XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Гидропоника: Космическая микрозелень
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования связана с изучением секретов внеземного
земледелия.
С самого начала космической эры растения сопровождают человека в
освоении внеземного пространства. Однако в отличие от людей и животных
они часто остаются безызвестными участниками космических полетов.
С этой целью наша семья обустроила небольшую «космическую грядку» на гидропонной системе, которая может позволит выращивать большое количество различных растений. Тем более ученые, наблюдавшие за поведением и состоянием космонавтов во время экспедиций, отметили, что растений благотворно воздействует на их психоэмоциональный фон. И мы решили вырастить дома по данной системе полезную микрозелень.
Меня эта тема заинтересовала, и я решил провести исследовательскую
работу «Космический суперфуд».
В своей работе я хочу рассказать историю выращивания микрозелени на гидропонике.
Я с удовольствием проникся в мир микрозелени, попытался постичь некоторые тайны природы. Мне кажется, что это у меня получилось.
Гипотеза моего исследования: если соблюдать все условия, то в домашней
обстановке на подоконнике можно вырастить растения на гидропонике
Цель исследования: определить опытным путем –как растет на гидропонике
микрозелень в домашних условиях.
Для достижения поставленной цели мне необходимо решить следующие задачи:
1. узнать из литературы информацию о микрозелени;
2. изучить литературу про агротехнические условия выращивания
растений на гидропонике;
3.понаблюдать за развитием микрозелени на гидропонике;
4. составить краткий гид выращивания микрозелени на гидропонике
При исследовании я выполнил следующие виды работ:
1.изучал литературу;
2.наблюдал за ростом микрозелени;
3.фотографировал результаты исследования;
4.по окончании исследования сделал выводы.
Я внимательно ознакомился с разделом ботаники, который носит название «гидропоника».
В этом мне помогла литература, найденная в библиотеке и информация из интернета. Еще летом я был в гостях у наших знакомых, которые на этом методе организовали целый бизнес по выращиванию микрозелени, также они мне рассказывали про такую технологию и показывали готовые результаты подобного метода.
Для того, чтобы провести этот эксперимент мне потребовалось:
- пластиковый контейнер
- агроковрик (кокосовый субстрат)
- прозрачный ПЭТ пакет.
- пуливезатор
- вода
- зерна гороха
1. Основная часть.
1.1. Гидропоника в космосе.
Рисунок
Как тут не вспомнить мудрые слова К. А. Тимирязева о том, что "истинный кормилец крестьянина - не земля, а растение, и все искусство земледелия состоит в том, чтобы освободить растение и, следовательно, земледельца, от "власти земли".
Таким образом, можно с уверенностью заявить, что в 20 веке и сейчас этот метод является прогрессивным выращиванием растений.
Схожий с гидропоникой метод, аэропоника, заключается в том, что растения выращиваются на весу, в воздухе. Первая аэропонная установка была сооружена в Подмосковном совхозе «Марфино». Для этого в теплице установили стеллажи с отверстиями, к которым прикрепили сетчатые мешочки. Рассаду растений разместили в этих мешочках. Корни, густо пронизывая сетку, висят в воздухе. Снизу они периодически смачиваются питательными растворами через распыление пульверизаторами.
Схема аэропоники
Рисунок 1
1.2. Как выращивают растения в космосе: о секретах внеземного земледелия рассказал космонавт Сергей Прокопьев.
Выращивают растения обычно на гидропонике. В закреплённые на
горизонтальной поверхности ёмкости с искусственным субстратом сеют семечко и создаются условия, чтобы через капсулу или оранжерею прогонялся воздух. Для полива используют воду или другую питательную жидкость. Обычно она подаётся автоматически, хотя в европейском модуле МКС астронавты поливают растения вручную: из небольшого шприца они выдавливают воду через специальную трубочку прямо в субстрат. После посадки растения подсвечивают светодиодными лампами. Сроки их роста в невесомости практически не отличаются от земных, поэтому уже через три-четыре недели мы можем получить очень хороший урожай салата или японской капусты мизуна.
Чаще всего в космосе выращивают именно их: особого ухода и сложной
агротехники салатные культуры не требуют. Так же, как и другие популярные у
космических садоводов растения — лук, редис, горох, пшеница, ячмень. Их
выращивают на российских орбитальных станциях уже более полувека.
В ходе биологических экспериментов наши учёные выяснили, что растения в невесомости можно культивировать длительное время, сопоставимое с двухлетней экспедицией на Марс. За счёт использования специальных оранжерей они прекрасно переносят отсутствие гравитации. Да и на вкус космические растения ничем не отличаются от земных.
1.2.1 Космическая микозелень на гидропонике.
Существует одна из версий зачем и как придумали микрозелень.
Учёные для эксперимента решили дать космонавтам семена растений, чтобы они вырастили из них микрозелень, и употребили в пищу, так как в них содержится много витаминов и минералов, а также она не прихотлива в уходе и растёт всего 7-9 дней. Доставлять в космос свежие продукты невозможно, поэтому космонавты стали выращивать и другие растения, но одним из самых популярных был и остаётся микрогрин. Поэтому, когда вы едите микрозелень можно смело считать, что вы едите космическую пищу!
Разработкой программы «фермы в космосе» занимается группа исследователей из Космического центра имени Джона Фицджеральда Кеннеди (Флорида, США).
Стоит отметить, что о том, что рацион астронавтов должен включать свежие овощи, заговорили только недавно. До этого космонавты получали только обезвоженные продукты сухой заморозки, которые требуется подготовить особым образом, чтобы их можно было есть. На вкус исследователи не жалуются, но надо думать, что кроме такой еды им хочется чего-нибудь еще. Кстати, стоимость продуктов питания для космических путешественников очень высокая. С учетом доставки на орбиту цена получается около $20 000 за кг. Это чрезвычайно дорого, но по-другому не выходит. Если же выращивать часть продуктов уже в космосе, можно немного сэкономить.
Сейчас на станциях выращивают пшеницу, горох, редис и салаты. Это делается с помощью метода гидропоники!
В будущем неизведанные космические пространства могут стать огромным полем, открытым для использования. На огромных кораблях можно будет выращивать все растения. А если сделать такие фермы на других планетах? Учёные из Нидерландов разработали грунт, схожий по составу с грунтом на Марсе и уже вырастили на нём несколько урожаев. Этот грунт безвреден для человека!
Даже космонавты едят свежую микрозелень и пополняются витаминами в невесомости, а вы?!
2. История гидропоники.
2.1. Что такое гидропоника.
Гидропоника - это практика выращивания растений с использованием воды и питательных веществ. Слово гидропоника происходит от корней древнегреческих слов «ὕδωρ», что означает вода, и «pónos», что означает работа (работа на воде или работа воды, как вам будет угодно), - при этом методе садоводства не используется почва.
Звучит непонятно, странно,- чтобы без земли и вырастить что-то? Но на самом деле ничего удивительного и необычного: самые ранние примеры гидропоники относятся к Висячим садам Вавилона и Плавучим садам Китая. Люди использовали эти методы тысячи лет назад.
Хотя общая теория гидропоники остается прежней, современные технологии позволили нам выращивать растения быстрее, сильнее и здоровее.
2.2. Современное представление гидропоники.
Самое раннее упоминание о гидропонике за последние 100 лет было сделано человеком по имени Уильям Фредерик Герике. Работая в Калифорнийском университете в Беркли, он начал популяризировать идею о том, что растения можно выращивать в растворе питательных веществ и воды (вместо почвы).
Как это часто бывает, широкая общественность, а также коллеги Уильяма сомневались в этом утверждении.
Но он быстро доказал их неправоту, выращивая помидоры огромных размеров, используя только воду и питательные вещества. Он решил назвать этот метод выращивания гидропоникой. Удивительные результаты эксперимента Герике с помидорами побудили к дальнейшим исследованиям в этой области. Дополнительные исследования были проведены учеными Калифорнийского университета, которые обнаружили множество преимуществ, связанных с выращиванием растений без почвы.
Наша страна в свою очередь тоже шла в параллели со всем миром в изучении гидропоники.
Константином Циолковским ⭐ была выдвинута идея создания в ракете замкнутой системы кругооборота необходимых для жизни веществ, которую сейчас называют замкнутой экосистемой. По идее Циолковского, на корабле в миниатюре должны быть воспроизведены все основные процессы превращения веществ, которые совершаются на нашей планете. С этой целью он предложил на космических кораблях создавать искусственную атмосферу, используя для этой цели высшие растения, выращивая их на жидких питательных средах, то есть метод, который называют сейчас гидропоника. Его идею успешно развивал К. А. Тимирязев.
2.3.Гидропоника вред и польза.
Ещё одно частое опасение: гидропоника опасна. Чаще всего такой тезис возникает от непонимания, прочитав несколько интересных статей с фактами о этой системе, постараюсь развеять этот и другие мифы.
• Миф 1. Гидропоника неестественна.
Это не так, потому что растения поглощают одинаковые питательные вещества как в почве, так и в гидропонике.
В почве, в зависимости от внешних факторов, органическое вещество разрушается сложным образом и минерализуется под действием бактерий, прежде чем ионы питательных веществ могут быть поглощены корнями. Однако в гидропонике необходимые питательные вещества легко доступны для немедленного поглощения, а кормление можно контролировать на ежедневной основе. Этот процесс происходит быстрее, чем в почве, так как растение не тратит силы на поиски питательных веществ, а сразу их усваивает, от чего процессы построения клеток происходят на много интенсивнее.
• Миф 2. Гидропоника опасна.
Когда дело доходит до обработки почвы, вы сталкиваетесь с такими проблемами, как загрязнение и порча урожая птицами, грызунами, вирусами, и другими вредителями в земле. В гидропонике же вы наоборот контролируете множество факторов, ведь весь процесс происходит в гигиенических условиях. Например, при выращивании в помещении или в чистых теплицах, вы можете контролировать переменные, которые могут нанести вред урожайности сельскохозяйственных культур. Гидропоника устраняет факторы риска, связанные с грызунами или уровнем влажности при земледелии, или температурными изменениями окружающей среды.
Питательные растворы для выращивания изготавливаются из смеси различных органических материалов. Также приветствуется добавление туда специальных бактерий, которые помогают выполнять жизненно важную минерализацию: они превращают органику в готовые для усваивания корнями растений питательные вещества. То есть растение получает то же самое питание, что из земли, только чище, лучше, здоровее и быстрее!
• Миф 3. Гидропоника сложна как ракетостроение.
Сейчас очень много обучающего материала для работы с гидропоникой, готовых наборов питания, собранных систем – все это доступно на рынке. Просто следуйте рекомендациям, используйте хорошие удобрения.
Главное не обделять вниманием растения, выращиваемые в гидропонике и следить за уровнем питания, температурой, влажностью, хорошо освещать их для формирования полноценных процессов, которые происходят в растениях,- когда они получают всё, что им нужно, в выверенных количествах.
• Миф 4. Гидропоника слишком дорога.
Миф основанный на банальном незнании функционирования гидропонных систем.
Многие системы можно собрать собственными руками после посещения местного магазина всё для «Сада и огорода». Собрать систему капельного полива способен любой человек и стоимость, подобной системы, не ударит по вашему карману. Несомненно, существуют и дорогостоящие экземпляры, но они используется профессионалами на специальных фермах. Для домашнего выращивания, подобные гидропонные системы, не используются.
• Миф 5. Гидропоника – это не популярно!
Очередное заблуждение. В странах, с бедными токсичными почвами, или неблагоприятными погодными условиями, выращивание на гидропонике доходит до 90% от всего получаемого урожая. В России этот процент также неуклонно растет. Не верите? Зайдите зимой в супермаркет и найдите свежий салат. Наличие горшочка с корнями говорит о то, что данный салат был выращен именно с применением техники периодического затопления или питательного слоя.
Мифов о гидропонном выращивании существует великое множество. Большинство из них основаны на элементарном незнании и стереотипах. Если мыслить шире, и изучать вопрос с разных сторон можно обязательно найти истину!
Как нам видно, ничего страшного, непонятного, опасного в гидропонике нет. Более того, это прорывная технология, изучать и применять которую просто необходимо, чтобы не стоять на месте и развиваться!
3. Практическая часть.
3.1.Краткий гид выращивания микрозелени на гидропонике «космическая грядка».
Для проращивания горошка, первым делом, я его промыл от пыли и грязи. Выкладываю в миску и заливаю обычной водой. Оставл на сутки разбухать. За это время несколько раз меняю воду.
Дальше потребуются контейнеры для проращивания и кокосовый субстрат (продается в магазине все для сада и огорода). Выложил его на дно контейнера равномерным слоем, примерно в 1 см. Пульверизатором хорошо его опрыскал обычной водой. Поверх мата выложил в один слой вымоченного горошка и немного его придавил. Снова опрыскал водой.
Рисунок 2
После того как лоток был подготовлен завернул его в полиэтиленовый прозрачный пакет и отправил его в темное, теплое место на 3 дня.
Рисунок 3
Каждый день вынимал лоток из пакета опрыскивал пульверизатором и вновь заворачивал в пакет, после чего отправлял на прежнее место.
На 3-й день вытащил лоток из пакета.
Рисунок 4
Видно, что горошек начал расти!
Опрыскал его и отправил лоток на подоконник, на солнечную сторону.
Я подметил, что если на улице пасмурно, горошек растет медленнее. Каждый день утром и вечером я его опрыскивал водой и наблюдал за ростом.
Моя космическая грядка уже на 8–ой день стала выглядеть свежей и аппетитной, а главное все очень просто и быстро благодаря гидропонной системе доступной простому школьнику.
Рисунок 5
На 12-й день я смог попробовать космическую еду богатую витаминами и микроэлементами. Оказалось, очень вкусно и полезно!
Рисунок 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Изучив что такое гидропоника я понял как на самом деле прост этот метод и соблюдая все рекомендации можно вырастить вполне полезную и вкусную микрозелень . У всех ли есть возможность выращивать на земле урожай круглый год и баловать свежими и здоровыми салатами свой любимый организм? Именно гидропоника дает эту возможность. Эту технологию используют и в сельском хозяйстве. Например, часть зелени, которую мы покупаем в супермаркетах, выращивают по гидропонной технологии.
Мне очень хотелось попробовать вырастить микрозелень самостоятельно и в краткий срок. И у меня получилось! У меня дома выросла микрозелень горошка всего за 12 дней.
Наблюдения за ростом и развитием микрозелени проекта, я убедился, что гидропоника, как метод, для выращивания микрозелени очень перспективен, доступен и быстр. Если мы не научимся применять современные технологии, то населению планеты будет грозить голод.
Гидропоника - способ выращивания растений без почвы, позволяющий экономить так же необходимые сегодня ресурсы планеты: воду и почву.
Мы всё больше задумываемся о том, что потребляем и, конечно же, мы хотим видеть на своём столе экологически чистые продукты. При выращивании растений в гидропонной системе мы точно знаем, что вошло в растения, и можем гарантировать, что в них нет вредных пестицидов, которые могут нанести вред нашему здоровью и здоровью окружающей среды.
В продолжения своей научной работы по данной теме я планирую по этому методу вырастить еще пару видов микрозелени чтобы понять, что растет медленно, а что возможно растет быстрее горошка.
Я уже прорастил зерна и начал новый эксперимент!
Приложения
Рисунок
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Список литературы и ссылки
Всемирная энциклопедия: Биология. Гл. ред. М.В. Адамчик. Гл. науч. ред. В.В. Адамчик. 2004г. – 832с.
«Выращивание растений без почвы», В.А. Чесноков, Е.Н. Базырина, Ленинград, Ленинградский университет, 1984 г.
1.https://rastok.net– Гидропоника своими руками
2. https://aogarden.ru/ Микрозелень гороха