ВІДБІР ВИСОКОАДАПТИВНИХ РОСЛИННИХ КУЛЬТУР ДЛЯ КЕРОВАНИХ ЕКОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ЖИТТЄЗАБЕЗПЕЧЕННЯ В УМОВАХ МОДЕЛЬОВАНОГО СЕРЕДОВИЩА
DOI:
https://doi.org/10.32636/agroscience.2026-(5)-3-9Ключові слова:
керовані екологічні системи життєзабезпечення, CELSS, контрольоване середовище вирощування, відбір рослинних культур, адаптація рослин, замкнені екологічні системи, Micro-Lunar Greenhouse System, модельоване середовищеАнотація
Розвиток технологій вирощування рослин у контрольованих середовищах потребує пошуку видів, здатних ефективно функціонувати в замкнених або напівзамкнених екологічних системах із обмеженими ресурсами. Одним із перспективних напрямів таких досліджень є використання керованих екологічних систем життєзабезпечення (Controlled Ecological Life Support Systems, CELSS), у яких рослини забезпечують регенерацію газового середовища, беруть участь у водному та біогеохімічних циклах і формують харчову продукцію. Метою роботи є обґрунтування підходів до відбору рослинних культур із високим адаптаційним потенціалом для вирощування в контрольованих умовах та розроблення експериментальної платформи для дослідження їх росту і функціонування. На основі аналізу наукових джерел сформульовано принципи відбору перспективних культур з урахуванням екологічної адаптивності, морфологічних характеристик, поживної цінності та технологічної придатності до вирощування у регульованому середовищі.Як кандидатні види запропоновано Mesembryanthemum crystallinum L., Anredera cordifolia (Ten.) Steenis та Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl., які характеризуються компактною морфологією, високим вмістом поживних і біологічно активних речовин та потенційною придатністю до вирощування в умовах обмеженого простору. Для дослідження їх адаптаційного потенціалу розроблено експериментальну установку Micro-Lunar Greenhouse System (MLGS), що забезпечує моделювання основних параметрів контрольованого середовища, зокрема температури, вологості, газового складу атмосфери, освітлення та параметрів живильного розчину. Запропоновано стандартизовану схему культиваційного експерименту та систему оцінювання морфологічних, фізіолого-біохімічних і ресурсоефективних показників рослин. Отримані результати формують методологічну основу для подальших досліджень адаптації рослин у контрольованих екологічних системах та можуть бути використані під час розроблення технологій вирощування культур у замкнених середовищах
Посилання
Abe Koichi, Ishikawa Yoshio, Kibe Seishiro, Nitta Keiji. (2005). Simulation model for the closed plant experiment facility of CEEF. Advances in Space Research. 35(9). P. 1597–1608. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.06.067 (In English).
Abinaya M., Prabhakaran S., Nur H., et al. (2015). Blue LED light enhances growth, phytochemical contents, and antioxidant enzyme activities of Rehmannia glutinosa in vitro. Horticulture, Environment, and Biotechnology. 56. P. 105–113. https://doi.org/10.1007/s13580-015-0114-1 (In English).
Bakumenko O., Tao W., Vlasenko V. (2026). Adaptation of agricultural crops to compound stresses in a simulated greenhouse environment. Proceedings of the VI International Scientific and Practical Conference. Lyon. P. 11–15. (In English).
Bari I. N., Kato-Noguchi H., Iwasaki A., et al. (2019). Allelopathic potency and an active substance from Anredera cordifolia (Tenore) Steenis. Plants. 8(5). P. 134. https://doi.org/10.3390/plants8050134 (In English).
Berkovich Y. A., et al. (2019). LED lighting optimization as applied to a vitamin space plant growth facility. Life Sciences in Space Research. 20. P. 93–100. r S., Rouphael Y. (2020). Challenges for a sustainable food production system on board the International Space Station: A technical review. Agronomy. 10(5). P. 687. https://doi.org/10.3390/agronomy10050687 (In English).
Cha M. K., et al. (2014). Growth model of common ice plant using expolinear functions in a closed-type plant production system. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 32(3). P. 327–335. https://doi.org/10.7235/HORT.2014.14013 (In English).
Chen M. X., et al. (2021). An orthogonal design of light factors to optimize growth, photosynthetic capability and metabolite accumulation of Anoectochilus roxburghii. Scientia Horticulturae. 288. P. 110272. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110272 (In English).
Dong C., Shao L., Yu M., et al. (2015). Evaluation of wheat growth, morphological characteristics, biomass yield and quality in Lunar Palace-1, plant factory, greenhouse and field systems. Acta Astronautica. 111. P. 102–109. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.02.021 (In English).
Dong Q., et al. (2022). Effects of silicon on vegetative growth and accumulation of major active components in Anoectochilus roxburghii. Fujian Journal of Agricultural Sciences. 37(6). P. 734–740. https://doi.org/10.19303/j.issn.1008-0384.2022.06.007 (In Chinese).
Dougher T. A., Bugbee B. (1997). Effect of lamp type and temperature on development, carbon partitioning and yield of soybean. Advances in Space Research. 20(10). P. 1895–1899. (In English).
Fu Y., Li L., Xie B., et al. (2016). How to establish a bioregenerative life support system for long-term crewed missions to the Moon or Mars. Astrobiology. 16(12). P. 925–936. https://doi.org/10.1089/ast.2016.1477 (In English).
Gale J., Smernoff D. T., Macler B. A., MacElroy R. D. (1989). Carbon balance and productivity of Lemna gibba, a candidate plant for CELSS. Advances in Space Research. 9(8). P. 43–52. https://doi.org/10.1016/0273-1177(89)90027-6 (In English).
Gómez C., Morrow R. C., Bourget C. M., Massa G. D., Mitchell C. A. (2013). Comparison of LED and HPS lighting for greenhouse crops. HortTechnology. 23(1). P. 93–98. https://doi.org/10.21273/HORTTECH.23.1.93 (In English).
Hendrickx L., De Wever H., Hermans V., et al. (2006). Microbial ecology of the MELiSSA life support system. Advances in Space Research. 38. P. 111–117. (In English).
Hoff J. E., Howe J. M. (1981). Development of selection criteria and their application in evaluation of CELSS candidate species. Life Support System Conference. NASA. (In English).
Lasseur C., et al. (1996). MELiSSA: A potential experiment for a precursor mission to the Moon. Advances in Space Research. 18(11). P. 111–117. https://doi.org/10.1016/0273-1177(96)00097-X (In English).
Lee J. W., et al. (2016). Growth and phytochemical contents of ice plant as affected by light quality in a closed-type plant production system. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 34(6). P. 878–885. https://doi.org/10.12972/kjhst.20160092 (In English).
Li H., et al. (2025). Effects of high temperature stress on carbohydrate metabolism in Anoectochilus roxburghii. Fujian Journal of Agricultural Sciences. 40(9). P. 933–941. https://doi.org/10.19303/j.issn.1008-0384.2025.09.009 (In Chinese).
Mitchell C. A. (1994). Bioregenerative life-support systems. The American Journal of Clinical Nutrition. 60(5 Suppl). P. 820S–824S. https://doi.org/10.1093/ajcn/60.5.820S (In English).
Miyajima H. (2020). Self-sustainable life support system trade study for lunar farming. International Journal of Microgravity Science and Application. 37(3). P. 370304. https://doi.org/10.15011/ijmsa.37.3.370304 (In English).
Morrow R. C., Richter R. C., Tellez G., et al. (2016). A new plant habitat facility for the ISS. Proceedings of the 6th International Conference on Environmental Systems. AIAA. http://hdl.handle.net/2346/67664 (In English).
Morrow R. C., Wetzel J. P., Richter R. C., et al. (2017). Evolution of space-based plant growth technologies for hybrid life support systems. Proceedings of the 47th International Conference on Environmental Systems. AIAA. http://hdl.handle.netr/2346/73075 (In English).
Nitta K., et al. (2001). The CEEF, closed ecosystem as a laboratory for determining the dynamics of radioactive isotopes. Advances in Space Research. 27(9). P. 1505–1512. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(01)00242-3 (In English).
Rodriguez-Hernandez M. C., et al. (2022). Only low saline conditions benefited yield and quality of ice plant grown in pot culture. Journal of Applied Botany and Food Quality. 95. P. 17–22. https://doi.org/10.5073/jabfq.2022.095.003 (In English).
Rose C. W. (1989). Nutritional models for a controlled ecological life support system (CELSS): Linear mathematical modeling. NASA Contractor Report 4229. (In English).
Salisbury F. B., Clark M. A. (1996). Choosing plants to be grown in a controlled environment life support system (CELSS) based upon attractive vegetarian diets. Life Support & Biosphere Science. 2(3–4). P. 169–179. (In English).
Silalahi M. (2024). Utilization and bioactivity of Anredera cordifolia (Ten.) Steenis. GSC Biological and Pharmaceutical Sciences. 26(2). P. 128–134. https://doi.org/10.30574/gscbps.2024.26.2.0020 (In English).
Tang Y., Wang J., Zhang H., et al. (2008). Development of a CELSS experimental facility. Advances in Space Research. 41(5). P. 725–729. https://doi.org/10.1016/j.asr.2007.09.029 (In English).
Verbeelen T., Leys N., Ganigué R., Mastroleo F. (2021). Development of nitrogen recycling strategies for bioregenerative life support systems in space. Frontiers in Microbiology. 12. P. 700810. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.700810 (In English).
Wheeler R. M. (2017). Agriculture for space: People and places paving the way. Open Agriculture. 2(1). P. 14–32. https://doi.org/10.1515/opag-2017-0002 (In English).
Xia J., et al. (2021). Sensory evaluation of common ice plant in response to sodium chloride concentration in hydroponic nutrient solution. Foods. 11(18). P. 2790. https://doi.org/10.3390/foods11182790 (In English).
Zabel P. (2021). Influence of crop cultivation conditions on space greenhouse equivalent system mass. CEAS Space Journal. 13. P. 3–15. https://doi.org/10.1007/s12567-020-00317-5 (In English)
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Wei TAO, Ольга БАКУМЕНКО, Оксана ДАЦЬКО (Автор)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
