Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології

The results of many years investigation of T.M. Cherevchenko in study of peculiarities of artificial biogeocenosis functioning in the model experiments using clinostate and hermeticcaly sealed container under the conditions of space flight are given.

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2004
Автори:	Sytnik, К.М., Kordyum, E.L., Musatenko, L.I., Zaimenko, N.V.
Формат:	Стаття
Мова:	Англійська
Опубліковано:	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2004
Онлайн доступ:	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1062
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Plant Introduction
Завантажити файл:

Репозитарії

Plant Introduction

_version_	1860144553191800832
author	Sytnik, К.М. Kordyum, E.L. Musatenko, L.I. Zaimenko, N.V.
author_facet	Sytnik, К.М. Kordyum, E.L. Musatenko, L.I. Zaimenko, N.V.
author_sort	Sytnik, К.М.
baseUrl_str	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai
collection	OJS
datestamp_date	2020-01-05T12:56:27Z
description	The results of many years investigation of T.M. Cherevchenko in study of peculiarities of artificial biogeocenosis functioning in the model experiments using clinostate and hermeticcaly sealed container under the conditions of space flight are given.
doi_str_mv	10.5281/zenodo.3253062
first_indexed	2025-07-17T12:48:28Z
format	Article
fulltext	УДК 581.1:581.143 К.М. СИТНИК \ Є.Л. КОРДЮМ \ Л.І. МУСАТЕНКО \ Н.В. ЗАІМЕНКО 2 1 Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Україна, 01601 м. Київ, МСП-1, вул. Терещенківська, 29 Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка НАН України Україна, 01014 м. Київ, вул. Тімірязєвська, 1 ВНЕСОК Т.М. ЧЕРЕВЧЕНКО В РОЗВИТОК КОСМІЧНОЇ БІОЛОГІЇ Висвітлено внесок Т.М. Черевченко у з'ясування особливостей функціонування штучних біогеоценозіів у модельних експериментах з використанням кліностатів, герметичних камер і в умовах космічного польоту. Дослідження росту і розвитку рослин під дією факторів космічного польоту розпо чалися ще на зорі космічної ери і були зу мовлені не лише намаганням зрозуміти, яким чином впливає незвичне для земних організмів мікрогравітаційне середовище на їхні основні функції, а й практичними завданнями щодо створення космічних оранжерей і планетних баз. Всебічні комплексні дослідження мо дельних рослинних об'єктів, які перебували в активному фізіологічному стані в умовах невагомості, на різних рівнях їх структур- но-функціональної організації, зокрема на клітинному, дали можливість вивчити р із нопланову дію мікрогравітації на ж и т тєдіяльність і розвиток живих систем. У серії космічних і лабораторних експери ментів, які моделювали певною мірою вплив окремих ф акторів орбітального польоту, було визначено характер змін, що відбуваються в одно- і багатоклітин них організмах під впливом стресів з а лежно від природи і терміну дії фактора, ступеня організації і фізіологічного стану рослинних об'єктів [1—3]. Запропонований Т.М. Черевченко муль- тиваріантний підхід у дослідженнях струк туроутворення штучної екосистеми в умо вах м ікрогравітації, системний аналіз фізико-хімічних і біохімічних параметрів, кількісна оцінка показників фізіологічного © К.М. СИТНИК, Є.Л. КОРДЮМ, Л.І. МУСАТЕНКО, Н.В. ЗАІМЕНКО, 2004 стану дали змогу не лише дослідити зміни в рослинному організмі, які виникають при невагомості, а й створити теоретичні пере думови для космічної біотехнології, зокре ма космічного рослинництва. Головним напрямом наукової діяльності Т.М. Черев ченко в галузі космічної біології слід вва ж ати розробку експериментальних шляхів створення культургеоценозу, які супро воджувались добором видів рослин різного екотипу, замінників ґрунту і добрив та де тальним вивченням фізико-хімічних, фізіологічних, біохімічних та молекулярних процесів, що відбуваються у штучних і закритих екосистемах в умовах неваго мості. Дослідження в галузі космічної ботаніки в Національному ботанічному саду імені М.М. Гришка НАН України були започат ковані Т.М. Черевченко в 1979 p., а вже че рез рік оранжерея "Малахіт" була виведе на на орбіту на борту космічного корабля "Союз-36" і розміщена на орбітальній станції "Салют-6". Великий оригінальний матеріал, одержаний у біологічних експе риментах на борту орбітальної станції, довів доцільність використання орхідей як модельних об'єктів для вивчення особли востей ростових і формотворних процесів, а також фізіолого-біохімічних та анато мічних змін, що відбуваються в умовах мікрогравітації. Переконливо показано, що орхідеї створюють чудовий фітодизайн у космічному апараті. Вибір об'єктів був зу мовлений, насамперед, відмінностями в ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2004, Ns 1 87 К.М. Ситник, Є.Л. Кордюм, А.І. Мусатенко, Н.В. Заіменко морфологічній будові вегетативних і гене ративних органів, наявністю у цій групі рослин різних екотипів: епіфітів і видів, що ведуть наземний спосіб ж иття, з моно- подіальним і симподіальним типом галу ж ення пагонової системи. Слід зазначити, що унікальною особливістю орхідних є те, що в меж ах однієї родини рослини здатні фіксувати вуглець по ш ляху С3, С4 і САМ. В експерименті орхідеї різного екоморфо- типу, які культивувались у м ікрооранже- реї "Малахіт", досліджувались після 60-, 110- та 171-добового перебування на ор біті. Отримані при цьому результати дове ли, що рослини без видимих змін перенес ли перевантаження при виході корабля на орбіту. Суцвіття та квітки повністю збе регли декоративність, проте період їх цвітіння значно скоротився. Анатомічні дос лідження показали, що в умовах космічного польоту процеси диференціації тканин п а гонів та коренів відбувалися без особливих порушень. Спостерігалося лише деяке змен шення розмірів клітин і помітна редукція паренхімних тканин, що призводило до зменшення діаметра пагонів та повітряних коренів. Багаторічні дослідження із залученням кліностатів підтвердили припущення щодо доцільності використання різних видів орхідних як модельних об'єктів для визна чення дії невагомості на ріст і розвиток ви щих рослин. В експериментах на горизон тальному і вертикальному кліностатах при аналізі фітогормонального статусу було з'ясовано, що генеративно зрілі епіфітні орхідеї із симподіальним типом галуження пагонової системи і наявністю туберидіїв найбільш придатні для подальших дослід жень у тривалих космічних польотах. Певні зміни спостерігались в біохіміч ному складі рослин. Істотно змінювався розподіл біогенних елементів у вегетатив них органах, зокрема відбувалось різке змен шення вмісту фосфору, азоту і кальцію в тканинах рослин. Слід зазначити, що вияв лене при цьому збільшення об’єму корене вої системи за умов імітованої мікро- гравітації зумовлене порушенням ф осф ат ного обміну в рослинах. Результати дос ліджень свідчать також про значні відмін ності в амінокислотному складі рослин, біосинтезі фотосинтетичних пігментів, роз поділі асимілятів в органах орхідних. Ана логічні результати були отримані і в експе риментах з рослинами Brassica гара. В умо вах космічного польоту на борту "Шаттла" вперше було виявлено факт різкого збіль шення концетрації аргініну і лізину в лист ках і стеблах дослідних рослин на 28-у до бу розвитку, що може свідчити про недос татню фосфатну забезпеченість. Для диференціювання впливу неваго мості і мікроклімату гермооб’єму на ріст і розвиток рослин була проведена серія екс периментальних робіт з вивчення їх біохімічного складу після 24-місячного пе ребування в умовах герметичної камери і 12-місячного кліностатування. Вперше виз начено пороги чутливості орхідних до дії мікроклімату гермооб'єму та кліностату вання залеж но від їх морфологічних особ ливостей. Виявлено істотні розбіжності у кількості фотосинтетичних пігментів і нуклеїнових кислот, концентрації біоген них елементів, якісному складі вільних амінокислот у рослин залеж но від будови пагонової системи. Показано, що для моно- подіальних видів порівняно із симподіаль- ними характерне збільшення в тканинах листків і повітряних коренів вмісту азоту, калію і марганцю, підвищення концент рації хлорофілів, зменшення рівня вільних амінокислот. Зовсім інша залеж ність спос терігається у рослин за умов 12-місячного кліностатування. При тривалій імітованій м ікрогравітації п ідвищ ується кількість вільних амінокислот, зменш ується вміст фосфору, калію і кальцію в тканинах ор хідних. Причому така закономірність збе рігається у рослин незалежно від особли востей їх морфологічної будови. Встанов 88 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2004, Ns 1 Внесок ТМ.Черевченко в розвиток космічної біології лені біохімічні відмінності у рослин різного екотипу дадуть змогу у майбутньому роз робити оптимальну технологію їх культи вування в умовах закритих екосистем при тривалому перебуванні рослинних організ мів у космосі. Пластичність і різноманітність страте гій життєдіяльності рослин різних екотипів визначають можливості їх існування за ек стремальних умов, у т. ч. і в умовах косміч ного польоту. Відомо, що однією з причин загибелі рослин при мікрогравітації може бути високий вміст летких органічних спо лук у герметичних камерах, тому вивчення здатності рослин поглинати і знеш коджу вати токсичні органічні речовини антропо генного походження - важливе завдання, яке становить великий теоретичний інтерес і має практичне значення для формування штучних біогеоценозів. Використання ви щих рослин як біофільтрів для очищення атмосфери закритих екологічних систем від летких органічних сполук сприяє роз робці основ космічного фітодизайну. При цьому порівняльне вивчення впливу іміто ваної мікрогравітації і невагомості на еко- лого-фізіологічні і біохімічні процеси рос лин різного екоморфотипу дає можливість істотно розширити сферу їхнього викорис тання. У результаті проведеної роботи було визначено діагностичні критерії для пошу ку видів, здатних поглинати токсичні ор ганічні сполуки: активність поліфенолокси- дази, вміст у листках каротиноїдів, міді і дицукрів тощо. Отримані дані в майбутньо му можуть бути використані при створенні принципово нових біологічних систем для оптимізації екологічного стану закритих приміщень. Аналіз сучасного стану космічної і гра вітаційної біології дає змогу досить чітко окреслити основні проблеми щодо констру ювання штучних біогеоценозів та дослід ження їх функціонування в умовах неваго мості, розв'язання яких сприятиме глибоко му вивченню механізмів впливу гравітації і мікрогравітації на живі організми і ство ренню теоретичних уявлень про ріст і роз виток автотрофних організмів в умовах гермооб'ємів. Це необхідно також для роз робки основ космічних біотехнологій, ме тодів космічного рослинництва та прогнозу вання надійності функціонування авто трофної ланки контрольованих екологічних систем життєзабезпечення людини. Отри мані експериментальні результати довели необхідність проведення подальших науко- во-дослідних робіт з розробки принципів космічного ґрунтознавства і пошуку шляхів оптимізації вирощування рослин в умовах штучних біогеоценозів. Процеси формування і структуроутво рення штучних біогеоценозів, в яких м е ханізми саморегуляції частково або майже повністю замінені механізмами антропо генної регуляції, досі практично не вив чені. Літературні дані і дослідження, про ведені під керівництвом Т.М. Черевченко, свідчать про важливість розробки теоре тичних і практичних підходів до структур но-функціонального конструювання ш туч них біогеоценозів у системі: ґрунт—росли- на-навколиш нє середовище. Було доведе но, що з усієї різноманітності матеріалів, які використовують як ґрунтозамінники в космічних експериментах, волокнистий субстрат є найпридатнішим для культиву вання рослин різного екотипу в умовах закритих екосистем. Використання міне ральних і органічних волокон у різних ком бінаціях з урахуванням спеціальної підго товки волокнистих складових, а саме - ви бору певного режиму подрібнення волокна та його діаметра, а також залучення сучас них технологій для виробництва замін ників ґрунту дало можливість розробити велику кількість субстратів з різними фі- зико-хімічними властивостями. Нині від сутні теоретичні обґрунтування процесів транспорту розчинів у ш тучних ґрунтах в умовах мікрогравітації. Такі комплексні дослідження можливо здійснити лише за ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2004, Ns 1 89 К.М. Ситник, Є.А. Кордюм, A.I. Мусатенко, Н.В. Заіменко наявності інертних субстратів із керовани ми фізичними параметрами. Н айприйнят- ніші для цього волокнисті замінники ґрун ту, оскільки при їх конструюванні є мож ливість здійснити математичне моделю вання, що дає змогу прогнозувати фізичні процеси у ґрунтовій екосистемі в умовах невагомості. Особливо важливого значення набувають розробки, пов'язані зі створен ням математичних моделей, які описують механізми конвективного руху, диф узії і гідродинамічної дисперсії розчинів у ш туч них ґрунтах з різними фізико-хімічними властивостями. Розробка структурно-функ ціональних підходів при конструюванні замінників ґрунту з керованими фізико- хімічними параметрами та дослідження кінетики руху розчинів у пористих матері алах дали можливість започаткувати кос мічне ґрунтознавство і розв'язати ряд прин ципових проблем, які виникають в умовах невагомості, зокрема щодо змінного у часі, просторі і спрямованості характеру векто ра масових сил, які виникають на борту космічних апаратів, умов, які створюють ся на межі "тверда ф аза-р ідина", дина мічних змін у результаті формування ко реневої системи. Вперше встановлено вплив забарвлення волокнистого субстрату на його біологічну активність. Оптимальними для росту і роз витку рослин виявилися субстрати, колір яких охоплює діапазон електромагнітних хвиль видимої частини спектра у межах 450-650 нм. Для удосконалення складу з а мінника ґрунту досліджувалась його ре акція на зовнішні впливи, зокрема на вне сення біогенних елементів. Для забезпечення рослин елементами мі нерального живлення при тривалому куль тивуванні були розроблені нові унікальні органо-мінеральні добрива пролонгованої дії, в яких збалансовано вміст поживних ре човин, необхідних для рослинного організму. Важливого значення набувають досліджен ня ролі кремнію у функціонуванні штучних біогеоценозів та розробка різноманітних препаратів кремнію, перспективних для впровадження у закриті екосистеми. П ри пускається, що кремній зменшує негатив ну дію абіотичних і біотичних стресів, які мають місце в ш тучних екосистемах. Запропонований модельний підхід до створення штучних біогеоценозів дає змо гу не тільки спостерігати зміни, які відбу ваються у часі і просторі в умовах закри тої екосистеми, а й дослідити розвиток її структури, диференціацію біотичних бло ків, проаналізувати матеріально-енерге тичний та інформаційний зв 'язок між усіма компонентами, простеж ити м е ханізми самоконтролю і саморегуляції при невагомості. Вивчення особливостей ф унк ціонування культурбіогеоценозів під впли вом умов мікрогравітації, визначення по рогів чутливості штучної екосистеми до зовнішніх збуджень, пошук ш ляхів підви щення їх адаптаційної спроможності пе редбачають подальший розвиток наукових досліджень у галузі космічної біології, що має теоретичне і практичне значення. Р е зультати багаторічних досліджень, гіпоте зи та теоретичні уявлення Т.М. Черевчен ко висвітлені в численних вітчизняних і зарубіжних публікаціях, а новизна розро бок захищ ена 21 авторським свідоцтвом на винаходи і патентами. Щ иро вітаємо Т етя ну Михайлівну зі славним ювілеєм, баж ає мо їй нових творчих зверш ень на ниві віт чизняної науки. 1. Кордюм E.JI., Сытник К.М., Белявская Н.А. и др. Современные проблемы космической кле точной фитобиологии / / Пробл. космич. биол. - М.: Наука, 1994. - 293 с. 2. Сытник К.М., Кордюм E.JI., Недуха Е.М. и др. Растительная клетка при изменении геофизи ческих факторов. - К.: Наук, думка, 1984. - 135 с. 3. Musatenko L., Generalova V., Negretsky V., Kadenyuk L., S y tn ik K. Phytohormones in Astro- plants Brassica rapa L. / / Gravil. Space Biol. Bul letin. - 1998. - 12, No 1. - P. 45. 90 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2004, N° 1 Внесок ТМЯеревченко в розвиток космічної біології К.М. Сытник E.JI. Кордюм г, Л.И. Мусатенко 1, Н.В. Заименко 2 1 Институт ботаники им. Н.Г. Холодного НАН Украины, Украина, г. Киев2 Национальный ботанический сад им. Н.Н. Гришко НАН Украины, Украина, г. Киев ВКЛАД Т.М. ЧЕРЕВЧЕНКО В РАЗВИТИЕ КОСМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ Освещен вклад Т.М. Черевченко в изучение осо бенностей функционирования исскуственных био геоценозов в модельных экспериментах с исполь зованием клиностатов, герметических камер и в условиях космического полета. К.М. S y tn ik E.L. KorcLyurn 1, L.I. Musatenko J, N.V. Zaimenko 2 1 M.G. Kholodny Institute of Botany, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine, Kyiv 2 M.M. Grishko National Botanical Gardens, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine, Kyiv CONTRIBUTION OF T.M. CHEREVCHENKO TO THE DEVELOPMENT OF SPACE BIOLOGY The rusults of many years investigation of T.M. Che- revchenko in study of peculiarities of artificial bio- geocenosis functioning in the model experiments using clinostate and hermeticcaly sealed container under the conditions of space flight are given. ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2004, N° 1 91
id	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1062
institution	Plant Introduction
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2025-07-17T12:48:28Z
publishDate	2004
publisher	M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	wwwplantintroductionorg/49/4fb3d59521c8a2f52fae1e983f4e7749.pdf
spelling	oai:ojs2.plantintroduction.org:article-10622020-01-05T12:56:27Z Contribution of T.M. Cherevchenko to the development of space biology Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології Sytnik, К.М. Kordyum, E.L. Musatenko, L.I. Zaimenko, N.V. The results of many years investigation of T.M. Cherevchenko in study of peculiarities of artificial biogeocenosis functioning in the model experiments using clinostate and hermeticcaly sealed container under the conditions of space flight are given. Висвітлено внесок Т.М. Черевченко у з'ясування особливостей функціонування штучних біогеоценозіів у модельних експериментах з використанням кліностатів, герметичних камер і в умовах космічного польоту. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2004-03-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1062 10.5281/zenodo.3253062 Plant Introduction; Vol 21 (2004); 87-91 Інтродукція Рослин; Том 21 (2004); 87-91 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377855 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1062/1019 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0
spellingShingle	Sytnik, К.М. Kordyum, E.L. Musatenko, L.I. Zaimenko, N.V. Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title	Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title_alt	Contribution of T.M. Cherevchenko to the development of space biology
title_full	Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title_fullStr	Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title_full_unstemmed	Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title_short	Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології
title_sort	внесок т.м. черевченко в розвиток космічної біології
url	https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1062
work_keys_str_mv	AT sytnikkm contributionoftmcherevchenkotothedevelopmentofspacebiology AT kordyumel contributionoftmcherevchenkotothedevelopmentofspacebiology AT musatenkoli contributionoftmcherevchenkotothedevelopmentofspacebiology AT zaimenkonv contributionoftmcherevchenkotothedevelopmentofspacebiology AT sytnikkm vnesoktmčerevčenkovrozvitokkosmíčnoíbíologíí AT kordyumel vnesoktmčerevčenkovrozvitokkosmíčnoíbíologíí AT musatenkoli vnesoktmčerevčenkovrozvitokkosmíčnoíbíologíí AT zaimenkonv vnesoktmčerevčenkovrozvitokkosmíčnoíbíologíí

Внесок Т.М. Черевченко в розвиток космічної біології

Репозитарії

Схожі ресурси