Исследования влияния факторов космического пространства на биологические объекты

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

пгт Б.Карабулак Саратовской области

Районная конференция

Исследования влияния
факторов космического пространства на биологические объекты

Космическая биология:

программа «Бион»

Работу выполнили:

Зорнина Елена

Романова Ксения

учащиеся  10 класса

Филонова Ангелина

Рогожина Александра

учащиеся 7 класса

МБОУ СОШ №1 пгт

Б.Карабулак Саратовской области

Руководитель:

Невская Ольга Владимировна,

Неврюева Елена Геннадьевна

учителя биологии

МБОУ СОШ №1

2013

Б.Карабулак Саратовской области

Содержание

                                                                                                                    стр.

Введение                                                                                                      3

1. Космическая биология. Основные этапы развития науки                                                                                                                             

2. Биологические эксперименты в космосе в 1950–1997 гг                    4       

3. Биологические исследования на специализированных                     4

     космических аппаратах – биоспутниках .Настоящее время                                                                                                          6

Заключение                                                                                                                                                                                                                                        

Список литературы                                                                                   7

Приложение                                                                                               8

  Введение

Космическая  биология — отрасль биологии, изучающая особенности существования живых организмов во внеземных условиях, воздействие на них космических факторов, а также возможность существования жизни на других планетах. Космическая  биология  разрабатывает методы исследования и средства обеспечения жизнедеятельности человека и животных в условиях космического полета, когда на живой организм могут одновременно воздействовать различные факторы. В процессе медико-биологических исследований изучают функциональные системы организма, характеризующие его общее состояние, пределы переносимости воздействия вредных факторов; проводят изучение защитных функций организма, биохимические исследования крови, мочи, состояние кроветворных функций цитологическими и гистологическими методами. Полученные данные о действии отдельных факторов космического полета на живые организмы дали возможность разработать защитные мероприятия по безопасности полетов человека в космосе — герметические кабины, скафандры, средства защиты от ионизирующей радиации.  В длительных космических полетах будут применяться более сложные системы жизнеобеспечения, основанные на биологическом круговороте веществ в кабине корабля. Для обеспечения космонавтов воздухом используют физические или физико-химические способы регенерации газовой среды кабин, то есть превращения использованного воздуха в воздух, пригодный для дыхания, с незначительной добавкой свежего, нерегенерированного воздуха .

Задачи         

1. Исследование биологического действия условий пребывания  на борту космического аппарата (ускорения, невесомость,  изоляция, гипокинезия, искусственная атмосфера).

2. Исследование биологического действия факторов космического  пространства (ионизирующая  радиация, измененное магнитное  поле, УФ-радиация, вакуум, метеоритная опасность).

3. Исследование возможности существования жизни на других  небесных телах.

Космическая биология :этапы развития

1.собака лайка - - первое живое существо, совершившее полет в космос в ноябре 1957 г. на втором ИСЗ

2.космические корабли-спутники
/1960-61 гг./ Объекты исследований собаки, крысы, мыши, насекомые,

Микроорганизмы. Длительность полетов: от 1,5 до 29 часов

Основные результаты: 1)доказана принципиальная возможность и безопасность полетов в космосе земных организмов. 2)испытаны системы жизнеобеспечения на борту космического аппарата. 3)испытана система дистанционного телеметрического контроля за состоянием организма в космическом полете

Общий вывод Полет человека в космос возможен

3. космический корабль “космос-110” (22.02.1966-16.03.1966)

Экспериментальные исследования на 2-х собаках /Уголек и Ветерок/ в первом самом длительном (24 дня) полете живых существ в космосе продемонстрировали необходимость разработки и внедрения в пилотируемую космонавтику средств профилактики неблагоприятного действия невесомости на организм

4. программа «бион»: космический «ноев ковчег»

Комплексные исследования на животных и растительных организмах в полетах специализированных спутников /биоспутников/ в интересах космической биологии, медицины и биотехнологии.

Сама программа «Бион» началась в далеком 1973-97 году. За это время на околоземную орбиту было запущено 11 спутников с самими разными организмами — от одноклеточных до приматов. За все время исследований на орбите побывали 212 крыс ,12 обезьян и огромное количество самых разных живых систем — каждый биоспутник был своеобразным «Ноевым ковчегом»,. Не было там, пожалуй, только вирусов. Главное, что выяснили ученые: невесомость не враг для организма, а всего лишь другая среда, к которой ему приходится приспосабливаться.

Результаты исследований по гравитационной биологии

Не обнаружено повреждающего влияния невесомости  на:

• цикл деления клеток
• генетический  аппарат  клетки
• внутриклеточные  процессы
• эмбриогенез и онтогенез

Результаты исследований по гравитационной физиологии

Исследования на крысах и обезьянах в полетах биоспутников показали, что пребывание в невесомости приводит к существенным, но обратимым функциональным,  структурным и метаболическим изменениям в мышцах, костях, миокарде и нейро-сенсорной системе млекопитающих.

Описана феноменология и изучен механизм развития этих изменений.

Результаты исследований по радиобиологии

Облучение крыс на 10-е сутки полета биоспутника “Бион-2” с помощью Ce137  в дозах, приводящих к развитию лучевой болезни, не выявило сколь-либо существенного модифицирующего влияния невесомости на течение лучевой патологии и пострадиационное восстановление.

Результаты исследований с искусственной силой тяжести

Впервые в полетах биоспутников “Бион” реализована на практике идея К.Э.Циолковского о создании искусственной силы тяжести (ИСТ).

В экспериментах на крысах установлено, что ИСТ, создаваемая вращением животных на центрифуге,препятствует        развитию неблагоприятных изменений в мышцах, костях и миокарде.

На Байконур прибыл "Ноев ковчег". Уже 19 апреля на аппарате "Бион-М" в космос отправятся животные и растения. Едут они не туристами, а рабочим материалом - над ними планируют провести более 80 экспериментов.Экипаж сформирован в Институте медико-биологических проблем. Там будет 45 мышей, 8 песчанок, 15 гекконов, улитки, ракообразные, рыбы, различные микроорганизмы. Есть детская программа: школьники из России, Японии, Соединенных Штатов будут исследовать семена растений. Нынешний "Бион" - двенадцатый, но с технологической точки зрения - первый. Это новая бортовая вычислительная машина и мощная энергетическая установка. Они позволяют проводить полет полностью в автоматическом режиме.Заберется уникальная лаборатория намного выше МКС, туда, где сильное космическое излучение. Для ученых важно изучить влияние радиации, понять, к каким изменениям приводит космический полет на молекулярном, генетическом уровне. Ученые уже сейчас полагает, что мутаций не последует: В отличие от предыдущих "Бионов", двенадцатый разместит своих пассажиров не только внутри спутника, но и на его внешней стороне. Микроорганизмы упакуют в капсулы и минералы, моделирующие куски метеоритов - так будет оцениваться их устойчивость к открытым космическим условиям. Это позволит отчасти проверить гипотезу панспермии, то есть занесения жизни на планету из космоса.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ПРЕДСТОЯЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

• Биологические эффекты невесомости, молекулярные и клеточные  механизмы адаптационных реакций
• Особенности онтогенеза при многократной репродукции живых  систем в условиях невесомости
• Зависимость функциональных и структурных изменений в организме от длительности пребывания в условиях невесомости
• Особенности протекания патологических процессов, заболеваний и травматических повреждений в условиях невесомости
• Отдаленные последствия  комбинированного воздействия на организм  невесомости и ионизирующей радиации
• Гравитационная чувствительность различных систем и минимальные  уровни искусственной силы тяжести, достаточные для поддержания нормальных процессов жизнедеятельности
• Методы и способы получения сверхчистых биологически активных препаратов
• Условия возникновения и распространения жизни во Вселенной

Нетрудно видеть, что развитие космической биологии послужит не только целям межпланетных путешествий и освоению человеком космоса.  В     перспективе     космическая     биология     будет способствовать построению наиболее общих концепций биологии,  касающихся   проблемы   жизни   вообще”.

Н.М.Сисакян, О.Г.Газенко, А.М.Генин

“Проблемы космической биологии”, изд. АН СССР,1962,с.26 

На Байконур прибыл "Ноев ковчег". Уже 19 апреля на аппарате "Бион-М" в космос отправятся животные и растения. Едут они не туристами, а рабочим материалом - над ними планируют провести более 80 экспериментов.Экипаж сформирован в Институте медико-биологических проблем. Там будет 45 мышей, 8 песчанок, 15 гекконов, улитки, ракообразные, рыбы, различные микроорганизмы. Есть детская программа: школьники из России, Японии, Соединенных Штатов будут исследовать семена растений. Нынешний "Бион" - двенадцатый, но с технологической точки зрения - первый. Это новая бортовая вычислительная машина и мощная энергетическая установка. Они позволяют проводить полет полностью в автоматическом режиме.Заберется уникальная лаборатория намного выше МКС, туда, где сильное космическое излучение. Для ученых важно изучить влияние радиации, понять, к каким изменениям приводит космический полет на молекулярном, генетическом уровне. Ученые уже сейчас полагает, что мутаций не последует: В отличие от предыдущих "Бионов", двенадцатый разместит своих пассажиров не только внутри спутника, но и на его внешней стороне. Микроорганизмы упакуют в капсулы и минералы, моделирующие куски метеоритов - так будет оцениваться их устойчивость к открытым космическим условиям. Это позволит отчасти проверить гипотезу панспермии, то есть занесения жизни на планету из космоса.

                                                     Заключение

     Полученная информация позволяет сделать следующие выводы:

1. От полета к полету растут знания и опыт в области космической биологии.

2. Невесомость не налагает запрета на нормальное осуществление большинства биологических процессов.

3. Изучение высших растений в невесомости сопряжено с большими трудностями и решающие опыты с ними еще впереди.

4. Данные радиационно-генетических исследований свидетельствует о том, что ионизирующее излучение не более опасно, чем на Земле.

5. Земная и искусственная силы тяжести одинаково влияют на биологические процессы.

6. С точки зрения биологов длительные космические экспедиции для человека возможны. Главные проблемы будут заключаться в преодолении психологических и технических трудностей.

                                                        Список литературы

1. Биологические исследования на биоспутниках «Космос». М.: «Наука», 1979.

2.  Газенко О.Г., Ильин Е.А., Парфенов Г.П. Космическая биология. – Изв. АН СССР. 1974, 4.

3. Газенко О.Г., Пестов И.Д., Макаров В.И. Человечество и космос. – М., Наука, 1987.

4. Космическая медицина и биология. М., Знание, 1978. Серия «Космонавтика, астрономия».

5. Кузнец Е.И., Новиков В.С. Проблемы космической медицины и биологии. Труды  ХХХ чтений. 1996.

6. Мир космоса. Человек, Земля, Вселенная. – Смоленск: Русич, 2001.

7. Реброва Л.В. Живые организмы в космосе. М., Просвещение, 1989.

8. Справочник по космической биологии и медицине. Под ред. Бурназяна А.И., Газенко О.Г. -  М., Медицина, 1989.