Раздел 1. Введение в предмет

1.1. Космическая биология как наука и ее место в системе биологических наук

Космическая биология (космобиология) - комплексная наука, которая изучает принципы и технику создания и эксплуатации биологических систем обеспечения жизнедеятельности обитаемых космических кораблей и станций, а также возможности и условия существования жизни во внеземном космическом пространстве с целью расширения среды обитания человека. Специфика предметной области космобиологии - окружающая среда со следующими ограничениями:

ограниченными ресурсами;

изоляцией;

микрогравитацией;

повышенным риском резкого изменения условий существования организмов и т.п.

Смежные науки: Астробиология, Экзобиология, Философия биологии (материя и сознание, антропный принцип).

1.2. История космической биологии

С.Ф. Штейн, Э. Циолковский, Ф.А. Цандер. Галерея белорусских космистов.

Экскурсии:

на родину бывшего президента Академии наук БССР В.Ф. Купревича (д. Кальники Смолевичского района Минской области);

на родину космонавта Коваленка Владимира Васильевича (д. Белое Крупского района Минской области);

на родину космонавта Климука Петра Ильича (д. Комаровка Брестского района);

в школьный музей космонавтики в д. Томашовка - место учебы П. Климука.

1.3. Происхождение и эволюция Вселенной

Происхождение Вселенной (стандартная модель). Эффект Доплера и обнаружение разбегания галактик. Современная картина расширяющейся Вселенной. Космический синтез химических элементов.

1.4. Происхождение и эволюция жизни

Происхождение живого. Гипотеза Опарина-Холдейна. Монофилетическое происхождение жизни.

1.5. Эволюция биосферы

Становление биосферы. Биосфера как оболочка Земли, созданная и населенная живыми организмами. Учение о биосфере В. И. Вернадского. Процесс изменения окружающей среды с появлением первых живых организмов. Образование месторождений руд, залежей серы и фосфора в процессе деятельности организмов. Первые фотосинтезирующие организмы.

Формирование озонового слоя. Эволюция земной биосферы.

Биосферика. Предмет исследования биосферики - совокупность всех естественных и искусственных экологических и физико-химических систем.

1.6. Человек в биосфере

Цефализация. Происхождение человека. Центр происхождения человека и пути миграции. Очаги древнейших цивилизаций. Катастрофизм контактов цивилизаций. Видовое единство человечества как следствие монофилии.

Роль человека в биосфере. Воздействие человека на биосферу. Искусственная оболочка Земли - ноосфера. Познание закономерностей взаимоотношений человека с биосферой, разумное управление процессами, происходящими в природе, регулирование отношений человека с природой.

Поиски жизни в Солнечной системе. Условия для жизни в космосе.

Поиск внеземных цивилизаций. Связь с внеземными цивилизациями. «Проект ОЗМА». Общее название СЕТ1(CommunicationwithExtraTerrestrialIntelligents) - «Связь с неземными цивилизациями».

1.7. Космическая экология

Предотвращение загрязнения космоса, изменений в биосфере Земли. Взаимодействия живых организмов и космической среды. Искусственные экологические системы жизнеобеспечения при длительном пребывании человека в космическом полете. Возможные сценарии становления биосферы на других планетных телах. Создание поселений на планетах Солнечной системы. Разработка гипотезы проникновения человека в другие части Вселенной.

1.8. Мифы о вселенной

Мифотворчество древних как способ осмысления мира. Современное мифотворчество. Проблема НЛО на Земле и аномальные явления. Легенды о космических пришельцах.

Раздел 2. Человек и космос

2.1. Факторы космического полета

Стартовые перегрузки. Ионизирующее излучение в КЛА. Астероидная опасность. Солнечные вспышки.

2.2. Космическая медицина

Адаптация к микрогравитации. Суточный ритм жизнедеятельности. Изменения обмена веществ. Микрофлора КЛА. Послеполетная адаптация.

2.3. Космическая психология

Подготовка и предстартовая «лихорадка» первых летчиков-космонавтов. Эффект психологического и физиологического стресса человека в условиях выхода на орбиту (нагрузка от ускорений) и невесомости. Опыт длительного нахождения космонавтов на орбите. Работоспособность на орбите. Психологическая совместимость. Психологический стресс малых групп в условиях длительной изоляции и однообразия. Измененные состояния сознания и распознавание неизвестного.

2.4. Животные в космосе

Первые экспериментальные «космические» животные: собаки, обезьяны, «космические птицы» - перепела. Эксперименты на биоспутниках. Млекопитающие - претенденты на длительный космический полет.

2.5. Космическое растениеводство

Растения в космосе. Роль градиентов в развитии растений. Искусственные почвы для растений. Проблема возврата элементов в биологический круговорот. Опыты с клиностатом.

Претенденты на участие в космической оранжерее: пшеница, батат, чуфа, кресс- салат, орхидеи. Работа В.П. Дадыкина «Космическое растениеводство».

2.6. Искусственные замкнутые экосистемы.

Биологический круговорот в природе как круговая циркуляция веществ и химических элементов между почвой, растениями, животными и микроорганизмами.

Автотрофные организмы. Растительная биомасса, ее трансформация через пищевые цепи в гетеротрофных организмах. Организмы-разрушители (деструкторы, или редуценты). Основные циклы биосферы - круговороты углерода, азота, кислорода, фосфора, серы и других биогенных элементов.

Живое вещество.

Опасность накопления тяжелых металлов в живых организмах ИЗЭС.

Замкнутая экологическая система на основе биологических звеньев. Опыт эксплуатации исследовательского комплекса Биосфера - 2 (США).

Основная цель отработки экспериментальных биотехнических СЖО.

2.7. Космос как рабочая среда человека-оператора.

Роль гравитации в развитии форм жизни на Земле. Болезнь движения у космонавтов.

Изучение невесомости и микрогравитации.

Опасность проникающих излучений в магнитосфере Земли и дальнем космосе. Вероятные последствия длительного пребывания человека и животных в состоянии невесомости.

Длительное воздействие повышенной космической радиации на человека.

Проблемы создания надежной космической защиты человека.

Рост и развитие растений в условиях имитации невесомости.

Влияние выдыхаемого воздуха на рост и развитие растений в условиях искусственной замкнутой экосистемы.

2.8. Управление в экосистемах.

К.Э. Циолковский о создании в космической ракете замкнутой системы кругооборота всех необходимых для жизни экипажа веществ.

Практические работы в США, СССР и некоторых других странах (конец 50-х - начало 60-х гг.) по созданию искусственных космических экосистем на основе процессов биологического круговорота веществ.

Положения, принимаемые за основу при построении будущих замкнутых космических экосистем и биологических систем жизнеобеспечения космонавтов.

Биологическая СЖО. Необходимость сочетания в биологических СЖО живых организмов (биообъектов) и технических средств. Биологические объекты СЖО и человек как биокомплекс. Видовой и численный состав живых организмов, включаемых в биокомплекс. Принципы подбора живых организмов в состав биокомплекса.

2.9. Обобщающее занятие

Проверка уровня усвоения материала: интерактивное обсуждение идей об особенностях работы в космосе, функционировании ИСЖО, технике безопасности в космическом полете, психологической обстановке на борту КЛА.