在神舟十八号的太空飞行任务中,一支特别的太空队伍顶着“太空鱼”这个响亮的名号在太空“演绎”着生态系统的自我循环。
离开了地球的重力影响,它们所展现出来的游泳姿势和进食行为让观察他们行动的科学家们兴趣盎然,而且也发现了一些“反常”的地方。
这支太空队伍中的成员是一种在地球上生长速度比较快、种类比较多且也有较强适应能力的动物——斑马鱼。
和斑马鱼同时前往太空的还有一种叫做金鱼藻的植物,它们将斑马鱼的排泄物作为养分,提供氧气供斑马鱼呼吸。
这样,斑马鱼和金鱼藻便构成了一个微缩的自我维持的生态系统。
而斑马鱼在这个微缩生态系统中的行为和状态将为科学家们探索微重力环境下的自我维持生态循环提供必要的信息。
但是,这些所谓的“太空鱼”又和地球上的鱼有什么不一样的地方呢?
受到微重力环境的影响下,太空鱼们的游泳姿势和进食习性表现出“反常”现象,其实也在地球上很难观察到这些“罕见”现象。
而这些“反常”的现象正是科学家进行太空实验的主要目标之一——研究生物在缺少重力的环境中是如何进行运动控制的。
在地球上,生物在进行运动的过程中需要不断借助重力,这就是为什么高空跳伞或宇航员在太空中行走的时候感到摸不到地面的原因。
而多数生物在进行游泳的时候也需要重力控制自己的身体和尾巴,这样才能保持稳定的速度和方向,节省体力。
但是在失重的太空环境中,让生物保持稳定的游动姿势和速度变得十分困难,因为它们体内的平衡系统是以地球上重力环境为基础的。
受到重力的影响,生物体内的平衡器官能够不断的“告知”大脑自己相对地面水平的状态,从而调整身体的直立姿势或者游泳速度。
生物迎着重力前进同样是以重力为基础的,但是在太空中,没有了重力,这些和重力有关的感觉信息和运动调控就会变得“乱七八糟”。
科学家们希望通过观察太空环境中的斑马鱼游泳表现来理解重力在生物运动控制中的作用,从而开辟更多进行太空环境中进行工作的途径。
斑马鱼的另一个特殊之处在于,他们的胚胎发育过程和生活环境要求都很简单,这使得科学家们能更容易将它们用作太空研究模型。
斑马鱼的胚胎发育速度非常快,通常在受精开始后的三天内,鱼苗就将从卵细胞孵化出来,并且开始游动觅食。
斑马鱼所需的生活环境要求也比较简单,只须水流和适量的氧气、食物就能够提供养分,因此非常适合进行太空环境科学研究。
科学家们希望通过斑马鱼能研究在微重力环境中对生物运动控制进行规范,从而为进行宇航员健康管理和长期太空飞行准备进行科学理论和技术上的支持。
斑马鱼的“反常”行为将帮助科学家洞悉生物如何进行调控才能在缺乏重力的环境中进行比较高效的运动。
这项研究将为人类进行深空探索提供重要的信息,为人类未来在多个星球上生存和发展营造风生水起的条件。
同时,斑马鱼的“反常”行为将为科学家们揭示生物在缺乏重力的环境中是如何进行适应调整的,这些信息将为地球上的生物在面临气候变化、环境灾害和新生态环境时提供必要的启示和对策。
此次前往太空的斑马鱼不但要在微重力环境中进行游泳,还要和另一种生物共同维持一个自我循环的生态系统,这个生态系统由斑马鱼和金鱼藻构成。
金鱼藻是一种水生植物,它通过日光进行光合作用能够产生大量氧气,并且这种植物所需要的养分其实正好是斑马鱼的排泄物。
这样,斑马鱼和金鱼藻就能够构成一个很好的氧气供应和二氧化碳循环系统,保证斑马鱼能够在微重力环境中进行呼吸。
同时,斑马鱼所需的食物和氧气可以通过地面飞船定期进行补充,从而产生一个稳定的生态系统,保证斑马鱼能够在太空中长期生存下来。
斑马鱼能在太空繁殖的成功开辟了将来在太空中进行农业生产的可能性,太空农业将为太空城市提供所需的食物和氧气,并且还会产生大量有机垃圾,让我们能够持续利用资源,提高净土净水的环保水平。
从太空农业中总结出来的技术经验将为地球上的生态保护和食物资源利用提供新思路和新方法,为地球的可持续发展提供必要的经验和参考。
同时,将来如果人类在太空中建立了居住点,斑马鱼和金鱼藻的生态系统经验将为太空城市的建设和繁荣提供新的发展思路。
斑马鱼和金鱼藻的组合生态系统在太空中建立起来后,斑马鱼的行为也发生了一些“反常”现象。
在地球上,斑马鱼通常在水中等待觅食,一旦发现周围食物,它们就会迅速游向食物,将其吞下,并且继续等待下一次食物机会。
然而在太空中,斑马鱼变得非常好动,在失重的环境中,它们会不管是否有食物,总是保持不停地游动,就连睡觉的时候也会在游泳。
科学家们解释说,斑马鱼的游动惯性没有改变,也没有因为失重变得不这么好动了,而是斑马鱼在太空中更加兴奋,在游泳的过程中产生的睡意会被快速消耗掉,所以它们才会一直保持游动状态,而不会困。
除此之外,斑马鱼在太空中的另一个明显的“反常”现象就是“瞪眼”吃食。
在地球上,斑马鱼在食物过程中主要是用嘴巴直接吞下食物,不会特意张大嘴巴,但是在太空中,斑马鱼的吞噬动作中会更多地伴随着“瞪大眼睛”的动作。
这是因为失重环境中没有水流可以帮助斑马鱼将食物送入口中,所以斑马鱼会靠睁大双眼,利用水的流动方向将食物带入嘴巴,同时还会利用缩小瞳孔的方式让食物不会从嘴巴中脱落,这样才能更好地完成进食过程。
此外,斑马鱼在太空中的另一个“反常”现象是不断张嘴吐食物,这一动作在地球中很少被观察到。
这也是因为失重环境中没有水流帮助斑马鱼将食物送入嘴里,为了让食物到达胃中,斑马鱼只能通过不断张合嘴部进行吞咽,最后再将嘴巴张开将没有被吞下的食物吐出来。
除此之外,斑马鱼在太空中的还有一些“反常”的行为,但是具体细节将要等待科学家们回收太空舱,并且对太空鱼进行进一步观察才能得知。
神舟十八号任务中,斑马鱼作为太空实验的一部分在太空中进行游泳,为太空科技研究开创了一定的先河,为未来的太空探索和太空生物学研究提供了第一手的重要信息。
尽管这项太空实验中斑马鱼只是作为工具进行研究,但是其“反常”行为和状态却让科学家们洞悉了生物在极端环境中的适应能力,这将为地球上面临极端气候和环境的生物提供重要的启示。