Sporočilo o vlogi biologije v vesolju. Medicinske in biološke raziskave v vesolju. Predstavitev na temo: Vloga biologije pri raziskovanju vesolja

Znanost o biologiji vključuje veliko različnih področij, velikih in majhnih pomožnih ved. In vsak od njih je pomemben ne le v človeškem življenju, ampak tudi za ves planet kot celoto.

Že drugo stoletje zapored ljudje poskušajo preučiti ne le zemeljsko raznolikost življenja v vseh njegovih pojavnih oblikah, ampak tudi ugotoviti, ali obstaja življenje onkraj planeta, v vesolju. S temi vprašanji se ukvarja posebna veda – vesoljska biologija. O tem bomo razpravljali v našem pregledu.

Odsek

Ta veda je relativno mlada, vendar se zelo intenzivno razvija. Glavni vidiki študije so:

1. Dejavniki vesolja in njihov vpliv na organizme živih bitij, vitalnost vseh živih sistemov v vesolju ali letalu.
2. Razvoj življenja na našem planetu s sodelovanjem vesolja, razvoj živih sistemov in verjetnost obstoja biomase izven meja našega planeta.
3. Možnost gradnje zaprtih sistemov in ustvarjanje resničnih življenjskih pogojev v njih za udoben razvoj in rast organizmov v vesolju.

Vesoljska medicina in biologija sta tesno povezani vedi, ki skupaj preučujeta fiziološko stanje živih bitij v vesolju, njihovo razširjenost v medplanetarnih prostorih in evolucijo.

Zahvaljujoč raziskavam teh znanosti je postalo mogoče izbrati optimalne pogoje za bivanje ljudi v vesolju, ne da bi pri tem povzročili škodo zdravju. Zbranega je bilo ogromno gradiva o prisotnosti življenja v vesolju, sposobnostih rastlin in živali (enoceličnih, večceličnih), da živijo in se razvijajo v breztežnosti.

Zgodovina razvoja znanosti

Korenine vesoljske biologije segajo v pradavnino, ko so filozofi in misleci - naravoslovci Aristotel, Heraklit, Platon in drugi - opazovali zvezdnato nebo, poskušali ugotoviti odnos Lune in Sonca do Zemlje, razumeti razloge za njun vpliv na kmetijska zemljišča in živali.

Kasneje, v srednjem veku, so se začeli poskusi določiti obliko Zemlje in razložiti njeno vrtenje. Dolgo časa se je slišala teorija, ki jo je ustvaril Ptolomej. Povedala je, da Zemlja je in vsi drugi planeti in nebesna telesa se gibljejo okoli nje

Vendar pa je bil še en znanstvenik, Poljak Nikolaj Kopernik, ki je dokazal zmotnost teh izjav in predlagal svoj heliocentrični sistem zgradbe sveta: v središču je Sonce, vsi planeti pa se gibljejo okoli. Poleg tega je Sonce tudi zvezda. Njegove poglede so podpirali privrženci Giordana Bruna, Newtona, Keplerja in Galileja.

Vendar se je vesoljska biologija kot veda pojavila veliko kasneje. Šele v 20. stoletju je ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Ciolkovski razvil sistem, ki ljudem omogoča prodiranje v globine vesolja in njihovo počasno preučevanje. Upravičeno velja za očeta te znanosti. Veliko vlogo pri razvoju kozmobiologije so imela tudi odkritja v fiziki in astrofiziki, kvantni kemiji in mehaniki Einsteina, Bohra, Plancka, Landaua, Fermija, Kapitze, Bogolyubova in drugih.

Nove znanstvene raziskave, ki so ljudem omogočile dolgo načrtovane polete v vesolje, so omogočile identifikacijo posebnih medicinskih in bioloških utemeljitev varnosti in vpliva zunajplanetarnih razmer, ki jih je oblikoval Tsiolkovsky. Kaj je bilo njihovo bistvo?

1. Znanstveniki so dobili teoretično utemeljitev vpliva breztežnosti na sesalce.
2. Simuliral je več možnosti za ustvarjanje prostorskih pogojev v laboratoriju.
3. Predlagal je možnosti, da astronavti pridobivajo hrano in vodo z uporabo rastlin in kroženja snovi.

Tako je bil Tsiolkovsky tisti, ki je postavil vse osnovne postulate astronavtike, ki danes niso izgubili svojega pomena.

Breztežnost

Sodobne biološke raziskave na področju proučevanja vpliva dinamičnih dejavnikov na človeško telo v vesolju omogočajo, da astronavte čim bolj razbremenimo negativnega vpliva teh istih dejavnikov.

Obstajajo tri glavne dinamične značilnosti:

• vibracije;
• pospešek;
• breztežnost.

Najbolj nenavaden in pomemben učinek na človeško telo je breztežnost. To je stanje, v katerem gravitacijska sila izgine in je ne nadomestijo drugi inercijski vplivi. V tem primeru oseba popolnoma izgubi sposobnost nadzora položaja telesa v prostoru. To stanje se začne že v nižjih plasteh prostora in traja v celotnem njegovem prostoru.

Medicinske in biološke študije so pokazale, da se v breztežnostnem stanju v človeškem telesu pojavijo naslednje spremembe:

1. Srčni utrip se poveča.
2. Mišice se sprostijo (ton izgine).
3. Zmogljivost se zmanjša.
4. Možne so prostorske halucinacije.

Človek lahko brez škode za zdravje ostane v breztežnosti do 86 dni. To je eksperimentalno dokazano in medicinsko potrjeno. Vendar je ena od nalog vesoljske biologije in medicine danes razviti nabor ukrepov za preprečevanje vpliva breztežnosti na človeško telo na splošno, odpravo utrujenosti, povečanje in utrjevanje normalne zmogljivosti.

Obstajajo številni pogoji, ki jih astronavti upoštevajo, da premagajo breztežnost in ohranijo nadzor nad telesom:

Da bi dosegli dobre rezultate pri premagovanju breztežnosti, se astronavti na Zemlji temeljito izobražujejo. Toda na žalost sodobne tehnologije še ne omogočajo ustvarjanja takšnih pogojev v laboratoriju. Na našem planetu ni mogoče premagati gravitacije. To je tudi eden od prihodnjih izzivov za vesoljsko in medicinsko biologijo.

Preobremenitve v prostoru (pospeški)

Drug pomemben dejavnik, ki vpliva na človeško telo v vesolju, je pospešek oziroma preobremenitev. Bistvo teh dejavnikov je neenakomerna prerazporeditev obremenitve na telo med močnimi hitrimi gibi v prostoru. Obstajata dve glavni vrsti pospeška:

• kratkoročno;
• dolgotrajno.

Kot kažejo biomedicinske raziskave, sta oba pospeška zelo pomembna pri vplivanju na fiziološko stanje astronavtovega telesa.

Na primer, pod vplivom kratkotrajnih pospeškov (trajajo manj kot 1 sekundo) lahko pride do nepopravljivih sprememb v telesu na molekularni ravni. Poleg tega, če organi niso usposobljeni in so dovolj šibki, obstaja nevarnost, da počijo njihove membrane. Do takih udarcev lahko pride, ko se kapsula z astronavtom loči v vesolju, ko se izstreli ali ko vesoljsko plovilo pristane v orbiti.

Zato je zelo pomembno, da astronavti pred poletom v vesolje opravijo temeljit zdravniški pregled in določen fizični trening.

Dolgotrajno pospeševanje se pojavi med izstrelitvijo in pristankom rakete ter med letom na nekaterih prostorskih lokacijah v vesolju. Učinek takšnih pospeškov na telo je po podatkih znanstvenih medicinskih raziskav naslednji:

• povečanje srčnega utripa in pulza;
• dihanje se pospeši;
• opazimo slabost in šibkost, bledo kožo;
• vid trpi, pred očmi se pojavi rdeč ali črn film;
• lahko pride do občutka bolečine v sklepih in okončinah;
• mišični tonus se zmanjša;
• spremembe nevrohumoralne regulacije;
• izmenjava plinov v pljučih in v telesu kot celoti postane drugačna;
• lahko se pojavi potenje.

Preobremenitve in breztežnost prisilijo medicinske znanstvenike, da pripravijo različne metode. kar nam omogoča, da prilagodimo in usposobimo astronavte, da lahko prenesejo učinke teh dejavnikov brez posledic za zdravje in brez izgube zmogljivosti.

Eden najučinkovitejših načinov urjenja astronavtov za pospeševanje je centrifuga. V njem lahko opazujete vse spremembe, ki se pojavijo v telesu pod vplivom preobremenitev. Omogoča tudi usposabljanje in prilagajanje vplivu tega dejavnika.

Vesoljski poleti in medicina

Poleti v vesolje imajo seveda zelo velik vpliv na zdravje ljudi, še posebej tistih, ki niso trenirani ali imajo kronične bolezni. Zato je pomemben vidik medicinska raziskava vseh zapletenosti letenja, vseh reakcij telesa na najrazličnejše in neverjetne vplive zunajplanetarnih sil.

Let v breztežnostnem okolju sili sodobno medicino in biologijo, da iznajdeta in oblikujeta (in seveda izvajata) nabor ukrepov, ki astronavtom zagotavljajo normalno prehrano, počitek, oskrbo s kisikom, ohranjanje delovne sposobnosti ipd.

Poleg tega je medicina zasnovana tako, da astronavtom nudi dostojno pomoč v primeru nepredvidenih izrednih razmer, pa tudi zaščito pred vplivom neznanih sil drugih planetov in vesolja. To je precej težko, zahteva veliko časa in truda, veliko teoretično bazo ter uporabo le najnovejše sodobne opreme in zdravil.

Poleg tega ima medicina, skupaj s fiziko in biologijo, nalogo zaščititi astronavte pred fizičnimi dejavniki vesoljskih razmer, kot so:

• temperatura;
• sevanje;
• pritisk;
• meteoriti.

Zato je preučevanje vseh teh dejavnikov in značilnosti zelo pomembno.

v biologiji

Vesoljska biologija, tako kot katera koli druga biološka znanost, ima določen nabor metod, ki ji omogočajo izvajanje raziskav, zbiranje teoretičnega gradiva in potrditev s praktičnimi zaključki. Ti načini ne ostanejo nespremenjeni skozi čas, ampak so predmet posodobitev in posodobitev v skladu s trenutnim časom. Vendar pa so zgodovinsko uveljavljene metode biologije še vedno pomembne do danes. Tej vključujejo:

1. Opazovanje.
2. Eksperimentirajte.
3. Zgodovinska analiza.
4. Opis.
5. Primerjava.

Te metode biološkega raziskovanja so osnovne in relevantne v vsakem trenutku. Obstajajo pa še številni drugi, ki so nastali z razvojem znanosti in tehnologije, elektronske fizike in molekularne biologije. Imenujejo se sodobni in igrajo največjo vlogo pri preučevanju vseh bioloških, kemičnih, medicinskih in fizioloških procesov.

Sodobne metode

1. Metode genskega inženiringa in bioinformatike. To vključuje agrobakterijsko in balistično transformacijo, PCR (verižne reakcije s polimerazo). Vloga tovrstnih bioloških raziskav je velika, saj prav te omogočajo iskanje rešitev za problem prehrane in nasičenosti s kisikom ter kabine za udobno stanje astronavtov.
2. Metode proteinske kemije in histokemije. Omogoča nadzor nad beljakovinami in encimi v živih sistemih.
3. Uporaba fluorescenčne mikroskopije, mikroskopija visoke ločljivosti.
4. Uporaba molekularne biologije in biokemije in njihove raziskovalne metode.
5. Biotelemetrija- metoda, ki je rezultat kombinacije dela inženirjev in zdravnikov na biološki osnovi. Omogoča vam nadzor nad vsemi fiziološko pomembnimi funkcijami telesa na daljavo z uporabo radijskih komunikacijskih kanalov med človeškim telesom in računalniškim snemalnikom. Vesoljska biologija uporablja to metodo kot glavno za spremljanje učinkov vesoljskih razmer na organizme astronavtov.
6. Biološka indikacija medplanetarnega prostora. Zelo pomembna metoda vesoljske biologije, ki omogoča oceno medplanetarnih stanj okolja in pridobivanje informacij o značilnostih različnih planetov. Osnova pri tem je uporaba živali z vgrajenimi senzorji. Poskusne živali (miši, psi, opice) so tiste, ki iz orbit pridobivajo informacije, ki jih zemeljski znanstveniki uporabljajo za analize in sklepe.

Sodobne metode bioloških raziskav omogočajo reševanje naprednih problemov ne le vesoljske biologije, ampak tudi univerzalnih.

Problemi vesoljske biologije

Vse naštete metode medicinskih in bioloških raziskav žal še niso uspele rešiti vseh problemov vesoljske biologije. Obstaja vrsta perečih vprašanj, ki ostajajo pereča do danes. Razmislimo o glavnih težavah, s katerimi se soočata vesoljska medicina in biologija.

1. Izbira usposobljenega osebja za polete v vesolje, katerega zdravstveno stanje bi lahko zadostilo vsem zdravstvenim zahtevam (vključno z omogočanjem astronavtom, da prestanejo stroge treninge in urjenje za polete).
2. Dostojna raven usposabljanja in oskrbe delavcev vesoljske posadke z vsem potrebnim.
3. Zagotavljanje varnosti v vseh pogledih (vključno pred neznanimi ali tujimi dejavniki vpliva z drugih planetov) delujočih ladij in struktur letal.
4. Psihofiziološka rehabilitacija astronavtov po vrnitvi na Zemljo.
5. Razvoj načinov za zaščito astronavtov in pred
6. Zagotavljanje normalnih bivalnih razmer v kabinah med poleti v vesolje.
7. Razvoj in uporaba moderniziranih računalniških tehnologij v vesoljski medicini.
8. Uvajanje vesoljske telemedicine in biotehnologije. Z uporabo metod teh znanosti.
9. Reševanje medicinskih in bioloških problemov za udobne polete astronavtov na Mars in druge planete.
10. Sinteza farmakoloških učinkovin, ki bodo rešile problem oskrbe vesolja s kisikom.

Razvite, izboljšane in celovito uporabljene metode biomedicinskih raziskav bodo zagotovo omogočile reševanje vseh zastavljenih nalog in obstoječih problemov. Kdaj pa se bo to zgodilo, je zapleteno in precej nepredvidljivo vprašanje.

Treba je opozoriti, da vsa ta vprašanja obravnavajo ne le ruski znanstveniki, ampak tudi znanstveni svet vseh držav sveta. In to je velik plus. Konec koncev bo skupno raziskovanje in iskanje dalo neprimerno večji in hitrejši pozitiven rezultat. Tesno globalno sodelovanje pri reševanju vesoljskih problemov je ključ do uspeha pri raziskovanju zunajplanetarnega vesolja.

Sodobni dosežki

Takih dosežkov je veliko. Navsezadnje se vsak dan izvaja intenzivno, temeljito in mukotrpno delo, ki nam omogoča, da najdemo vedno več novih materialov, sklepamo in oblikujemo hipoteze.

Eno najpomembnejših odkritij 21. stoletja v kozmologiji je bilo odkritje vode na Marsu. To je takoj povzročilo na desetine hipotez o prisotnosti ali odsotnosti življenja na planetu, o možnosti selitve zemljanov na Mars itd.

Drugo odkritje je bilo, da so znanstveniki določili starostni razpon, v katerem je človek lahko v vesolju čim bolj udoben in brez hujših posledic. Ta starost se začne pri 45 letih in konča pri približno 55-60 letih. Mladi, ki gredo v vesolje, ob vrnitvi na Zemljo zelo psihično in fiziološko trpijo ter se težko prilagajajo in obnavljajo.

Vodo so odkrili tudi na Luni (2009). Na Zemljinem satelitu so našli tudi živo srebro in velike količine srebra.

Biološke raziskovalne metode ter inženirski in fizikalni indikatorji nam omogočajo zanesljivo sklepati, da so učinki ionskega sevanja in obsevanja v vesolju neškodljivi (vsaj ne bolj škodljivi kot na Zemlji).

Znanstvene raziskave so dokazale, da dolgotrajno bivanje v vesolju ne pušča odtisa na fizičnem zdravju astronavtov. Psihične težave pa ostajajo.

Izvedene so bile študije, ki dokazujejo, da se višje rastline različno odzivajo na bivanje v vesolju. Semena nekaterih rastlin med raziskavo niso pokazala nobenih genetskih sprememb. Drugi so, nasprotno, pokazali očitne deformacije na molekularni ravni.

Poskusi na celicah in tkivih živih organizmov (sesalcev) so dokazali, da prostor ne vpliva na normalno stanje in delovanje teh organov.

Različne vrste medicinskih študij (tomografija, MRI, preiskave krvi in ​​urina, kardiogram, računalniška tomografija itd.) so privedle do zaključka, da fiziološke, biokemične in morfološke značilnosti človeških celic ostanejo nespremenjene med bivanjem v vesolju do 86 let. dnevi.

V laboratorijskih pogojih je bil poustvarjen umetni sistem, ki omogoča, da se čim bolj približamo stanju breztežnosti in tako preučujemo vse vidike vpliva tega stanja na telo. To pa je omogočilo razvoj številnih preventivnih ukrepov za preprečevanje učinkov tega dejavnika med človeškim letom brez gravitacije.

Rezultati eksobiologije so vključevali podatke, ki kažejo na prisotnost organskih sistemov zunaj zemeljske biosfere. Do zdaj je postala mogoča le teoretična formulacija teh predpostavk, kmalu pa nameravajo znanstveniki pridobiti praktične dokaze.

Zahvaljujoč raziskavam biologov, fizikov, zdravnikov, ekologov in kemikov so bili ugotovljeni globoki mehanizmi človeškega vpliva na biosfero. To je postalo mogoče z ustvarjanjem umetnih ekosistemov zunaj planeta in nanje enakim vplivom kot na Zemlji.

To niso vsi današnji dosežki vesoljske biologije, kozmologije in medicine, ampak le glavni. Obstaja velik potencial, katerega uresničevanje je naloga naštetih ved za prihodnost.

Življenje v vesolju

Po sodobnih predstavah lahko življenje v vesolju obstaja, saj nedavna odkritja potrjujejo prisotnost na nekaterih planetih ustreznih pogojev za nastanek in razvoj življenja. Vendar pa so mnenja znanstvenikov o tem vprašanju razdeljena v dve kategoriji:

• nikjer razen na Zemlji ni življenja, nikoli ga ni bilo in nikoli ne bo;
• V prostranstvih vesolja obstaja življenje, vendar ga ljudje še niso odkrili.

Katera hipoteza je pravilna, se odloči vsak sam. Za oboje je dovolj dokazov in ovržb.

Izstrelitev prvega umetnega zemeljskega satelita leta 1957 in nadaljnji razvoj astronavtike sta pred različna področja znanosti postavila velike in kompleksne probleme. Pojavile so se nove veje znanja. En od njih - vesoljska biologija.

Že leta 1908 je K. E. Tsiolkovsky izrazil idejo, da bo po ustvarjanju umetnega zemeljskega satelita, ki se lahko brez poškodb vrne na Zemljo, naslednji korak reševanje bioloških problemov, povezanih z zagotavljanjem življenja posadk vesoljskih ladij. Preden se je prvi zemljan – državljan Sovjetske zveze Jurij Aleksejevič Gagarin – namreč podal v vesoljski polet z vesoljskim plovilom Vostok-1, so bile opravljene obsežne medicinske in biološke raziskave na umetnih zemeljskih satelitih in vesoljskih plovilih. V vesoljski polet so ponesli morske prašičke, miši, pse, višje rastline in alge (klorelo), različne mikroorganizme, rastlinska semena, izolirane človeške in zajčje tkivne kulture ter druge biološke objekte. Ti poskusi so znanstvenikom omogočili sklep, da je življenje v vesoljskem poletu (vsaj ne predolgo) možno. To je bil prvi pomemben dosežek novega področja naravoslovja - vesoljske biologije.

Miši so testirane v pogojih ničelne gravitacije.

Kakšne so naloge vesoljske biologije? Kaj je predmet njenega raziskovanja? Kaj je posebnega pri metodah, ki jih uporablja? Najprej odgovorimo na zadnje vprašanje. Vesoljska biologija poleg fizioloških, genetskih, radiobioloških, mikrobioloških in drugih bioloških raziskovalnih metod široko uporablja dosežke fizike, kemije, astronomije, geofizike, radioelektronike in mnogih drugih ved.

Rezultati vseh meritev med letom morajo biti posredovani po radijskih telemetričnih linijah. Zato je biološka radiotelemetrija (biotelemetrija) glavna raziskovalna metoda. Je tudi sredstvo nadzora med poskusi v vesolju. Uporaba radiotelemetrije pusti določen pečat na metodologiji in tehnologiji bioloških poskusov. Dejstvo, ki ga je v normalnih kopenskih razmerah mogoče precej enostavno upoštevati ali izmeriti (npr. posejati kulture mikroorganizmov, vzeti vzorec za analizo, ga zabeležiti, izmeriti hitrost rasti rastlin ali bakterij, določiti intenzivnost dihanja, pulz). hitrost itd.), v vesolju postane kompleksen znanstveni in tehnični problem. Še posebej, če se poskus izvaja na zemeljskih satelitih brez posadke ali vesoljskih plovilih brez posadke. Pri tem je treba vse vplive na proučevani živi objekt in vse izmerjene količine z ustreznimi senzorji in radijskimi napravami pretvoriti v električne signale, ki opravljajo različne vloge. Nekateri od njih lahko služijo kot ukaz za kakršno koli manipulacijo z rastlinami, živalmi ali drugimi predmeti preučevanja, drugi nosijo informacije o stanju predmeta ali procesa, ki se preučuje.

Tako je za metode vesoljske biologije značilna visoka stopnja avtomatizacije in so tesno povezane z radijsko elektroniko in elektrotehniko, radiotelemetrijo in računalniško tehnologijo. Raziskovalec mora dobro poznati vsa ta tehnična sredstva, poleg tega pa mora poglobljeno poznati mehanizme različnih bioloških procesov.

S kakšnimi izzivi se sooča vesoljska biologija? Najpomembnejši med njimi so trije: 1. Študij vpliva pogojev vesoljskih letov in vesoljskih dejavnikov na žive organizme Zemlje. 2. Študij bioloških osnov zagotavljanja življenja med poleti v vesolje, na nezemeljskih in planetarnih postajah. 3. Iskanje žive snovi in ​​organskih snovi v vesolju ter preučevanje značilnosti in oblik nezemeljskega življenja. Pogovorimo se o vsakem od njih.

Vesoljska biologija je veja biologije, ki preučuje značilnosti obstoja živih organizmov v nezemeljskih razmerah, vpliv kozmičnih dejavnikov nanje, pa tudi možnost obstoja življenja na drugih planetih.

Pojav in razvoj vesoljske biologije je povezan z uspehi sodobne znanosti in raketne tehnologije, ki je omogočila izvedbo poletov izven Zemljine atmosfere.

Vesoljska biologija razvija raziskovalne metode in sredstva za zagotavljanje življenjske aktivnosti ljudi in živali v pogojih vesoljskega leta, ko lahko različni dejavniki hkrati vplivajo na živi organizem. Najprej je to ionizirajoče sevanje (glej Kozmično sevanje), pospešek in breztežnost, pa tudi dolgotrajna izolacija v pogojih omejene telesne dejavnosti, umetne atmosfere, nekaterih prehranskih značilnosti itd. Učinek teh dejavnikov na človeka, živali in rastline proučujemo v laboratorijskih pogojih, ki simulirajo posamezne dejavnike vesoljskih poletov, ali v poletih na umetnih zemeljskih satelitih in vesoljskih plovilih, ki jih neposredno upravlja človek.

Pri reševanju problema obstoja življenja na drugih planetih se proučujejo naravne razmere teh planetov, analizira se sestava meteoritov v primerjavi z oblikami manifestacije življenja na Zemlji v različnih podnebnih razmerah (Arktika, Antarktika, gore, puščave itd.).

Kot predmet raziskovanja se uporabljajo živali (opice, psi, miši, morski prašički), žuželke (muhe Drosophila itd.), Rastline (enocelične alge - semena pšenice, graha, čebule itd.).

Študije živali, ki so letele na različnih letalih (vključno z raketami), so zagotovile znanstvene dokaze o možnosti človekovih poletov v vesolje.

V procesu medicinskih in bioloških raziskav se preučujejo funkcionalni sistemi telesa (kardiovaskularni, dihalni, prebavni itd.), Označujejo njegovo splošno stanje, meje tolerance na učinke škodljivih dejavnikov; izvajajo študije zaščitnih funkcij telesa, biokemične študije krvi, urina, stanja hematopoetskih funkcij z uporabo citoloških in histoloških metod. Genetske študije procesov prenosa dednih lastnosti in rasti pod vplivom dejavnikov vesoljskih letov potekajo na rastlinah in vinskih mušicah.

Sodobne metode in oprema se pogosto uporabljajo pri raziskovanju vesoljske biologije. Tako se za preučevanje in spremljanje stanja različnih funkcionalnih sistemov uporablja elektrofiziološka oprema (elektroencefalografi, elektrokardiografi, miografi itd.); za merjenje fizičnih in fizioloških parametrov, ki označujejo stanje predmeta preučevanja in njegove življenjske pogoje neposredno med letom - telemetrične metode, televizija, ki vam omogoča opazovanje predmeta od daleč, računalniki, ki omogočajo pravočasno in natančno obdelavo informacij potrebno za spremljanje stanja živega predmeta, ki se nahaja v kabini vesoljskega plovila.

Dobljeni podatki o vplivu posameznih dejavnikov vesoljskih poletov na žive organizme so omogočili razvoj zaščitnih ukrepov za varnost človekovih letov v vesolju - hermetične kabine, sredstva za zaščito pred ionizirajočim sevanjem itd. (glej Vesoljska medicina).

Velik in zelo kompleksen problem vesoljske biologije je razvoj sredstev za zagotavljanje normalnega človekovega življenja med poletom v vesolje. Izbira ustreznega sistema za vzdrževanje življenja astronavta je odvisna od trajanja vesoljskega leta. Tako se za le nekaj dni trajajoč let uporablja sistem za vzdrževanje življenja, ki temelji na uporabi hrane, vode in kisika, vzetega iz Zemlje ali zelo učinkovitih kemičnih spojin, ki absorbirajo in sproščajo kisik.

Pri dolgotrajnih vesoljskih poletih na druge planete sončnega sistema, ko zaloge, vzete z Zemlje, ne morejo zagotoviti astronavtom, bodo uporabljeni bolj zapleteni sistemi za vzdrževanje življenja, ki temeljijo na biološkem kroženju snovi v ladijski kabini. V zvezi s tem se izvaja eksperimentalno delo za utemeljitev načel in metod zagotavljanja potrebnih pogojev za življenje ljudi v kabini vesoljskega plovila.

Za oskrbo astronavtov z zrakom se uporabljajo fizikalne ali fizikalno-kemijske metode plinskega okolja kabin, to je pretvorba uporabljenega zraka v zrak, primeren za dihanje, z rahlim dodatkom svežega, neregeneriranega zraka iz rezerv, vzetih z Zemlje.

Sistem oskrbe z vodo zajema pridobivanje vode iz človeških odpadkov (izdihanega zraka, urina). Z destilacijo, elektroosmozo, čiščenjem z ionskimi izmenjevalnimi smolami ipd. je mogoče pridobiti vodo, primerno za pitje.

Da bi astronavtom zagotovili potrebna hranila, se ustvarijo biološke skupnosti: rastlina – žival – človek. V ta namen lahko ladja uporablja alge (na primer klorelo), vrtne pridelke, živalski vrt in fitoplankton, perutnino, zajce itd. Ustvarjanje takšnih sistemov je nujen pogoj za zagotovitev človekovega leta na druge planete sončnega sistema. .

Na splošno so znanstveni dosežki vesoljske biologije močno vplivali na razvoj splošne biologije in prispevali k uspehu vesoljske medicine pri reševanju problemov zagotavljanja vesoljskih poletov ljudi.

Diapozitiv 1

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 2

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 3

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 4

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 5

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 6

Opis diapozitiva:

Za nadaljnji razvoj ekofizioloških raziskav so bili pomembni poskusi na sovjetskem biosatelitu Cosmos-110 z dvema psoma na krovu in na ameriškem biosatelitu Bios-3, na krovu katerega je bila opica. Med 22-dnevnim letom so bili psi prvič izpostavljeni ne le vplivom neizogibno inherentnih dejavnikov, ampak tudi številnim posebnim vplivom (draženje sinusnega živca z električnim tokom, stiskanje karotidnih arterij itd.). .), ki so bili namenjeni razjasnitvi značilnosti živčne regulacije krvnega obtoka v breztežnostnih razmerah. Krvni tlak pri živalih je bil zabeležen neposredno. Med letom opice na biosatelitu Bios-3, ki je trajal 8,5 dni, so odkrili resne spremembe v ciklih spanja in budnosti (fragmentacija stanj zavesti, hitri prehodi iz zaspanosti v budnost, opazno zmanjšanje faz spanja, povezanih s sanjami in globoko spanje), kot tudi motnje cirkadianega ritma nekaterih fizioloških procesov. Pogin živali, ki je sledil kmalu po predčasnem koncu leta, je bil po mnenju številnih strokovnjakov posledica vpliva breztežnostnega stanja, ki je povzročilo prerazporeditev krvi v telesu, izgubo tekočine in motnje presnovo kalija in natrija.

Diapozitiv 7

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 8

Opis diapozitiva:

Diapozitiv 9

Opis diapozitiva:

Raziskave v vesoljski biologiji so omogočile razvoj številnih zaščitnih ukrepov in pripravile možnost varnega poleta človeka v vesolje, ki so ga izvedli poleti sovjetskih in nato ameriških ladij z ljudmi na krovu. Pomen vesoljske biologije se tu ne konča. Raziskave na tem področju bodo še naprej še posebej potrebne za reševanje številnih vprašanj, zlasti za biološko raziskovanje novih vesoljskih poti. To bo zahtevalo razvoj novih metod biotelemetrije (metoda za daljinsko preučevanje bioloških pojavov in merjenje bioloških indikatorjev), ustvarjanje implantabilnih naprav za majhno telemetrijo (nabor tehnologij, ki omogočajo daljinske meritve in zbiranje informacij). operaterju ali uporabniku), pretvorbo različnih vrst energije, ki nastaja v telesu, v električno energijo, potrebno za napajanje tovrstnih naprav, nove metode »stiskanja« informacij itd. Izredno pomembno vlogo pri razvoju bo imela tudi vesoljska biologija. biokompleksov oziroma zaprtih ekoloških sistemov z avtotrofnimi in heterotrofnimi organizmi, potrebnimi za dolgotrajna leta.

Diapozitiv 1

Da bi razumeli vlogo biologije pri raziskovanju vesolja, se moramo obrniti na vesoljsko biologijo. Vesoljska biologija je kompleks pretežno bioloških ved, ki preučujejo: 1) značilnosti življenjske aktivnosti kopenskih organizmov v vesolju in med poleti vesoljskih plovil 2) načela gradnje bioloških sistemov za vzdrževanje življenja članov posadke vesoljskih ladij in postaj. 3) nezemeljske oblike življenja.

Vloga biologije pri raziskovanju vesolja

Diapozitiv 2

Vesoljska biologija je sintetična veda, ki je v eno celoto združila dosežke različnih vej biologije, letalske medicine, astronomije, geofizike, radioelektronike in mnogih drugih ved ter na njihovi podlagi ustvarila lastne raziskovalne metode. Delo na področju vesoljske biologije se izvaja na različnih vrstah živih organizmov, od virusov do sesalcev.

Diapozitiv 3

Primarna naloga vesoljske biologije je preučevanje vpliva dejavnikov vesoljskega leta (pospešek, vibracije, breztežnost, spremenjeno plinasto okolje, omejena mobilnost in popolna izolacija v zaprtih zaprtih prostorninah itd.) in vesolja (vakuum, sevanje, zmanjšano magnetno polje). moč itd.). Raziskave v vesoljski biologiji potekajo v laboratorijskih poskusih, ki tako ali drugače reproducirajo vpliv posameznih dejavnikov vesoljskih letov in vesolja. Vendar pa so najpomembnejši biološki poskusi letenja, med katerimi je mogoče preučiti vpliv kompleksa nenavadnih okoljskih dejavnikov na živi organizem.

Diapozitiv 4

Na lete z umetnimi zemeljskimi sateliti in vesoljskimi ladjami so pošiljali morske prašičke, miši, pse, višje rastline in alge (klorelo), različne mikroorganizme, rastlinska semena, izolirane človeške in zajčje tkivne kulture ter druge biološke predmete.

Diapozitiv 5

Na območjih vstopa v orbito so živali pokazale pospešek srčnega utripa in dihanja, ki je postopoma izginilo, ko je vesoljsko plovilo prešlo na orbitalni let. Najpomembnejši takojšnji učinek pospeševanja so spremembe v pljučni ventilaciji in prerazporeditvi krvi v žilnem sistemu, tudi v pljučnem obtoku, ter spremembe v refleksni regulaciji krvnega obtoka. Normalizacija pulza po izpostavljenosti pospeškom v ničelni gravitaciji poteka veliko počasneje kot po preskusih v centrifugi v zemeljskih razmerah. Tako povprečne kot absolutne vrednosti srčnega utripa v ničelni gravitaciji so bile nižje kot v ustreznih simulacijskih poskusih na Zemlji, zanje pa so značilna izrazita nihanja. Analiza motorične aktivnosti psov je pokazala dokaj hitro prilagajanje nenavadnim razmeram breztežnosti in obnovitev sposobnosti koordinacije gibov. Enake rezultate so dobili pri poskusih na opicah. Študije pogojnih refleksov pri podganah in morskih prašičkih po vrnitvi iz vesoljskega poleta so pokazale odsotnost sprememb v primerjavi s poskusi pred poletom.

Diapozitiv 6

Za nadaljnji razvoj ekofizioloških raziskav so bili pomembni poskusi na sovjetskem biosatelitu Cosmos-110 z dvema psoma na krovu in na ameriškem biosatelitu Bios-3, na krovu katerega je bila opica. Med 22-dnevnim letom so bili psi prvič izpostavljeni ne le vplivom neizogibno inherentnih dejavnikov, ampak tudi številnim posebnim vplivom (draženje sinusnega živca z električnim tokom, stiskanje karotidnih arterij itd.). .), ki so bili namenjeni razjasnitvi značilnosti živčne regulacije krvnega obtoka v breztežnostnih razmerah. Krvni tlak pri živalih je bil zabeležen neposredno. Med letom opice na biosatelitu Bios-3, ki je trajal 8,5 dni, so odkrili resne spremembe v ciklih spanja in budnosti (fragmentacija stanj zavesti, hitri prehodi iz zaspanosti v budnost, opazno zmanjšanje faz spanja, povezanih s sanjami in globoko spanje), kot tudi motnje cirkadianega ritma nekaterih fizioloških procesov. Pogin živali, ki je sledil kmalu po predčasnem koncu leta, je bil po mnenju številnih strokovnjakov posledica vpliva breztežnostnega stanja, ki je povzročilo prerazporeditev krvi v telesu, izgubo tekočine in motnje presnovo kalija in natrija.

Diapozitiv 7

Genetske študije, izvedene na orbitalnih vesoljskih poletih, so pokazale, da ima izpostavljenost vesolju stimulativen učinek na suha semena čebule in nigelle. Pospeševanje delitve celic so odkrili pri kalčkih graha, koruze in pšenice. V kulturi na sevanje odporne rase aktinomicet (bakterij) je bilo 6-krat več preživelih spor in razvijajočih se kolonij, medtem ko je bilo v na sevanje občutljivega seva (čista kultura virusov, bakterij, drugih mikroorganizmov ali celična kultura izolirana na določenem času in kraju) je prišlo do 12-kratnega zmanjšanja ustreznih kazalcev. Študije po poletu in analiza pridobljenih informacij so pokazale, da dolgotrajni vesoljski polet pri visoko organiziranih sesalcih spremlja razvoj detreninga srčno-žilnega sistema, kršitev presnove vode in soli, zlasti znatno zmanjšanje kalcija. vsebino v kosteh.

Diapozitiv 8

Kot rezultat bioloških raziskav, izvedenih na višinskih in balističnih raketah, satelitih, satelitih in drugih vesoljskih plovilih, je bilo ugotovljeno, da lahko človek relativno dolgo živi in ​​dela v pogojih vesoljskega leta. Dokazano je, da breztežnost zmanjšuje toleranco telesa na telesno aktivnost in otežuje ponovno prilagoditev na razmere normalne (zemeljske) gravitacije. Pomemben rezultat bioloških raziskav v vesolju je ugotovitev, da breztežnost nima mutagenega delovanja, vsaj v zvezi z genskimi in kromosomskimi mutacijami. Pri pripravi in ​​izvedbi nadaljnjih ekofizioloških in ekobioloških raziskav vesoljskih poletov bo glavna pozornost namenjena proučevanju vpliva breztežnosti na znotrajcelične procese, bioloških učinkov težkih delcev z velikim nabojem, dnevnega ritma fizioloških in bioloških procesov ter skupni učinki številnih dejavnikov vesoljskih poletov.

Diapozitiv 9

Raziskave v vesoljski biologiji so omogočile razvoj številnih zaščitnih ukrepov in pripravile možnost varnega poleta človeka v vesolje, ki so ga izvedli poleti sovjetskih in nato ameriških ladij z ljudmi na krovu. Pomen vesoljske biologije se tu ne konča. Raziskave na tem področju bodo še naprej še posebej potrebne za reševanje številnih vprašanj, zlasti za biološko raziskovanje novih vesoljskih poti. To bo zahtevalo razvoj novih metod biotelemetrije (metoda za daljinsko preučevanje bioloških pojavov in merjenje bioloških indikatorjev), ustvarjanje implantabilnih naprav za majhno telemetrijo (nabor tehnologij, ki omogočajo daljinske meritve in zbiranje informacij). operaterju ali uporabniku), pretvorbo različnih vrst energije, ki nastaja v telesu, v električno energijo, potrebno za napajanje tovrstnih naprav, nove metode »stiskanja« informacij itd. Izredno pomembno vlogo pri razvoju bo imela tudi vesoljska biologija. biokompleksov oziroma zaprtih ekoloških sistemov z avtotrofnimi in heterotrofnimi organizmi, potrebnimi za dolgotrajna leta.