Суздальцева Мария
Чтобы понять какова роль биологии в космических исследованиях мы должны обратиться к космической биологии.
Цель работы: изучить влияние на живой организм комплекса необычных факторов внешней среды.
1.Изучить особенность космической биологии.
2.На примере живых организмов, определить значение лабораторных и лётных экспериментов.
3.Установить степень гуманности экспериментов.
4.Установить значение космической биологии.
Гипотеза: Возможно ли с помощью космической биологии разведать новые космические трассы и организовать космический туризм.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Исследовательская работа Значение биологии в космических исследованиях Выполнила: Суздальцева Мария Ученица МАОУ «Гимназия имени Н.В.Пушкова » Руководитель: Учитель биологии Омельченко Ю.Е
Обоснование те мы: Чтобы понять какова роль биологии в космических исследованиях мы должны обратиться к космической биологии. Цель работы: изучить влияние на живой организм комплекса необычных факторов внешней среды. Задачи: 1.Изучить особенность космической биологии. 2.На примере живых организмов, определить значение лабораторных и лётных экспериментов. 3.Установить степень гуманности экспериментов. 4.Установить значение космической биологии. Гипотеза: Возможно ли с помощью космической биологии разведать новые космические трассы и организовать космический туризм.
Введение. Космическая биология-это комплекс преимущественно биологических наук, изучающих: 1) особенности жизнедеятельности земных организмов в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах 2) принципы построения биологических систем обеспечения жизнедеятельности членов экипажей космических кораблей и станций 3) внеземные формы жизни.
Космическая биология - синтетическая наука, собравшая в единое целое достижения различных разделов биологии, авиационной медицины, астрономии, геофизики, радиоэлектроники и многих др. наук и создавшая на их основе собственные методы исследования. Работы по космической биологии ведутся на различных видах живых организмов, начиная с вирусов и заканчивая млекопитающими.
Основная часть. Первоочередная задача космической биологии - изучение влияния факторов космического полёта (ускорение, вибрация, невесомость, измененная газовая среда, ограниченная подвижность и полная изоляция в замкнутых герметичных объёмах и др.) и космического пространства (вакуум, радиация, уменьшенная напряжённость магнитного поля и др.).
Основная часть. Исследования по космической биологии ведутся в лабораторных экспериментах, в той или иной мере воспроизводящих влияние отдельных факторов космического полёта и космического пространства. Однако наиболее существенное значение имеют лётные биологические эксперименты, в ходе которых можно изучить влияние на живой организм комплекса необычных факторов внешней среды.
На искусственных спутниках Земли и космических кораблях в полет отправлялись морские свинки, мыши, собаки, высшие растения и водоросли (хлорелла), различные микроорганизмы, семена растений, изолированные культуры тканей человека и кролика и другие биологические объекты.
На участках выхода на орбиту у животных обнаруживалось ускорение учащения пульса и дыхания, которые постепенно исчезали после перехода корабля на орбитальный полёт.
Нормализация пульса после воздействия ускорений в невесомости происходит значительно медленнее, чем после испытаний на центрифуге в условиях Земли.
Анализ двигательной активности собак показал довольно быструю адаптацию к необычным условиям невесомости и восстановление способности к координированным движениям. Такие же результаты были получены и в экспериментах на обезьянах. Исследованиями условных рефлексов у крыс и морских свинок после возвращения их из космического полёта установлено отсутствие изменений по сравнению с предполётными опытами.
Важными для дальнейшего развития экофизиологического направления исследований явились эксперименты на советском биоспутнике "Космос-110" с двумя собаками на борту и на американском биоспутнике "Биос-3", на борту которого находилась обезьяна.
Генетические исследования, проведённые в орбитальных космических полётах, показали, что пребывание в космическом пространстве оказывает стимулирующий эффект на сухие семена лука и нигеллы.
В результате проведённых биологических исследований на высотных и баллистических ракетах, ИСЗ, ККС и др. космических летательных аппаратах установлено, что человек может жить и работать в условиях космического полёта сравнительно продолжительное время.
Выводы: 1.В ходе работы я выяснила,что исследования по космической биологии позволили разработать ряд защитных мероприятий и подготовили возможность безопасного полёта в космос человека, что и было осуществлено полётами советских, а затем и американских кораблей с людьми на борту. 2.Убедилась,что и сследования в этой области будут и впредь особенно нужны для биологической разведки новых космических трасс. Это потребует разработки новых методов биотелеметрии (способ дистанционного исследования биологических явлений и измерения биологических показателей), создания вживляемых устройств для малой телеметрии (совокупность технологий, позволяющая производить удалённые измерения и сбор информации для предоставления оператору или пользователю), превращения различных видов возникающей в организме энергии в необходимую для питания таких устройств электрическую энергию, новых методов "сжатия" информации и др. 3. Я изучаю, и буду продолжать изучать научную литературу по данной проблеме; Я собираюсь продолжить работу по данной теме. Потому, что убеждена,что космическая биология сыграет важную роль и в разработке необходимых для длительных полётов бикомплексов.
Список литературы: Литература 1 . Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2000. – T. 34, N 2. 2. Копаладзе Р.А. // Регламентация экспериментов на животных - этика, законодательства, альтернативы: Обзор / Под ред. Н.А. Горбуновой. - M., 1998. 3 . Лукьянов А.С., Лукьянова Л.Л., Чернавская H.M., Гилязов С.Ф. Биоэтика. Альтернативы экспериментам на животных. - M., 1996. 4 . Павлова Т.Н. Биоэтика в высшей школе. - M., 1997. 5 . Приемы работы с экспериментальными животными: Методические рекомендации. - M., 1989. 6 . Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев). - M., 1973. 7 . Фоссе P. // Лаб. животные. - 1991. - T. 1, N 1. - С. 39-45. 8 . Ховард -Джонс H. // Хроника ВОЗ. - 1985. - T. 39. - С. 3-8. 9 . Швейцер А. Упадок и возрождение культуры. - M., 1993. 10 . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. - Washington: National Academy Press, 1996. 11 . Regan T. The Case for Animal Rights. - London; N.-Y., 1984.
1 из 9
Презентация на тему: Роль биологии в космических исследованиях
№ слайда 1
Описание слайда:
Роль биологии в космических исследованияхЧтобы понять какова роль биологии в космических исследованиях мы должны обратиться к космической биологии.Космическая биология-это комплекс преимущественно биологических наук, изучающих: 1) особенности жизнедеятельности земных организмов в условиях космического пространства и при полётах на космических летательных аппаратах 2) принципы построения биологических систем обеспечения жизнедеятельности членов экипажей космических кораблей и станций 3) внеземные формы жизни.
№ слайда 2
Описание слайда:
Космическая биология - синтетическая наука, собравшая в единое целое достижения различных разделов биологии, авиационной медицины, астрономии, геофизики, радиоэлектроники и многих др. наук и создавшая на их основе собственные методы исследования. Работы по космической биологии ведутся на различных видах живых организмов, начиная с вирусов и заканчивая млекопитающими.
№ слайда 3
Описание слайда:
Первоочередная задача космической биологии - изучение влияния факторов космического полёта (ускорение, вибрация, невесомость, измененная газовая среда, ограниченная подвижность и полная изоляция в замкнутых герметичных объёмах и др.) и космического пространства (вакуум, радиация, уменьшенная напряжённость магнитного поля и др.). Исследования по космической биологии ведутся в лабораторных экспериментах, в той или иной мере воспроизводящих влияние отдельных факторов космического полёта и космического пространства. Однако наиболее существенное значение имеют лётные биологические эксперименты, в ходе которых можно изучить влияние на живой организм комплекса необычных факторов внешней среды.
№ слайда 4
Описание слайда:
На искусственных спутниках Земли и космических кораблях в полет отправлялись морские свинки, мыши, собаки, высшие растения и водоросли (хлорелла), различные микроорганизмы, семена растений, изолированные культуры тканей человека и кролика и другие биологические объекты.
№ слайда 5
Описание слайда:
На участках выхода на орбиту у животных обнаруживалось ускорение учащения пульса и дыхания, которые постепенно исчезали после перехода корабля на орбитальный полёт. Наиболее важный непосредственный эффект действия ускорений - изменения лёгочной вентиляции и перераспределение крови в сосудистой системе, в том числе в малом круге, а также изменения в рефлекторной регуляции кровообращения. Нормализация пульса после воздействия ускорений в невесомости происходит значительно медленнее, чем после испытаний на центрифуге в условиях Земли. Как средние, так и абсолютные значения частоты пульса в невесомости были ниже, чем в соответствующих моделирующих опытах на Земле, и характеризовались выраженными колебаниями. Анализ двигательной активности собак показал довольно быструю адаптацию к необычным условиям невесомости и восстановление способности к координированным движениям. Такие же результаты были получены и в экспериментах на обезьянах. Исследованиями условных рефлексов у крыс и морских свинок после возвращения их из космического полёта установлено отсутствие изменений по сравнению с предполётными опытами.
№ слайда 6
Описание слайда:
Важными для дальнейшего развития экофизиологического направления исследований явились эксперименты на советском биоспутнике "Космос-110" с двумя собаками на борту и на американском биоспутнике "Биос-3", на борту которого находилась обезьяна.Во время 22-суточного полёта собаки впервые подвергались не только влиянию неизбежно присущих факторов, но и ряду специальных воздействий (раздражение синусного нерва электрическим током, пережатие сонных артерий и т. д.), имевших целью выяснить особенности нервной регуляции кровообращения в условиях невесомости. Кровяное давление у животных регистрировалось прямым путём. Во время полёта обезьяны на биоспутнике " Биос-3", продолжавшегося 8,5 суток, были обнаружены серьёзные изменения циклов сна и бодрствования (фрагментация состояний сознания, быстрые переходы от сонливости к бодрствованию, заметное сокращение фаз сна, связанных со сновидениями и глубокой дремотой), а также нарушение суточной ритмики некоторых физиологических процессов. Последовавшая вскоре после досрочного окончания полёта смерть животного была, по мнению ряда специалистов, обусловлена влиянием невесомости, которая привела к перераспределению крови в организме, потере жидкости и нарушению обмена калия и натрия.
№ слайда 7
Описание слайда:
Генетические исследования, проведённые в орбитальных космических полётах, показали, что пребывание в космическом пространстве оказывает стимулирующий эффект на сухие семена лука и нигеллы. Ускорение деления клеток было обнаружено на проростках гороха, кукурузы, пшеницы. В культуре устойчивой к радиации расы актиномицетов (бактерии) оказалось в 6 раз больше выживших спор и развивавшихся колоний, тогда как в чувствительном к радиации штамме (чистая культура вирусов, бактерий, других микроорганизмов или культура клеток, изолированная в определённое время и в определённом месте) произошло снижение соответствующих показателей в 12 раз. Послеполётные исследования и анализ полученной информации показали, что длительный космический полёт сопровождается у высокоорганизованных млекопитающих развитием детренированности сердечнососудистой системы, нарушением водно-солевого обмена, в частности значительным уменьшением содержания кальция в костях.
№ слайда 8
Описание слайда:
В результате проведённых биологических исследований на высотных и баллистических ракетах, ИСЗ, ККС и др. космических летательных аппаратах установлено, что человек может жить и работать в условиях космического полёта сравнительно продолжительное время. Показано, что невесомость снижает переносимость организмом физических нагрузок и затрудняет реадаптацию к условиям нормальной (земной) гравитации. Важный результат биологических исследований в космосе - установление того факта, что невесомость не обладает мутагенной активностью, по крайней мере в отношении генных и хромосомных мутаций. При подготовке и проведении дальнейших экофизиологических и экобиологических исследований в космических полётах основное внимание будет уделено изучению влияния невесомости на внутриклеточные процессы, биологическим эффектам тяжёлых частиц с большим зарядом, суточной ритмике физиологических и биологических процессов, комбинированным воздействиям ряда факторов космического полёта.
№ слайда 9
Описание слайда:
Исследования по космической биологии позволили разработать ряд защитных мероприятий и подготовили возможность безопасного полёта в космос человека, что и было осуществлено полётами советских, а затем и американских кораблей с людьми на борту. Значение космической биологии этим не исчерпывается. Исследования в этой области будут и впредь особенно нужны для решения ряда вопросов, в частности для биологической разведки новых космических трасс. Это потребует разработки новых методов биотелеметрии (способ дистанционного исследования биологических явлений и измерения биологических показателей), создания вживляемых устройств для малой телеметрии (совокупность технологий, позволяющая производить удалённые измерения и сбор информации для предоставления оператору или пользователю), превращения различных видов возникающей в организме энергии в необходимую для питания таких устройств электрическую энергию, новых методов "сжатия" информации и др. Чрезвычайно важную роль космическая биология сыграет и в разработке необходимых для длительных полётов биокомплексов, или замкнутых экологических систем с автотрофными и гетеротрофными организмами.
КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ, наука, изучающая влияние факторов космического полёта и космического пространства на процессы жизнедеятельности земных организмов, осуществляющая поиск внеземных форм жизни. К факторам космического полёта относят ускорения при взлёте и возвращении на Землю, вибрации на этапе взлёта, условия обитания внутри космического аппарата, изоляцию от внешнего мира, невесомость, удалённость от Земли в случае полётов на Луну и планеты; к факторам космического пространства - ионизирующее излучение радиационных поясов Земли, корпускулярное излучение Солнца, галактическое космическое излучение, пониженную напряжённость магнитного поля в случае полётов за пределами магнитосферы Земли, жёсткое УФ-излучение, вакуум, резкие перепады температур, метеоритную опасность. Исследования в области космической биологии проводятся на Земле путём моделирования различных факторов и условий, но наиболее существенное значение имеют эксперименты в условиях космического полёта. В проведении биологических исследований в космическом пространстве помимо учёных СССР (позднее России) и США, внёсших наиболее значительный вклад в развитие космической биологии, участвуют также учёные Франции, Италии, ФРГ и некоторых других стран.
Предпосылками появления космической биологии явились проводимые в 1930-е годы исследования биологического действия радиации в высотных полётах аэростатов, а также начатые в 1949 году в нашей стране исследования биологического действия динамических факторов (ускорения, вибрации, кратковременной невесомости) и космической радиации в полётах ракет на высоте от 100 до 450 км. В экспериментах на собаках, обезьянах, кроликах, мышах и морских свинках в полётах ракет было показано, что динамические факторы, характерные для любого космического полёта, вполне переносимы организмом и не приводят к каким-либо существенным изменениям его функционального состояния, не выявлено повреждающего действия радиации.
Рождением космической биологии можно считать 1957 год, когда на втором искусственном спутнике Земли (ИСЗ) в орбитальный полёт отправили первое живое существо - собаку Лайку. Анализ телеметрической информации показал, что жизнь в космосе возможна, и это послужило мощным стимулом для ускоренного создания корабля «Восток», предназначенного для полёта человека в космос. В период, предшествующий полёту Ю. А. Гагарина, в четырёх кратковременных орбитальных полётах советских, возвращаемых на Землю космических кораблей-спутников (модифицированные корабли «Восток») были проведены эксперименты на различных организмах, тканевых и клеточных культурах. Эти исследования не выявили повреждающих эффектов и отдалённых биологических последствий кратковременных космических полётов, открыв тем самым путь человеку в космос.
В последующие годы биологические эксперименты проводились в полётах как пилотируемых, так и беспилотных КА. Так, в 1966 проведён эксперимент с длительным (22 суток) пребыванием двух собак в полёте ИСЗ «Космос-110». В 1968-1969 советские автоматические КА серии «Зонд», на которых находились черепахи, облетели Луну. Комплекс экспериментов с различными биообъектами (семена, растения, икра лягушек, микроорганизмы и др.) был произведён на советском ИСЗ «Космос-368» (1970), КК «Союз» и на первой в мире орбитальной станции «Салют» (1971); западногерманский эксперимент с медицинскими пиявками - на высотных ракетах США и Франции; совместный итало-американский эксперимент с лягушками - на спутнике OFA (1970). Микробиологические исследования на поверхности Луны были выполнены экипажем КК «Аполлон-16» (1972), на «Аполлоне-17» вместе с астронавтами находились мыши. Для решения проблем космической биологии существенное значение имело создание в 1970-80-е годы орбитальных станций «Союз» и «Мир», медико-биологических лабораторий в составе КК «Спейс шаттл», российский КА для научных и технологических экспериментов: биоспутника «Бион» и КА «Фотон». Хотя в условиях орбитального космического полёта не отмечалось существенных необратимых изменений в организмах, в то же время пребывание в условиях невесомости в ряде случаев сопровождалось значительными изменениями в мышечной, костной, сердечнососудистой и вестибулярной системах. Эти результаты свидетельствовали, с одной стороны, о том, что, по-видимому, не существует каких-либо биологических ограничений на пути дальнейшего проникновения человека в космос, с другой - о необходимости разработки и применения в пилотируемых космических полётах средств профилактики неблагоприятного действия невесомости на организм человека. Исходя из этого, космическую биологию следует рассматривать как научный фундамент космической медицины, основная задача которой - медико-биологическое и санитарно-гигиеническое обеспечение космических полётов экипажей.
Космическая биология является по своей сути интегративной наукой, использующей достижения других областей биологии для изучения феномена жизни, условий её возникновения и распространения во Вселенной. В этой связи она тесно взаимодействует с биофизикой, радиобиологией, астробиологией и другими науками. Хотя пока не удалось обнаружить признаков жизни ни на Луне, ни на Марсе, ни в открытом космосе, поиск прямых или косвенных доказательств её существования (или существования её предшественников) продолжается с использованием автоматических межпланетных космических аппаратов.
Большой вклад в становление и развитие космической биологии внесли отечественные учёные - О. Г. Газенко, В. В. Парин, А. И. Григорьев, В. И. Яздовский, среди американских учёных - Дж. Генри, А. Грейбил, О. Рейнолдс и Г. Клейн, руководившие коллективами учёных и инженеров, которые должны были дать ответ на вопрос о возможности жизни и работы в космосе без ущерба для здоровья человека и обеспечить выполнение намеченной программы полёта.
Лит.: Основы космической биологии и медицины. М., 1975. Т. 2. Кн. 2; Космическая биология и медицина. М., 1994. [Т. 2]; Орбитальная станция «Мир». Космическая биология и медицина. М., 2001. Т. 2; Григорьев А. И., Ильин Е. А. Животные в космосе. К 50-летию космической биологии // Вестник Российской академии наук. 2007. Т. 77. № 11.
Запуск в 1957 г. первого искусственного спутника Земли и дальнейшее развитие астронавтики поставили перед различными областями науки большие и сложные проблемы. Возникли новые отрасли знания. Одна из них - космическая биология.
Еще в 1908 г. К. Э. Циолковский высказывал мысль, что после создания искусственного спутника Земли, способного без повреждения возвратиться на Землю, на очередь встанет решение биологических проблем, связанных с обеспечением жизни экипажей космических кораблей. Действительно, прежде чем первый землянин - гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин - отправился в космический полет на корабле «Восток-1», были проведены обширные медико-биологические исследования на искусственных спутниках Земли и космических кораблях. На них в космический полет отправлялись морские свинки, мыши, собаки, высшие растения и водоросли (хлорелла), различные микроорганизмы, семена растений, изолированные культуры тканей человека и кролика и другие биологические объекты. Эти эксперименты позволили ученым сделать вывод - жизнь в условиях космического полета (по крайней мере не слишком длительного) возможна. Это было первое важное достижение новой области естествознания - космической биологии.
Мыши проходят испытание в условиях невесомости.
Каковы же задачи космической биологии? Что является предметом ее исследований? В чем особенность методов, которыми она пользуется? Ответим сначала на последний вопрос. Помимо физиологических, генетических, радиобиологических, микробиологических и других биологических методов исследования космическая биология широко использует достижения физики, химии, астрономии, геофизики, радиоэлектроники и многих других наук.
Результаты любых измерений в полете необходимо передавать по радиотелеметрическим линиям. Поэтому биологическая радиотелеметрия (биотелеметрия) - основной метод исследования. Она же является средством контроля во время проведения опытов в космическом пространстве. Использование радиотелеметрии накладывает определенный отпечаток на методику и технику биологических экспериментов. То, что в обычных земных условиях можно довольно легко учесть или измерить (например, посеять культуры микроорганизмов, взять пробу для анализа, зафиксировать ее, измерить скорость роста растений или бактерий, определить интенсивность дыхания, частоту пульса и т. д.), в космосе превращается в сложную научную и техническую проблему. Особенно, если эксперимент проводится на непилотируемых спутниках Земли или космических кораблях без экипажа. В этом случае все воздействия на изучаемый живой объект и все измеряемые величины необходимо с помощью соответствующих датчиков и радиотехнических устройств превратить в электрические сигналы, которые выполняют разную роль. Одни из них могут служить командой для какой-либо манипуляции с растениями, животными или другими объектами исследования, другие нести информацию о состоянии изучаемого объекта или процесса.
Таким образом, методы космической биологии отличаются высокой степенью автоматизации, тесно связаны с радиоэлектроникой и электротехникой, с радиотелеметрией и вычислительной техникой. Исследователю необходимо хорошо знать все эти технические средства, и, кроме того, ему необходимо глубокое знание механизмов различных биологических процессов.
Каковы же проблемы, которые стоят перед космической биологией? Главнейшие из них три: 1. Изучение влияния условий полета в космос и факторов космического пространства на живые организмы Земли. 2. Исследование биологических основ обеспечения жизни в условиях космических полетов, на внеземных и планетных станциях. 3. Поиски живой материи и органических веществ в мировом пространстве и изучение особенностей и форм внеземной жизни. Расскажем о каждой из них.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Общая характеристика науки биологии. Этапы развития биологии. Открытие фундаментальных законов наследственности. Клеточная теория, законы наследственности, достижения биохимии, биофизики и молекулярной биологии. Вопрос о функциях живого вещества.
контрольная работа , добавлен 25.02.2012
Методология современной биологии. Философско-методологические проблемы биологии. Этапы трансформации представлений о месте и роли биологии в системе научного познания. Понятие биологической реальности. Роль философской рефлексии в развитии наук о жизни.
реферат , добавлен 30.01.2010
Зарождение биологии как науки. Идеи, принципы и понятия биологии XVIII в. Утверждение теории эволюции Ч. Дарвина и становление учения о наследственности. Эволюционные воззрения Ламарка, Дарвина, Менделя. Эволюция полигенных систем и генетический дрейф.
курсовая работа , добавлен 07.01.2011
Влияние наглядности на качество усвоения знаний учащихся по биологии на всех этапах урока. История возникновения понятия "наглядности", как дидактического принципа обучения. Классификация наглядных пособий по биологии и методика их применения на уроках.
курсовая работа , добавлен 03.05.2009
Теоретические основы, предмет, объект и закономерности биологии. Сущность, анализ и доказательство аксиом теоретической биологии, обобщенных Б.М. Медниковым и характеризующих жизнь и отличающуюся от нее нежизнь. Особенности генетической теории развития.
реферат , добавлен 28.05.2010
Понятие увеличительных приборов (лупа, микроскоп), их назначение и устройство. Основные функциональные и конструктивно-технологические части современного микроскопа, используемого на уроках биологии. Проведение лабораторных работ на уроках биологии.
курсовая работа , добавлен 18.02.2011
Исследование биографии и научной деятельности Чарльза Дарвина, основоположника эволюционной биологии. Обоснование гипотезы происхождения человека от обезьяноподобного предка. Основные положения эволюционного учения. Сфера действия естественного отбора.
презентация , добавлен 26.11.2016
Использование водорослей в космосе. Отрицательные стороны. Наука, которая занимается проблемами биологии в космосе - называется - космическая биология. Одна из проблем, которых применение водорослей на блага человечества в покорении космоса.