Исследовательская работа Тема: «Экспериментальные исследования с насекомыми на Международной космической станции»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Лицей № 123» городского округа город Уфа

Республики Башкортостан

Исследовательская работа

Тема: «Экспериментальные исследования с насекомыми на Международной космической станции»

Работу выполнил

ученик 3 А класса

МБОУ лицей № 123 г.Уфы

Республики Башкортостан

Фатхиев Рузаль

Руководитель

Теплова Татьяна Сергеевна

2016 г.

2

СТРУКТУРА РАБОТЫ

1. Введение

2. Основное содержание

Глава 1 Обоснование выбора темы исследовательской работы

Глава 2 Изучение отчётов биологических исследований поведения насекомых на МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

1) Эксперимент с мухами - дрозофилами

2) Новые жильцы на орбите - муравьи

3) Возрождение к жизни комара - звонца

Глава 3 Планы на космическое будущее

3. Заключение

Список литературы

Приложение

3

Введение

Жизнь насекомых меня интересует давно.

А как они ведут себя в космосе? Возможно ли размножение в космосе?

На этот вопрос люди ищут ответ давно. Учёные провели сотни экспериментов за годы освоения космоса. Эти эксперименты не всегда отвечали на главные вопросы.

Как развиваются новые организмы в невесомости?

Смогут ли это сделать конкретные виды насекомых и животных?

Ведь планы человека на галактику расширяются.

Я расскажу о некоторых экспериментах на МКС, проведённых российскими и зарубежными космонавтами-исследователями за последнее десятилетие.

Актуальность темы заключается в том, чтобы выяснить, какие экспериментальные исследования с насекомыми проводились на Международной космической станции

Цель исследования:

1) узнать, какие эксперименты с насекомыми проводились на орбите;

2) выяснить, какое значение имеет экспериментальная работа над насекомыми в развитии медицины и лечении земных болезней.

Задачи исследования:

1) изучить информацию по данному вопросу в Сети Интернет;

2) найти и изучить сведения в научной литературе;

Объект и предмет исследования .

Объектом исследования являются эксперименты с насекомыми на МКС.

Предметом исследования являются насекомые на орбите.

Гипотеза. Выяснить путём изучения научной литературы и информации Сети Интернет вероятность того, что использование экспериментальных данных с насекомыми на МКС могут открыть новые возможности в медицине.

Методы исследования. В процессе работы мною использовались теоретические (изучение и анализ литературных источников) и практические ( опрос и анкетирование, проведение классного часа ) методы исследования.

Новизна моей работы заключается в том, что я постарался обратить внимание одноклассников на роль насекомых в космических экспериментах, а также показать значение исследований для развития медицины.

Практическая значимость работы состоит в том, что материалы работы могут быть использованы как теоретические пособия при изучении окружающего мира, для экологического воспитания учащихся лицея на уроках и во внеклассных мероприятиях, воспитания любви к родной природе, родному краю и к Родине.

Продукт исследования:

создание презентации по данной теме.

5

Основное содержание

Глава 1. Обоснование выбора темы исследовательской работы

Класс насекомых самый многочисленный на Земле: он насчитывает около одного миллиона видов. Некоторые его представители считаются древнейшими обитателями планеты. Они населяли ее еще 400 миллионов лет назад. Этому классу удалось сохраниться и выжить в условиях катаклизмов, не раз случавшихся на Земле. Благодаря особенностям жизнедеятельности насекомые сегодня являются прогрессирующей группой животных. Информация о насекомых, представленная в специальной литературе, поражает количеством необычных и малоизвестных фактов. Эти же источники указывают на то, что жизнь живой природы на планете изучена не до конца.

Жизнь насекомых, обитающих на планете, находится под пристальным вниманием ученых-зоологов. Для удобства изучения животных их разделили на отряды.

Благодаря высокой способности приспосабливаться к условиям жизни насекомые расселились по всей планете. Они обитают на поверхности земли, в почве, в пресных и соленых водоемах. Некоторые виды насекомых паразитируют на человеке, животных, растениях. Современным ученым удалось установить, что существовали отряды насекомых, которые к настоящему времени вымерли.

Шмели, пчелы, осы, муравьи, мухи. Эти животные получили еще одно название - общественные насекомые. Большинство домашних мух живут в том районе, где они появились на свет, но известны случаи, когда насекомые удаляются от родных мест более, чем на сорок километров. Оказывается, мухи не могут противостоять силе ветра и путешествуют вместе с потоками воздуха.

Ученые установили, что в среднем на территории, равной квадратному километру, обитает около 26 миллиардов разных насекомых, которые отличаются друг от друга образом жизни, пищевыми пристрастиями, способами развития, продолжительностью жизни. Современная наука не может знать все о насекомых по той причине, что существуют еще неизвестные виды. Но даже те, которые описаны учеными, еще не изучены полностью.

Мир насекомых - это самая таинственная и малоизученная часть живой природы. Интересные факты о насекомых, их знание учат человека правильно относиться к природе, понимать ее законы, не вредить окружающему миру.

В последнее десятилетие космонавты стали проводить биологические эксперименты с насекомыми на Международной космической станции. Мне стало интересно изучить результаты этих исследований.

Так появилась тема и план моей исследовательской работы.

Глава 2 Изучение отчётов биологических исследований поведения насекомых на МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Биологические опыты в космосе с насекомыми разнообразны, они служат решению таких практических задач космонавтики, как определение степени опасности орбитального полета для живого существа (включая, разумеется, и самого человека), определение и создание возможности включать растения в систему жизнеобеспечения, использовать их в космических рейсах в качестве поглотителей углекислого газа, поставщиков кислорода и продуктов питания. Кроме того, космические биоэксперименты имеют важное научное значение. Они, например, помогают выяснить влияние радиации и невесомости на один из таинственных механизмов живого - генетический код, на «запись» наследственных признаков, передаваемых от родителей к детям, от одного живого организма к другому.

Безусловно, важны и для практики, и для науки также исследования поведения организмов, находящихся в длительном состоянии невесомости. В земных условиях такое состояние можно лишь имитировать (скажем, тренировки космонавтов в скафандрах в водной среде) или частично создать всего на несколько минут (тренировки в круто снижающемся, «падающем» самолете). Ученые считают, что, познав реакцию живого на невесомость, можно экспериментально выявить роль гравитации в зарождении и становлении жизни на Земле, то есть решить важнейшую научную и мировоззренческую проблему - проверить ту самую космологическую гипотезу о гравитации как определителе главных этапов развития жизни, о которой мы говорили.

Биологические эксперименты в космосе. Вот некоторые из них.

1)Эксперимент с мухами - дрозофилами (2011 г.)

Международный экипаж 27-й экспедиции на МКС исследовал мух-дрозофил, которые честно выдержали эксперимент по изучению влияния факторов полета на живые организмы. По словам ученых из Института медико-биологических проблем, на мухах, которые очень быстро размножаются и имеют ДНК, во многом схожую с человеческой, изучалось воздействие различных неблагоприятных фактов в процессе космического полета. В первую очередь, воздействие космической радиации на индивидуальную мутацию (онтогенез) и наследственную мутацию (мутагенез). Сегодня МКС - гигантская орбитальная лаборатория, а невесомость - научная среда и главное условие для проведения экспериментов. Модули станции - словно кабинеты международного научно-исследовательского института: под флагами разных стран космонавты проводят уникальные исследования, цель которых всегда едина - улучшить качество жизни на Земле МКС. Весной этого года уникальный живой груз - мухи-дрозофилы - стартовали на корабле "Прогресс" как научный реквизит. Третий год их отправляют на орбиту. Насекомые преодолевают силу притяжения, а затем погибают. На Землю возвращается новорожденное орбитальное потомство. "А, кстати, я наблюдаю личинки, - рассказывает командир МКС-28Андрей Борисенко. - В правом контейнере. Впрочем, в левом тоже есть, но меньшее количество". Пробирка - единый "скафандр" для нескольких сотен мух. В лаборатории Института медико-биологических проблем есть даже центрифуга, в ней мухи прошли предполетную подготовку. Подробнее об этом - Ольга Ларина, ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН: "Один раз мы поместили в центрифугу мух и центрифугировали их в течение часа. Мы ожидали, что мушки погибнут, но переносимость мух оказалась настолько велика, что после того, как мы их вынули из центрифуги, они наоборот были сверхактивны и даже выпрыгивали из тех пробирок, в которых находились". Ольга Ларина уже три года изучает мух в лаборатории микробиологии. Следит за популяцией, встречает и провожает насекомых на орбиту. "Мы пытаемся выяснить, влияет ли космический полет на мутационный процесс", - поясняет она. Дрозофилы вполне комфортно чувствовали себя на орбите МКС -в пределах пробирки. В свободное парение по станции мух не пускали. Однако это не помешало им размножаться - в невесомости сменилось несколько поколений. "Мушки, вернувшиеся из космоса, были на стадии куколки, а уже на Земле они вылупились, и мы их отсадили в пробирку", - продолжает Ольга Ларина. Мухи и на Земле продолжают размножаться, хотя некоторые из них погибают. В смерти дрозофилы и заключается смысл космического эксперимента. Умирают мухи только с плохим генотипом: космическая радиация делает насекомое мутантом, непригодным для земной жизни. Но важно другое: клетки ДНК дрозофилы схожи с человеческими. Это значит, в скором будущем в лаборатории узнают: для кого невесомость безопасна, а кому надо остаться на Земле. В итоге именно мухи-дрозофилы могут реально повлиять на условия отбора космонавтов.

2) Новые жильцы на орбите - муравьи (2014 г.)

В январе на МКС доставили колонию муравьев для научных экспериментов. Ученые надеются, что наблюдения за тем, как они приспосабливаются к новым условиям обитания, поможет в разработке более совершенных роботов.

Численность жильцов на МКС увеличилась на 800 дерновых муравьев (Tetramorium caespitum), одних из самых распространенных муравьев на планете. Их доставил автоматический грузовой космический корабль снабжения «Сигнус». Новые жильцы, несмотря на многочисленность, космонавтов не стеснят. Для проживания им выделили 8 небольших отсеков, в каждый из которых заселилось по сто насекомых. Однако жилища муравьев устроены так, что они могут свободно перемещаться между отсеками.

Когда плотность проживания муравьев высокая, каждый из них в поисках еды полностью обыскивает небольшой участок. Когда же плотность населения уменьшается, то площадь обыскиваемого участка возрастает. Ученые и инженеры надеются, что наблюдения за поведением муравьев поможет создать более умных роботов, которые смогут сами без команд людей совершать поиски.

Насекомые в космосе - редкие гости. В 2012 году на МКС провел 100 дней один из представителей пауков-скакунчиков. Он быстро приспособился к микрогравитации, но по возвращении на Землю еще некоторое время падал на спину, когда прыгал.

3) Комары нашли точку опоры в космосе

В апреле 2014 г. было опубликовано сообщение о том, что высушенные, но живые личинки комаров стали объектами российско-японского космического эксперимента Space Midge, проведенного на МКС.

Личинки комара-звонца, известные под названием «мотыль», обладают способностью длительное время существовать в состоянии криптобиоза - практически полного обезвоживания, и быстро возвращаться к жизни в благоприятных условиях. Организаторы российско-японского космического эксперимента Space Midge («Космический комар») решили посмотреть, как происходит выход из криптобиоза в космосе. Объектом стали личинки африканского комара-звонца Polypedilum vanderplanki, в организме которых при высушивании вода заменяется молекулами трегалозы (дисахарида на основе глюкозы) и ряда других биомолекул, которые «консервируют» живые ткани при высушивании. Эксперимент, организованный Институтом медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН) в рамках долгосрочной совместной программы российского и японского космических агентств, начался 5 февраля 2014 года, когда космический корабль «Союз» с мотылем на борту отправился к МКС. Спустя две недели японский космонавт Коиши Ваката оживил криптобиотические личинки, смочив их водой. Исследователей интересовал вопрос, как развиваются личинки комара в условиях микрогравитации и повышенного радиационного фона.

Вторую партию личинок сразу после оживления в космосе законсервировали для генетических исследований и вместе с первой отправили обратно на Землю, чтобы посмотреть, как повлияло на мотыля пребывание на МКС. Генетические исследования в рамках эксперимента Space Midge проводится сразу в нескольких научных центрах - в Институте агробиологических наук (Япония), ИМБП РАН и Казанском федеральном университете. Это первый генетический анализ оживлённых в космосе криптобиотических организмов, в ходе которого исследователи планируют оценить чистый эффект космического пространства на организм.

Глава 3 Планы на космическое будущее

В российскую программу включены также исследования личинок африканского комара - хирономиды. Личинки этих насекомых в состоянии криптобиоза (высыхания) способны выдержать воздействие радиации, спирта и перепады температуры от минус 270 до плюс 106 градусов. Причем если "засушенную" хирономиду поместить в воду, то уже через 40 минут (!) она оживает. Вот почему космонавты с таким удовольствием работают с этими насекомыми. Очень интересно посмотреть на их активацию в невесомости. Эксперимент уникальный.

Научные результаты должны вернуться на Землю со следующей экспедицией. А сейчас мы уже готовим новый эксперимент. На МКС опять полетит рыба, но другая - так называемая, зебра-фиш. С ее помощью будут изучаться изменения в мышечной и костной ткани, которые происходят в жестких условиях космоса. Все это важно для подготовки будущих межпланетных перелетов.

Данные, которые ученые получили в ходе исследований, уникальны и составляют ценность для науки в освоении дальнего космоса.

Возможно ли размножение в космосе? На этот вопрос люди ищут ответ давно.

За всю историю освоения космоса, в нем побывало немало животных. Собаки и обезьяны увидели Землю с орбиты раньше, чем человек. После французы отправляли даже кошек. А черепахи, например, стали первыми животными, которые облетели Луну.

Итак, к чему все эти эксперименты? Они отвечают на главные вопросы. Как развиваются новые организмы в невесомости? Смогут ли это сделать конкретные виды растений, грибов, насекомых и животных? Ведь планы человека на галактику расширяются.

Роскосмос разрабатывает программу освоения дальнего космоса, включающую полеты на Луну и Марс.

Заключение

Входе изучения этой темы я узнал много интересного и пришёл к выводу, что живые существа, пусть пока только мухи-дрозофилы, способны жить и размножаться вне Земли. Этот важный и многообещающий вывод, сделанный на основе космических экспериментов, доказывает, что жизнь и космос друг другу не противопоказаны.

Литература и сайты Сети Интернет

1): fb.ru/article/177233/interesnyie-faktyi-o-nasekomyih-udivitelnyie-nasekomyie#image697882

2)www.roscosmos.ru/

3)www.nkj.ru/news/24150/</</u> («Наука и жизнь», «Комары нашли точку опоры в космосе»)