Prezentacija o ulozi biologije u istraživanju svemira. Medicinska i biološka istraživanja u svemiru Život u svemiru

Znanost o biologiji uključuje mnogo različitih odjeljaka, velikih i malih sporednih znanosti. I svaki od njih važan je ne samo u ljudskom životu, već i za cijeli planet u cjelini.

Već drugo stoljeće za redom ljudi pokušavaju proučiti ne samo zemaljsku raznolikost života u svim njegovim pojavnim oblicima, već i otkriti postoji li život izvan planeta, u svemiru. Tim se pitanjima bavi posebna znanost – svemirska biologija. O tome će biti riječi u našem pregledu.

Poglavlje

Ova znanost je relativno mlada, ali se vrlo intenzivno razvija. Glavni aspekti studije su:

1. Čimbenici svemira i njihov utjecaj na organizme živih bića, životnu aktivnost svih živih sustava u svemiru ili zrakoplovu.
2. Razvoj života na našem planetu uz sudjelovanje svemira, evolucija živih sustava i vjerojatnost postojanja biomase izvan granica našeg planeta.
3. Mogućnost izgradnje zatvorenih sustava i stvaranje realnih životnih uvjeta u njima za ugodan razvoj i rast organizama u svemiru.

Svemirska medicina i biologija usko su povezane znanosti koje zajednički proučavaju fiziološko stanje živih bića u svemiru, njihovu rasprostranjenost u međuplanetarnim prostorima i evoluciju.

Zahvaljujući istraživanjima ovih znanosti, postalo je moguće odabrati optimalne uvjete za boravak ljudi u svemiru, a da pritom ne naškode zdravlju. Prikupljena je ogromna količina materijala o prisutnosti života u svemiru, mogućnostima biljaka i životinja (jednostaničnih, višestaničnih) da žive i razvijaju se u bestežinskom stanju.

Povijest razvoja znanosti

Korijeni svemirske biologije sežu u davna vremena, kada su filozofi i mislioci - prirodoslovci Aristotel, Heraklit, Platon i drugi - promatrali zvjezdano nebo, pokušavajući identificirati odnos Mjeseca i Sunca sa Zemljom, razumjeti razloge njihove utjecaj na poljoprivredno zemljište i životinje.

Kasnije, u srednjem vijeku, počeli su pokušaji da se odredi oblik Zemlje i objasni njena rotacija. Dugo se vremena čula teorija koju je stvorio Ptolomej. Rekla je da je Zemlja i svi drugi planeti i nebeska tijela se kreću oko nje

Međutim, postojao je još jedan znanstvenik, Poljak Nikola Kopernik, koji je dokazao pogrešnost ovih izjava i predložio vlastiti heliocentrični sustav strukture svijeta: u središtu je Sunce, a svi se planeti kreću okolo. Štoviše, Sunce je također zvijezda. Njegove stavove podržali su sljedbenici Giordana Bruna, Newtona, Keplera i Galilea.

Međutim, svemirska biologija kao znanost pojavila se mnogo kasnije. Tek u 20. stoljeću ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Ciolkovski razvio je sustav koji omogućava ljudima da prodru u dubine svemira i polako ih proučavaju. On se s pravom smatra ocem ove nauke. Također, veliku ulogu u razvoju kozmobiologije odigrala su otkrića u fizici i astrofizici, kvantnoj kemiji i mehanici Einsteina, Bohra, Plancka, Landaua, Fermija, Kapitse, Bogolyubova i drugih.

Nova znanstvena istraživanja, koja su ljudima omogućila davno planirane letove u svemir, omogućila su identificiranje specifičnih medicinskih i bioloških opravdanja za sigurnost i utjecaj izvanplanetarnih uvjeta, koje je formulirao Tsiolkovsky. Što je bila njihova bit?

1. Znanstvenici su dobili teoretsko opravdanje za učinak bestežinskog stanja na sisavce.
2. Simulirao je nekoliko opcija za stvaranje prostornih uvjeta u laboratoriju.
3. Predložio je mogućnosti za dobivanje hrane i vode astronautima pomoću biljaka i ciklusa tvari.

Dakle, Tsiolkovsky je postavio sve osnovne postulate astronautike, koji ni danas nisu izgubili na važnosti.

Bestežinsko stanje

Suvremena biološka istraživanja u području proučavanja utjecaja dinamičkih čimbenika na ljudski organizam u svemiru omogućuju da se astronauti što više rasterete od negativnog utjecaja istih tih čimbenika.

Postoje tri glavne dinamičke karakteristike:

• vibracija;
• ubrzanje;
• bestežinsko stanje.

Najneobičniji i najvažniji učinak na ljudsko tijelo je bestežinsko stanje. To je stanje u kojem sila gravitacije nestaje i nije zamijenjena drugim inercijskim utjecajima. U tom slučaju osoba potpuno gubi sposobnost kontrole položaja tijela u prostoru. Ovo stanje počinje već u nižim slojevima prostora i traje kroz cijeli njegov prostor.

Medicinske i biološke studije pokazale su da se u bestežinskom stanju u ljudskom tijelu događaju sljedeće promjene:

1. Broj otkucaja srca se povećava.
2. Mišići se opuštaju (tonus nestaje).
3. Učinkovitost se smanjuje.
4. Moguće su prostorne halucinacije.

Osoba može ostati u nultoj gravitaciji do 86 dana bez štete po zdravlje. To je eksperimentalno dokazano i medicinski potvrđeno. Međutim, jedan od zadataka svemirske biologije i medicine danas je razviti skup mjera za sprječavanje utjecaja bestežinskog stanja na ljudsko tijelo općenito, otklanjanje umora, povećanje i učvršćivanje normalnih performansi.

Postoji nekoliko uvjeta kojih se astronauti pridržavaju kako bi prevladali bestežinsko stanje i zadržali kontrolu nad tijelom:

Kako bi postigli dobre rezultate u svladavanju bestežinskog stanja, astronauti prolaze temeljitu obuku na Zemlji. Ali, nažalost, moderne tehnologije još ne dopuštaju stvaranje takvih uvjeta u laboratoriju. Na našem planetu nije moguće nadvladati gravitaciju. Ovo je također jedan od budućih izazova za svemirsku i medicinsku biologiju.

Preopterećenja u prostoru (ubrzanja)

Drugi važan faktor koji utječe na ljudsko tijelo u svemiru je ubrzanje, odnosno preopterećenje. Suština ovih čimbenika svodi se na neravnomjernu preraspodjelu opterećenja na tijelu tijekom snažnih brzih kretanja u prostoru. Postoje dvije glavne vrste ubrzanja:

• kratkoročno;
• dugotrajno.

Kao što pokazuju biomedicinska istraživanja, oba su ubrzanja vrlo važna u utjecanju na fiziološko stanje tijela astronauta.

Na primjer, pod utjecajem kratkotrajnih ubrzanja (traju manje od 1 sekunde) mogu se dogoditi nepovratne promjene u tijelu na molekularnoj razini. Također, ako organi nisu istrenirani i dovoljno su slabi, postoji opasnost od pucanja njihovih membrana. Takvi se udari mogu dogoditi kada se kapsula s astronautom odvoji u svemiru, kada se izbaci ili kada svemirska letjelica sleti u orbitu.

Stoga je vrlo važno da astronauti prije leta u svemir prođu temeljit liječnički pregled i određenu fizičku obuku.

Dugoročno ubrzanje događa se tijekom lansiranja i slijetanja rakete, kao i tijekom leta u nekim prostornim mjestima u svemiru. Učinak takvih ubrzanja na tijelo, prema podacima znanstvenih medicinskih istraživanja, je sljedeći:

• otkucaji srca i puls se povećavaju;
• disanje se ubrzava;
• opažaju se mučnina i slabost, blijeda koža;
• vid pati, pred očima se pojavljuje crveni ili crni film;
• može postojati osjećaj boli u zglobovima i udovima;
• mišićni tonus se smanjuje;
• promjene neurohumoralne regulacije;
• izmjena plinova u plućima iu tijelu u cjelini postaje drugačija;
• može doći do znojenja.

Preopterećenja i bestežinsko stanje prisiljavaju medicinske znanstvenike da smišljaju različite metode. što nam omogućuje prilagodbu i obuku astronauta tako da mogu izdržati učinke ovih čimbenika bez posljedica po zdravlje i bez gubitka performansi.

Jedan od najučinkovitijih načina osposobljavanja astronauta za ubrzanje je centrifuga. U njemu možete promatrati sve promjene koje se događaju u tijelu pod utjecajem preopterećenja. Također vam omogućuje da trenirate i prilagodite se utjecaju ovog faktora.

Svemirski let i medicina

Letovi u svemir, naravno, imaju vrlo velik utjecaj na zdravlje ljudi, posebno onih koji nisu obučeni ili imaju kronične bolesti. Stoga je važan aspekt medicinsko istraživanje svih zamršenosti leta, svih reakcija tijela na najrazličitije i nevjerojatne utjecaje izvanplanetarnih sila.

Let u nultoj gravitaciji prisiljava suvremenu medicinu i biologiju da izmisle i formuliraju (i istodobno provode, naravno) skup mjera za osiguravanje normalne prehrane astronauta, odmora, opskrbe kisikom, očuvanja radne sposobnosti i tako dalje.

Osim toga, medicina je osmišljena kako bi astronautima pružila pristojnu pomoć u slučaju nepredviđenih hitnih situacija, kao i zaštitu od utjecaja nepoznatih sila drugih planeta i prostora. To je prilično teško, zahtijeva puno vremena i truda, veliku teoretsku bazu i korištenje samo najnovije suvremene opreme i lijekova.

Osim toga, medicina, uz fiziku i biologiju, ima zadatak zaštititi astronaute od fizičkih čimbenika svemirskih uvjeta, kao što su:

• temperatura;
• radijacija;
• pritisak;
• meteoriti.

Stoga je proučavanje svih ovih čimbenika i značajki vrlo važno.

u biologiji

Svemirska biologija, kao i svaka druga biološka znanost, ima određeni skup metoda koje joj omogućuju provođenje istraživanja, prikupljanje teorijskog materijala i potvrđivanje praktičnim zaključcima. Ove metode ne ostaju nepromijenjene tijekom vremena, već su podložne ažuriranju i modernizaciji u skladu s trenutnim vremenom. Međutim, povijesno uspostavljene metode biologije i dalje su relevantne do danas. To uključuje:

1. Promatranje.
2. Eksperiment.
3. Povijesna analiza.
4. Opis.
5. Usporedba.

Ove metode bioloških istraživanja su osnovne i relevantne u svakom trenutku. Ali postoji niz drugih koji su se pojavili s razvojem znanosti i tehnologije, elektronske fizike i molekularne biologije. Oni se nazivaju modernim i igraju najveću ulogu u proučavanju svih bioloških, kemijskih, medicinskih i fizioloških procesa.

Suvremene metode

1. Metode genetičkog inženjerstva i bioinformatike. To uključuje agrobakterijsku i balističku transformaciju, PCR (lančane reakcije polimerazom). Uloga bioloških istraživanja ove vrste je velika, jer upravo ona omogućuju pronalaženje rješenja problema prehrane i zasićenosti kisikom te kabina za ugodno stanje astronauta.
2. Metode kemije proteina i histokemije. Omogućuje kontrolu proteina i enzima u živim sustavima.
3. Korištenje fluorescentne mikroskopije, mikroskopija super rezolucije.
4. Korištenje molekularne biologije i biokemije i njihove metode istraživanja.
5. Biotelemetrija- metoda koja je rezultat kombinacije rada inženjera i liječnika na biološkoj osnovi. Omogućuje vam kontrolu svih fiziološki važnih funkcija tijela na daljinu pomoću radio komunikacijskih kanala između ljudskog tijela i računalnog snimača. Svemirska biologija koristi ovu metodu kao glavnu za praćenje utjecaja svemirskih uvjeta na organizme astronauta.
6. Biološka indikacija međuplanetarnog prostora. Vrlo važna metoda svemirske biologije, koja omogućuje procjenu međuplanetarnih stanja okoliša i dobivanje informacija o karakteristikama različitih planeta. Osnova je ovdje korištenje životinja s ugrađenim senzorima. Upravo pokusne životinje (miševi, psi, majmuni) iz orbita dobivaju informacije koje zemaljskim znanstvenicima koriste za analize i zaključke.

Suvremene metode bioloških istraživanja omogućuju rješavanje naprednih problema ne samo u svemirskoj biologiji, već i univerzalnih.

Problemi svemirske biologije

Sve navedene metode medicinskih i bioloških istraživanja, nažalost, još uvijek nisu uspjele riješiti sve probleme svemirske biologije. Postoji niz gorućih pitanja koja su i danas aktualna. Razmotrimo glavne probleme s kojima se suočavaju svemirska medicina i biologija.

1. Odabir osposobljenog osoblja za svemirske letove, čije zdravstveno stanje može zadovoljiti sve medicinske zahtjeve (uključujući i omogućavanje astronautima da izdrže rigoroznu obuku i obuku za letove).
2. Pristojna razina obuke i opskrbe radnika svemirske posade svime što je potrebno.
3. Osiguravanje sigurnosti u svakom pogledu (uključujući od nepoznatih ili stranih čimbenika utjecaja s drugih planeta) radnih brodova i struktura zrakoplova.
4. Psihofiziološka rehabilitacija astronauta po povratku na Zemlju.
5. Razvoj načina zaštite astronauta i od
6. Osiguravanje normalnih životnih uvjeta u kabinama tijekom svemirskih letova.
7. Razvoj i primjena moderniziranih računalnih tehnologija u svemirskoj medicini.
8. Uvođenje svemirske telemedicine i biotehnologije. Koristeći se metodama ovih znanosti.
9. Rješavanje medicinskih i bioloških problema za udobne letove astronauta na Mars i druge planete.
10. Sinteza farmakoloških sredstava koja će riješiti problem opskrbe svemira kisikom.

Razvijene, poboljšane i sveobuhvatno primijenjene metode biomedicinskih istraživanja sigurno će omogućiti rješavanje svih postavljenih zadataka i postojećih problema. Međutim, kada će se to dogoditi složeno je i prilično nepredvidivo pitanje.

Treba napomenuti da se svim tim pitanjima bave ne samo ruski znanstvenici, već i znanstveno vijeće svih zemalja svijeta. I ovo je veliki plus. Uostalom, zajedničko istraživanje i traženje dat će nesrazmjerno veći i brži pozitivan rezultat. Bliska globalna suradnja u rješavanju svemirskih problema ključ je uspjeha u istraživanju izvanplanetarnog svemira.

Moderna dostignuća

Mnogo je takvih postignuća. Uostalom, svakodnevno se provodi intenzivan, temeljit i mukotrpan rad koji nam omogućuje pronalaženje sve više i više novih materijala, izvođenje zaključaka i formuliranje hipoteza.

Jedno od najvažnijih otkrića 21. stoljeća u kozmologiji bilo je otkriće vode na Marsu. To je odmah potaknulo desetke hipoteza o prisutnosti ili odsutnosti života na planetu, o mogućnosti da se Zemljani presele na Mars i tako dalje.

Još jedno otkriće bilo je to da su znanstvenici odredili dobni raspon unutar kojeg osoba može boraviti u svemiru što udobnije i bez težih posljedica. Ova dob počinje s 45 godina i završava otprilike s 55-60 godina. Mladi ljudi koji odlaze u svemir po povratku na Zemlju iznimno psihički i fiziološki pate, teško se prilagođavaju i izgrađuju.

Voda je otkrivena i na Mjesecu (2009.). Na Zemljinom satelitu pronađena je i živa te velike količine srebra.

Biološke metode istraživanja, kao i inženjerski i fizikalni pokazatelji, omogućuju nam da pouzdano zaključimo da su učinci ionskog zračenja i zračenja u svemiru bezopasni (barem nisu štetniji nego na Zemlji).

Znanstvena istraživanja dokazala su da dug boravak u svemiru ne ostavlja traga na fizičko zdravlje astronauta. Međutim, psihički problemi ostaju.

Provedene su studije koje dokazuju da više biljke drugačije reagiraju na boravak u svemiru. Sjemenke nekih biljaka nisu pokazale nikakve genetske promjene tijekom istraživanja. Drugi su, naprotiv, pokazali očite deformacije na molekularnoj razini.

Eksperimenti provedeni na stanicama i tkivima živih organizama (sisavaca) dokazali su da prostor ne utječe na normalno stanje i funkcioniranje ovih organa.

Različite vrste medicinskih istraživanja (tomografija, magnetska rezonanca, pretrage krvi i urina, kardiogram, kompjutorizirana tomografija itd.) dovele su do zaključka da fiziološka, ​​biokemijska, morfološka svojstva ljudskih stanica ostaju nepromijenjena tijekom boravka u svemiru do 86 dana.

U laboratorijskim uvjetima rekreiran je umjetni sustav koji omogućuje da se što više približi stanju bestežinskog stanja i tako prouči sve aspekte utjecaja ovog stanja na tijelo. To je pak omogućilo razvoj niza preventivnih mjera za sprječavanje učinaka ovog čimbenika tijekom ljudskog leta u uvjetima bez gravitacije.

Rezultati egzobiologije uključivali su podatke koji ukazuju na prisutnost organskih sustava izvan Zemljine biosfere. Do sada je postala moguća samo teorijska formulacija ovih pretpostavki, ali uskoro znanstvenici planiraju dobiti praktične dokaze.

Zahvaljujući istraživanjima biologa, fizičara, liječnika, ekologa i kemičara, identificirani su duboki mehanizmi ljudskog utjecaja na biosferu. To je postalo moguće stvaranjem umjetnih ekosustava izvan planeta i vršenjem istog utjecaja na njih kao na Zemlji.

Ovo nisu sva dostignuća svemirske biologije, kozmologije i medicine danas, već samo ona glavna. Postoji veliki potencijal čija je implementacija zadatak navedenih znanosti za budućnost.

Život u svemiru

Prema suvremenim idejama, život u svemiru može postojati, budući da nedavna otkrića potvrđuju prisutnost na nekim planetima pogodnih uvjeta za nastanak i razvoj života. Međutim, mišljenja znanstvenika o ovom pitanju podijeljena su u dvije kategorije:

• života nema nigdje osim na Zemlji, nikad ga nije bilo niti će ga biti;
• Postoji život u golemim prostranstvima svemira, ali ljudi ga još nisu otkrili.

Koja je hipoteza točna, na svakome je da odluči. I za jedno i za drugo ima dovoljno dokaza i opovrgavanja.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Slični dokumenti

Opće karakteristike biološke znanosti. Faze razvoja biologije. Otkriće temeljnih zakona nasljeđivanja. Stanična teorija, zakoni nasljeđa, dostignuća biokemije, biofizike i molekularne biologije. Pitanje o funkcijama žive tvari.

test, dodan 25.02.2012


Metodologija moderne biologije. Filozofski i metodološki problemi biologije. Faze transformacije ideja o mjestu i ulozi biologije u sustavu znanstvenih spoznaja. Pojam biološke stvarnosti. Uloga filozofske refleksije u razvoju znanosti o životu.

sažetak, dodan 30.01.2010


Nastanak biologije kao znanosti. Ideje, načela i pojmovi biologije 18. stoljeća. Odobravanje teorije evolucije Charlesa Darwina i formiranje doktrine nasljeđa. Evolucijski pogledi Lamarcka, Darwina, Mendela. Evolucija poligenih sustava i genetski drift.

kolegij, dodan 01.07.2011


Utjecaj vizualizacije na kvalitetu usvajanja znanja učenika iz biologije u svim fazama nastave. Povijest nastanka pojma "vidljivosti" kao didaktičkog načela nastave. Klasifikacija vizualnih pomagala u biologiji i metode njihove uporabe u nastavi.

kolegij, dodan 03.05.2009


Teorijske osnove, predmet, objekt i zakoni biologije. Bit, analiza i dokaz aksioma teorijske biologije, koje je generalizirao B.M. Mednikov i karakterizira život i neživot koji se od njega razlikuje. Značajke genetske teorije razvoja.

sažetak, dodan 28.05.2010


Pojam povećala (povećalo, mikroskop), njihova namjena i izvedba. Glavni funkcionalni, strukturni i tehnološki dijelovi suvremenog mikroskopa koji se koristi u nastavi biologije. Izvođenje laboratorijskih radova na nastavi biologije.

kolegij, dodan 18.02.2011


Studija o biografiji i znanstvenom radu Charlesa Darwina, utemeljitelja evolucijske biologije. Potvrđivanje hipoteze o podrijetlu čovjeka od majmunolikog pretka. Osnovne odredbe evolucijskog učenja. Opseg prirodne selekcije.

prezentacija, dodano 26.11.2016


Korištenje algi u svemiru. Negativne strane. Znanost koja se bavi problemima biologije u svemiru naziva se svemirska biologija. Jedan od problema je korištenje algi za dobrobit čovječanstva u osvajanju svemira.

Slajd 1

Da bismo razumjeli ulogu biologije u istraživanju svemira, moramo se okrenuti svemirskoj biologiji. Svemirska biologija je kompleks pretežno bioloških znanosti koje proučavaju: 1) značajke života zemaljskih organizama u svemiru i tijekom letova svemirskih letjelica 2) principi izgradnje bioloških potpornih sustava životne aktivnosti članova posade svemirskih brodova i postaja 3) izvanzemaljski oblici života.

Slajd 2


Svemirska biologija je sintetička znanost koja je u jedinstvenu cjelinu objedinila dostignuća različitih grana biologije, zrakoplovne medicine, astronomije, geofizike, radioelektronike i mnogih drugih znanosti i na njihovoj osnovi stvorila vlastite metode istraživanja. Radovi na svemirskoj biologiji provode se na različitim vrstama živih organizama, od virusa do sisavaca.

Slajd 3


Primarni zadatak svemirske biologije je proučavanje utjecaja čimbenika svemirskog leta (ubrzanje, vibracije, bestežinsko stanje, promijenjena plinovita okolina, ograničena pokretljivost i potpuna izolacija u zatvorenim zatvorenim volumenima itd.) i vanjskog svemira (vakuum, zračenje, smanjeno magnetsko polje). snaga, itd.) . Istraživanja u svemirskoj biologiji provode se u laboratorijskim eksperimentima koji u jednom ili drugom stupnju reproduciraju utjecaj pojedinih čimbenika svemirskog leta i svemira. Ipak, najznačajniji su biološki eksperimenti leta, tijekom kojih je moguće proučavati utjecaj kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam.

Slajd 4


Zamorci, miševi, psi, više biljke i alge (klorela), razni mikroorganizmi, sjemenke biljaka, izolirane kulture tkiva ljudi i kunića i drugi biološki objekti slani su na letove umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim brodovima.

Slajd 5


U područjima ulaska u orbitu, životinje su pokazale ubrzanje otkucaja srca i disanja, što je postupno nestalo nakon prelaska svemirske letjelice na orbitalni let. Najvažniji neposredni učinak ubrzanja su promjene u plućnoj ventilaciji i redistribuciji krvi u krvožilnom sustavu, uključujući i plućnu cirkulaciju, kao i promjene u refleksnoj regulaciji cirkulacije krvi. Normalizacija pulsa nakon izlaganja ubrzanjima u nultoj gravitaciji događa se mnogo sporije nego nakon ispitivanja u centrifugi u zemaljskim uvjetima. I prosječne i apsolutne vrijednosti brzine pulsa u nultoj gravitaciji bile su niže nego u odgovarajućim simulacijskim eksperimentima na Zemlji, a karakterizirale su ih izražene fluktuacije. Analiza motoričke aktivnosti pasa pokazala je prilično brzu prilagodbu neuobičajenim uvjetima bestežinskog stanja i vraćanje sposobnosti koordinacije pokreta. Isti su rezultati dobiveni u pokusima na majmunima. Studije uvjetovanih refleksa kod štakora i zamoraca nakon povratka iz svemirskog leta utvrdile su odsutnost promjena u usporedbi s pokusima prije leta.

Slajd 6


Za daljnji razvoj ekofiziološkog smjera istraživanja važni su bili pokusi na sovjetskom biosatelitu "Cosmos-110" s dva psa na brodu i na američkom biosatelitu "Bios-3", na kojem je bio majmun. Tijekom 22 dana leta, psi su prvi put bili izloženi ne samo utjecaju neizbježno inherentnih čimbenika, već i nizu posebnih utjecaja (iritacija sinusnog živca električnom strujom, kompresija karotidnih arterija itd.), koji su trebali razjasniti značajke živčane regulacije cirkulacije krvi u uvjetima bestežinskog stanja. Krvni tlak u životinja bilježen je izravno. Tijekom leta majmuna na biosatelitu Bios-3, koji je trajao 8,5 dana, otkrivene su ozbiljne promjene u ciklusima spavanja i budnosti (fragmentacija stanja svijesti, brzi prijelazi iz pospanosti u budnost, primjetno smanjenje faza spavanja povezanih sa snovima i dubokim spavanje), kao i poremećaj cirkadijalnog ritma nekih fizioloških procesa. Smrt životinje, koja je uslijedila ubrzo nakon prijevremenog završetka leta, prema nizu stručnjaka bila je posljedica utjecaja bestežinskog stanja koje je dovelo do preraspodjele krvi u tijelu, gubitka tekućine i poremećaja metabolizam kalija i natrija.

Slajd 7


Genetske studije provedene na orbitalnim svemirskim letovima pokazale su da izlaganje svemiru ima stimulirajući učinak na suhe sjemenke luka i crnice. Ubrzanje diobe stanica otkriveno je u klijancima graška, kukuruza i pšenice. U kulturi rase aktinomiceta (bakterija) otporne na zračenje bilo je 6 puta više preživjelih spora i kolonija u razvoju, dok je u soju osjetljivom na zračenje (čista kultura virusa, bakterija, drugih mikroorganizama ili stanična kultura izolirana na određeno vrijeme i mjesto) došlo je do 12-strukog smanjenja odgovarajućih pokazatelja. Studije nakon leta i analiza dobivenih informacija pokazali su da je dugotrajni svemirski let u visoko organiziranih sisavaca popraćen razvojem detreniranosti kardiovaskularnog sustava, kršenjem metabolizma vode i soli, posebno značajnim smanjenjem kalcija. sadržaj u kostima.

Slajd 8


Kao rezultat bioloških istraživanja provedenih na visinskim i balističkim projektilima, satelitima, satelitima i drugim svemirskim letjelicama, utvrđeno je da osoba može živjeti i raditi u uvjetima svemirskog leta relativno dugo. Dokazano je da bestežinsko stanje smanjuje toleranciju tijela na fizičku aktivnost i otežava prilagodbu na uvjete normalne (zemaljske) gravitacije. Važan rezultat bioloških istraživanja svemira je utvrđivanje činjenice da bestežinsko stanje nema mutageno djelovanje, barem u odnosu na genske i kromosomske mutacije. U pripremi i provođenju daljnjih ekofizioloških i ekobioloških istraživanja u svemirskim letovima glavna pozornost posvetit će se proučavanju utjecaja bestežinskog stanja na unutarstanične procese, biološki učinak teških čestica velikog naboja, dnevni ritam fizioloških i bioloških procesa te kombinirani učinci niza čimbenika svemirskog leta.

Slajd 9


Istraživanja u svemirskoj biologiji omogućila su razvoj niza zaštitnih mjera i pripremila mogućnost sigurnog leta ljudi u svemir, što je ostvareno letovima sovjetskih, a potom i američkih brodova s ​​ljudima.Važnost svemirske biologije ne prestaje tamo. Istraživanja u ovom području i dalje će biti posebno potrebna za rješavanje niza pitanja, posebice za biološko istraživanje novih svemirskih ruta. To će zahtijevati razvoj novih metoda biotelemetrije (metoda za daljinsko proučavanje bioloških fenomena i mjerenje bioloških indikatora), stvaranje implantabilnih uređaja za malu telemetriju (skup tehnologija koje omogućuju daljinska mjerenja i prikupljanje informacija operateru ili korisniku), pretvorba različitih vrsta energije koja nastaje u tijelu u električnu energiju potrebnu za napajanje takvih uređaja, nove metode “sažimanja” informacija itd. Svemirska biologija također će imati iznimno važnu ulogu u razvoju biokompleksa, odnosno zatvorenih ekoloških sustava s autotrofnim i heterotrofnim organizmima, nužnim za dugotrajne letove.

Pogledaj sve slajdove

Slajd 1

Da bismo razumjeli ulogu biologije u istraživanju svemira, moramo se okrenuti svemirskoj biologiji. Svemirska biologija je kompleks pretežno bioloških znanosti koje proučavaju: 1) značajke životne aktivnosti zemaljskih organizama u svemiru i tijekom letova svemirskih letjelica 2) principe izgradnje bioloških sustava za održavanje života članova posade svemirskih brodova i postaja. 3) izvanzemaljski oblici života.

Uloga biologije u istraživanju svemira



Slajd 2

Svemirska biologija je sintetička znanost koja je u jedinstvenu cjelinu objedinila dostignuća različitih grana biologije, zrakoplovne medicine, astronomije, geofizike, radioelektronike i mnogih drugih znanosti i na njihovoj osnovi stvorila vlastite metode istraživanja. Radovi na svemirskoj biologiji provode se na različitim vrstama živih organizama, od virusa do sisavaca.



Slajd 3

Primarni zadatak svemirske biologije je proučavanje utjecaja čimbenika svemirskog leta (ubrzanje, vibracije, bestežinsko stanje, promijenjena plinovita okolina, ograničena pokretljivost i potpuna izolacija u zatvorenim zatvorenim volumenima itd.) i vanjskog svemira (vakuum, zračenje, smanjeno magnetsko polje). snaga, itd.) . Istraživanja u svemirskoj biologiji provode se u laboratorijskim eksperimentima koji u jednom ili drugom stupnju reproduciraju utjecaj pojedinih čimbenika svemirskog leta i svemira. Ipak, najznačajniji su biološki eksperimenti leta, tijekom kojih je moguće proučavati utjecaj kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam.



Slajd 4

Zamorci, miševi, psi, više biljke i alge (klorela), razni mikroorganizmi, sjemenke biljaka, izolirane kulture tkiva ljudi i kunića i drugi biološki objekti slani su na letove umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim brodovima.



Slajd 5

U područjima ulaska u orbitu, životinje su pokazale ubrzanje otkucaja srca i disanja, što je postupno nestalo nakon prelaska svemirske letjelice na orbitalni let. Najvažniji neposredni učinak ubrzanja su promjene u plućnoj ventilaciji i redistribuciji krvi u krvožilnom sustavu, uključujući i plućnu cirkulaciju, kao i promjene u refleksnoj regulaciji cirkulacije krvi. Normalizacija pulsa nakon izlaganja ubrzanjima u nultoj gravitaciji događa se mnogo sporije nego nakon ispitivanja u centrifugi u zemaljskim uvjetima. I prosječne i apsolutne vrijednosti brzine pulsa u nultoj gravitaciji bile su niže nego u odgovarajućim simulacijskim eksperimentima na Zemlji, a karakterizirale su ih izražene fluktuacije. Analiza motoričke aktivnosti pasa pokazala je prilično brzu prilagodbu neuobičajenim uvjetima bestežinskog stanja i vraćanje sposobnosti koordinacije pokreta. Isti su rezultati dobiveni u pokusima na majmunima. Studije uvjetovanih refleksa kod štakora i zamoraca nakon povratka iz svemirskog leta utvrdile su odsutnost promjena u usporedbi s pokusima prije leta.



Slajd 6

Za daljnji razvoj ekofizioloških istraživanja važni su bili pokusi na sovjetskom biosatelitu Cosmos-110 s dva psa na brodu i na američkom biosatelitu Bios-3 s majmunom. Tijekom 22-dnevnog leta psi su prvi put bili izloženi ne samo utjecaju neizbježno inherentnih čimbenika, već i nizu posebnih utjecaja (iritacija sinusnog živca električnom strujom, kompresija karotidnih arterija itd.). .), koji su bili usmjereni na razjašnjavanje značajki živčane regulacije cirkulacije krvi u uvjetima bestežinskog stanja. Krvni tlak u životinja bilježen je izravno. Tijekom leta majmuna na biosatelitu Bios-3, koji je trajao 8,5 dana, otkrivene su ozbiljne promjene u ciklusima spavanja i budnosti (fragmentacija stanja svijesti, brzi prijelazi iz pospanosti u budnost, primjetno smanjenje faza spavanja povezanih sa snovima i dubokim spavanje), kao i poremećaj cirkadijalnog ritma nekih fizioloških procesa. Smrt životinje, koja je uslijedila ubrzo nakon prijevremenog završetka leta, prema nizu stručnjaka bila je posljedica utjecaja bestežinskog stanja koje je dovelo do preraspodjele krvi u tijelu, gubitka tekućine i poremećaja metabolizam kalija i natrija.



Slajd 7

Genetske studije provedene na orbitalnim svemirskim letovima pokazale su da izlaganje svemiru ima stimulirajući učinak na suhe sjemenke luka i crnice. Ubrzanje diobe stanica otkriveno je u klijancima graška, kukuruza i pšenice. U kulturi rase aktinomiceta (bakterija) otporne na zračenje bilo je 6 puta više preživjelih spora i kolonija u razvoju, dok je u soju osjetljivom na zračenje (čista kultura virusa, bakterija, drugih mikroorganizama ili stanična kultura izolirana na određeno vrijeme i mjesto) došlo je do 12-strukog smanjenja odgovarajućih pokazatelja. Studije nakon leta i analiza dobivenih informacija pokazali su da je dugotrajni svemirski let u visoko organiziranih sisavaca popraćen razvojem detreniranosti kardiovaskularnog sustava, kršenjem metabolizma vode i soli, posebno značajnim smanjenjem kalcija. sadržaj u kostima.



Slajd 8

Kao rezultat bioloških istraživanja provedenih na visinskim i balističkim projektilima, satelitima, satelitima i drugim svemirskim letjelicama, utvrđeno je da osoba može živjeti i raditi u uvjetima svemirskog leta relativno dugo. Dokazano je da bestežinsko stanje smanjuje toleranciju tijela na fizičku aktivnost i otežava prilagodbu na uvjete normalne (zemaljske) gravitacije. Važan rezultat bioloških istraživanja svemira je utvrđivanje činjenice da bestežinsko stanje nema mutageno djelovanje, barem u odnosu na genske i kromosomske mutacije. U pripremi i provođenju daljnjih ekofizioloških i ekobioloških istraživanja u svemirskim letovima glavna pozornost posvetit će se proučavanju utjecaja bestežinskog stanja na unutarstanične procese, biološki učinak teških čestica velikog naboja, dnevni ritam fizioloških i bioloških procesa te kombinirani učinci niza čimbenika svemirskog leta.



Slajd 9

Istraživanja u svemirskoj biologiji omogućila su razvoj niza zaštitnih mjera i pripremila mogućnost sigurnog leta ljudi u svemir, što je ostvareno letovima sovjetskih, a potom i američkih brodova s ​​ljudima. Značaj svemirske biologije tu ne prestaje. Istraživanja u ovom području i dalje će biti posebno potrebna za rješavanje niza pitanja, posebice za biološko istraživanje novih svemirskih ruta. To će zahtijevati razvoj novih metoda biotelemetrije (metoda za daljinsko proučavanje bioloških fenomena i mjerenje bioloških indikatora), stvaranje implantabilnih uređaja za malu telemetriju (skup tehnologija koje omogućuju daljinska mjerenja i prikupljanje informacija operateru ili korisniku), pretvorba različitih vrsta energije koja nastaje u tijelu u električnu energiju potrebnu za napajanje takvih uređaja, nove metode “sažimanja” informacija itd. Svemirska biologija također će imati iznimno važnu ulogu u razvoju biokompleksa, odnosno zatvorenih ekoloških sustava s autotrofnim i heterotrofnim organizmima, nužnim za dugotrajne letove.

Svemirska biologija je grana biologije koja proučava značajke postojanja živih organizama u izvanzemaljskim uvjetima, utjecaj kozmičkih čimbenika na njih, kao i mogućnost postojanja života na drugim planetima.

Pojava i razvoj svemirske biologije povezan je s uspjesima moderne znanosti i raketne tehnologije, koji su omogućili letove izvan Zemljine atmosfere.

Svemirska biologija razvija istraživačke metode i sredstva za osiguranje životne aktivnosti ljudi i životinja u uvjetima svemirskog leta, kada različiti čimbenici mogu istodobno utjecati na živi organizam. Prije svega, to je ionizirajuće zračenje (vidi Kozmičko zračenje), ubrzanje i bestežinsko stanje, kao i dugotrajna izolacija u uvjetima ograničene tjelesne aktivnosti, umjetne atmosfere, nekih prehrambenih karakteristika itd. Učinak ovih čimbenika na ljude, životinja i biljaka proučava se u laboratorijskim uvjetima, simulirajući pojedine čimbenike svemirskih letova, ili u letovima na umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim letjelicama kojima izravno upravlja čovjek.

Pri rješavanju problema postojanja života na drugim planetima proučavaju se prirodni uvjeti tih planeta, analizira se sastav meteorita u usporedbi s oblicima manifestacije života na Zemlji u raznim klimatskim uvjetima (Arktik, Antarktik, planine, pustinje itd.).

Kao objekti istraživanja koriste se životinje (majmuni, psi, miševi, zamorci), kukci (drozofilne muhe i dr.), biljke (jednostanične alge - sjemenke pšenice, graška, luka i dr.).

Istraživanja životinja koje su letjele na raznim letjelicama (uključujući rakete) dala su znanstvene dokaze o mogućnosti ljudskih letova u svemir.

U procesu medicinskih i bioloških istraživanja proučavaju se funkcionalni sustavi tijela (kardiovaskularni, respiratorni, probavni itd.), Karakterizirajući njegovo opće stanje, granice tolerancije na učinke štetnih čimbenika; provesti studije zaštitnih funkcija tijela, biokemijske studije krvi, urina, stanja hematopoetskih funkcija pomoću citoloških i histoloških metoda. Genetska istraživanja procesa prijenosa nasljednih karakteristika i rasta pod utjecajem čimbenika svemirskih letova provode se na biljkama i vinskim mušicama.

Suvremene metode i oprema široko se koriste u istraživanju svemirske biologije. Tako se za proučavanje i praćenje stanja različitih funkcionalnih sustava koristi elektrofiziološka oprema (elektroencefalografi, elektrokardiografi, miografi itd.); za mjerenje fizičkih i fizioloških parametara koji karakteriziraju stanje predmeta proučavanja i njegove životne uvjete izravno u letu - telemetrijske metode, televizija koja vam omogućuje promatranje objekta s udaljenosti, računala koja omogućuju pravovremenu i točnu obradu informacija potrebno za praćenje stanja živog objekta koji se nalazi u kabini svemirske letjelice.

Dobiveni podaci o djelovanju pojedinih čimbenika svemirskih letova na žive organizme omogućili su razvoj zaštitnih mjera za sigurnost ljudskih letova u svemiru - hermetičke kabine, sredstva zaštite od ionizirajućeg zračenja itd. (vidi Svemirska medicina).

Veliki i vrlo složen problem svemirske biologije je razvoj sredstava za osiguranje normalnog života ljudi tijekom leta u svemir. Odabir odgovarajućeg sustava za održavanje života astronauta određen je trajanjem svemirskog leta. Tako se za let koji traje samo nekoliko dana koristi sustav održavanja života koji se temelji na korištenju hrane, vode i kisika uzetih sa Zemlje ili visoko učinkovitih kemijskih spojeva koji apsorbiraju i otpuštaju kisik.

Na dugotrajnim svemirskim letovima na druge planete Sunčevog sustava, kada zalihe sa Zemlje ne mogu osigurati astronaute, koristit će se složeniji sustavi za održavanje života, koji se temelje na biološkom kruženju tvari u brodskoj kabini. U tom smislu provode se eksperimentalni radovi kako bi se potkrijepili principi i metode osiguravanja potrebnih uvjeta za ljudski život u kabini svemirske letjelice.

Za opskrbu astronauta zrakom koriste se fizikalne ili fizikalno-kemijske metode plinskog okoliša kabina, odnosno pretvaranje istrošenog zraka u zrak pogodan za disanje, uz lagani dodatak svježeg, neregeneriranog zraka iz rezervi uzetog sa Zemlje.

Sustav vodoopskrbe uključuje obnavljanje vode iz ljudskog otpada (izdahnuti zrak, urin). Destilacijom, elektroosmozom, pročišćavanjem smolama za ionsku izmjenu itd. može se dobiti voda pogodna za piće.

Kako bi se astronautima osigurale potrebne hranjive tvari, stvaraju se biološke zajednice: biljka – životinja – čovjek. U tu svrhu brod može koristiti alge (na primjer, klorelu), vrtne usjeve, zoološki i fitoplankton, perad, zečeve itd. Stvaranje takvih sustava nužan je uvjet za osiguranje ljudskog leta na druge planete Sunčevog sustava .

Općenito, znanstvena dostignuća svemirske biologije imala su veliki utjecaj na razvoj opće biologije i pridonijela uspjehu svemirske medicine u rješavanju problema osiguranja svemirskih letova ljudi.