Nauka biologiczna obejmuje wiele różnych sekcji, dużych i małych nauk potomnych. A każdy z nich jest ważny nie tylko w życiu człowieka, ale także dla całej planety.

Przez drugi wiek z rzędu ludzie próbowali badać nie tylko ziemską różnorodność życia we wszystkich jego przejawach, ale także dowiedzieć się, czy istnieje życie poza planetą, w kosmosie. Zagadnieniami tymi zajmuje się specjalna nauka – biologia kosmiczna. Zostanie to omówione w naszej recenzji.

Rozdział

Ta nauka jest stosunkowo młoda, ale bardzo szybko się rozwija. Główne aspekty badania to:

1. Czynniki kosmiczne i ich wpływ na organizmy żywych istot, żywotna aktywność wszystkich żywych systemów w kosmosie lub samolocie.
2. Rozwój życia na naszej planecie z udziałem kosmosu, ewolucja systemów żywych oraz prawdopodobieństwo istnienia biomasy poza naszą planetą.
3. Możliwości budowania systemów zamkniętych i tworzenia w nich rzeczywistych warunków życia dla komfortowego rozwoju i wzrostu organizmów w przestrzeni kosmicznej.

Medycyna kosmiczna i biologia to ściśle powiązane nauki, wspólnie badające stan fizjologiczny organizmów żywych w kosmosie, ich występowanie w przestrzeniach międzyplanetarnych i ewolucję.

Dzięki badaniom tych nauk możliwe stało się dobranie optymalnych warunków do znajdowania ludzi w kosmosie, bez szkody dla zdrowia. Zebrano ogromną ilość materiału na temat obecności życia w kosmosie, możliwości życia i rozwoju roślin i zwierząt (jednokomórkowych, wielokomórkowych) w warunkach zerowej grawitacji.

Historia rozwoju nauki

Korzenie biologii kosmosu sięgają czasów starożytnych, kiedy filozofowie i myśliciele – przyrodnicy Arystoteles, Heraklit, Platon i inni – obserwowali gwiaździste niebo, próbując odkryć związek Księżyca i Słońca z Ziemią, zrozumieć przyczyny za ich wpływ na grunty rolne i zwierzęta.

Później, w średniowieczu, zaczęto próbować określić kształt Ziemi i wyjaśnić jej rotację. Przez długi czas słyszano teorię stworzoną przez Ptolemeusza. Powiedziała, że ​​Ziemia jest i wszystkie inne planety i ciała niebieskie poruszają się wokół niej

Był jednak inny naukowiec, Polak Mikołaj Kopernik, który udowodnił błędność tych stwierdzeń i zaproponował własny, heliocentryczny system budowy świata: w centrum znajduje się Słońce, a wszystkie planety poruszają się dookoła. W tym przypadku Słońce jest również gwiazdą. Jego poglądy poparli zwolennicy Giordano Bruno, Newtona, Keplera, Galileusza.

Jednak to biologia kosmiczna jako nauka pojawiła się znacznie później. Dopiero w XX wieku rosyjski naukowiec Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky opracował system, który pozwala ludziom przenikać w głąb kosmosu i powoli je badać. Jest słusznie uważany za ojca tej nauki. Również odkrycia w fizyce i astrofizyce, chemii kwantowej i mechanice Einsteina, Bohra, Plancka, Landaua, Fermiego, Kapitsy, Bogolyubova i innych odegrały dużą rolę w rozwoju kosmobiologii.

Nowe badania naukowe, które pozwoliły ludziom odbyć od dawna planowane misje w kosmos, pozwoliły na wyodrębnienie konkretnych medycznych i biologicznych uzasadnień bezpieczeństwa i wpływu warunków pozaziemskich, które sformułował Ciołkowski. Jaka była ich istota?

1. Naukowcy przedstawili teoretyczne uzasadnienie wpływu nieważkości na organizmy ssaków.
2. Wymodelował kilka opcji tworzenia warunków przestrzennych w laboratorium.
3. Zaproponował astronautom opcje pozyskiwania pożywienia i wody za pomocą roślin i cyklu substancji.

Tak więc to Ciołkowski sformułował wszystkie podstawowe postulaty kosmonautyki, które nie straciły dziś na aktualności.

Nieważkość

Współczesne badania biologiczne w zakresie badania wpływu czynników dynamicznych na organizm człowieka w kosmosie pozwalają kosmonautom maksymalnie pozbyć się negatywnego wpływu tych właśnie czynników.

Istnieją trzy główne cechy dynamiczne:

• wibracja;
• przyśpieszenie;
• nieważkość.

Najbardziej niezwykłym i najważniejszym wpływem na ludzkie ciało jest nieważkość. Jest to stan, w którym siła grawitacji zanika i nie jest zastępowana innymi wpływami bezwładności. W takim przypadku osoba całkowicie traci zdolność kontrolowania pozycji ciała w przestrzeni. Ten stan zaczyna się już w niższych warstwach przestrzeni i utrzymuje się w całej jej przestrzeni.

Badania biomedyczne wykazały, że w stanie nieważkości w organizmie człowieka zachodzą następujące zmiany:

1. Zwiększa się bicie serca.
2. Mięśnie się rozluźniają (ton znika).
3. Zmniejszona wydajność.
4. Możliwe są halucynacje przestrzenne.

Osoba w stanie zerowej grawitacji jest w stanie pozostać do 86 dni bez szkody dla zdrowia. Zostało to udowodnione empirycznie i medycznie. Jednak jednym z zadań dzisiejszej biologii kosmicznej i medycyny jest opracowanie zestawu środków zapobiegających wpływowi nieważkości na ogólny organizm ludzki, eliminujących zmęczenie, zwiększających i utrwalających normalną wydajność.

Istnieje szereg warunków, które obserwują astronauci, aby przezwyciężyć nieważkość i zachować kontrolę nad ciałem:

Aby osiągnąć dobre wyniki w pokonywaniu nieważkości, astronauci przechodzą na Ziemi gruntowne szkolenie. Niestety, jak na razie nowoczesne nie pozwalają na stworzenie takich warunków w laboratorium. Nie da się pokonać siły grawitacji na naszej planecie. To także jedno z wyzwań na przyszłość dla kosmosu i biologii medycznej.

Przeciążenia w kosmosie (przyspieszenie)

Kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na ludzkie ciało w kosmosie jest przyspieszenie, czyli przeciążenie. Istota tych czynników sprowadza się do nierównomiernej redystrybucji obciążenia na ciele podczas silnych, szybkich ruchów w przestrzeni. Istnieją dwa główne rodzaje przyspieszenia:

• krótkoterminowe;
• długoterminowy.

Jak wykazały badania biomedyczne, oba przyspieszenia mają bardzo duże znaczenie w wpływaniu na stan fizjologiczny organizmu astronauty.

Na przykład pod wpływem krótkotrwałych przyspieszeń (trwają mniej niż 1 sekundę) mogą wystąpić nieodwracalne zmiany w ciele na poziomie molekularnym. Ponadto, jeśli narządy nie są wytrenowane, są wystarczająco słabe, istnieje ryzyko pęknięcia ich błon. Takie wpływy mogą mieć miejsce podczas separacji kapsuły z astronautą w kosmosie, podczas wyrzutu lub podczas lądowania statku kosmicznego na orbitach.

Dlatego bardzo ważne jest, aby astronauci przed udaniem się w kosmos poddali się dokładnym badaniom lekarskim i pewnemu treningowi fizycznemu.

Przyspieszenie długoterminowe występuje podczas startu i lądowania rakiety, a także podczas lotu w niektórych lokalizacjach przestrzennych w kosmosie. Wpływ takich przyspieszeń na organizm, według danych dostarczonych przez naukowe badania medyczne, jest następujący:

• wzrost tętna i pulsu;
• oddychanie przyspiesza;
• występuje nudności i osłabienie, bladość skóry;
• widzenie cierpi, przed oczami pojawia się czerwony lub czarny film;
• ewentualnie uczucie bólu stawów, kończyn;
• spada napięcie mięśni;
• zmiany regulacji neuro-humoralnej;
• wymiana gazowa w płucach i całym ciele staje się inna;
• możliwe jest pocenie się.

Siły grawitacyjne i zerowa grawitacja zmuszają naukowców medycznych do wymyślania różnych sposobów. pozwalając na adaptację, szkolić astronautów tak, aby wytrzymywali działanie tych czynników bez konsekwencji zdrowotnych i bez utraty wydajności.

Jednym z najskuteczniejszych sposobów szkolenia astronautów do przyspieszania jest aparat wirówkowy. To w nim można zaobserwować wszystkie zmiany, które zachodzą w organizmie pod wpływem przeciążeń. Pozwala również trenować i dostosowywać się do wpływu tego czynnika.

Loty kosmiczne i medycyna

Loty kosmiczne mają oczywiście bardzo duży wpływ na zdrowie ludzi, zwłaszcza osób nieprzeszkolonych lub cierpiących na choroby przewlekłe. Dlatego ważnym aspektem są medyczne badania wszystkich subtelności lotu, wszystkich reakcji ciała na najbardziej różnorodne i niesamowite efekty sił pozaziemskich.

Loty w stanie zerowej grawitacji zmuszają nowoczesną medycynę i biologię do wymyślenia i sformułowania (jednocześnie oczywiście wdrożenia) zestawu środków zapewniających astronautom normalne odżywianie, odpoczynek, dopływ tlenu, zachowanie zdolności do pracy i tak dalej.

Ponadto medycyna ma na celu zapewnienie astronautom godnej pomocy w przypadku nieprzewidzianych, awaryjnych sytuacji, a także ochronę przed skutkami nieznanych sił innych planet i przestrzeni. Jest to dość trudne, wymaga dużo czasu i wysiłku, dużej bazy teoretycznej, użycia tylko najnowocześniejszego sprzętu i leków.

Ponadto medycyna, obok fizyki i biologii, ma za zadanie chronić astronautów przed fizycznymi czynnikami warunków kosmicznych, takimi jak:

• temperatura;
• promieniowanie;
• nacisk;
• meteoryty.

Dlatego bardzo ważne jest badanie wszystkich tych czynników i cech.

w biologii

Biologia kosmiczna, jak każda inna nauka biologiczna, posiada pewien zestaw metod, które umożliwiają prowadzenie badań, gromadzenie materiału teoretycznego i potwierdzanie go praktycznymi wnioskami. Metody te nie pozostają niezmienne w czasie, są aktualizowane i unowocześniane zgodnie z aktualnym czasem. Jednak historycznie ustalone metody biologii pozostają aktualne do dnia dzisiejszego. Obejmują one:

1. Obserwacja.
2. Eksperyment.
3. Analiza historyczna.
4. Opis.
5. Porównanie.

Te metody badań biologicznych są podstawowe, zawsze aktualne. Ale istnieje wiele innych, które pojawiły się wraz z rozwojem nauki i technologii, fizyki elektronicznej i biologii molekularnej. Nazywane są nowoczesnymi i odgrywają największą rolę w badaniu wszystkich procesów biologicznych, chemicznych, medycznych i fizjologicznych.

Nowoczesne metody

1. Inżynieria genetyczna i metody bioinformatyczne. Obejmuje to transformację agrobakteryjną i balistyczną, PCR (reakcje łańcuchowe polimerazy). Rola tego rodzaju badań biologicznych jest ogromna, ponieważ to one umożliwiają znalezienie opcji rozwiązania problemu odżywiania i nasycenia tlenem oraz kabin dla komfortowego stanu astronautów.
2. Chemia białek i metody histochemii... Pozwala kontrolować białka i enzymy w żywych systemach.
3. Korzystanie z mikroskopii fluorescencyjnej, mikroskopia superrozdzielczości.
4. Zastosowania biologii molekularnej i biochemii i ich metody badawcze.
5. Biotelemetria- metoda będąca wynikiem połączenia pracy inżynierów i lekarzy na podłożu biologicznym. Pozwala na zdalne sterowanie wszystkimi fizjologicznie ważnymi funkcjami organizmu za pomocą kanałów komunikacji radiowej ludzkiego ciała oraz rejestratora komputerowego. Biologia kosmiczna wykorzystuje tę metodę jako podstawową metodę śledzenia wpływu warunków kosmicznych na astronautów.
6. Biologiczne wskazanie przestrzeni międzyplanetarnej... Bardzo ważna metoda biologii kosmosu, która umożliwia ocenę międzyplanetarnych stanów środowiska, uzyskanie informacji o cechach różnych planet. Podstawą jest tutaj wykorzystanie zwierząt ze zintegrowanymi czujnikami. To zwierzęta doświadczalne (myszy, psy, małpy) wydobywają informacje z orbit, które są wykorzystywane przez naukowców zajmujących się Ziemią do analiz i wniosków.

Nowoczesne metody badań biologicznych umożliwiają rozwiązywanie zaawansowanych problemów nie tylko w biologii kosmicznej, ale także w tych uniwersalnych.

Problemy biologii kosmicznej

Niestety, wszystkie wymienione metody badań biomedycznych nie były jeszcze w stanie rozwiązać wszystkich problemów biologii kosmicznej. Istnieje wiele palących kwestii, które do dziś pozostają pilne. Rozważmy główne problemy, z jakimi borykają się medycyna kosmiczna i biologia.

1. Dobór wyszkolonego personelu do lotów kosmicznych, którego stan zdrowia byłby w stanie sprostać wszystkim wymaganiom lekarzy (m.in. pozwolić astronautom wytrzymać rygorystyczne szkolenie i szkolenie do lotów).
2. Przyzwoity poziom wyszkolenia i zaopatrzenie wszystkich niezbędnych załóg przestrzeni roboczych.
3. Zapewnienie bezpieczeństwa pod każdym względem (w tym przed niezbadanymi lub obcymi czynnikami wpływu z innych planet) dla pracujących statków i konstrukcji lotniczych.
4. Psychofizjologiczna rehabilitacja astronautów po powrocie na Ziemię.
5. Opracowanie sposobów ochrony astronautów i
6. Zapewnienie normalnych warunków życia w kokpitach podczas lotów kosmicznych.
7. Rozwój i zastosowanie zmodernizowanych technologii komputerowych w medycynie kosmicznej.
8. Wdrożenie telemedycyny i biotechnologii kosmicznej. Korzystanie z metod tych nauk.
9. Rozwiązanie problemów medycznych i biologicznych dla komfortowych lotów astronautów na Marsa i inne planety.
10. Synteza środków farmakologicznych, które rozwiążą problem zaopatrzenia w tlen w kosmosie.

Opracowane, udoskonalone i złożone w zastosowaniu metody badań biomedycznych z pewnością pozwolą na rozwiązanie wszystkich zadań i istniejących problemów. Jednak kiedy to nastąpi, jest to trudne i raczej nieprzewidywalne pytanie.

Należy zauważyć, że nie tylko rosyjscy naukowcy, ale także Rada Akademicka wszystkich krajów świata zajmują się rozwiązaniem wszystkich tych problemów. I to jest duży plus. W końcu wspólne badania i poszukiwania przyniosą nieporównywalnie większe i szybsze pozytywne rezultaty. Ścisła współpraca światowa w rozwiązywaniu problemów kosmicznych jest kluczem do sukcesu w eksploracji przestrzeni pozaziemskiej.

Współczesne osiągnięcia

Takich osiągnięć jest wiele. Przecież każdego dnia intensywna praca jest wykonywana, gruntowna i żmudna, co pozwala nam znajdować coraz to nowe materiały, wyciągać wnioski i formułować hipotezy.

Jednym z najważniejszych odkryć XXI wieku w kosmologii było odkrycie wody na Marsie. To natychmiast dało początek dziesiątkom hipotez o obecności lub braku życia na planecie, o możliwości przesiedlenia Ziemian na Marsa i tak dalej.

Innym odkryciem było to, że naukowcy określili przedział wiekowy, w którym dana osoba może przebywać w kosmosie równie komfortowo i bez poważnych konsekwencji. Wiek ten zaczyna się od 45 lat, a kończy około 55-60 lat. Młodzi ludzie udający się w kosmos po powrocie na Ziemię bardzo cierpią psychicznie i fizjologicznie, trudno ich przystosować i odbudować.

Wodę znaleziono również na Księżycu (2009). Na satelicie Ziemi znaleziono również rtęć i dużą ilość srebra.

Metody badań biologicznych, a także wskaźniki inżynierskie i fizyczne pozwalają śmiało stwierdzić, że skutki promieniowania jonowego i napromieniowania w kosmosie są nieszkodliwe (przynajmniej nie bardziej szkodliwe niż na Ziemi).

Badania naukowe dowiodły, że długi pobyt w kosmosie nie pozostawia śladu na zdrowiu fizycznym astronautów. Jednak problemy psychologiczne pozostają.

Przeprowadzono badania dowodzące, że wyższe rośliny inaczej reagują na przebywanie w kosmosie. Nasiona niektórych roślin nie wykazywały w trakcie badań żadnych zmian genetycznych. Z drugiej strony inne wykazywały wyraźne deformacje na poziomie molekularnym.

Eksperymenty przeprowadzone na komórkach i tkankach organizmów żywych (ssaków) dowiodły, że przestrzeń nie wpływa na normalny stan i funkcjonowanie tych narządów.

Różne rodzaje badań medycznych (tomografia, rezonans magnetyczny, badania krwi i moczu, kardiogram, tomografia komputerowa itp.) pozwoliły stwierdzić, że fizjologiczne, biochemiczne, morfologiczne cechy komórek ludzkich pozostają niezmienione w kosmosie przez okres do 86 dni .

W warunkach laboratoryjnych odtworzono sztuczny system, który pozwala maksymalnie zbliżyć się do stanu nieważkości i tym samym zbadać wszystkie aspekty wpływu tego stanu na organizm. Umożliwiło to z kolei opracowanie szeregu środków zapobiegawczych, aby zapobiec wpływowi tego czynnika podczas lotu osoby w stanie zerowej grawitacji.

Wynikiem egzobiologii były dane wskazujące na obecność układów organicznych poza biosferą Ziemi. Do tej pory możliwe stało się jedynie teoretyczne sformułowanie tych założeń, ale już wkrótce naukowcy planują uzyskać praktyczne dowody.

Dzięki badaniom biologów, fizyków, lekarzy, ekologów i chemików ujawniono głębokie mechanizmy wpływu człowieka na biosferę. Stało się to możliwe dzięki tworzeniu sztucznych ekosystemów poza planetą i wywieraniu na nie takiego samego wpływu jak na Ziemi.

To nie wszystkie osiągnięcia dzisiejszej biologii kosmicznej, kosmologii i medycyny, ale tylko te najważniejsze. Istnieje ogromny potencjał, którego realizacja jest zadaniem tych nauk na przyszłość.

Życie w kosmosie

Według współczesnych koncepcji życie w kosmosie może istnieć, ponieważ ostatnie odkrycia potwierdzają istnienie na niektórych planetach odpowiednich warunków do powstania i rozwoju życia. Jednak opinie naukowców na ten temat dzielą się na dwie kategorie:

• nie ma życia nigdzie poza Ziemią, nigdy nie było i nigdy nie będzie;
• życie istnieje w rozległych przestrzeniach kosmosu, ale ludzie jeszcze go nie odkryli.

Która z hipotez jest poprawna, zależy od każdego osobiście. Jest wystarczająco dużo dowodów i obalenia dla jednego i drugiego.

Slajd 1

Opis slajdu:

Slajd 2

Opis slajdu:

Slajd 3

Opis slajdu:

Slajd 4

Opis slajdu:

Slajd 5

Opis slajdu:

Slajd 6

Opis slajdu:

Dla dalszego rozwoju ekofizjologicznego kierunku badań ważne były eksperymenty na radzieckim biosatelitarnym „Kosmos-110” z dwoma psami na pokładzie oraz na amerykańskim biosatelitarnym „Bios-3” z małpą na pokładzie. Podczas 22-dniowego lotu psy po raz pierwszy zostały wystawione nie tylko na wpływ nieuchronnie wrodzonych czynników, ale także na szereg szczególnych wpływów (podrażnienie nerwu zatokowego prądem elektrycznym, zaciskanie tętnic szyjnych itp. .), mające na celu wyjaśnienie cech nerwowej regulacji krążenia krwi w stanie zerowej grawitacji. Ciśnienie krwi u zwierząt rejestrowano w sposób bezpośredni. Podczas lotu małpy na biosatelitę „Bios-3”, który trwał 8,5 dnia, odkryto poważne zmiany w cyklach snu i czuwania (fragmentacja stanów świadomości, szybkie przejścia od senności do czuwania, zauważalne skrócenie snu fazy związane ze snami i głęboką sennością), a także naruszeniem dobowego rytmu niektórych procesów fizjologicznych. Śmierć zwierzęcia, która nastąpiła wkrótce po wcześniejszym zakończeniu lotu, była, według niektórych ekspertów, spowodowana wpływem nieważkości, co doprowadziło do redystrybucji krwi w organizmie, utraty płynów i zaburzenia metabolizmu potasu i sodu .

Slajd 7

Opis slajdu:

Slajd 8

Opis slajdu:

Slajd 9

Opis slajdu:

Badania biologii kosmosu umożliwiły opracowanie szeregu środków ochronnych i przygotowały możliwość bezpiecznego lotu w przestrzeń ludzką, który był realizowany przez loty sowieckich, a następnie amerykańskich statków z ludźmi na pokładzie. Znaczenie biologii kosmicznej nie ogranicza się do tego. Badania w tej dziedzinie będą nadal szczególnie potrzebne do rozwiązania szeregu problemów, w szczególności do biologicznej eksploracji nowych tras kosmicznych. Będzie to wymagało opracowania nowych metod biotelemetrii (metody do zdalnego badania zjawisk biologicznych i pomiaru wskaźników biologicznych), stworzenia urządzeń wszczepialnych do małej telemetrii (zestawu technologii pozwalających na zdalne pomiary i gromadzenie informacji). operatorowi lub użytkownikowi), zamiana różnego rodzaju energii powstającej w ciele na energię elektryczną niezbędną do zasilania takich urządzeń, nowe metody „kompresji” informacji itp. Niezwykle ważną rolę w rozwoju odegra również biologia kosmiczna biokompleksów, czyli zamkniętych systemów ekologicznych z organizmami autotroficznymi i heterotroficznymi, niezbędnych do długotrwałych lotów.

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Podobne dokumenty

Ogólna charakterystyka nauk biologicznych. Etapy rozwoju biologii. Odkrycie podstawowych praw dziedziczności. Teoria komórki, prawa dziedziczności, postępy w biochemii, biofizyce i biologii molekularnej. Kwestia funkcji żywej materii.

test, dodano 25.02.2012


Metodologia współczesnej biologii. Filozoficzne i metodologiczne problemy biologii. Etapy transformacji wyobrażeń o miejscu i roli biologii w systemie wiedzy naukowej. Pojęcie rzeczywistości biologicznej. Rola refleksji filozoficznej w rozwoju nauk o życiu.

streszczenie, dodane 30.01.2010


Geneza biologii jako nauki. Idee, zasady i koncepcje biologii XVIII wieku. Stwierdzenie teorii ewolucji Karola Darwina i powstanie doktryny dziedziczności. Ewolucyjne poglądy Lamarcka, Darwina, Mendla. Ewolucja układów poligenicznych i dryf genetyczny.

praca semestralna dodana 01.07.2011


Wpływ jasności na jakość przyswajania przez uczniów wiedzy z biologii na wszystkich etapach zajęć. Historia powstania pojęcia „widoczności” jako zasady dydaktycznej nauczania. Klasyfikacja pomocy wizualnych w biologii i sposoby ich zastosowania na zajęciach.

praca semestralna, dodana 05.03.2009


Podstawy teoretyczne, podmiot, przedmiot i prawa biologii. Istota, analiza i dowód aksjomatów biologii teoretycznej, uogólnionych przez B.M. Mednikov i charakterystyka życia i nie-życia, które się od niego różnią. Cechy genetycznej teorii rozwoju.

streszczenie, dodane 28.05.2010


Pojęcie urządzeń powiększających (lupa, mikroskop), ich przeznaczenie i urządzenie. Główne elementy funkcjonalne i konstrukcyjno-technologiczne nowoczesnego mikroskopu wykorzystywane na lekcjach biologii. Prowadzenie prac laboratoryjnych na lekcjach biologii.

praca semestralna, dodana 18.02.2011


Studium biografii i działalności naukowej Karola Darwina, twórcy biologii ewolucyjnej. Uzasadnienie hipotezy pochodzenia człowieka od małpiego przodka. Główne postanowienia doktryny ewolucyjnej. Zakres doboru naturalnego.

prezentacja dodana 26.11.2016


Wykorzystanie alg w kosmosie. Negatywne strony. Nauka zajmująca się problematyką biologii w kosmosie nazywana jest biologią kosmiczną. Jednym z problemów, jakim jest wykorzystanie alg dla dobra ludzkości w podboju kosmosu.




























1 z 9

Prezentacja na ten temat: Rola biologii w badaniach kosmicznych

Slajd nr 1

Opis slajdu:

Rola biologii w badaniach kosmosu Aby zrozumieć rolę biologii w badaniach kosmosu, musimy zwrócić się do biologii kosmosu.Biologia kosmosu to zespół głównie nauk biologicznych, które badają: 1) cechy życia organizmów ziemskich w kosmosie i podczas loty na statku kosmicznym 2) zasady budowy systemów biologicznych wspierających życie członków załóg statków kosmicznych i stacji 3) pozaziemskie formy życia.

Slajd nr 2

Opis slajdu:

Biologia kosmosu jest nauką syntetyczną, która połączyła osiągnięcia różnych dziedzin biologii, medycyny lotniczej, astronomii, geofizyki, radioelektroniki i wielu innych nauk i na ich podstawie stworzyła własne metody badawcze. Prace w dziedzinie biologii kosmicznej prowadzone są na różnych typach organizmów żywych, od wirusów po ssaki.

Slajd nr 3

Opis slajdu:

Podstawowym zadaniem biologii kosmicznej jest badanie wpływu czynników lotu kosmicznego (przyspieszenie, wibracje, nieważkość, zmieniony ośrodek gazowy, ograniczona mobilność i całkowita izolacja w zamkniętych, zamkniętych objętościach itp.) oraz przestrzeni kosmicznej (próżnia, promieniowanie, zmniejszone pole magnetyczne siła itp.) ... Badania w biologii kosmicznej prowadzone są w eksperymentach laboratoryjnych, w pewnym stopniu odtwarzając wpływ poszczególnych czynników lotu kosmicznego i przestrzeni kosmicznej. Jednak najważniejsze są eksperymenty biologiczne w locie, podczas których można badać wpływ kompleksu niezwykłych czynników środowiskowych na żywy organizm.

Slajd nr 4

Opis slajdu:

Świnki morskie, myszy, psy, rośliny wyższe i glony (chlorella), różne mikroorganizmy, nasiona roślin, wyizolowane kultury tkanek ludzkich i królików oraz inne obiekty biologiczne zostały wysłane w lot na sztucznych satelitach Ziemi i statkach kosmicznych.

Slajd nr 5

Opis slajdu:

W obszarach wejścia na orbitę zwierzęta wykazywały przyspieszenie wzrostu pulsu i oddychania, które stopniowo zanikały po przejściu statku kosmicznego do lotu orbitalnego. Najważniejszym bezpośrednim efektem przyspieszenia są zmiany w wentylacji płucnej i redystrybucji krwi w układzie naczyniowym, w tym w małym okręgu, a także zmiany w odruchowej regulacji krążenia krwi. Normalizacja impulsu po działaniu przyspieszeń w stanie zerowej grawitacji zachodzi znacznie wolniej niż po testach w wirówce w warunkach ziemskich. Zarówno średnie, jak i bezwzględne wartości częstości tętna w warunkach zerowej grawitacji były niższe niż w odpowiednich eksperymentach modelowania na Ziemi i charakteryzowały się wyraźnymi wahaniami. Analiza aktywności ruchowej psów wykazała dość szybką adaptację do niezwykłych warunków nieważkości i przywrócenie zdolności do skoordynowanych ruchów. Te same wyniki uzyskano w eksperymentach na małpach. Badania odruchów warunkowych u szczurów i świnek morskich po ich powrocie z lotu kosmicznego nie wykazały żadnych zmian w porównaniu z eksperymentami przed lotem.

Slajd nr 6

Opis slajdu:

Ważnymi dla dalszego rozwoju ekofizjologicznego kierunku badań były eksperymenty na sowieckim biosatelitarnym Kosmosie-110 z dwoma psami na pokładzie oraz amerykańskim biosatelitarnym Bios-3 z małpą na pokładzie. (podrażnienie nerwu zatokowego prądem elektrycznym, ucisk tętnic szyjnych itp.), mające na celu wyjaśnienie cech nerwowej regulacji krążenia krwi w stanie zerowej grawitacji. Ciśnienie krwi u zwierząt rejestrowano w sposób bezpośredni. Podczas lotu małpy na biosatelitę „Bios-3”, który trwał 8,5 dnia, odkryto poważne zmiany w cyklach snu i czuwania (fragmentacja stanów świadomości, szybkie przejścia od senności do czuwania, zauważalne skrócenie snu fazy związane ze snami i głęboką sennością), a także naruszeniem dobowego rytmu niektórych procesów fizjologicznych. Śmierć zwierzęcia, która nastąpiła wkrótce po wcześniejszym zakończeniu lotu, była, według niektórych ekspertów, spowodowana wpływem nieważkości, co doprowadziło do redystrybucji krwi w organizmie, utraty płynów i zaburzenia metabolizmu potasu i sodu .

Slajd nr 7

Opis slajdu:

Badania genetyczne przeprowadzone podczas lotów kosmicznych na orbicie wykazały, że przebywanie w kosmosie ma stymulujący wpływ na suchą cebulę i nasiona czarnuszki. Przyspieszenie podziału komórek stwierdzono w siewkach grochu, kukurydzy i pszenicy. W hodowli odpornej na promieniowanie rasy promieniowców (bakterii) 6 razy więcej przetrwało przetrwalników i rozwijających się kolonii, natomiast w szczepie wrażliwym na promieniowanie (czysta kultura wirusów, bakterii, innych drobnoustrojów lub kultura komórkowa wyizolowana na w określonym czasie i miejscu) nastąpił 12-krotny spadek odpowiednich wskaźników. Badania polotowe i analiza uzyskanych informacji wykazały, że długoterminowym lotom kosmicznym u wysoko zorganizowanych ssaków towarzyszy rozwój odtrenowania układu sercowo-naczyniowego, upośledzony metabolizm wodno-solny, w szczególności znaczny spadek zawartości wapnia w kości.

Slajd nr 8

Opis slajdu:

W wyniku badań biologicznych przeprowadzonych na rakietach wysokościowych i balistycznych, satelitach, KKS i innych statkach kosmicznych ustalono, że człowiek może żyć i pracować w kosmosie przez stosunkowo długi czas. Wykazano, że nieważkość zmniejsza tolerancję organizmu na aktywność fizyczną i utrudnia ponowne przystosowanie się do warunków normalnej (ziemskiej) grawitacji. Ważnym wynikiem badań biologicznych w kosmosie jest ustalenie, że nieważkość nie ma działania mutagennego, przynajmniej w odniesieniu do mutacji genów i chromosomów. Przygotowując i prowadząc dalsze badania ekofizjologiczne i ekobiologiczne w lotach kosmicznych, główna uwaga zostanie zwrócona na badanie wpływu nieważkości na procesy wewnątrzkomórkowe, biologicznego wpływu ciężkich cząstek o dużym ładunku, rytmu dobowego procesów fizjologicznych i biologicznych , oraz połączone skutki szeregu czynników związanych z lotami w kosmos.

Slajd nr 9

Opis slajdu:

Badania biologii kosmosu umożliwiły opracowanie szeregu środków ochronnych i przygotowały możliwość bezpiecznego lotu w przestrzeń ludzką, który był realizowany przez loty sowieckich, a następnie amerykańskich statków z ludźmi na pokładzie. Znaczenie biologii kosmicznej nie ogranicza się do tego. Badania w tej dziedzinie będą nadal szczególnie potrzebne do rozwiązania szeregu problemów, w szczególności do biologicznej eksploracji nowych tras kosmicznych. Będzie to wymagało opracowania nowych metod biotelemetrii (metody do zdalnego badania zjawisk biologicznych i pomiaru wskaźników biologicznych), stworzenia urządzeń wszczepialnych do małej telemetrii (zestawu technologii pozwalających na zdalne pomiary i gromadzenie informacji). operatorowi lub użytkownikowi), zamiana różnego rodzaju energii powstającej w ciele na energię elektryczną niezbędną do zasilania takich urządzeń, nowe metody „kompresji” informacji itp. Niezwykle ważną rolę w rozwoju odegra również biologia kosmiczna biokompleksów, czyli zamkniętych systemów ekologicznych z organizmami autotroficznymi i heterotroficznymi, niezbędnych do długotrwałych lotów.

Wystrzelenie pierwszego sztucznego satelity Ziemi w 1957 r. i dalszy rozwój astronautyki stwarzały duże i złożone problemy dla różnych dziedzin nauki. Pojawiły się nowe gałęzie wiedzy. Jeden z nich - biologia kosmiczna.

Już w 1908 r. K.E. Tsiołkowski wyraził pomysł, że po stworzeniu sztucznego satelity Ziemi, zdolnego do powrotu na Ziemię bez uszkodzeń, następnym krokiem byłoby rozwiązanie problemów biologicznych związanych z zapewnieniem życia załogom statków kosmicznych. Rzeczywiście, zanim pierwszy Ziemianin - obywatel Związku Radzieckiego Jurij Aleksiejewicz Gagarin - odbył lot kosmiczny na statku kosmicznym Wostok-1, przeprowadzono szeroko zakrojone badania biomedyczne na sztucznych satelitach Ziemi i statkach kosmicznych. Świnki morskie, myszy, psy, rośliny wyższe i glony (chlorella), różne mikroorganizmy, nasiona roślin, wyizolowane kultury tkankowe ludzi i królików oraz inne obiekty biologiczne zostały im wysłane w kosmos. Eksperymenty te pozwoliły naukowcom dojść do wniosku, że życie w kosmosie (przynajmniej niezbyt długie) jest możliwe. Było to pierwsze ważne osiągnięcie nowej dziedziny nauk przyrodniczych - biologii kosmicznej.

Myszy są testowane w zerowej grawitacji.

Jakie są zadania biologii kosmicznej? Jaki jest przedmiot jej badań? Jaka jest specyfika stosowanych przez nią metod? Odpowiedzmy najpierw na ostatnie pytanie. Poza fizjologicznymi, genetycznymi, radiobiologicznymi, mikrobiologicznymi i innymi biologicznymi metodami badawczymi, biologia kosmiczna w szerokim zakresie wykorzystuje osiągnięcia fizyki, chemii, astronomii, geofizyki, radioelektroniki i wielu innych nauk.

Wyniki wszelkich pomiarów w locie muszą być przesyłane liniami radiotelemetrycznymi. Dlatego radiotelemetria biologiczna (biotelemetria) jest główną metodą badawczą. Jest także środkiem kontroli podczas eksperymentów w kosmosie. Zastosowanie telemetrii radiowej pozostawia wyraźny ślad w metodologii i technice eksperymentów biologicznych. To, co w zwykłych warunkach lądowych można dość łatwo wziąć pod uwagę lub zmierzyć (np. wysiew kultur mikroorganizmów, pobranie próbki do analizy, jej utrwalenie, pomiar tempa wzrostu roślin lub bakterii, określenie intensywności oddychania, tętna itp.), w kosmosie zamienia się w złożony problem naukowo-techniczny. Zwłaszcza jeśli eksperyment przeprowadzany jest na bezzałogowych satelitach ziemskich lub statkach kosmicznych bez załogi. W takim przypadku wszystkie wpływy na badany obiekt żywy i wszystkie zmierzone wartości muszą zostać przekształcone za pomocą odpowiednich czujników i urządzeń radiotechnicznych na sygnały elektryczne pełniące inną rolę. Niektóre z nich mogą służyć jako polecenie do wszelkiego rodzaju manipulacji roślinami, zwierzętami lub innymi obiektami badań, inne niosą informacje o stanie badanego obiektu lub procesu.

Tym samym metody biologii kosmicznej wyróżniają się wysokim stopniem automatyzacji, są ściśle związane z elektroniką radiową i elektrotechniką, telemetrią radiową i techniką komputerową. Badacz musi znać dobrze wszystkie te środki techniczne, a dodatkowo dogłębną znajomość mechanizmów różnych procesów biologicznych.

Jakie wyzwania stoją przed biologią kosmiczną? Najważniejsze z nich to trzy: 1. Badanie wpływu warunków lotu w kosmos i czynników kosmicznych na organizmy żywe Ziemi. 2. Badanie biologicznych podstaw zapewnienia życia w lotach kosmicznych na stacjach pozaziemskich i planetarnych. 3. Poszukiwania materii żywej i substancji organicznych w przestrzeni świata oraz badanie cech i form życia pozaziemskiego. Porozmawiajmy o każdym z nich.