البحوث الطبية البيولوجية في الفضاء. عرض تقديمي حول موضوع "دور البيولوجيا في أبحاث الفضاء" دور البيولوجيا في أبحاث الفضاء

يشمل علم الأحياء الكثير من الأقسام المختلفة ، الشركات التابعة الكبيرة والصغيرة. وكل واحد منهم مهم ليس فقط في حياة الإنسان ، ولكن أيضًا للكوكب بأسره.

للقرن الثاني على التوالي ، حاول الناس ليس فقط دراسة التنوع الأرضي للحياة بجميع مظاهرها ، ولكن أيضًا لمعرفة ما إذا كانت هناك حياة خارج الكوكب ، في الفضاء الخارجي. يتم التعامل مع هذه القضايا من قبل علم خاص - بيولوجيا الفضاء. عنها و سيتم مناقشتهافي مراجعتنا.

الفصل

هذا العلم حديث العهد نسبيًا ، ولكنه يتطور بشكل مكثف للغاية. الجوانب الرئيسية للدراسة هي:

1. عوامل الفضاء الخارجيوتأثيرها على كائنات الكائنات الحية ، النشاط الحيوي لجميع الأنظمة الحية في الفضاء أو الطائرات.
2. تطور الحياة على كوكبنا بمشاركة الفضاء وتطور النظم الحية واحتمال وجود الكتلة الحيوية خارج كوكبنا.
3. إمكانيات بناء أنظمة مغلقة وخلق ظروف معيشية حقيقية فيها من أجل التطور المريح ونمو الكائنات الحية في الفضاء الخارجي.

يعتبر طب الفضاء وعلم الأحياء من العلوم وثيقة الصلة التي تدرس بشكل مشترك الحالة الفسيولوجية للكائنات الحية في الفضاء ، وانتشارها في الفضاءات بين الكواكب والتطور.

بفضل البحث في هذه العلوم ، أصبح من الممكن تحديد الظروف المثلى للعثور على أشخاص في الفضاء ، ودون التسبب في أي ضرر للصحة. تم جمع مواد ضخمة عن وجود الحياة في الفضاء ، وقدرة النباتات والحيوانات (أحادية الخلية ، متعددة الخلايا) على العيش والتطور في انعدام الوزن.

تاريخ تطور العلم

تعود جذور بيولوجيا الفضاء إلى الزمن القديمعندما شاهده الفلاسفة والمفكرون - علماء الطبيعة أرسطو ، وهيراقليطس ، وأفلاطون وغيرهم السماء المرصعة بالنجومفي محاولة للتعرف على علاقة القمر والشمس بالأرض ، لفهم أسباب تأثيرهما على الأراضي الزراعية والحيوانات.

في وقت لاحق ، في العصور الوسطى ، بدأت المحاولات لتحديد شكل الأرض وشرح دورانها. لفترة طويلة ، كانت هناك نظرية أنشأها بطليموس. تحدثت عن حقيقة أن الأرض وجميع الكواكب الأخرى و الأجرام السماويةيتحرك حولها

ومع ذلك ، تم العثور على عالم آخر ، هو القطب نيكولاس كوبرنيكوس ، الذي أثبت مغالطة هذه العبارات واقترح نظامه الخاص به ، وهو نظام مركزية الشمس لهيكل العالم: في المركز توجد الشمس ، وكل الكواكب تتحرك حولها. الشمس هي أيضا نجمة. تم دعم وجهات نظره من قبل أتباع جيوردانو برونو ، نيوتن ، كبلر ، جاليليو.

ومع ذلك ، فقد ظهرت بيولوجيا الفضاء كعلم بعد ذلك بكثير. فقط في القرن العشرين ، طور العالم الروسي كونستانتين إدواردوفيتش تسيولكوفسكي نظامًا يسمح للناس باختراق أعماق الفضاء ودراستهم ببطء. يعتبر بحق أبو هذا العلم. ايضا دور كبيرلعبت الاكتشافات في الفيزياء والفيزياء الفلكية وكيمياء الكم والميكانيكا لأينشتاين وبوهر وبلانك ولانداو وفيرمي وكابتسا وبوغوليوبوف وغيرهم في تطوير علم الأحياء الكوني.

جديد بحث علمي، التي سمحت للناس بالقيام برحلات جوية مخططة منذ فترة طويلة إلى الفضاء ، جعلت من الممكن تحديد مبررات طبية وبيولوجية محددة لسلامة وتأثير الظروف خارج كوكب الأرض التي صاغها تسيولكوفسكي. ما هو جوهرهم؟

1. أُعطي العلماء تبريرًا نظريًا لتأثير انعدام الوزن على كائنات الثدييات.
2. قام بنمذجة عدة خيارات لتهيئة ظروف الفضاء في المختبر.
3. اقترح خيارات للحصول على الطعام والماء من قبل رواد الفضاء بمساعدة النباتات وتداول المواد.

وهكذا ، كان تسيولكوفسكي هو من أرسى جميع الافتراضات الأساسية للملاحة الفضائية ، والتي لم تفقد أهميتها اليوم.

انعدام الوزن

تسمح الأبحاث البيولوجية الحديثة في مجال دراسة تأثير العوامل الديناميكية على جسم الإنسان في ظروف الفضاء لرواد الفضاء بالتخلص من التأثير السلبي لهذه العوامل إلى أقصى حد.

هناك ثلاث خصائص ديناميكية رئيسية:

• اهتزاز؛
• التسريع؛
• انعدام الوزن.

إن انعدام الوزن هو الأكثر غرابة والأكثر أهمية من حيث تأثيره على جسم الإنسان. هذه حالة تختفي فيها قوة الجاذبية ولا يتم استبدالها بتأثيرات قصور ذاتي أخرى. في هذه الحالة ، يفقد الشخص تمامًا القدرة على التحكم في موضع الجسم في الفضاء. تبدأ هذه الحالة بالفعل في الطبقات الدنيا من الكون وتستمر في جميع أنحاء فضاءه.

أظهرت الدراسات الطبية والبيولوجية أن التغيرات التالية تحدث في جسم الإنسان في حالة انعدام الوزن:

1. تسارع ضربات القلب.
2. استرخاء العضلات (يختفي اللون).
3. انخفاض الأداء.
4. الهلوسة المكانية ممكنة.

يستطيع الشخص الذي يعاني من انعدام الوزن البقاء لمدة تصل إلى 86 يومًا دون الإضرار بالصحة. لقد تم إثبات ذلك تجريبياً وتأكيده من وجهة نظر طبية. ومع ذلك ، فإن إحدى مهام علم الأحياء والطب في الفضاء اليوم هي تطوير مجموعة من التدابير لمنع تأثير انعدام الوزن على جسم الإنسان بشكل عام ، والقضاء على التعب ، وزيادة الأداء الطبيعي وتعزيزه.

هناك عدد من الشروط التي يلاحظها رواد الفضاء للتغلب على انعدام الوزن والحفاظ على السيطرة على الجسم:

من أجل تحقيق نتائج جيدة في التغلب على انعدام الوزن ، يخضع رواد الفضاء لتدريب شامل على الأرض. لكن لسوء الحظ ، لا تسمح الأجهزة الحديثة حتى الآن بخلق مثل هذه الظروف في المختبر. على كوكبنا ، لا يمكن التغلب على قوة الجاذبية. إنه أيضًا أحد التحديات المستقبلية لبيولوجيا الفضاء والطب.

قوى التسارع في الفضاء (التسارع)

عامل مهم آخر يؤثر على جسم الإنسان في الفضاء هو التسارع أو الحمل الزائد. يتم تقليل جوهر هذه العوامل إلى إعادة توزيع غير متساوية للحمل على الجسم أثناء الحركات القوية عالية السرعة في الفضاء. هناك نوعان رئيسيان من التسارع:

• المدى القصير؛
• طويل.

كما تظهر الدراسات الطبية الحيوية ، فإن كلا التسارعين مهمان للغاية في التأثير على الحالة الفسيولوجية لجسم رائد الفضاء.

لذلك ، على سبيل المثال ، تحت تأثير التسارعات قصيرة المدى (تدوم أقل من ثانية واحدة) ، يمكن أن تحدث تغييرات لا رجعة فيها في الجسم على المستوى الجزيئي. أيضًا ، إذا كانت الأعضاء غير مدربة ، ضعيفة بما يكفي ، فهناك خطر تمزق أغشيتها. يمكن تنفيذ هذه التأثيرات أثناء فصل الكبسولة عن رائد الفضاء في الفضاء ، أو أثناء طرده ، أو أثناء هبوط المركبة الفضائية في المدارات.

لذلك ، من المهم جدًا أن يخضع رواد الفضاء لفحص طبي شامل وتدريب بدني معين قبل الطيران إلى الفضاء.

يحدث التسارع طويل المدى أثناء إطلاق وهبوط صاروخ ، وكذلك أثناء الطيران في بعض الأماكن المكانية في الفضاء. وتأثير هذه التسارع على الجسم بحسب معطيات البحث العلمي الطبي هو كما يلي:

• زيادة معدل ضربات القلب والنبض.
• تسريع التنفس
• هناك حدوث الغثيان والضعف وشحوب الجلد.
• تعاني الرؤية ، يظهر فيلم أحمر أو أسود أمام العينين ؛
• إحساس محتمل بالألم في المفاصل والأطراف.
• تقلص قوة العضلات.
• تغييرات التنظيم العصبي.
• يصبح تبادل الغازات في الرئتين وفي الجسم ككل مختلفًا ؛
• قد يحدث التعرق.

تجبر أحمال الـ G وانعدام الوزن علماء الطب على ابتكار طرق مختلفة. السماح بالتكيف وتدريب رواد الفضاء حتى يتمكنوا من تحمل تأثير هذه العوامل دون عواقب على الصحة ودون فقدان الكفاءة.

واحدة من أكثر طرق فعالةتدريب رواد الفضاء من أجل التسريع هو جهاز طرد مركزي. يمكنك فيه ملاحظة جميع التغييرات التي تحدث في الجسم تحت تأثير الأحمال الزائدة. كما يسمح لك بالتدريب والتكيف مع تأثير هذا العامل.

رحلة الفضاء والطب

الرحلات إلى الفضاء ، بالطبع ، لها تأثير كبير تأثير كبيرعلى صحة الناس ، وخاصة أولئك الذين لم يتم تدريبهم أو لديهم الأمراض المزمنة. لذلك ، فإن أحد الجوانب المهمة هو البحث الطبي لجميع التفاصيل الدقيقة للرحلة ، وجميع ردود فعل الجسم على التأثيرات الأكثر تنوعًا ولا تصدق للقوى خارج كوكب الأرض.

يجبر الطيران في حالة انعدام الوزن الطب الحديث وعلم الأحياء على ابتكار وصياغة (في نفس الوقت للتنفيذ بالطبع) مجموعة من التدابير لتزويد رواد الفضاء بالتغذية الطبيعية والراحة وإمداد الأكسجين والحفاظ على القدرة على العمل وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم الطب لتزويد رواد الفضاء بمساعدة جديرة في حالات الطوارئ غير المتوقعة ، بالإضافة إلى الحماية من تأثيرات القوى غير المعروفة للكواكب والأماكن الأخرى. إنه أمر صعب للغاية ، فهو يتطلب الكثير من الوقت والجهد ، وقاعدة نظرية كبيرة ، واستخدام أحدث المعدات والاستعدادات فقط.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطب ، إلى جانب الفيزياء والبيولوجيا ، لهما مهمة حماية رواد الفضاء من العوامل الفيزيائية لظروف الفضاء ، مثل:

• درجة الحرارة؛
• إشعاع؛
• الضغط؛
• النيازك.

لذلك ، فإن دراسة كل هذه العوامل والميزات مهمة للغاية.

في علم الأحياء

بيولوجيا الفضاء ، مثل أي علم بيولوجي آخر ، لديها مجموعة معينة من الأساليب التي تسمح بإجراء البحوث ، وتجميع المواد النظرية وتأكيدها باستنتاجات عملية. لا تبقى هذه الأساليب دون تغيير بمرور الوقت ، بل يتم تحديثها وتحديثها وفقًا للوقت الحالي. ومع ذلك ، لا تزال الأساليب الثابتة تاريخيا في علم الأحياء ذات صلة حتى يومنا هذا. وتشمل هذه:

1. الملاحظة.
2. تجربة.
3. التحليل التاريخي.
4. وصف.
5. مقارنة.

تعتبر طرق البحث البيولوجي هذه أساسية وذات صلة في أي وقت. ولكن هناك عدد من الأمور الأخرى التي نشأت مع تطور العلوم والتكنولوجيا والفيزياء الإلكترونية والبيولوجيا الجزيئية. يطلق عليهم اسم حديث ويلعبون الدور الأكبر في دراسة جميع العمليات البيولوجية والكيميائية والطبية والفسيولوجية.

الأساليب الحديثة

1. طرق الهندسة الوراثية والمعلوماتية الحيوية.وهذا يشمل التحول البكتيري الباليستي ، PCR (تفاعلات البلمرة المتسلسلة). إن دور الأبحاث البيولوجية من هذا النوع كبير ، لأنها تجعل من الممكن إيجاد خيارات لحل مشكلة التغذية وتشبع الأكسجين وكبائن لحالة مريحة لرواد الفضاء.
2. طرق كيمياء البروتين وكيمياء الأنسجة. أنها تسمح بالتحكم في البروتينات والإنزيمات في الأنظمة الحية.
3. استخدام المجهر الفلوري، الفحص المجهري فائق الدقة.
4. استخدامات البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيويةوطرق بحثهم.
5. القياس الحيوي- طريقة ناتجة عن مزيج من عمل المهندسين والأطباء على أساس بيولوجي. يسمح لك بالتحكم في جميع وظائف الجسم المهمة من الناحية الفسيولوجية عن بعد باستخدام قنوات الاتصال اللاسلكي لجسم الإنسان ومسجل الكمبيوتر. تستخدم بيولوجيا الفضاء هذه الطريقة باعتبارها الطريقة الرئيسية لتتبع تأثيرات ظروف الفضاء على الكائنات الحية لرواد الفضاء.
6. مؤشر بيولوجي للفضاء بين الكواكب. طريقة مهمة جدًا لبيولوجيا الفضاء ، والتي تجعل من الممكن تقييم حالات البيئة بين الكواكب ، للحصول على معلومات حول خصائص الكواكب المختلفة. الأساس هنا هو استخدام الحيوانات بأجهزة استشعار مدمجة. إن حيوانات التجارب (الفئران ، الكلاب ، القرود) هي التي تستخرج المعلومات من المدارات ، والتي يستخدمها علماء الأرض للتحليل والاستنتاجات.

تسمح الأساليب الحديثة للبحث البيولوجي بحل المشكلات المتقدمة ليس فقط في بيولوجيا الفضاء ، ولكن أيضًا المشكلات العالمية.

مشاكل بيولوجيا الفضاء

لسوء الحظ ، لم تتمكن جميع طرق البحث الطبية الحيوية المذكورة أعلاه من حل جميع مشاكل بيولوجيا الفضاء. هناك عدد من قضايا الساعة التي لا تزال ملحة حتى يومنا هذا. دعونا ننظر في المشاكل الرئيسية التي يواجهها طب الفضاء وعلم الأحياء.

1. اختيار موظفين مدربين لرحلات الفضاء ، والذين يمكن أن تلبي حالتهم الصحية جميع متطلبات الأطباء (بما في ذلك السماح لرواد الفضاء بتحمل تدريب وتدريب صارمين على الرحلات الجوية).
2. مستوى لائق من التدريب وتوفير كل ما يلزم لأطقم أماكن العمل.
3. ضمان السلامة من جميع النواحي (بما في ذلك العوامل غير المعروفة أو الغريبة المؤثرة من الكواكب الأخرى) إلى السفن العاملة وهياكل الطائرات.
4. إعادة التأهيل النفسي الفيزيولوجي لرواد الفضاء أثناء عودتهم إلى الأرض.
5. تطوير طرق حماية رواد الفضاء ومن
6. ضمان ظروف المعيشة الطبيعية في الكبائن أثناء الرحلات الفضائية.
7. تطوير وتطبيق تقنيات الحاسوب الحديثة في طب الفضاء.
8. تنفيذ التطبيب الفضائي عن بعد والتكنولوجيا الحيوية. استخدام طرق هذه العلوم.
9. الطبية و مشاكل بيولوجيةلرحلات مريحة لرواد الفضاء إلى المريخ والكواكب الأخرى.
10. توليف العوامل الدوائية التي ستحل مشكلة إمداد الأكسجين في الفضاء.

ستسمح بالتأكيد أساليب مطورة ومحسنة ومعقدة في تطبيق البحوث الطبية الحيوية بحل جميع المهام والمشاكل الحالية. ومع ذلك ، عندما يكون هذا سؤالًا معقدًا ولا يمكن التنبؤ به إلى حد ما.

تجدر الإشارة إلى أنه ليس فقط العلماء الروس ، ولكن أيضًا المجلس الأكاديمي لجميع دول العالم يتعامل مع كل هذه القضايا. وهذه إضافة كبيرة. بعد كل شيء ، ستعطي الأبحاث والبحث المشترك نتيجة إيجابية أكبر وأسرع بشكل غير متناسب. التعاون العالمي الوثيق في حل مشاكل الفضاء هو مفتاح النجاح في استكشاف الفضاء خارج كوكب الأرض.

إنجازات حديثة

هناك العديد من هذه الإنجازات. بعد كل شيء ، يتم تنفيذ عمل مكثف كل يوم ، شامل ومضني ، مما يسمح لك بالعثور على المزيد والمزيد من المواد الجديدة واستخلاص النتائج وصياغة الفرضيات.

كان اكتشاف الماء على المريخ من أهم اكتشافات القرن الحادي والعشرين في علم الكونيات. أدى هذا على الفور إلى ظهور عشرات الفرضيات حول وجود أو عدم وجود الحياة على الكوكب ، وحول إمكانية إعادة توطين أبناء الأرض في المريخ ، وما إلى ذلك.

اكتشاف آخر هو أن العلماء قد حددوا حدود العمر التي يمكن أن يكون فيها الشخص في الفضاء بشكل مريح قدر الإمكان وبدون عواقب وخيمة. معطى العمريبدأ في سن 45 وينتهي في حوالي 55-60 سنة. يعاني الشباب الذين يذهبون إلى الفضاء من الناحية النفسية والفسيولوجية للغاية بعد عودتهم إلى الأرض ، ويصعب عليهم التكيف وإعادة البناء.

تم اكتشاف الماء أيضًا على القمر (2009). عطارد و عدد كبير منفضة.

إن طرق البحث البيولوجي ، بالإضافة إلى المؤشرات الهندسية والفيزيائية ، تجعل من الممكن الاستنتاج بثقة حول الضرر (على الأقل ، ليس أكثر ضررًا مما هو عليه على الأرض) من آثار الإشعاع الأيوني والتعرض في الفضاء.

أثبتت الدراسات العلمية أن الإقامة الطويلة في الفضاء لا تترك بصمة على الحالة الصحة الجسديةرواد فضاء. ومع ذلك ، لا تزال هناك مشاكل نفسية.

تم إجراء دراسات تثبت أن النباتات العليا تتفاعل بشكل مختلف عن التواجد في الفضاء. لم تظهر بذور بعض النباتات في الدراسة أي تغييرات وراثية. على العكس من ذلك ، أظهر البعض الآخر تشوهات واضحة على المستوى الجزيئي.

أثبتت التجارب التي أجريت على خلايا وأنسجة الكائنات الحية (الثدييات) أن الفضاء لا يؤثر على الحالة الطبيعية وعمل هذه الأعضاء.

أدت أنواع مختلفة من الدراسات الطبية (التصوير المقطعي ، التصوير بالرنين المغناطيسي ، اختبارات الدم والبول ، مخطط القلب ، التصوير المقطعي المحوسب ، وما إلى ذلك) إلى استنتاج مفاده أن الخصائص الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والمورفولوجية للخلايا البشرية تظل دون تغيير عند البقاء في الفضاء لمدة تصل إلى 86 يومًا .

في ظل ظروف المختبر ، تم إعادة إنشاء نظام اصطناعي ، مما يجعل من الممكن الاقتراب قدر الإمكان من حالة انعدام الوزن وبالتالي دراسة جميع جوانب تأثير هذه الحالة على الجسم. هذا ، بدوره ، جعل من الممكن تطوير سلسلة من اجراءات وقائيةلمنع تأثير هذا العامل أثناء رحلة الإنسان في الجاذبية الصفرية.

أصبحت نتائج علم الأحياء الخارجية بيانات تشير إلى وجود أنظمة عضوية خارج المحيط الحيوي للأرض. حتى الآن ، أصبحت الصياغة النظرية لهذه الافتراضات فقط ممكنة ، ولكن سرعان ما يخطط العلماء للحصول على أدلة عملية.

بفضل أبحاث علماء الأحياء والفيزيائيين والأطباء وعلماء البيئة والكيميائيين ، تم الكشف عن آليات عميقة للتأثير البشري على المحيط الحيوي. لتحقيق ذلك ، أصبح من الممكن إنشاء أنظمة بيئية اصطناعية خارج الكوكب وممارسة نفس التأثير عليها كما هو الحال على الأرض.

هذه ليست كل إنجازات بيولوجيا الفضاء وعلم الكونيات والطب اليوم ، ولكنها الإنجازات الرئيسية فقط. موجود إمكانات كبيرة، التي يعتبر تنفيذها مهمة العلوم المدرجة في المستقبل.

الحياة في الفضاء

وفقًا للأفكار الحديثة ، يمكن أن توجد الحياة في الفضاء ، حيث تؤكد الاكتشافات الحديثة وجود ظروف مناسبة على بعض الكواكب لظهور الحياة وتطورها. ومع ذلك ، تنقسم آراء العلماء في هذه المسألة إلى فئتين:

• لا توجد حياة في أي مكان سوى الأرض ، لم تكن ولن تكون أبدًا ؛
• توجد حياة في مساحات شاسعة من الفضاء الخارجي ، لكن الناس لم يكتشفوها بعد.

أي من الفرضيات الصحيحة متروك لكل فرد ليقرره. وكفى بالدليل والرد على الواحد والآخر.

شريحة 1

لفهم دور علم الأحياء في استكشاف الفضاء ، يجب أن ننتقل إلى بيولوجيا الفضاء. بيولوجيا الفضاء هي مجموعة من العلوم البيولوجية في الغالب والتي تدرس: 1) ملامح حياة الكائنات الأرضية في الفضاء الخارجي وأثناء الرحلات الجوية على متن المركبات الفضائية 2) مبادئ بناء النظم البيولوجية لضمان حياة أفراد طاقم المركبات الفضائية والمحطات 3 ) أشكال الحياة خارج كوكب الأرض.

دور علم الأحياء في أبحاث الفضاء

الشريحة 2

بيولوجيا الفضاء هو علم اصطناعي جمع إنجازات مختلف فروع علم الأحياء وطب الطيران وعلم الفلك والجيوفيزياء والإلكترونيات الراديوية والعديد من العلوم الأخرى وابتكر أساليب البحث الخاصة به على أساسها. يجري العمل في بيولوجيا الفضاء على أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، من الفيروسات إلى الثدييات.

الشريحة 3

تتمثل المهمة الأساسية لبيولوجيا الفضاء في دراسة تأثير عوامل الرحلات الفضائية (التسارع ، والاهتزاز ، وانعدام الوزن ، والبيئة الغازية المتغيرة ، والحركة المحدودة ، والعزلة الكاملة في الأحجام المغلقة المغلقة ، وما إلى ذلك) والفضاء الخارجي (الفراغ ، والإشعاع ، وانخفاض المجال المغناطيسي. القوة ، وما إلى ذلك). يتم إجراء البحوث في بيولوجيا الفضاء في تجارب معملية ، إلى حد ما استنساخ تأثير العوامل الفردية للرحلات الفضائية والفضاء الخارجي. ومع ذلك ، فإن أكثر هامإجراء تجارب طيران بيولوجية ، يمكن خلالها دراسة التأثير على كائن حي لمجموعة من العوامل البيئية غير العادية.

الشريحة 4

تم إرسال خنازير غينيا والفئران والكلاب والنباتات العليا والطحالب (كلوريلا) والعديد من الكائنات الحية الدقيقة وبذور النباتات وزراعات الأنسجة البشرية والأرانب المعزولة وغيرها من الكائنات البيولوجية في رحلة جوية على الأقمار الصناعية الأرضية الاصطناعية والمركبات الفضائية.

الشريحة 5

في مناطق الدخول إلى المدار ، أظهرت الحيوانات تسارعًا في زيادة معدل ضربات القلب والتنفس ، والتي اختفت تدريجياً بعد أن تحولت السفينة إلى الرحلة المدارية. التأثير الفوري الأكثر أهمية للتسارع هو التغييرات في التهوية الرئوية وإعادة توزيع الدم في نظام الأوعية الدموية ، بما في ذلك الدورة الدموية الرئوية ، وكذلك التغييرات في التنظيم الانعكاسي للدورة الدموية. يحدث تطبيع النبض بعد تأثير التسارع في انعدام الوزن بشكل أبطأ بكثير مما يحدث بعد الاختبارات على جهاز طرد مركزي تحت ظروف الأرض. كانت كل من القيم المتوسطة والمطلقة لمعدل النبض في انعدام الوزن أقل مما كانت عليه في تجارب المحاكاة المقابلة على الأرض وتميزت بتقلبات واضحة. التحليلات النشاط الحركيأظهرت الكلاب تكيفًا سريعًا نسبيًا مع الظروف غير العادية لانعدام الوزن واستعادة القدرة على تنسيق الحركات. تم الحصول على نفس النتائج في التجارب على القرود. بحث ردود الفعل المشروطةفي الفئران وخنازير غينيا ، بعد عودتهم من رحلة الفضاء ، لم يتم العثور على تغييرات مقارنة بتجارب ما قبل الرحلة.

الشريحة 6

كانت التجارب على الساتل البيولوجي السوفيتي Kosmos-110 مع كلبين على متنها وعلى الساتل الحيوي الأمريكي Bios-3 مع وجود قرد على متنها مهمة لمواصلة تطوير خط البحث الفيزيولوجي البيئي. خلال الرحلة التي استغرقت 22 يومًا ، تعرضت الكلاب لأول مرة ليس فقط لتأثير عوامل متأصلة حتمًا ، ولكن أيضًا لعدد من التأثيرات الخاصة (تهيج العصب الجيبي بالتيار الكهربائي ، تحامل الشرايين السباتية ، إلخ. .) ، بهدف توضيح سمات التنظيم العصبي للدورة الدموية في ظل ظروف انعدام الوزن. تم تسجيل ضغط الدم الحيواني مباشرة. أثناء رحلة القرد على متن القمر الصناعي الحيوي Bios-3 ، والتي استمرت 8.5 يومًا ، تم العثور على تغييرات خطيرة في دورات النوم واليقظة (تجزئة حالات الوعي ، والانتقال السريع من النعاس إلى اليقظة ، وانخفاض ملحوظ في مراحل النوم المرتبطة مع الأحلام والنعاس العميق) ، وكذلك انتهاك الإيقاع اليومي لبعض العمليات الفسيولوجية. ووفقًا لعدد من الخبراء ، فإن موت الحيوان ، الذي أعقب نهاية الرحلة بوقت قصير ، كان بسبب تأثير انعدام الوزن ، مما أدى إلى إعادة توزيع الدم في الجسم ، وفقدان السوائل وضعف البوتاسيوم. واستقلاب الصوديوم.

شريحة 7

أظهرت الدراسات الجينية التي أجريت في الرحلات الفضائية المدارية أن التواجد في الفضاء الخارجي له تأثير محفز على البصل الجاف وبذور الحبة السوداء. تم العثور على تسريع انقسام الخلايا في شتلات البازلاء والذرة والقمح. في ثقافة سلالة مقاومة للإشعاع من الفطريات الشعاعية (البكتيريا) ، كان هناك 6 أضعاف الأبواغ الباقية والمستعمرات النامية ، بينما في سلالة حساسة للإشعاع (ثقافة نقية من الفيروسات والبكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى أو ثقافة الخلية المعزولة في في وقت معين وفي مكان معين) كان هناك انخفاض في المؤشرات المقابلة بمقدار 12 مرة. أظهرت دراسات ما بعد الرحلة وتحليل المعلومات الواردة أن رحلة الفضاء طويلة المدى في الثدييات عالية التنظيم مصحوبة بتطور تعطيل نظام القلب والأوعية الدموية ، وهو انتهاك لاستقلاب الماء والملح ، على وجه الخصوص ، انخفاض كبير في محتوى الكالسيوم في العظام.

شريحة 8

نتيجة للدراسات البيولوجية التي أجريت على علو شاهق و الصواريخ الباليستيةو AES و KKS ومركبات فضائية أخرى ، فقد ثبت أنه يمكن لأي شخص العيش والعمل في ظروف رحلات الفضاء لفترة طويلة نسبيًا. ثبت أن انعدام الوزن يقلل من تحمل الجسم النشاط البدنيويعقد إعادة التكيف مع ظروف الجاذبية العادية (الأرضية). إحدى النتائج المهمة للبحث البيولوجي في الفضاء هي إثبات حقيقة أن انعدام الوزن ليس له نشاط مطفر ، على الأقل فيما يتعلق بالطفرات الجينية والكروموسومية. عند إعداد وإجراء المزيد من الدراسات الفيزيولوجية والبيولوجية البيئية في الرحلات الفضائية ، سيتم إيلاء الاهتمام الرئيسي لدراسة تأثير انعدام الوزن على العمليات داخل الخلايا ، والتأثيرات البيولوجية للجزيئات الثقيلة ذات الشحنة الكبيرة ، والإيقاع اليومي للعمليات الفسيولوجية والبيولوجية ، و التأثيرات المجمعة لعدد من عوامل الرحلات الفضائية.

شريحة 9

أتاحت الأبحاث في بيولوجيا الفضاء تطوير عدد من التدابير الوقائية وأعدت إمكانية رحلة آمنة إلى الفضاء لشخص ما ، والتي تم تنفيذها بواسطة رحلات سفن سوفيتية ثم أمريكية على متنها أشخاص على متنها. لا تنتهي أهمية بيولوجيا الفضاء عند هذا الحد. ستستمر الحاجة إلى البحث في هذا المجال بشكل خاص لحل عدد من المشاكل ، لا سيما الاستكشاف البيولوجي لطرق الفضاء الجديدة. سيتطلب ذلك تطوير طرق جديدة للقياس الحيوي (طريقة للدراسة عن بعد للظواهر البيولوجية وقياس المؤشرات البيولوجية) ، وإنشاء أجهزة قابلة للزرع للقياس عن بُعد الصغير (مجموعة من التقنيات التي تسمح بالقياسات عن بُعد وجمع المعلومات التي سيتم توفيرها إلى المشغل أو المستخدم) ، التحويل أنواع مختلفةالطاقة الناشئة في الجسم إلى الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل مثل هذه الأجهزة ، والطرق الجديدة "لضغط" المعلومات ، وما إلى ذلك. ستلعب بيولوجيا الفضاء أيضًا دورًا مهمًا للغاية في تطوير المجمعات الحيوية اللازمة للرحلات الطويلة ، أو المغلقة النظم البيئيةمع الكائنات ذاتية التغذية وغيرية التغذية.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

وثائق مماثلة

الخصائص العامةعلوم الأحياء. مراحل تطور علم الأحياء. اكتشاف القوانين الأساسية للوراثة. نظرية الخلية وقوانين الوراثة وإنجازات الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. مسألة وظائف المادة الحية.

اختبار ، تمت إضافة 02/25/2012


منهجية علم الأحياء الحديث. المشكلات الفلسفية والمنهجية في علم الأحياء. مراحل تحول الأفكار حول مكان ودور علم الأحياء في النظام معرفة علمية. مفهوم الواقع البيولوجي. دور التفكير الفلسفي في تطوير علوم الحياة.

الملخص ، تمت الإضافة في 01/30/2010


ولادة علم الأحياء كعلم. أفكار ومبادئ ومفاهيم علم الأحياء في القرن الثامن عشر. الموافقة على نظرية التطور للدكتور داروين وتشكيل عقيدة الوراثة. وجهات النظر التطورية لامارك ، داروين ، مندل. تطور النظم متعددة الجينات والانحراف الجيني.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 01/07/2011


تأثير التصور على جودة إتقان معرفة الطلاب بعلم الأحياء في جميع مراحل الدرس. تاريخ مفهوم "الرؤية" كمبدأ تعليمي للتعليم. تصنيف المساعدات البصرية في علم الأحياء وطرق تطبيقها داخل الفصل.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 05/03/2009


الأسس النظرية والموضوع والموضوع وقوانين علم الأحياء. جوهر وتحليل وإثبات البديهيات في علم الأحياء النظري ، المعمم من قبل B.M. Mednikov ويميز الحياة واللا حياة التي تختلف عنها. ملامح النظرية الجينية للتنمية.

الملخص ، تمت الإضافة في 05/28/2010


مفهوم الأجهزة المكبرة (العدسة المكبرة ، المجهر) والغرض منها والجهاز. الأجزاء الوظيفية والتكنولوجية البناءة الرئيسية للميكروسكوب الحديث المستخدم في دروس علم الأحياء. إجراء الأعمال المخبرية في دروس علم الأحياء.

ورقة المصطلح ، تمت إضافتها في 02/18/2011


سيرة البحث و النشاط العلميتشارلز داروين ، مؤسس علم الأحياء التطوري. إثبات فرضية أصل الإنسان من سلف يشبه القرد. النقاط الرئيسية عقيدة تطورية. نطاق الانتقاء الطبيعي.

عرض ، تمت إضافة 11/26/2016


استخدام الطحالب في الفضاء. السلبية. يُطلق على العلم الذي يتعامل مع مشاكل البيولوجيا في الفضاء اسم بيولوجيا الفضاء. من المشاكل التي يستخدمها الطحالب لمنفعة البشرية في غزو الفضاء.

شريحة 1


وصف الشريحة:

الشريحة 2



وصف الشريحة:

الشريحة 3



وصف الشريحة:

الشريحة 4



وصف الشريحة:

الشريحة 5



وصف الشريحة:

الشريحة 6



وصف الشريحة:

كانت التجارب على الساتل البيولوجي السوفيتي Kosmos-110 مع كلبين على متنها وعلى الساتل الحيوي الأمريكي Bios-3 مع وجود قرد على متنها مهمة لمواصلة تطوير خط البحث الفيزيولوجي البيئي. خلال الرحلة التي استغرقت 22 يومًا ، تعرضت الكلاب لأول مرة ليس فقط لتأثير عوامل متأصلة حتمًا ، ولكن أيضًا لعدد من التأثيرات الخاصة (تهيج العصب الجيبي بالتيار الكهربائي ، تحامل الشرايين السباتية ، إلخ. .) ، بهدف توضيح سمات التنظيم العصبي للدورة الدموية في ظل ظروف انعدام الوزن. تم تسجيل ضغط الدم الحيواني مباشرة. أثناء رحلة القرد على متن القمر الصناعي الحيوي Bios-3 ، والتي استمرت 8.5 يومًا ، تم العثور على تغييرات خطيرة في دورات النوم واليقظة (تجزئة حالات الوعي ، والانتقال السريع من النعاس إلى اليقظة ، وانخفاض ملحوظ في مراحل النوم المرتبطة مع الأحلام والنعاس العميق) ، وكذلك انتهاك الإيقاع اليومي لبعض العمليات الفسيولوجية. ووفقًا لعدد من الخبراء ، فإن موت الحيوان ، الذي أعقب نهاية الرحلة بوقت قصير ، كان بسبب تأثير انعدام الوزن ، مما أدى إلى إعادة توزيع الدم في الجسم ، وفقدان السوائل وضعف البوتاسيوم. واستقلاب الصوديوم.

شريحة 7



وصف الشريحة:

شريحة 8



وصف الشريحة:

شريحة 9



وصف الشريحة:

أتاحت الأبحاث في بيولوجيا الفضاء تطوير عدد من التدابير الوقائية وأعدت إمكانية رحلة آمنة إلى الفضاء لشخص ما ، والتي تم تنفيذها بواسطة رحلات سفن سوفيتية ثم أمريكية على متنها أشخاص على متنها. لا تنتهي أهمية بيولوجيا الفضاء عند هذا الحد. ستستمر الحاجة إلى البحث في هذا المجال بشكل خاص لحل عدد من المشاكل ، لا سيما الاستكشاف البيولوجي لطرق الفضاء الجديدة. سيتطلب ذلك تطوير طرق جديدة للقياس الحيوي (طريقة للدراسة عن بُعد للظواهر البيولوجية وقياس المؤشرات البيولوجية) ، وإنشاء أجهزة قابلة للزرع للقياس عن بُعد الصغير (مجموعة من التقنيات التي تسمح بالقياسات عن بُعد وجمع المعلومات التي يجب تقديمها إلى المشغل أو المستخدم ) ، وتحويل أنواع مختلفة من الطاقة الناشئة في الجسم إلى الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل مثل هذه الأجهزة ، والطرق الجديدة "لضغط" المعلومات ، وما إلى ذلك. ستلعب بيولوجيا الفضاء أيضًا دورًا مهمًا للغاية في تطوير المجمعات الحيوية ، أو النظم البيئية المغلقة مع كائنات ذاتية التغذية وغيرية التغذية ، ضرورية للرحلات الطويلة الأجل.

طرح إطلاق أول قمر صناعي للأرض في عام 1957 والتطور الإضافي للملاحة الفضائية مشاكل كبيرة ومعقدة لمختلف مجالات العلوم. ظهرت فروع جديدة للمعرفة. واحد منهم - بيولوجيا الفضاء.

في عام 1908 ، أعرب K.E. Tsiolkovsky عن فكرة أنه بعد إنشاء قمر صناعي أرضي قادر على العودة إلى الأرض دون ضرر ، فإن حل المشكلات البيولوجية المتعلقة بضمان حياة أطقم المركبات الفضائية سيكون بدوره. في الواقع ، قبل الأرض الأولى هو مواطن الاتحاد السوفياتي Yuri Alekseevich Gagarin - ذهب في رحلة فضائية على متن مركبة الفضاء فوستوك 1 ، وأجريت أبحاث طبية وبيولوجية مكثفة على أقمار صناعية للأرض ومركبات فضائية. تم إرسال خنازير غينيا والفئران والكلاب والنباتات العليا والطحالب (كلوريلا) والعديد من الكائنات الحية الدقيقة وبذور النباتات وزراعات الأنسجة البشرية والأرانب المعزولة وغيرها من الكائنات البيولوجية على متن رحلات فضائية. سمحت هذه التجارب للعلماء باستنتاج أن الحياة في رحلة الفضاء (على الأقل ليست طويلة جدًا) ممكنة. كان هذا أول إنجاز مهم لمجال جديد من العلوم الطبيعية - بيولوجيا الفضاء.

يتم اختبار الفئران في انعدام الجاذبية.

ما هي مهام بيولوجيا الفضاء؟ ما هو موضوع بحثها؟ ما الذي يميز الأساليب التي تستخدمها؟ دعنا نجيب على السؤال الأخير أولاً. بالإضافة إلى الفسيولوجية والوراثية والبيولوجية الإشعاعية والميكروبيولوجية وغيرها الطرق البيولوجيةتستخدم أبحاث علم الأحياء الفضائية على نطاق واسع إنجازات الفيزياء والكيمياء وعلم الفلك والجيوفيزياء وإلكترونيات الراديو والعديد من العلوم الأخرى.

يجب إرسال نتائج أي قياسات أثناء الرحلة عبر خطوط القياس اللاسلكي عن بُعد. لذلك ، فإن القياس الإشعاعي البيولوجي (القياس الحيوي) هو طريقة البحث الرئيسية. وهي أيضًا وسيلة تحكم أثناء التجارب في الفضاء الخارجي. يترك استخدام القياس عن بعد الراديوي بصمة معينة على منهجية وتقنية التجارب البيولوجية. شيء يمكن ، في ظل الظروف الأرضية العادية ، أن يؤخذ في الاعتبار أو قياسه بسهولة (على سبيل المثال ، زرع مزارع من الكائنات الحية الدقيقة ، أو أخذ عينة للتحليل ، أو إصلاحها ، أو قياس معدل نمو النباتات أو البكتيريا ، أو تحديد شدة التنفس ، معدل النبض ، وما إلى ذلك) ، في الفضاء يتحول إلى مشكلة علمية وتقنية معقدة. خاصة إذا تم إجراء التجربة على أقمار صناعية غير مأهولة أو مركبة فضائية غير مأهولة. في هذه الحالة ، يجب تحويل جميع التأثيرات على الكائن الحي قيد الدراسة وجميع الكميات المقاسة إلى إشارات كهربائية بمساعدة أجهزة الاستشعار المناسبة وأجهزة الهندسة اللاسلكية ، والتي تلعب دورًا مختلفًا. يمكن أن يعمل بعضها كأمر لنوع من التلاعب بالنباتات أو الحيوانات أو كائنات أخرى للدراسة ، والبعض الآخر يحمل معلومات حول حالة الكائن أو العملية قيد الدراسة.

وبالتالي ، تتميز طرق بيولوجيا الفضاء بدرجة عالية من الأتمتة وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإلكترونيات الراديوية والهندسة الكهربائية والقياس عن بُعد الراديوي وتكنولوجيا الكمبيوتر. يجب أن يكون الباحث على دراية بكل هذه الأمور الوسائل التقنية، وبالإضافة إلى ذلك ، فهو بحاجة إلى معرفة عميقة بآليات العمليات البيولوجية المختلفة.

ما هي التحديات التي تواجه بيولوجيا الفضاء؟ أهمها ثلاثة: 1. دراسة تأثير ظروف الرحلات الفضائية والعوامل الفضائية على الكائنات الحية على الأرض. 2. دراسة الأسس البيولوجية لدعم الحياة في ظروف الطيران في الفضاء ، في المحطات الفضائية والكواكب. 3. البحث عن المواد الحية والمواد العضوية في الفضاء العالمي ودراسة خصائص وأشكال الحياة خارج كوكب الأرض. دعنا نتحدث عن كل منهم.