они обитают в морях и пресных водоемах, увидеть их возможно только с помощью микроскопа. Чаще всего встречается пиннулярия (рис. 14).

Рис. 14. Диатомовые водоросли: пиннулярия (Источник)

Роль водорослей в природе

Самая важная роль водорослей состоит в том, что они образуют кислород, в древности они совместно с цианобактериями изменили состав атмосферы Земли, весь кислород, которым мы дышим, производится зелеными растениями, в том числе и водорослями. Водоросли в больших количествах существуют в водоемах, с них начинаются цепи питания, они используются в косметологии, медицине, в качестве добавок в корм скота. Панцири древнейших диатомовых водорослей очень востребованы в промышленности. Их используют в строительстве для получения очень легкого кирпича, для изготовления стекла, фильтров, полирующих материалов.

Заключение

Мы рассмотрели важное подцарство водорослей, их виды, отделы и их роль в жизни человека и в природе.

Список литературы

1. Пасечник В.В. Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения. – Дрофа, 2011.

2. Корчагина В.А. Биология 6-7 классы. Растения, бактерии, грибы, лишайники. – 1993.

3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Кучменко В.С. Биология 6 класс. – 2008.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет портал «Биология. Электронный учебник (Источник)

2. Интернет портал «Bono esse» (Источник)

3. Интернет портал «Изучаем и сохраняем водоемы» (Источник)

Домашнее задание

1. Какие формы водорослей вы знаете?

2. Назовите основные виды водорослей.

3. Какова основная роль водорослей в природе?

Низшие растения и высшие споровые растения

Итоговое тестирование по теме низшие растения и высшие споровые растения. В тесте охватываются вопросы тесно связанные с разделами водоросли, мхи, папоротник. Здание предназначено для выявления усвоенных знаний у студентам по учебным дисциплине естественные науки. Всего в тесте 13 вопросов, на которые требуется дать правильный ответ. Специалисты нашей компании, уже отметили верные ответы, поэтому с подготовкой к предстоящему зачету у вас не должно возникнуть проблем. Если же у вас остались какие-то вопросы, то вы можете написать нам в чат или позвонить на горячую линию. Консультация проводиться бесплатно.

Тестовый вопрос: Питание большинства водорослей происходит за счет:

Выберите правильный ответ:

[верно] Фотосинтеза

[неверно] Поглощения готовых органических веществ

[неверно] Симбиоза с другими организмами

[неверно] Все утверждения верны

Тестовый вопрос: Водоросли размножаются:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Вегетативно

[верно] Бесполым путем

[верно] Половым путем

[неверно] Все утверждения верны

Тестовый вопрос: Гамета – это:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Название водоросли

[неверно] Название споры

[неверно] Часть слоевища

[верно] Половая клетка

Тестовый вопрос: Ризоиды – это:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Название водоросли

[неверно] Форма таллома

[неверно] Особый тип клеток

[верно] Выросты тела водоросли, служащие для прикрепления к субстрату

Тестовый вопрос: Фитобентос – это:

Выберите правильный ответ:

[верно] Придонная растительность

[неверно] Придонный ил

[неверно] Группа водорослей

[неверно] Бурые водоросли

Тестовый вопрос: Выберите верное утверждение.

Выберите правильный ответ:

[верно] Водоросли вырабатывают органические вещества.

[верно] Водоросли обитают только на небольших глубинах.

[верно] В клетках водорослей содержатся зеленые, оранжевые, красные пигменты.

[верно] При низкой освещенности водоросли не могут осуществлять фотосинтез.

[неверно] При низких температурах водоросли погибают.

[неверно] Снежная хламидомонада способна обитать даже на снегу.

[верно] Водоросли создали кислородную атмосферу планеты.

[верно] Водоросли являются родоначальниками всех растений суши.

[неверно] Водоросли возникли 4,5 млрд лет назад.

[неверно] Хлорелла – одноклеточная водоросль, передвигается с помощью жгутиков.

[неверно] У водорослей отсутствуют настоящие органы и ткани, присущие высшим растениям.

[верно] Клетка водоросли содержит одну крупную или несколько мелких вакуолей с клеточным соком, одно или несколько ядер, хроматофоры, содержащие пигменты.

[верно] Есть водоросли, которые питаются гетеротрофно.

[верно] Водоросли размножаются только бесполым путем.

[верно] Обычно бесполым путем водоросли размножаются только в благоприятных условиях.

[верно] Женские и мужские гаметы у водорослей могут образовываться на одной или на разных особях.

[верно] Растение, образующее споры, называется спорофитом, а гаметы – гаметофитом.

[верно] В большинстве случаев у водорослей гаметофит и спорофит – это самостоятельные растения.

Тестовый вопрос: Моховидные относятся к высшим растениям, так как они:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Многолетние растения

[неверно] Образуют органические вещества

[верно] Имеют стебель и листья

[неверно] Размножаются спорами

Тестовый вопрос: Ризоиды у мхов служат:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Для размножения

[неверно] Для сохранения тела в вертикальном положении

[неверно] Для прикрепления к почве

[верно] Для всасывания питательных веществ из почвы

Тестовый вопрос: Торф образуется в результате:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Гниения растительных остатков

[верно] Разрастания сфагнума плотными дернинами

[неверно] Накопления большого количества органических веществ

[верно] Создания мхами кислой среды, отсутствия кислорода, что препятствует процессам гниения отмерших частей растений

Тестовый вопрос: Выберите верное утверждение.

Выберите правильный ответ:

[верно] Мхи относятся к высшим растениям.

[неверно] Моховидные – это однолетние растения.

[неверно] Моховидные могут жить как во влажных условиях, так и в сухих.

[неверно] Многоклеточные ризоиды, выполняющие у мхов функцию корня, уже имеют проводящую ткань.

[верно] У моховидных есть половое поколение растений – гаметофит, и бесполое – спорофит.

[верно] Кукушкин лен относится к листостебельным мхам.

[верно] Зеленые мхи могут размножаться вегетативно – частями тела и специальными почками.

[верно] У сфагнума отсутствуют ризоиды и влагу он получает непосредственно через стебель.

Тестовый вопрос: В пищу употребляют некоторые виды:

Выберите правильный ответ:

[верно] Папоротниковидных

[неверно] Плауновидных

[неверно] Хвощевидных

[неверно] Все варианты правильны

Тестовый вопрос: Ужовник относится к отделу:

Выберите правильный ответ:

[неверно] Моховидные

[неверно] Плауновидные

[неверно] Хвощевидные

[верно] Папоротниковидные

Тестовый вопрос: Выберите верное утверждение.

Выберите правильный ответ:

[верно] Плауновидные возможно произошли от псилофитов.

[верно] Плауновидные чаще всего встречаются в хвойных и смешанных лесах.

[верно] У плаунов споры образуются в спорангиях, собранных на прямостоячем побеге в виде колосков.

[верно] Проросшие споры плаунов дают начало однополым и обоеполым гаметофитам.

[неверно] У плаунов с момента образования спорангия до высыпания зрелых спор проходит всего несколько дней.

[неверно] Ископаемые древовидные формы плаунов, хвощей и папоротников формировали леса в меловое время.

[верно] У хвощей хорошо развит подземный побег – корневище.

[верно] У хвощей оплодотворение происходит в воде и из оплодотворенной яйцеклетки развивается бесполое поколение – спорофит.

[верно] Размеры папоротника изменяются от нескольких миллиметров до 25 м.

[неверно] В настоящее время на Земле отсутствуют древовидные формы папоротников.

[неверно] В жизненном цикле папоротников нет чередующихся поколений – спорофита и гаметофита.

[верно] У папоротников в умеренной лесной зоне стебель короткий, находится в почке и представляет собой корневище.

[неверно] Из споры папоротника, когда она прорастает, формируется проросток.

[неверно] На заростке папоротника формируются женские и мужские половые органы.

[неверно] Из крупных мужских спор папоротника – мегаспор, развивается гаметофит.

[верно] Папоротники могут размножаться вегетативно.

Водоросли | Определение, характеристики, классификация, примеры и факты

Водоросли «фужер русалки»

Смотреть все медиа

Ключевые люди:: Фердинанд Кон
Сильвия Эрл
Сэр Уильям Джексон Хукер
Натанаэль Прингшейм
Пер Теодор Клев

Похожие темы:: динофлагеллят
водоросли
красные водоросли
зеленые водоросли
фитопланктон

Просмотреть весь связанный контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

водоросли , единственное число водоросли , представители группы преимущественно водных фотосинтезирующих организмов царства Protista. У водорослей много типов жизненных циклов, и они варьируются в размерах от микроскопических видов Micromonas до гигантских водорослей, которые достигают 60 метров (200 футов) в длину. Их фотосинтетические пигменты более разнообразны, чем у растений, а их клетки имеют черты, не встречающиеся у растений и животных. Помимо своей экологической роли в качестве производителей кислорода и кормовой базы почти для всех водных организмов, водоросли имеют важное экономическое значение как источник сырой нефти, а также как источники пищи и ряда фармацевтических и промышленных продуктов для человека. Таксономия водорослей является спорной и подвержена быстрым изменениям по мере открытия новой молекулярной информации. Изучение водорослей называется phycology , а человек, изучающий водоросли, — phycologist.

В этой статье водоросли определяются как эукариотические (ядерные) организмы, которые фотосинтезируют, но лишены специализированных многоклеточных репродуктивных структур растений, которые всегда содержат клетки, производящие фертильные гаметы, окруженные стерильными клетками. У водорослей также отсутствуют настоящие корни, стебли и листья — черты, общие с бессосудистыми низшими растениями (например, мхами, печеночниками и роголистниками). Кроме того, водоросли, рассматриваемые в этой статье, исключают прокариотические (безъядерные) сине-зеленые водоросли (цианобактерии).

Начиная с 1830-х годов, водоросли были разделены на основные группы в зависимости от цвета, например, красные, коричневые и зеленые. Цвета являются отражением различных пигментов хлоропластов, таких как хлорофиллы, каротиноиды и фикобилипротеины. Распознано гораздо больше, чем три группы пигментов, и каждый класс водорослей имеет общий набор типов пигментов, отличный от всех других групп.

Водоросли не имеют близкого родства в эволюционном смысле, и филогения группы еще предстоит определить. Определенные группы водорослей имеют общие черты с простейшими и грибами, которые без наличия хлоропластов и фотосинтеза в качестве разграничивающих признаков затрудняют их отличие от этих организмов. Действительно, некоторые водоросли, по-видимому, имеют более тесную эволюционную связь с простейшими или грибами, чем с другими водорослями.

Викторина «Британника»

Викторина «Все о биологии»

Как еще называется так называемая морская оса? На каком континенте обитают две самые ядовитые ящерицы? Проверьте свои навыки в ответах на эти и другие вопросы в этой викторине, посвященной биологии.

В этой статье обсуждаются водоросли с точки зрения их морфологии, экологии и особенностей эволюции. Для обсуждения родственных простейших см. статьи о простейших и простейших. Для более полного обсуждения фотосинтеза см. см. статьи фотосинтез и растения.

От редакции: Высшие растения, водоросли и цианобактерии в космической среде

Человечество находится на грани постоянного расширения своего присутствия в Солнечной системе. Прежде чем можно будет достичь постоянства, мы должны сначала полностью понять и использовать мощь автотрофных биологических систем; системы, которые, по сути, будут нашей технологией жизнеобеспечения за пределами Земли.

Именно с этой мыслью представлен этот обширный сборник исследовательских, инженерных и обзорных статей. Общая тема отражает эксперименты и инженерные концепции космических полетов и наземных космических аналогов, которые способствуют развитию и пониманию биорегенеративных систем жизнеобеспечения, которые позволят людям в течение длительного времени исследовать и колонизировать космос.

Этот выпуск также посвящен исследованиям и концепциям, которые держат автотрофные (фотосинтезирующие) организмы в центре технологического предприятия. Эти первичные продуценты, в том числе высшие растения, фотосинтезирующие водоросли и цианобактерии, составляют основу естественных экосистем на Земле. Энергия, зафиксированная этими автотрофными организмами, передается по сложным пищевым цепям, в конечном итоге поддерживая подавляющее большинство жизни на Земле. Во время этого процесса эти организмы также постоянно способствуют переработке или оживлению (с точки зрения человека) нашего воздуха и воды посредством фотосинтеза и транспирации. Исходя из их основополагающей роли на Земле, само собой разумеется, что автотрофы будут в равной степени необходимы для выживания человека на других планетарных телах и в условиях пилотируемых космических полетов (например, длительные транзитные миссии). Следовательно, возможность выращивания растений, фотосинтезирующих водорослей и цианобактерий во внеземной среде представляет собой открытую проблему для ученых.

В этом томе представлены самые последние исследования, обзоры и концептуальные разработки по культивированию автотрофов в космических полетах и условиях, соответствующих космическим полетам. Статьи охватывают широкий круг тем, учитывающих многочисленные ограничения, налагаемые проблемами космического полета: например, жесткие ограничения объема в местах обитания, требования/ограничения мощности, космическое излучение, измененную гравитацию, измененный состав атмосферы и их комбинированные эффекты.

Высшие растения, а также водоросли и другие фотосинтезирующие организмы играют основополагающую роль в этих системах жизнеобеспечения, поскольку они являются основными производителями пищи, хотя они также полагаются на другие вспомогательные биологические системы. Что касается водорослей, то было продемонстрировано, что они могут расти и фотосинтезировать в космосе, поскольку водоросли могут выживать при прямом воздействии космической среды, однако комбинированное воздействие микрогравитации и радиации на эти организмы до сих пор не оценено (Niederwieser et al. , 2018). ).

Отбор и/или разработка подходящих фотосинтезирующих организмов в качестве кандидатов для биорегенеративных систем жизнеобеспечения (BLSS) в настоящее время является приоритетной областью исследований в области освоения космоса человеком. Признаками, подходящими для отбора штаммов водорослей для длительных космических полетов человека, являются быстрый рост и повышенная скорость фотосинтеза, а также способность справляться с космическими факторами (Wang et al., 2006). Что касается высших растений, сорта сельскохозяйственных культур должны отвечать различным требованиям, включая, помимо прочего, компактную архитектуру (эффективность использования объема), короткие производственные циклы, высокую продуктивность (например, высокий индекс урожая), высокое питательное качество, включая нутрицевтические/функциональные продукты питания. соображений и терпимости к новой или экстремальной радиационной или гравитационной среде.

Исследования, проведенные непосредственно в космосе, на космических кораблях или на Международной космической станции (МКС), дают ученым прекрасную возможность лучше понять реакцию растений на многочисленные [новые] стрессоры. Несмотря на критическое значение, доступ к космосу ограничен; как таковые, наземные аналоговые исследования также играют ключевую роль в продвижении нашего понимания космической биологии растений.

Наземные альтернативы космическим полетам облегчают ранние исследовательские исследования и/или подтверждают результаты космических полетов, где это уместно. Такие инструменты, как клиностаты, машины произвольного позиционирования (RPM) и устройства магнитной левитации, использовались для компенсации постоянного вектора силы тяжести при росте и развитии растений. Кисс и др. предоставить обзор сильных и слабых сторон этих аналоговых систем для изучения роста и развития растений. Они сравнивают космические и наземные эксперименты и обсуждают их методы и соображения. Помня об этих ограничениях, в нескольких наземных экспериментах исследуется гравитационная реакция корня, необходимая для понимания поведения растений в условиях микрогравитации. Исследование de Bang et al. исследовали автотропизм при развитии корней, процесс, при котором корни выпрямляются после того, как первоначальный гравистимул прекращается за счет клиновращения. Комбинируя фармакологические эксперименты с 2D-клинорацией и наблюдением за актином, авторы показывают участие брассиностероидов в автотропизме корней и предполагают, что брассиностероиды модулируют этот процесс, модифицируя организацию и динамику F-актина способом, отличным от такового соединения LatB, разрушающего актин. Эти исследования подтверждают предыдущие наблюдения о том, что актомиозиновая система является важным компонентом тропических реакций растений.

В этом выпуске наземные эксперименты рассматривают и исследуют влияние искусственного космического излучения на несколько видов (Муссо и Моллер, Дезидерио и др., Чжан и др., Баркер и др.). Эти исследования направлены на лучшее понимание молекулярных механизмов устойчивости растений, в которых антиоксидантные соединения играют ключевую роль. Повышенное производство фармацевтически значимых молекул, включая антиоксиданты, а также другие метаболиты и рекомбинантные белки, в ответ на радиацию может представлять собой новую и важную область для космических исследований. Последствия воздействия хронического радиационного облучения низкой мощности также рассматривались в свете исследований, проведенных на Земле и, в частности, в Чернобыле, Фукусиме и других регионах мира с высокими уровнями радиации окружающей среды, принимая во внимание взаимодействие между радиацией и другие факторы стресса окружающей среды (например, температура, засуха, тяжелые металлы), которые могут играть важную роль в определении чувствительности к радиационно-индуцированному стрессу (Mousseau and Moller).

Гравитация, или гравитропизм, является основным земным фактором, влияющим на развитие и ориентацию растений. На Земле другие факторы, включая свет, воду, питательные вещества, также влияют на направление роста растений, и их соответствующая роль может быть замаскирована гравитропизмом. В этом контексте обзор Muthert et al. предлагает краткое изложение современных знаний о тропизмах корней к различным раздражителям окружающей среды. Авторы описывают важность Arabidopsis thaliana как модельного организма в исследованиях тропизма. Они также подчеркивают важность изучения сигнальных путей и их взаимодействия у других видов, чтобы получить более полное представление о тропизмах. Благодаря MULTITROP (множественный тропизм: взаимодействие силы тяжести, питательных и водных стимулов для ориентации корней в условиях микрогравитации), выполненному на МКС, Izzo et al. отделить гидротропизм от хемотропизма для ориентации корней в отсутствие гравитационного стимула. Анализ развития корней и ориентации Проростки Daucus carota , выращенные в условиях микрогравитации и при 1 г, показали положительный хемотропизм корней по отношению к питательным веществам в отсутствие гравитационного стимула. В исследовании, предложенном Califar et al. и его сотрудники, исследование космического полета Advanced Plant Experiments-03-2 (APEX-03-2) было разработано для выяснения вклада двух генов, связанных с перекосом и клеточной стенкой, у арабидопсиса в поведение корней и модели экспрессии генов в космическом полете. Более того, авторы предлагают полную картину физиологических и метаболических процессов, на которые оказывается влияние в условиях космического полета. В своей статье Herranz et al. рассмотреть сложное взаимодействие между фототропизмом и гравитропизмом. Авторы пытаются проанализировать молекулярные механизмы, лежащие в основе этого процесса, с помощью анализа секвенирования РНК облученных синим светом Саженцы арабидопсиса , выращенные в бортовой центрифуге для создания различных уровней гравитации. Основные результаты показали, что гены, дифференциально экспрессируемые при низком g или лунном g, отсутствуют у растений, облученных синим светом, что позволяет предположить, что синий свет может снижать гравитационные стрессы в условиях микрогравитации.

Постоянно занимаясь изучением микрогравитации, Monje et al. провели проверку оборудования, чтобы продемонстрировать, что установка Advanced Plant Habitat (APH) полностью работоспособна и способна проводить фундаментальные исследования растений в условиях микрогравитации на борту МКС.

Достижения в области фундаментальной науки о растениях, основанные на изучении реакции растений на уникальные условия космического полета, раздвинули границы нашего понимания молекулярной биологии растений (Herranz et al. ; Izzo et al.). Хотя достижения чистой науки о растениях чрезвычайно важны, можно утверждать, что фундаментальная цель изучения растений и других автотрофных организмов в условиях космического полета состоит в том, чтобы поддержать разработку будущих систем жизнеобеспечения, основанных на этих автотрофных организмах и биологических сообществах. поддерживать их (Graham and Bamsey, 2016). Учитывая эту фундаментальную цель, неудивительно, что большая часть исследований и комментариев, представленных в этом сборнике, сосредоточена на производственных системах и автотрофных видах, которые однажды будут поддерживать человеческую жизнь за пределами низкой околоземной орбиты, а также улучшать сельскохозяйственное производство здесь, на Земле.

Биорегенеративное жизнеобеспечение просто в принципе, но сложно в реализации. Остается много вопросов относительно того, как культуры-кандидаты будут реагировать или могут быть адаптированы для процветания в условиях космического полета. Помимо самих растений, предстоит еще много работы по разработке и совершенствованию систем, которые обеспечат подходящую среду (среды) для поддержания биологии, на которую люди будут полагаться для обеспечения ключевых элементов жизнеобеспечения. Исследования, представленные в этой коллекции, касаются важных вопросов, касающихся адаптации растений к космическим полетам и связанным с ними наземным условиям, выбора наиболее подходящей системы (систем) выращивания и обеспечения оптимальных параметров окружающей среды для конкретных типов культур. Исследования включают в себя рассмотрение генотипов растений, общих конструкций помещений для выращивания, разработки и характеристики подсистем (например, освещения; обработки воздуха), включая гидропонные системы и системы освещения, а также субстраты для выращивания. Представлены инновационные исследования с подробным описанием передовых технологий проектирования и эксплуатации объектов, таких как вегетационная камера EDEN ISS, которая включает в себя систему мониторинга состояния растений для обеспечения удаленной поддержки для оценки состояния растений и раннего обнаружения стресса или болезней растений (Battistuzzi et al.; Paradiso et al.; Peiro et al.; Zeidler et al.; Rouphael et al. ; Zabel et al.). Этот подход позволяет делать новые открытия на объектах, задуманных и эксплуатируемых как аналоги космических платформ, таких как те, что будут установлены на Луне и Марсе. В этих помещениях ключевую роль играют высшие растения, которые регенерируют воздух посредством фотосинтеза CO 9 .0117 2 Поглощение и О ₂ Выброс, переработка и восстановление воды за счет транспирации и переработки органических отходов за счет минерального питания. Однако для оптимизации их производительности необходимо установить лучшие генотипы и оптимальные условия выращивания. Соответственно, на культурах-кандидатах, таких как картофель, представлены наземные эксперименты, в которых оценивается реакция различных сортов на различные условия окружающей среды (например, интенсивность и продолжительность света, CO ₂ концентрация в воздухе; Уилер и др.). Крайне важно понимать конкретные экологические потребности каждой культуры, поскольку эти параметры напрямую влияют на фундаментальные процессы, такие как фотосинтез, которые поддерживают рост растений и, следовательно, жизнь человека. Параллельно необходимо оценивать системы культивирования на предмет их способности выращивать безопасные свежие продукты в дополнение к упакованным продуктам питания для космонавтов (Khodadad et al.). Это важное соображение для мировых космических агентств, поскольку известно, что среда космического полета изменяет физиологию и состав растений и водорослей (Häder; Califar et al.; Izzo et al.; de Bang et al.; Herranz et al.; Stewart). и другие.). Чтобы изучить влияние космических условий на микробиологические и пищевые аспекты, несколько модельных культур выращивают в камере для выращивания вегетарианских растений на Международной космической станции (МКС) и сравнивают с наземными растениями (Чжан и др.; Ходадад и др.). Кроме того, космические и наземные исследования Khodadad et al. и Zeidler et al., соответственно, предполагают, что производство продуктов питания в космосе достижимо в рамках стандартов безопасности пищевых продуктов (Khodadad et al.; Zeidler et al.).

Эта тема исследования была задумана с целью представить исследования, методы и обзоры, которые способствуют значимой оценке риска для биологических систем, подвергающихся воздействию внеземной среды.