Biologijos vaidmuo erdvės pristatyme. Pristatymas tema: Biologijos vaidmuo kosmoso tyrinėjimuose. Medicininiai ir biologiniai tyrimai kosmose

Biologijos mokslas apima daugybę skirtingų skyrių, didelių ir mažų pagalbinių mokslų. Ir kiekvienas iš jų yra svarbus ne tik žmogaus gyvenime, bet ir visai planetai.

Jau antrą šimtmetį iš eilės žmonės bando tyrinėti ne tik žemiškąją gyvybės įvairovę visomis jos apraiškomis, bet ir išsiaiškinti, ar yra gyvybės už planetos, kosmose. Šiuos klausimus sprendžia specialus mokslas – kosmoso biologija. Tai bus aptarta mūsų apžvalgoje.

skyrius

Šis mokslas palyginti jaunas, bet labai intensyviai besivystantis. Pagrindiniai tyrimo aspektai yra šie:

1. Kosmoso veiksniai ir jų įtaka gyvų būtybių organizmams, visų gyvų sistemų gyvybinei veiklai erdvėje ar orlaiviuose.
2. Gyvybės vystymasis mūsų planetoje dalyvaujant kosmosui, gyvųjų sistemų evoliucija ir tikimybė, kad biomasė egzistuotų už mūsų planetos ribų.
3. Galimybė statyti uždaras sistemas ir sukurti jose realias gyvenimo sąlygas patogiam organizmų vystymuisi ir augimui kosminėje erdvėje.

Kosminė medicina ir biologija yra glaudžiai susiję mokslai, kurie kartu tiria gyvų būtybių fiziologinę būklę erdvėje, jų paplitimą tarpplanetinėse erdvėse ir evoliuciją.

Šių mokslų tyrimų dėka atsirado galimybė parinkti optimalias sąlygas žmonėms likti erdvėje, nedarant žalos sveikatai. Surinkta daug medžiagos apie gyvybės buvimą erdvėje, augalų ir gyvūnų (vienaląsčių, daugialąsčių) galimybes gyventi ir vystytis nesvarumo sąlygomis.

Mokslo raidos istorija

Kosmoso biologijos šaknys siekia senovės laikus, kai filosofai ir mąstytojai – gamtininkai Aristotelis, Herakleitas, Platonas ir kiti – stebėjo žvaigždėtą dangų, bandydami identifikuoti Mėnulio ir Saulės ryšį su Žeme, suprasti jų atsiradimo priežastis. įtakos žemės ūkio naudmenoms ir gyvūnams.

Vėliau, viduramžiais, imta nustatyti Žemės formą ir aiškinti jos sukimąsi. Ilgą laiką buvo girdima Ptolemėjaus sukurta teorija. Ji sakė, kad Žemė yra ir visos kitos planetos bei dangaus kūnai juda aplink ją

Tačiau buvo kitas mokslininkas – lenkas Nikolajus Kopernikas, kuris įrodė šių teiginių klaidingumą ir pasiūlė savo heliocentrinę pasaulio sandaros sistemą: centre yra Saulė, o aplinkui juda visos planetos. Be to, Saulė taip pat yra žvaigždė. Jo nuomones palaikė Giordano Bruno, Newton, Kepler ir Galileo pasekėjai.

Tačiau kosmoso biologija kaip mokslas atsirado daug vėliau. Tik XX amžiuje rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis sukūrė sistemą, leidžiančią žmonėms prasiskverbti į kosmoso gelmes ir lėtai jas tyrinėti. Jis pagrįstai laikomas šio mokslo tėvu. Be to, svarbų vaidmenį plėtojant kosmobiologiją suvaidino Einšteino, Bohro, Plancko, Landau, Fermio, Kapitzos, Bogolyubovo ir kitų atradimai fizikos ir astrofizikos, kvantinės chemijos ir mechanikos srityse.

Nauji moksliniai tyrimai, leidę žmonėms atlikti ilgai planuotus skrydžius į kosmosą, leido nustatyti konkrečius medicininius ir biologinius ekstraplanetinių sąlygų saugos ir įtakos pagrindimus, kuriuos suformulavo Ciolkovskis. Kokia buvo jų esmė?

1. Mokslininkams buvo pateiktas teorinis nesvarumo poveikio žinduoliams pagrindimas.
2. Jis imitavo keletą galimybių laboratorijoje sukurti erdvės sąlygas.
3. Jis pasiūlė astronautams galimybę gauti maisto ir vandens naudojant augalus ir medžiagų ciklą.

Taigi būtent Ciolkovskis išdėstė visus pagrindinius astronautikos postulatus, kurie šiandien neprarado savo aktualumo.

Nesvarumas

Šiuolaikiniai biologiniai tyrimai, tiriant dinaminių veiksnių įtaką žmogaus kūnui erdvėje, leidžia kiek įmanoma labiau atleisti astronautus nuo neigiamos tų pačių veiksnių įtakos.

Yra trys pagrindinės dinaminės charakteristikos:

• vibracija;
• pagreitis;
• nesvarumas.

Labiausiai neįprastas ir svarbiausias poveikis žmogaus organizmui yra nesvarumas. Tai būsena, kai gravitacijos jėga išnyksta ir nepakeičiama kitų inercinių įtakų. Tokiu atveju žmogus visiškai praranda galimybę kontroliuoti kūno padėtį erdvėje. Ši būsena prasideda jau žemesniuose erdvės sluoksniuose ir išlieka visoje erdvėje.

Medicininiai ir biologiniai tyrimai parodė, kad nesvarumo būsenoje žmogaus organizme vyksta šie pokyčiai:

1. Širdies susitraukimų dažnis didėja.
2. Raumenys atsipalaiduoja (nyksta tonusas).
3. Našumas mažėja.
4. Galimos erdvinės haliucinacijos.

Nulinėje gravitacijos sąlygomis žmogus gali išbūti iki 86 dienų, nepakenkdamas sveikatai. Tai buvo eksperimentiškai įrodyta ir mediciniškai patvirtinta. Tačiau vienas iš kosmoso biologijos ir medicinos uždavinių šiandien yra parengti priemonių kompleksą, kuris užkirstų kelią nesvarumo įtakai žmogaus organizmui apskritai, pašalintų nuovargį, padidintų ir įtvirtintų normalų darbingumą.

Yra keletas sąlygų, kurias astronautai stebi norėdami įveikti nesvarumą ir išlaikyti kūno kontrolę:

Siekdami gerų rezultatų įveikdami nesvarumą, astronautai Žemėje kruopščiai treniruojasi. Deja, šiuolaikinės technologijos dar neleidžia sukurti tokių sąlygų laboratorijoje. Mūsų planetoje neįmanoma įveikti gravitacijos. Tai taip pat vienas iš ateities iššūkių kosmoso ir medicinos biologijai.

Perkrovos erdvėje (pagreičiai)

Kitas svarbus veiksnys, turintis įtakos žmogaus kūnui erdvėje, yra pagreitis arba perkrova. Šių veiksnių esmė yra netolygus kūno apkrovos pasiskirstymas atliekant stiprius didelius judesius erdvėje. Yra du pagrindiniai pagreičio tipai:

• trumpalaikis;
• Ilgai besitęsiantis.

Kaip rodo biomedicininiai tyrimai, abu pagreičiai yra labai svarbūs darant įtaką fiziologinei astronauto kūno būklei.

Pavyzdžiui, veikiant trumpalaikiams pagreičiams (jie trunka mažiau nei 1 sekundę), organizme gali atsirasti negrįžtamų pakitimų molekuliniu lygmeniu. Taip pat, jei organai nėra ištreniruoti ir yra pakankamai silpni, gresia jų membranų plyšimas. Tokie smūgiai gali atsirasti, kai erdvėje yra atskirta kapsulė, kurioje yra astronautas, kai jis išmetamas arba erdvėlaivis nusileidžia į orbitą.

Todėl labai svarbu, kad prieš skrisdami į kosmosą astronautai atliktų išsamų medicininį patikrinimą ir tam tikrą fizinį pasirengimą.

Ilgalaikis pagreitis atsiranda raketos paleidimo ir tūpimo metu, taip pat skrydžio metu kai kuriose erdvinėse erdvėse. Tokių pagreičių poveikis organizmui, remiantis mokslinių medicininių tyrimų duomenimis, yra toks:

• širdies plakimas ir pulso padidėjimas;
• kvėpavimas pagreitėja;
• pastebimas pykinimas ir silpnumas, blyški oda;
• kenčia regėjimas, prieš akis atsiranda raudona arba juoda plėvelė;
• gali būti sąnarių ir galūnių skausmo pojūtis;
• sumažėja raumenų tonusas;
• neurohumoralinio reguliavimo pokyčiai;
• dujų mainai plaučiuose ir visame kūne pasikeičia;
• gali atsirasti prakaitavimas.

Perkrovos ir nesvarumas medicinos mokslininkus verčia sugalvoti įvairių metodų. leidžia mums pritaikyti ir apmokyti astronautus, kad jie galėtų atlaikyti šių veiksnių poveikį be pasekmių sveikatai ir neprarandant našumo.

Vienas iš efektyviausių būdų astronautus išmokyti įsibėgėti – centrifugos aparatas. Būtent jame galite stebėti visus pokyčius, kurie atsiranda organizme veikiant perkrovoms. Tai taip pat leidžia treniruotis ir prisitaikyti prie šio faktoriaus įtakos.

Kosminis skrydis ir medicina

Skrydžiai į kosmosą, be abejo, turi labai didelę įtaką žmonių, ypač netreniruotų ar sergančių lėtinėmis ligomis, sveikatai. Todėl svarbus aspektas yra medicininiai tyrimai apie visas skrydžio subtilybes, visas organizmo reakcijas į įvairiausias ir neįtikėtinas ekstraplanetinių jėgų įtakas.

Skrydis nulinės gravitacijos sąlygomis verčia šiuolaikinę mediciną ir biologiją išrasti ir suformuluoti (o kartu, žinoma) ir įgyvendinti priemonių kompleksą, užtikrinantį astronautų normalią mitybą, poilsį, aprūpinimą deguonimi, darbingumo išsaugojimą ir pan.

Be to, medicina skirta suteikti astronautams padorią pagalbą nenumatytų avarinių situacijų atveju, taip pat apsaugoti nuo nežinomų kitų planetų ir erdvių jėgų įtakos. Tai gana sunku, tam reikia skirti daug laiko ir pastangų, didelės teorinės bazės, naudoti tik naujausią modernią įrangą ir vaistus.

Be to, medicina, kartu su fizika ir biologija, turi apsaugoti astronautus nuo fizinių kosmoso sąlygų veiksnių, tokių kaip:

• temperatūra;
• spinduliuotė;
• slėgis;
• meteoritai.

Todėl visų šių veiksnių ir savybių tyrimas yra labai svarbus.

biologijoje

Kosmoso biologija, kaip ir bet kuris kitas biologijos mokslas, turi tam tikrą metodų rinkinį, leidžiantį atlikti tyrimus, kaupti teorinę medžiagą ir patvirtinti ją praktinėmis išvadomis. Šie metodai laikui bėgant nesikeičia, tačiau yra atnaujinami ir modernizuojami atsižvelgiant į dabartinį laiką. Tačiau istoriškai nusistovėję biologijos metodai tebėra aktualūs iki šių dienų. Jie apima:

1. Stebėjimas.
2. Eksperimentuokite.
3. Istorinė analizė.
4. Apibūdinimas.
5. Palyginimas.

Šie biologinių tyrimų metodai yra pagrindiniai ir aktualūs bet kuriuo metu. Tačiau yra nemažai kitų, atsiradusių plėtojant mokslą ir technologijas, elektroninę fiziką ir molekulinę biologiją. Jie vadinami moderniais ir atlieka didžiausią vaidmenį tiriant visus biologinius, cheminius, medicininius ir fiziologinius procesus.

Šiuolaikiniai metodai

1. Genų inžinerijos ir bioinformatikos metodai. Tai apima agrobakterinę ir balistinę transformaciją, PGR (polimerazės grandinines reakcijas). Tokio pobūdžio biologinių tyrimų vaidmuo yra didelis, nes būtent jie leidžia rasti mitybos ir deguonies prisotinimo problemos sprendimus bei patogiai astronautų būsenai skirtas kabinas.
2. Baltymų chemijos ir histochemijos metodai. Leidžia kontroliuoti baltymus ir fermentus gyvose sistemose.
3. Naudojant fluorescencinę mikroskopiją, didelės raiškos mikroskopija.
4. Molekulinės biologijos ir biochemijos panaudojimas ir jų tyrimo metodus.
5. Biotelemetrija- metodas, kuris yra biologinio inžinierių ir gydytojų darbo derinio rezultatas. Jis leidžia per atstumą valdyti visas fiziologiškai svarbias organizmo funkcijas radijo ryšio kanalais tarp žmogaus kūno ir kompiuterinio registratoriaus. Kosmoso biologija naudoja šį metodą kaip pagrindinį kosmoso sąlygų poveikiui astronautų organizmams stebėti.
6. Biologinė tarpplanetinės erdvės indikacija. Labai svarbus kosmoso biologijos metodas, leidžiantis įvertinti tarpplanetines aplinkos būsenas ir gauti informacijos apie skirtingų planetų ypatybes. Pagrindas čia yra gyvūnų su įmontuotais jutikliais naudojimas. Būtent eksperimentiniai gyvūnai (pelės, šunys, beždžionės) iš orbitų gauna informaciją, kurią žemės mokslininkai naudoja analizei ir išvadoms.

Šiuolaikiniai biologinių tyrimų metodai leidžia spręsti pažangias ne tik kosmoso biologijos, bet ir universalias problemas.

Kosmoso biologijos problemos

Visi išvardyti medicininių ir biologinių tyrimų metodai, deja, dar nesugebėjo išspręsti visų kosmoso biologijos problemų. Yra keletas neatidėliotinų problemų, kurios išlieka aktualios iki šiol. Panagrinėkime pagrindines problemas, su kuriomis susiduria kosmoso medicina ir biologija.

1. Apmokyto personalo atranka skrydžiams į kosmosą, kurio sveikatos būklė atitiktų visus medicininius reikalavimus (įskaitant galimybę astronautams atlaikyti griežtus mokymus ir mokymus skrydžiams).
2. Padoraus lygio mokymai ir kosmoso įgulos darbuotojų aprūpinimas viskuo, ko reikia.
3. Veikiančių laivų ir orlaivių konstrukcijų saugos užtikrinimas visais atžvilgiais (įskaitant nuo nežinomų ar pašalinių veiksnių, veikiančių iš kitų planetų).
4. Psichofiziologinė astronautų reabilitacija grįžus į Žemę.
5. Būdų, kaip apsaugoti astronautus ir nuo
6. Įprastų gyvenimo sąlygų kabinose užtikrinimas skrendant į kosmosą.
7. Modernizuotų kompiuterinių technologijų kūrimas ir taikymas kosminėje medicinoje.
8. Kosminės telemedicinos ir biotechnologijų įvadas. Naudojant šių mokslų metodus.
9. Medicininių ir biologinių problemų sprendimas patogiems astronautų skrydžiams į Marsą ir kitas planetas.
10. Farmakologinių medžiagų, kurios išspręs deguonies tiekimo kosmose problemą, sintezė.

Sukurti, patobulinti ir visapusiškai taikomi biomedicininių tyrimų metodai tikrai leis išspręsti visas pavestas užduotis ir esamas problemas. Tačiau kada tai įvyks, yra sudėtingas ir gana nenuspėjamas klausimas.

Pažymėtina, kad visus šiuos klausimus sprendžia ne tik Rusijos mokslininkai, bet ir visų pasaulio šalių mokslo taryba. Ir tai yra didelis pliusas. Juk bendri tyrimai ir paieškos duos neproporcingai didesnį ir greitesnį teigiamą rezultatą. Glaudus pasaulinis bendradarbiavimas sprendžiant kosmoso problemas yra raktas į sėkmę tiriant ekstraplanetinę erdvę.

Šiuolaikiniai pasiekimai

Tokių laimėjimų yra daug. Juk kasdien vyksta intensyvus, kruopštus ir kruopštus darbas, leidžiantis rasti vis naujos medžiagos, daryti išvadas ir suformuluoti hipotezes.

Vienas iš svarbiausių XXI amžiaus atradimų kosmologijoje buvo vandens atradimas Marse. Tai iš karto sukėlė dešimtis hipotezių apie gyvybės buvimą ar nebuvimą planetoje, apie galimybę žemiečiams persikelti į Marsą ir pan.

Kitas atradimas – mokslininkai nustatė amžiaus intervalą, per kurį žmogus gali būti erdvėje kuo patogiau ir be rimtų pasekmių. Šis amžius prasideda nuo 45 metų ir baigiasi maždaug 55–60 metų. Į kosmosą keliaujantys jaunuoliai, grįžę į Žemę, itin psichologiškai ir fiziologiškai kenčia, sunkiai adaptuojasi ir atkuria.

Vanduo taip pat buvo aptiktas Mėnulyje (2009 m.). Žemės palydove taip pat buvo rastas gyvsidabris ir didelis kiekis sidabro.

Biologinių tyrimų metodai, taip pat inžineriniai ir fizikiniai rodikliai leidžia drąsiai daryti išvadą, kad jonų spinduliuotės ir švitinimo poveikis erdvėje yra nekenksmingas (bent jau nekenksmingesnis nei Žemėje).

Moksliniai tyrimai įrodė, kad ilgas buvimas kosmose nepalieka pėdsakų fizinėje astronautų sveikatai. Tačiau problemos išlieka psichologinės.

Buvo atlikti tyrimai, įrodantys, kad aukštesni augalai skirtingai reaguoja į buvimą kosmose. Kai kurių augalų sėklos tyrimo metu neparodė jokių genetinių pakitimų. Kiti, priešingai, parodė akivaizdžias deformacijas molekuliniame lygmenyje.

Eksperimentai, atlikti su gyvų organizmų (žinduolių) ląstelėmis ir audiniais, įrodė, kad erdvė neturi įtakos normaliai šių organų būklei ir funkcionavimui.

Įvairių rūšių medicininiai tyrimai (tomografija, MRT, kraujo ir šlapimo tyrimai, kardiograma, kompiuterinė tomografija ir kt.) leido daryti išvadą, kad žmogaus ląstelių fiziologinės, biocheminės, morfologinės savybės išlieka nepakitusios, būnant erdvėje iki 86 dienų.

Laboratorinėmis sąlygomis buvo atkurta dirbtinė sistema, leidžianti kuo labiau priartėti prie nesvarumo būsenos ir taip ištirti visus šios būsenos įtakos organizmui aspektus. Tai savo ruožtu leido sukurti daugybę prevencinių priemonių, kad būtų išvengta šio veiksnio poveikio žmogui skrendant be gravitacijos.

Į egzobiologijos rezultatus buvo įtraukti duomenys, rodantys organinių sistemų buvimą už Žemės biosferos ribų. Kol kas tapo įmanoma tik teoriškai suformuluoti šias prielaidas, tačiau netrukus mokslininkai planuoja gauti praktinių įrodymų.

Biologų, fizikų, gydytojų, ekologų ir chemikų tyrimų dėka buvo nustatyti gilūs žmogaus įtakos biosferai mechanizmai. Tai tapo įmanoma sukūrus dirbtines ekosistemas už planetos ribų ir darant joms tokią pat įtaką kaip ir Žemėje.

Tai ne visi šiandieniniai kosmoso biologijos, kosmologijos ir medicinos pasiekimai, o tik pagrindiniai. Yra didelis potencialas, kurio įgyvendinimas yra išvardytų mokslų uždavinys ateičiai.

Gyvenimas erdvėje

Remiantis šiuolaikinėmis idėjomis, gyvybė erdvėje gali egzistuoti, nes naujausi atradimai patvirtina, kad kai kuriose planetose yra tinkamos sąlygos gyvybei atsirasti ir vystytis. Tačiau mokslininkų nuomonės šiuo klausimu skirstomos į dvi kategorijas:

• niekur nėra gyvybės, išskyrus Žemę, niekada nebuvo ir nebus;
• Didžiulėse kosmoso platybėse yra gyvybės, bet žmonės jos dar neatrado.

Kuri hipotezė teisinga, sprendžia kiekvienas. Tiek įrodymų, tiek paneigimų pakanka.

1 skaidrė

Norėdami suprasti biologijos vaidmenį kosmoso tyrinėjimuose, turime kreiptis į kosmoso biologiją. Kosmoso biologija – tai daugiausia biologijos mokslų kompleksas, tiriantis: 1) sausumos organizmų gyvybės ypatumus kosmose ir skrendant erdvėlaiviais 2) biologinių sistemų, skirtų palaikyti erdvėlaivių ir stočių įgulos narių gyvybę, konstravimo principus. 3) nežemiškos gyvybės formos.

Biologijos vaidmuo kosmoso tyrinėjimuose

2 skaidrė

Kosmoso biologija – sintetinis mokslas, sujungęs į vieną visumą įvairių biologijos, aviacijos medicinos, astronomijos, geofizikos, radioelektronikos ir daugelio kitų mokslų šakų pasiekimus ir jų pagrindu sukūręs savo tyrimo metodus. Kosmoso biologijos darbas atliekamas su įvairių tipų gyvais organizmais – nuo ​​virusų iki žinduolių.

3 skaidrė

Pagrindinis kosmoso biologijos uždavinys – ištirti erdvės skrydžio faktorių (pagreičio, vibracijos, nesvarumo, pakitusios dujinės aplinkos, riboto judrumo ir visiškos izoliacijos uždaruose sandariuose tūriuose ir kt.) ir išorinės erdvės (vakuumo, radiacijos, sumažėjusio magnetinio lauko) įtaką. stiprumas ir kt.). Kosmoso biologijos tyrimai atliekami laboratoriniais eksperimentais, kurie vienu ar kitu laipsniu atkuria atskirų skrydžio į kosmosą ir kosmoso veiksnių įtaką. Tačiau reikšmingiausi yra skrydžio biologiniai eksperimentai, kurių metu galima ištirti neįprastų aplinkos veiksnių komplekso įtaką gyvam organizmui.

4 skaidrė

Į skrydžius dirbtiniais Žemės palydovais ir erdvėlaiviais buvo siunčiamos jūrų kiaulytės, pelės, šunys, aukštesni augalai ir dumbliai (chlorelė), įvairūs mikroorganizmai, augalų sėklos, izoliuotos žmogaus ir triušio audinių kultūros bei kiti biologiniai objektai.

5 skaidrė

Patekimo į orbitą srityse gyvūnų širdies susitraukimų dažnis ir kvėpavimas pagreitėjo, o tai palaipsniui išnyko erdvėlaiviui perėjus į orbitinį skrydį. Svarbiausias tiesioginis pagreičio poveikis yra plaučių ventiliacijos pokyčiai ir kraujo persiskirstymas kraujagyslių sistemoje, įskaitant plaučių kraujotaką, taip pat refleksinio kraujotakos reguliavimo pokyčiai. Impulso normalizavimas po pagreičių nulinės gravitacijos sąlygomis vyksta daug lėčiau nei po bandymų centrifugoje Žemės sąlygomis. Ir vidutinės, ir absoliučios pulso dažnio vertės nulinės gravitacijos sąlygomis buvo mažesnės nei atitinkamuose modeliavimo eksperimentuose Žemėje ir pasižymėjo ryškiais svyravimais. Šunų motorinio aktyvumo analizė parodė gana greitą prisitaikymą prie neįprastų nesvarumo sąlygų ir gebėjimo koordinuoti judesius atkūrimą. Tie patys rezultatai buvo gauti atliekant eksperimentus su beždžionėmis. Žiurkių ir jūrų kiaulyčių sąlyginių refleksų tyrimai grįžus iš kosminio skrydžio parodė, kad pokyčių nėra, palyginti su eksperimentais prieš skrydį.

6 skaidrė

Tolimesniam ekofiziologinių tyrimų vystymuisi svarbūs buvo eksperimentai su sovietiniu biopalydovu Cosmos-110 su dviem šunimis laive ir su amerikiečių biopalydovu Bios-3, kuriame buvo beždžionė. 22 dienas trukusio skrydžio metu šunys pirmą kartą buvo paveikti ne tik neišvengiamai būdingų veiksnių, bet ir daugybės specialių poveikių (sinusinio nervo dirginimas elektros srove, miego arterijų suspaudimas ir kt. .), kuriais buvo siekiama išsiaiškinti nervinio kraujotakos reguliavimo ypatumus nesvarumo sąlygomis. Gyvūnų kraujospūdis buvo užregistruotas tiesiogiai. Beždžionės skrydžio Bios-3 biopalydovu, kuris truko 8,5 dienos, metu buvo aptikti rimti miego ir pabudimo ciklų pokyčiai (sąmonės būsenų suskaidymas, greiti perėjimai iš mieguistumo į pabudimą, pastebimas miego fazių sumažėjimas, susijęs su sapnais ir giliai miegas), taip pat kai kurių fiziologinių procesų cirkadinio ritmo sutrikimas. Gyvūno mirtis, kuri įvyko netrukus po ankstyvo skrydžio pabaigos, daugelio ekspertų teigimu, įvyko dėl nesvarumo, dėl kurio organizme persiskirstė kraujas, neteko skysčių ir sutriko skrydis. kalio ir natrio metabolizmas.

7 skaidrė

Genetiniai tyrimai, atlikti orbitinių kosminių skrydžių metu, parodė, kad išorinis kosmoso poveikis skatina džiovintų svogūnų ir nigelų sėklas. Ląstelių dalijimosi pagreitis buvo aptiktas žirnių, kukurūzų ir kviečių daiguose. Radiacijai atsparios aktinomicetų (bakterijų) rasės kultūroje išlikusių sporų ir besivystančių kolonijų buvo 6 kartus daugiau, o spinduliuotei jautrioje padermėje (grynoje virusų, bakterijų, kitų mikroorganizmų ar ląstelių kultūros, išskirtos tam tikrą laiką ir vietą) atitinkami rodikliai sumažėjo 12 kartų. Tyrimai po skrydžio ir gautos informacijos analizė parodė, kad labai organizuotiems žinduoliams ilgalaikį skrydį į kosmosą lydi širdies ir kraujagyslių sistemos susilpnėjimas, vandens ir druskos metabolizmo pažeidimas, ypač reikšmingas kalcio sumažėjimas. kiekis kauluose.

8 skaidrė

Atlikus didelio aukščio ir balistinių raketų, palydovų, palydovų ir kitų erdvėlaivių biologinius tyrimus, buvo nustatyta, kad žmogus gali gyventi ir dirbti kosminių skrydžių sąlygomis gana ilgą laiką. Įrodyta, kad nesvarumas mažina organizmo toleranciją fiziniam aktyvumui ir apsunkina prisitaikymą prie normalios (žemiškos) gravitacijos sąlygų. Svarbus biologinių tyrimų kosmose rezultatas yra konstatavimas, kad nesvarumas neturi mutageninio aktyvumo, bent jau genų ir chromosomų mutacijų atžvilgiu. Rengiant ir atliekant tolesnius ekofiziologinius ir ekobiologinius tyrimus skrydžiuose į kosmosą, didžiausias dėmesys bus skiriamas nesvarumo įtakai ląstelių viduje vykstantiems procesams, sunkiųjų dalelių, turinčių didelį krūvį, biologiniam poveikiui, fiziologinių ir biologinių procesų kasdieniam ritmui, t. daugelio skrydžio į kosmosą veiksnių bendras poveikis.

9 skaidrė

Kosmoso biologijos tyrimai leido sukurti daugybę apsaugos priemonių ir paruošti saugaus žmogaus skrydžio į kosmosą galimybę, kuri buvo vykdoma sovietų, o vėliau amerikiečių laivų skrydžiais su žmonėmis. Erdvės biologijos reikšmė tuo nesibaigia. Šios srities moksliniai tyrimai ir toliau bus ypač reikalingi daugeliui klausimų, ypač naujų kosmoso maršrutų biologiniam tyrimui, išspręsti. Tam reikės sukurti naujus biotelemetrijos metodus (nuotolinio biologinių reiškinių tyrimo ir biologinių rodiklių matavimo metodą), sukurti implantuojamus prietaisus mažajai telemetrijai (technologijų rinkinį, leidžiantį atlikti nuotolinius matavimus ir rinkti informaciją). operatoriui ar naudotojui), įvairių organizme atsirandančių energijos rūšių pavertimas elektros energija, reikalinga tokiems įrenginiams maitinti, nauji informacijos „suspaudimo“ metodai ir kt. Kosmoso biologija taip pat vaidins nepaprastai svarbų vaidmenį plėtojant ilgalaikiams skrydžiams būtinų biokompleksų arba uždarų ekologinių sistemų su autotrofiniais ir heterotrofiniais organizmais.

1 iš 9

Pristatymas tema: Biologijos vaidmuo kosmoso tyrinėjimuose

1 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Biologijos vaidmuo kosmoso tyrimuose Norėdami suprasti biologijos vaidmenį kosmoso tyrimuose, turime atsigręžti į kosmoso biologiją. Kosmoso biologija yra daugiausia biologijos mokslų kompleksas, tiriantis: 1) sausumos organizmų gyvybę kosmose ir skrydžių metu. erdvėlaiviuose 2) biologinių sistemų, skirtų palaikyti erdvėlaivių ir stočių įgulos narių gyvybines funkcijas, kūrimo principai; 3) nežemiškos gyvybės formos.

2 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Kosmoso biologija – sintetinis mokslas, sujungęs į vieną visumą įvairių biologijos, aviacijos medicinos, astronomijos, geofizikos, radioelektronikos ir daugelio kitų mokslų šakų pasiekimus ir jų pagrindu sukūręs savo tyrimo metodus. Kosmoso biologijos darbas atliekamas su įvairių tipų gyvais organizmais – nuo ​​virusų iki žinduolių.

3 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Pagrindinis kosmoso biologijos uždavinys – ištirti erdvės skrydžio faktorių (pagreičio, vibracijos, nesvarumo, pakitusios dujinės aplinkos, riboto judrumo ir visiškos izoliacijos uždaruose sandariuose tūriuose ir kt.) ir išorinės erdvės (vakuumo, radiacijos, sumažėjusio magnetinio lauko) įtaką. stiprumas ir kt.). Kosmoso biologijos tyrimai atliekami laboratoriniais eksperimentais, kurie vienu ar kitu laipsniu atkuria atskirų skrydžio į kosmosą ir kosmoso veiksnių įtaką. Tačiau reikšmingiausi yra skrydžio biologiniai eksperimentai, kurių metu galima ištirti neįprastų aplinkos veiksnių komplekso įtaką gyvam organizmui.

4 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Į skrydžius dirbtiniais Žemės palydovais ir erdvėlaiviais buvo siunčiamos jūrų kiaulytės, pelės, šunys, aukštesni augalai ir dumbliai (chlorelė), įvairūs mikroorganizmai, augalų sėklos, izoliuotos žmogaus ir triušio audinių kultūros bei kiti biologiniai objektai.

Skaidrė Nr

Skaidrės aprašymas:

Patekimo į orbitą srityse gyvūnų širdies susitraukimų dažnis ir kvėpavimas pagreitėjo, o tai palaipsniui išnyko erdvėlaiviui perėjus į orbitinį skrydį. Svarbiausias tiesioginis pagreičio poveikis yra plaučių ventiliacijos pokyčiai ir kraujo persiskirstymas kraujagyslių sistemoje, įskaitant plaučių kraujotaką, taip pat refleksinio kraujotakos reguliavimo pokyčiai. Impulso normalizavimas po pagreičių nulinės gravitacijos sąlygomis vyksta daug lėčiau nei po bandymų centrifugoje Žemės sąlygomis. Ir vidutinės, ir absoliučios pulso dažnio vertės nulinės gravitacijos sąlygomis buvo mažesnės nei atitinkamuose modeliavimo eksperimentuose Žemėje ir pasižymėjo ryškiais svyravimais. Šunų motorinio aktyvumo analizė parodė gana greitą prisitaikymą prie neįprastų nesvarumo sąlygų ir gebėjimo koordinuoti judesius atkūrimą. Tie patys rezultatai buvo gauti atliekant eksperimentus su beždžionėmis. Žiurkių ir jūrų kiaulyčių sąlyginių refleksų tyrimai grįžus iš kosminio skrydžio parodė, kad pokyčių nėra, palyginti su eksperimentais prieš skrydį.

Skaidrė Nr

Skaidrės aprašymas:

Tolimesniam ekofiziologinės tyrimų krypties plėtrai buvo svarbūs eksperimentai su sovietiniu biopalydovu „Cosmos-110“ su dviem šunimis ir su amerikiečių biopalydovu „Bios-3“, kuriame 22 dienas buvo beždžionė Skrydžio metu šunys pirmą kartą patyrė ne tik neišvengiamai būdingų veiksnių įtaką, bet ir daugybę ypatingų poveikių (sinusinio nervo dirginimas elektros srove, miego arterijų suspaudimas ir kt.), kuriais buvo siekiama išsiaiškinti. nervinio kraujotakos reguliavimo ypatumai nesvarumo sąlygomis. Gyvūnų kraujospūdis buvo užregistruotas tiesiogiai. Beždžionės skrydžio Bios-3 biopalydovu, kuris truko 8,5 dienos, metu buvo aptikti rimti miego ir pabudimo ciklų pokyčiai (sąmonės būsenų suskaidymas, greiti perėjimai iš mieguistumo į pabudimą, pastebimas miego fazių sumažėjimas, susijęs su sapnais ir giliai miegas), taip pat kai kurių fiziologinių procesų cirkadinio ritmo sutrikimas. Gyvūno mirtis, kuri įvyko netrukus po ankstyvo skrydžio pabaigos, daugelio ekspertų teigimu, įvyko dėl nesvarumo, dėl kurio organizme persiskirstė kraujas, neteko skysčių ir sutriko skrydis. kalio ir natrio metabolizmas.

Skaidrė Nr

Skaidrės aprašymas:

Genetiniai tyrimai, atlikti orbitinių kosminių skrydžių metu, parodė, kad išorinis kosmoso poveikis skatina džiovintų svogūnų ir nigelų sėklas. Ląstelių dalijimosi pagreitis buvo aptiktas žirnių, kukurūzų ir kviečių daiguose. Radiacijai atsparios aktinomicetų (bakterijų) rasės kultūroje išlikusių sporų ir besivystančių kolonijų buvo 6 kartus daugiau, o spinduliuotei jautrioje padermėje (grynoje virusų, bakterijų, kitų mikroorganizmų ar ląstelių kultūros, išskirtos tam tikrą laiką ir vietą) atitinkami rodikliai sumažėjo 12 kartų. Tyrimai po skrydžio ir gautos informacijos analizė parodė, kad labai organizuotiems žinduoliams ilgalaikį skrydį į kosmosą lydi širdies ir kraujagyslių sistemos susilpnėjimas, vandens ir druskos metabolizmo pažeidimas, ypač reikšmingas kalcio sumažėjimas. kiekis kauluose.

Skaidrė Nr

Skaidrės aprašymas:

Atlikus didelio aukščio ir balistinių raketų, palydovų, palydovų ir kitų erdvėlaivių biologinius tyrimus, buvo nustatyta, kad žmogus gali gyventi ir dirbti kosminių skrydžių sąlygomis gana ilgą laiką. Įrodyta, kad nesvarumas mažina organizmo toleranciją fiziniam aktyvumui ir apsunkina prisitaikymą prie normalios (žemiškos) gravitacijos sąlygų. Svarbus biologinių tyrimų kosmose rezultatas yra konstatavimas, kad nesvarumas neturi mutageninio aktyvumo, bent jau genų ir chromosomų mutacijų atžvilgiu. Rengiant ir atliekant tolesnius ekofiziologinius ir ekobiologinius tyrimus skrydžiuose į kosmosą, didžiausias dėmesys bus skiriamas nesvarumo įtakai ląstelių viduje vykstantiems procesams, sunkiųjų dalelių, turinčių didelį krūvį, biologiniam poveikiui, fiziologinių ir biologinių procesų kasdieniam ritmui, t. daugelio skrydžio į kosmosą veiksnių bendras poveikis.

Skaidrė Nr

Skaidrės aprašymas:

Kosmoso biologijos tyrimai leido sukurti daugybę apsaugos priemonių ir paruošti saugaus žmogaus skrydžio į kosmosą galimybę, kuri buvo vykdoma sovietų, o vėliau amerikiečių laivų skrydžiais su žmonėmis. Erdvės biologijos reikšmė tuo nesibaigia. Šios srities moksliniai tyrimai ir toliau bus ypač reikalingi daugeliui klausimų, ypač naujų kosmoso maršrutų biologiniam tyrimui, išspręsti. Tam reikės sukurti naujus biotelemetrijos metodus (nuotolinio biologinių reiškinių tyrimo ir biologinių rodiklių matavimo metodą), sukurti implantuojamus prietaisus mažajai telemetrijai (technologijų rinkinį, leidžiantį atlikti nuotolinius matavimus ir rinkti informaciją). operatoriui ar naudotojui), įvairių organizme atsirandančių energijos rūšių pavertimas elektros energija, reikalinga tokiems įrenginiams maitinti, nauji informacijos „suspaudimo“ metodai ir kt. Kosmoso biologija taip pat vaidins nepaprastai svarbų vaidmenį plėtojant ilgalaikiams skrydžiams būtinų biokompleksų arba uždarų ekologinių sistemų su autotrofiniais ir heterotrofiniais organizmais.

Kosmoso BIOLOGIJA – mokslas, tiriantis skrydžio į kosmosą ir kosmoso veiksnių įtaką sausumos organizmų gyvybės procesams, ieškant nežemiškų gyvybės formų. Skrydžio į kosmosą veiksniai yra pagreitis kilimo ir grįžimo į Žemę metu, vibracijos pakilimo metu, gyvenimo sąlygos erdvėlaivio viduje, izoliacija nuo išorinio pasaulio, nesvarumas, atstumas nuo Žemės skrendant į Mėnulį ir planetas; kosmoso veiksniai - jonizuojanti spinduliuotė iš Žemės spinduliuotės juostų, korpuskulinė Saulės spinduliuotė, galaktikos kosminė spinduliuotė, sumažėjęs magnetinio lauko stiprumas skrendant už Žemės magnetosferos ribų, kietoji UV spinduliuotė, vakuumas, staigūs temperatūros pokyčiai, meteorito pavojus. Kosmoso biologijos srities tyrimai Žemėje vykdomi modeliuojant įvairius veiksnius ir sąlygas, tačiau reikšmingiausi yra eksperimentai kosminių skrydžių sąlygomis. Be SSRS (vėliau Rusijos) ir JAV mokslininkų, kurie įnešė didžiausią indėlį į kosmoso biologijos plėtrą, atliekant biologinius tyrimus kosmose dalyvauja ir Prancūzijos, Italijos, Vokietijos bei kai kurių kitų šalių mokslininkai.

Prielaidos kosmoso biologijai atsirasti buvo XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje atlikti radiacijos biologinio poveikio skrydžiuose dideliame aukštyje oro balionu tyrimai, taip pat dinaminių veiksnių (pagreičio, vibracijos, trumpalaikio nesvarumo) ir kosminių veiksnių biologinio poveikio tyrimai. radiacija raketų skrydžiuose aukštyje, prasidėjusiame 1949 metais mūsų šalyje nuo 100 iki 450 km. Eksperimentuose su šunimis, beždžionėmis, triušiais, pelėmis ir jūrų kiaulytėmis raketų skrydžių metu buvo įrodyta, kad bet kokiam skrydžiui į kosmosą būdingi dinaminiai veiksniai yra visiškai toleruojami organizmo ir nesukelia jokių reikšmingų jo funkcinės būklės pokyčių buvo aptiktas radiacijos poveikis.

Kosmoso biologijos gimimu galima laikyti 1957-uosius, kai antruoju dirbtiniu Žemės palydovu (AES) į orbitą buvo išsiųstas pirmasis gyvas padaras – šuo Laika. Telemetrinės informacijos analizė parodė, kad gyvybė kosmose yra įmanoma, ir tai buvo galinga paskata pagreitinti erdvėlaivio „Vostok“, skirto žmogaus skrydžiui į kosmosą, sukūrimą. Laikotarpiu prieš Yu A. Gagarino skrydį keturiuose trumpalaikiuose į Žemę grįžtančių sovietinių erdvėlaivių orbitiniuose skrydžiuose (modifikuotuose erdvėlaiviuose „Vostok“) buvo atlikti eksperimentai su įvairiais organizmais, audinių ir ląstelių kultūromis. Šie tyrimai neatskleidė žalingo trumpalaikių skrydžių į kosmosą poveikio ir ilgalaikių biologinių pasekmių, todėl žmonėms buvo atvertas kelias į kosmosą.

Vėlesniais metais buvo atliekami biologiniai eksperimentai tiek pilotuojamų, tiek nepilotuojamų erdvėlaivių skrydžiuose. Taigi 1966 metais buvo atliktas eksperimentas su ilgalaikiu (22 dienų) dviejų šunų buvimu skrendant palydovu „Cosmos-110“. 1968–1969 metais sovietiniai automatiniai Zond serijos erdvėlaiviai, gabenantys vėžlius, apskriejo Mėnulį. Eksperimentų su įvairiais biologiniais objektais (sėklos, augalais, varlių kiaušinėliais, mikroorganizmais ir kt.) rinkinys buvo atliktas sovietiniame palydove „Cosmos-368“ (1970), erdvėlaivyje „Sojuz“ ir pirmoje pasaulyje orbitinėje stotyje „ Salyut“ (1971); Vakarų Vokietijos eksperimentas su medicininėmis dėlėmis – ant didelio aukščio raketų JAV ir Prancūzijoje; bendras italų ir amerikiečių eksperimentas su varlėmis – OFA palydove (1970). Mikrobiologinius tyrimus Mėnulio paviršiuje atliko erdvėlaivio Apollo 16 įgula (1972 m. kartu su astronautais Apollo 17 buvo ir pelių). Siekiant išspręsti kosmoso biologijos problemas, 1970–80-aisiais buvo sukurtos Sojuz ir Mir orbitinės stotys, medicinos ir biologinės laboratorijos kaip kosminio šautuvo dalis ir Rusijos erdvėlaivis moksliniams ir technologiniams eksperimentams: biopalydovas „Bion“. esminis ir erdvėlaivis „Foton“. Nors orbitinio kosminio skrydžio sąlygomis reikšmingų negrįžtamų organizmų pakitimų nepastebėta, tačiau tuo pačiu metu nesvarumo būseną lydėjo reikšmingi raumenų, skeleto, širdies ir kraujagyslių bei vestibuliarinės sistemos pokyčiai. Šie rezultatai, viena vertus, parodė, kad, matyt, nėra jokių biologinių apribojimų tolesniam žmogaus skverbimosi į kosmosą keliui, kita vertus, būtinybę kurti ir naudoti pilotuojamuose skrydžiuose į kosmosą priemones, kurios užkirstų kelią neigiamam kosmoso poveikiui. nesvarumas žmogaus organizmui. Remiantis tuo, kosmoso biologija turėtų būti laikoma kosmoso medicinos moksliniu pagrindu, kurios pagrindinis uždavinys – medicininė-biologinė ir sanitarinė-higieninė įgulos skrydžiams į kosmosą pagalba.

Kosmoso biologija iš esmės yra integracinis mokslas, kuris naudojasi kitų biologijos sričių pasiekimais gyvybės fenomenui, jo atsiradimo ir paplitimo Visatoje sąlygoms tirti. Šiuo atžvilgiu ji glaudžiai sąveikauja su biofizika, radiobiologija, astrobiologija ir kitais mokslais. Nors gyvybės ženklų aptikti nei Mėnulyje, nei Marse, nei kosminėje erdvėje dar nepavyko, tiesioginių ar netiesioginių jos (arba pirmtakų) egzistavimo įrodymų ieškoma naudojant automatinius tarpplanetinius erdvėlaivius.

Didelį indėlį į kosmoso biologijos formavimąsi ir plėtrą įnešė vietiniai mokslininkai - O. G. Gazenko, V. V. Parinas, A. I. Grigorjevas, V. I. Yazdovskis, iš Amerikos mokslininkų - J. Henry, A. Graybill, O. Reynoldsas ir G. Kleinas, kurie vadovavo mokslininkų ir inžinierių komandoms, kurios turėjo atsakyti į klausimą apie galimybę gyventi ir dirbti kosmose nekenkiant žmonių sveikatai ir užtikrinti suplanuotos skrydžio programos įgyvendinimą.

Lit.: Kosmoso biologijos ir medicinos pagrindai. M., 1975. T. 2. Knyga. 2; Kosmoso biologija ir medicina. M., 1994. [T. 2]; Orbitinė stotis „Mir“. Kosmoso biologija ir medicina. M., 2001. T. 2; Grigorjevas A.I., Iljinas E.A. Gyvūnai erdvėje. Kosmoso biologijos 50-mečiui // Rusijos mokslų akademijos biuletenis. 2007. T. 77. Nr. 11.

1 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

2 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

3 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

4 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

5 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

6 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Tolimesniam ekofiziologinių tyrimų vystymuisi svarbūs buvo eksperimentai su sovietiniu biopalydovu Cosmos-110 su dviem šunimis laive ir su amerikiečių biopalydovu Bios-3, kuriame buvo beždžionė. 22 dienas trukusio skrydžio metu šunys pirmą kartą buvo paveikti ne tik neišvengiamai būdingų veiksnių, bet ir daugybės specialių poveikių (sinusinio nervo dirginimas elektros srove, miego arterijų suspaudimas ir kt. .), kuriais buvo siekiama išsiaiškinti nervinio kraujotakos reguliavimo ypatumus nesvarumo sąlygomis. Gyvūnų kraujospūdis buvo užregistruotas tiesiogiai. Beždžionės skrydžio Bios-3 biopalydovu, kuris truko 8,5 dienos, metu buvo aptikti rimti miego ir pabudimo ciklų pokyčiai (sąmonės būsenų suskaidymas, greiti perėjimai iš mieguistumo į pabudimą, pastebimas miego fazių sumažėjimas, susijęs su sapnais ir giliai miegas), taip pat kai kurių fiziologinių procesų cirkadinio ritmo sutrikimas. Gyvūno mirtis, kuri įvyko netrukus po ankstyvo skrydžio pabaigos, daugelio ekspertų teigimu, įvyko dėl nesvarumo, dėl kurio organizme persiskirstė kraujas, neteko skysčių ir sutriko skrydis. kalio ir natrio metabolizmas.

7 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

8 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

9 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Kosmoso biologijos tyrimai leido sukurti daugybę apsaugos priemonių ir paruošti saugaus žmogaus skrydžio į kosmosą galimybę, kuri buvo vykdoma sovietų, o vėliau amerikiečių laivų skrydžiais su žmonėmis. Erdvės biologijos reikšmė tuo nesibaigia. Šios srities moksliniai tyrimai ir toliau bus ypač reikalingi daugeliui klausimų, ypač naujų kosmoso maršrutų biologiniam tyrimui, išspręsti. Tam reikės sukurti naujus biotelemetrijos metodus (nuotolinio biologinių reiškinių tyrimo ir biologinių rodiklių matavimo metodą), sukurti implantuojamus prietaisus mažajai telemetrijai (technologijų rinkinį, leidžiantį atlikti nuotolinius matavimus ir rinkti informaciją). operatoriui ar naudotojui), įvairių organizme atsirandančių energijos rūšių pavertimas elektros energija, reikalinga tokiems įrenginiams maitinti, nauji informacijos „suspaudimo“ metodai ir kt. Kosmoso biologija taip pat vaidins nepaprastai svarbų vaidmenį plėtojant ilgalaikiams skrydžiams būtinų biokompleksų arba uždarų ekologinių sistemų su autotrofiniais ir heterotrofiniais organizmais.