شريحة 1

لفهم دور علم الأحياء في استكشاف الفضاء ، يجب أن ننتقل إلى بيولوجيا الفضاء. بيولوجيا الفضاءعبارة عن مجموعة من العلوم البيولوجية في الغالب التي تدرس: 1) ميزات النشاط الحيوي للكائنات الأرضية في الظروف الفضاء الخارجيوعند الطيران على مركبة فضائية 2) مبادئ بناء النظم البيولوجية لضمان حياة أفراد طاقم المركبات الفضائية والمحطات 3) أشكال الحياة خارج كوكب الأرض.

الشريحة 2


بيولوجيا الفضاء هي 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. يتم تنفيذ الأعمال 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 ، إلخ). يتم إجراء البحوث في بيولوجيا الفضاء في تجارب معملية ، إلى حد ما استنساخ تأثير العوامل الفردية للرحلات الفضائية والفضاء الخارجي. ومع ذلك ، فإن أكثر كبيرإجراء 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 أقمار صناعية للأرض ومركبات فضائية.

الشريحة 5


في مناطق الدخول إلى المدار ، أظهرت الحيوانات تسارعاً 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 تنظيم الانعكاس 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. عوامل متأصلة حتمًا ، ولكن أيضًا عدد من التأثيرات الخاصة (تهيج العصب الجيبي بالتيار الكهربائي ، تحامل الشرايين السباتية ، إلخ) ، والتي تهدف إلى توضيح سمات التنظيم العصبي للدورة الدموية في 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 رحلات الفضاء المدارية أن التواجد في الفضاء الخارجي له تأثير محفز على البصل الجاف وبذور حبة البركة. 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 مزيد من الدراسات الفيزيولوجية والبيولوجية البيئية في الرحلات الفضائية ، سيتم إيلاء الاهتمام الرئيسي لدراسة تأثير انعدام الوزن على العمليات داخل الخلايا ، والآثار البيولوجية للجزيئات الثقيلة ذات الشحنة الكبيرة ، والإيقاع اليومي للعمليات الفسيولوجية والبيولوجية ، و التأثيرات المجمعة لعدد من عوامل الرحلات الفضائية.

شريحة 9


أتاحت البحوث في بيولوجيا الفضاء تطوير عدد من التدابير الوقائية وأعدت لإمكانية رحلة آمنة إلى الفضاء لشخص ما ، وقد تم ذلك عن طريق رحلات سفن سوفيتية ثم أمريكية على متنها أشخاص على متنها. أهمية بيولوجيا الفضاء لا ينتهي 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 طويلة المدى ، أو المغلقة النظم البيئيةمع الكائنات ذاتية التغذية وغيرية التغذية.

اعرض كل الشرائح

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 هي 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. يتم تنفيذ الأعمال 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 ، إلخ). يتم إجراء البحوث في بيولوجيا الفضاء في تجارب معملية ، إلى حد ما استنساخ تأثير العوامل الفردية للرحلات الفضائية والفضاء الخارجي. ومع ذلك ، فإن التجارب البيولوجية للطيران ، والتي يمكن خلالها دراسة التأثير على الكائن الحي لمجموعة من العوامل البيئية غير العادية ، هي الأكثر أهمية.

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 أقمار صناعية للأرض ومركبات فضائية.

الشريحة 5

في مناطق الدخول إلى المدار ، أظهرت الحيوانات تسارعاً 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 تنظيم الانعكاس 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. أظهر تحليل النشاط الحركي للكلاب تكيفًا سريعًا نوعًا ما مع الظروف غير العادية لانعدام الوزن واستعادة القدرة على الحركات المنسقة. تم الحصول على نفس النتائج في التجارب على القرود. أظهرت دراسات ردود الفعل المكيفة في الفئران وخنازير غينيا بعد عودتهم من رحلة الفضاء عدم وجود 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 رحلات الفضاء المدارية أن التواجد في الفضاء الخارجي له تأثير محفز على البصل الجاف وبذور حبة البركة. 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 ارتفاعات عالية وصواريخ باليستية ، وأقمار صناعية ، ومركبات فضائية ، ومركبات فضائية أخرى ، فقد ثبت أن الشخص يمكنه العيش والعمل في ظروف الرحلات الفضائية لفترة طويلة نسبيًا. ثبت أن انعدام الوزن يقلل من تحمل الجسم للنشاط البدني ويجعل من الصعب إعادة التكيف مع ظروف الجاذبية الطبيعية (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 مزيد من الدراسات الفيزيولوجية والبيولوجية البيئية في الرحلات الفضائية ، سيتم إيلاء الاهتمام الرئيسي لدراسة تأثير انعدام الوزن على العمليات داخل الخلايا ، والآثار 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 لاحتمال رحلة آمنة إلى الفضاء لشخص ما ، والتي تم إجراؤها عن طريق رحلات سفن سوفيتية ثم أمريكية على متنها أشخاص. 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 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.

علم الأحياء الفضائية ، علم يدرس تأثير رحلات الفضاء وعوامل الفضاء الخارجي على العمليات الحياتية للكائنات الأرضية ، والبحث عن أشكال الحياة خارج كوكب الأرض. تشمل عوامل رحلة الفضاء التسارع أثناء الإقلاع والعودة إلى الأرض ، والاهتزازات أثناء الإقلاع ، وظروف المعيشة داخل المركبة الفضائية ، والعزلة عن العالم الخارجي ، وانعدام الوزن ، والبعد عن الأرض في حالة الرحلات إلى القمر والكواكب ؛ عوامل الفضاء الخارجي - الإشعاع المؤين من أحزمة إشعاع الأرض ، الإشعاع الجسدي من الشمس ، الإشعاع الكوني المجري ، انخفاض قوة المجال المغناطيسي في حالة الرحلات الجوية خارج الغلاف المغناطيسي للأرض ، الأشعة فوق البنفسجية الصلبة ، الفراغ ، التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة ، خطر النيزك. يتم إجراء البحوث في مجال بيولوجيا الفضاء على الأرض من خلال نمذجة عوامل وظروف مختلفة ، ولكن التجارب في رحلات الفضاء لها أهمية بالغة. بالإضافة إلى علماء من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (روسيا لاحقًا) والولايات المتحدة الأمريكية ، الذين قدموا أهم مساهمة في تطوير بيولوجيا الفضاء ، يشارك أيضًا علماء من فرنسا وإيطاليا و FRG وبعض البلدان الأخرى في الأبحاث البيولوجية في الفضاء الخارجي.

كانت المتطلبات الأساسية لظهور البيولوجيا الفضائية هي دراسات التأثير البيولوجي للإشعاع في الرحلات الجوية على ارتفاعات عالية للبالونات التي أجريت في ثلاثينيات القرن الماضي ، وكذلك دراسات التأثير البيولوجي للعوامل الديناميكية (التسارع ، والاهتزاز ، وانعدام الوزن على المدى القصير) و بدأ الإشعاع الكوني في رحلات الصواريخ على ارتفاعات عالية في بلادنا عام 1949. من 100 إلى 450 كم. في التجارب التي أجريت على الكلاب والقرود والأرانب والفئران وخنازير غينيا أثناء رحلات الصواريخ ، تبين أن العوامل الديناميكية المميزة لأي رحلة فضائية يتحملها الجسم تمامًا ولا تؤدي إلى أي تغييرات مهمة في حالتها الوظيفية ؛ لا ضرر تم الكشف عن آثار الإشعاع.

يمكن اعتبار عام 1957 ولادة بيولوجيا الفضاء ، عندما كانت الأولى مخلوق- كلب لايكا. أظهر تحليل معلومات القياس عن بعد أن الحياة في الفضاء ممكنة ، وكان هذا بمثابة حافز قوي للإنشاء المتسارع لمركبة فوستوك الفضائية المصممة للرحلات الفضائية المأهولة. في الفترة التي سبقت رحلة Yu. A. Gagarin ، في أربع رحلات مدارية قصيرة المدى للمركبات الفضائية السوفيتية - الأقمار الصناعية العائدة إلى الأرض (مركبة فوستوك الفضائية المعدلة) ، أجريت تجارب على مختلف الكائنات الحية والأنسجة ومزارع الخلايا. لم تكشف هذه الدراسات عن الآثار الضارة والعواقب البيولوجية طويلة المدى لرحلات الفضاء قصيرة المدى ، مما فتح الطريق للإنسان إلى الفضاء.

في السنوات اللاحقة ، أجريت تجارب بيولوجية في رحلات المركبات الفضائية المأهولة وغير المأهولة. لذلك ، في عام 1966 ، تم إجراء تجربة مع إقامة طويلة (22 يومًا) لكلبين في رحلة على القمر الصناعي Kosmos-110. في 1968-1969 ، حلقت المركبة الفضائية السوفيتية الأوتوماتيكية من سلسلة زوند ، التي تحمل السلاحف ، حول القمر. تم إجراء مجموعة من التجارب على أجسام بيولوجية مختلفة (البذور ، والنباتات ، وبيض الضفادع ، والكائنات الحية الدقيقة ، وما إلى ذلك) على المركبة الفضائية السوفيتية Kosmos-368 (1970) ، والمركبة الفضائية Soyuz ، وعلى أول محطة مدارية في العالم Salyut (1971) ؛ تجربة ألمانيا الغربية باستخدام العلقات الطبية على صواريخ عالية الارتفاع أمريكية وفرنسية ؛ تجربة إيطالية أمريكية مشتركة مع الضفادع - على القمر الصناعي OFA (1970). أجرى طاقم مركبة الفضاء أبولو 16 (1972) الدراسات الميكروبيولوجية على سطح القمر ، وكان هناك فئران على أبولو 17 مع رواد الفضاء. لحل مشاكل بيولوجيا الفضاء ، إنشاء محطتي سويوز ومير المداريتين في السبعينيات والثمانينيات ، ومختبرات طبية حيوية كجزء من مكوك الفضاء ، والمركبة الفضائية الروسية للتجارب العلمية والتكنولوجية: ساتل بيون الحيوي ومركبة الفضاء "الفوتون". على الرغم من عدم ملاحظة تغييرات كبيرة لا رجعة فيها في الكائنات الحية في ظل ظروف الطيران الفضائي المداري ، في نفس الوقت ، كان البقاء في انعدام الوزن في عدد من الحالات مصحوبًا بتغييرات كبيرة في العضلات والعظام والقلب والأوعية الدموية والجهاز الدهليزي. تشهد هذه النتائج ، من ناحية ، على حقيقة أنه ، على ما يبدو ، لا توجد قيود بيولوجية على طريقة اختراق الإنسان للفضاء ، ومن ناحية أخرى ، على الحاجة إلى التطوير والاستخدام في الرحلات الفضائية المأهولة. منع الآثار الضارة لانعدام الوزن على الكائن البشري. انطلاقا من هذا ، يجب اعتبار بيولوجيا الفضاء بمثابة الأساس العلمي لطب الفضاء ، وتتمثل مهمتها الرئيسية في تقديم الدعم الطبي والبيولوجي والصحي والصحي لأطقم الرحلات الفضائية.

بيولوجيا الفضاء هي في الأساس علم تكاملي يستخدم إنجازات مجالات أخرى من علم الأحياء لدراسة ظاهرة الحياة ، وشروط حدوثها وتوزيعها في الكون. في هذا الصدد ، يتفاعل بشكل وثيق مع الفيزياء الحيوية وعلم الأحياء الإشعاعي وعلم الأحياء الفلكي والعلوم الأخرى. على الرغم من عدم وجود علامات على وجود الحياة حتى الآن سواء على القمر أو على المريخ أو في الفضاء الخارجي ، فإن البحث عن دليل مباشر أو غير مباشر على وجودها (أو وجود أسلافها) يستمر باستخدام المركبات الفضائية الآلية بين الكواكب.

تم تقديم مساهمة كبيرة في تكوين وتطوير بيولوجيا الفضاء من قبل العلماء المحليين - O.G Gazenko ، V.V Parin ، A.I Grigoriev ، V. I. Yazdovsky ، من بين العلماء الأمريكيين - J. قاد فرق العلماء والمهندسين الذين كان من المفترض أن يجيبوا على سؤال إمكانية الحياة والعمل في الفضاء دون الإضرار بصحة الإنسان والتأكد من تنفيذ برنامج الرحلة المخطط لها.

مضاءة: أساسيات بيولوجيا وطب الفضاء. م ، 1975. ت 2. كتاب. 2 ؛ بيولوجيا الفضاء والطب. م ، 1994. [T. 2] ؛ المحطة المدارية مير. بيولوجيا الفضاء والطب. M.، 2001. T. 2؛ Grigoriev A.I. ، Ilyin E.A. الحيوانات في الفضاء. إلى الذكرى الخمسين لبيولوجيا الفضاء // نشرة الأكاديمية الروسية للعلوم. 2007. V. 77. No. 11.

1 من 9

عرض تقديمي حول الموضوع:دور علم الأحياء في أبحاث الفضاء

رقم الشريحة 1

وصف الشريحة:

دور علم الأحياء في أبحاث الفضاء لفهم دور علم الأحياء في أبحاث الفضاء ، يجب أن ننتقل إلى بيولوجيا الفضاء. بيولوجيا الفضاء هي مجموعة معقدة من العلوم البيولوجية في الغالب التي تدرس: بناء أنظمة بيولوجية لدعم حياة أفراد طاقم المركبات الفضائية والمحطات 3) أشكال الحياة خارج كوكب الأرض.

رقم الشريحة 2

وصف الشريحة:

بيولوجيا الفضاء هي 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. يتم تنفيذ الأعمال في بيولوجيا الفضاء على أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، من الفيروسات إلى الثدييات.

رقم الشريحة 3

وصف الشريحة:

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 ، إلخ). يتم إجراء البحوث في بيولوجيا الفضاء في تجارب معملية ، إلى حد ما استنساخ تأثير العوامل الفردية للرحلات الفضائية والفضاء الخارجي. ومع ذلك ، فإن التجارب البيولوجية للطيران ، والتي يمكن خلالها دراسة التأثير على الكائن الحي لمجموعة من العوامل البيئية غير العادية ، هي الأكثر أهمية.

رقم الشريحة 4

وصف الشريحة:

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 أقمار صناعية للأرض ومركبات فضائية.

رقم الشريحة 5

وصف الشريحة:

في مناطق الدخول إلى المدار ، أظهرت الحيوانات تسارعاً 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 تنظيم الانعكاس 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. أظهر تحليل النشاط الحركي للكلاب تكيفًا سريعًا نوعًا ما مع الظروف غير العادية لانعدام الوزن واستعادة القدرة على الحركات المنسقة. تم الحصول على نفس النتائج في التجارب على القرود. أظهرت دراسات ردود الفعل المكيفة في الفئران وخنازير غينيا بعد عودتهم من رحلة الفضاء عدم وجود تغييرات مقارنة بتجارب ما قبل الرحلة.

رقم 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. عوامل متأصلة حتمًا ، ولكن أيضًا عدد من التأثيرات الخاصة (تهيج العصب الجيبي بالتيار الكهربائي ، تحامل الشرايين السباتية ، إلخ) ، والتي تهدف إلى توضيح سمات التنظيم العصبي للدورة الدموية في 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.

رقم الشريحة 7

وصف الشريحة:

أظهرت الدراسات الجينية التي أجريت في رحلات الفضاء المدارية أن التواجد في الفضاء الخارجي له تأثير محفز على البصل الجاف وبذور حبة البركة. 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.

رقم الشريحة 8

وصف الشريحة:

نتيجة للدراسات البيولوجية التي أجريت على ارتفاعات عالية وصواريخ باليستية ، وأقمار صناعية ، ومركبات فضائية ، ومركبات فضائية أخرى ، فقد ثبت أن الشخص يمكنه العيش والعمل في ظروف الرحلات الفضائية لفترة طويلة نسبيًا. ثبت أن انعدام الوزن يقلل من تحمل الجسم للنشاط البدني ويجعل من الصعب إعادة التكيف مع ظروف الجاذبية الطبيعية (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 مزيد من الدراسات الفيزيولوجية والبيولوجية البيئية في الرحلات الفضائية ، سيتم إيلاء الاهتمام الرئيسي لدراسة تأثير انعدام الوزن على العمليات داخل الخلايا ، والآثار البيولوجية للجزيئات الثقيلة ذات الشحنة الكبيرة ، والإيقاع اليومي للعمليات الفسيولوجية والبيولوجية ، و التأثيرات المجمعة لعدد من عوامل الرحلات الفضائية.

رقم الشريحة 9

وصف الشريحة:

أتاحت الأبحاث في بيولوجيا الفضاء تطوير عدد من التدابير الوقائية وأعدت لاحتمال رحلة آمنة إلى الفضاء لشخص ما ، والتي تم إجراؤها عن طريق رحلات سفن سوفيتية ثم أمريكية على متنها أشخاص. 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 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 للأرض ، قادر على العودة إلى الأرض دون ضرر ، فإن الحل مشاكل بيولوجيةالمرتبطة بضمان حياة أطقم المركبات الفضائية. 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 الراديوي 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 لتحليلها ، 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 أجريت 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 الراديوية ، والتي تلعب دورًا مختلفًا. يمكن أن يكون بعضها بمثابة أمر 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. دعونا نتحدث عن كل منهم.