Влияние гравитации на человека доклад

Обновлено: 25.06.2024

Человеческий организм, как и остальные живые организмы, находится под воздействием природных гравитационных, магнитных и электрических полей. Механизм воздействия этих полей на человека и восприятие их человеческим организмом изучено еще недостаточно. Что касается гравитационного поля, то существует объяснение механизма его восприятия живыми организмами. В частности, у человека таким органом восприятия гравитации является вестибулярный аппарат. С другой стороны, каждая клетка организма также воспринимает гравитационное поле. Сигналы, несущие информацию о гравитационном поле, поступают в мозг человека от двух систем восприятия по двум каналам. Затем эта информация обрабатывается и анализируется мозгом, и, далее, мозг выдает команду органам двигательной системы организма. Согласно гипотезе президента Краснодарского краевого центра ЮНЕСКО академика АМТН В.В. Литвина, между двумя сигналами, несущими в мозг человека информацию о гравитационном поле может быть согласованность или рассогласование, что может проявиться в нескоординированных движениях, отклонениях воспроизведенных движений от задуманных.

Данная работа связана с проверкой гипотезы В.В. Литвина о рассогласовании, возникающем при восприятии человеком гравитационного поля Земли.

Механизмы восприятия гравитационного поля живыми организмами.

Позвоночные животные определяют положение и движение своего тела с помощью вестибулярного аппарата. Вестибулярный анализатор играет большую роль в пространственной ориентации и в поддержании равновесия тела человека. По существу, вестибулярный аппарат является инерциальной системой ориентации. Он состоит из трѐх полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. У основания канала образуются расширения, внутри которых находятся волосковые клетки, погруженные в студенистую массу. В ней имеются известковые кристаллы – отолиты. При изменении линейного ускорения тела или наклоне головы волосковые клетки воспринимают изменение направления движения студенистой массы. Полукружные каналы заполнены лимфой, в них тоже есть волосковые клетки, которые ощущают смещение жидкости при вращении. Импульсы от волосковых клеток отолитовых мешочков и полукружных каналов вызывают через вестибулярный нерв и височную область коры больших полушарий рефлекторное перераспределение напряжения (тонуса) мышц скелетной мускулатуры. При сильных раздражениях вестибулярного аппарата могут возникать нарушения деятельности сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем.

Вестибулярный аппарат, как и любая другая физическая система, не отличает гравитационное воздействие от воздействий, возникающих при ускоренном движении системы.

Человеческий организм приспособился к действию силы тяжести и соответствующую информацию клетки вестибулярного аппарата сообщают в мозг. Кроме того, в обычных условиях гидростатическое давление (ρgh) крови в верхней части тела меньше, чем в нижней. Клетки организма ощущают гидростатическое давление и его изменение и также передают эту информацию в мозг [2]. Таким образом, информация о гравитационном воздействии на организм передается в мозг по двум каналам: от вестибулярного аппарата и от каждой клетки.

Передача команды от мозга к мышцам происходит следующим образом. Двигательный анализатор представлен механорецепторами мышц, сухожилий, суставных сумок, которые возбуждаются при движении или изменении тонуса мышц. Информация поступает в центральную нервную систему, обеспечивающую рефлекторную координацию движений.

В работе [1] отмечается, что от восприятия человеком гравитационного поля Земли органами чувств зависит качество его управленческих решений при построении движений и реализации всех жизненно важных программ двигательных действий. При этом, субстрат, созданный силой тяжести, имеет полярную организацию - верх и низ. Отсюда следует значение силы тяжести первого порядка для жизненных процессов. Эта организация в конечном результате привела к дорсовентральной и кранио-каудальной полярности строения многих живых организмов, в частности, организма человека.

Постановка задачи и методика проведения эксперимента.

Поскольку восприятие человеческим организмом гравитационного поля Земли связано с его ощущением вертикального направления гравитационной силовой линии и выражается в соответствующей ориентации положения его тела и координации его движений, то можно вполне объективно судить об этом восприятие по тому, как человек, не имея видимых ориентиров, проводит рукой вертикальную линию.

Поэтому задачей экспериментов было выявление способностей человека проводить с закрытыми глазами вертикальную линию, ориентируясь только на свои ощущения гравитационного воздействие. Другой важной задачей являлось исследование наличия и влияния возможных рассогласований сигналов о направлении гравитации по двум указанным каналам восприятия. При рассогласовании информационных сигналов могут быть отклонения от вертикальной линии.

Для проведения экспериментов была разработана и изготовлена специальная установка, изображенная на Рисунке 1. На штативе был укреплен диск, разделенный на 8 равных секторов, на котором концентрическими окружностями отмечалось расстояние от центра диска (Рисунок 2.).

Это связано с тем, что опыты начинались с того, что человек сначала становился по направлению к северу. Видимо, его организм еще не достаточно был натренирован для выполнения этого опыта, потому на диаграмме северная точка самая удаленная от центра диска. Точки ЮГ, ВОСТОК, ЗАПАД удалены от центра примерно на одно и то же расстояние. Соответствующие точки отстоят от центра на 0.6 см. Видно, что нет зависимости от пола: точки (м) и (ж) одинаково отстоят от центра диска. На расстоянии 0,6 см. На диаграмме средних значений (Рисунок 3) общее среднее значение отклонения ( точка „Общ.”) также равно 0,6 см.

На Рисунке 4 представлена диаграмма усредненных положений точек попадания второй серии опытов. Координаты этих точек определены для различных выборок: при ориентациях испытуемых на север (С). восток (В). юг (Ю). Запад (З) и общая – (Общ.). На диаграмме (Рисунок 4) видно, что наибольшее отклонение от центра диска соответствует ориентациям испытуемых на запад и юг.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. Изд-во "ГЭОТАР-Медиа", 2012.

Цель: Выяснить, как невесомость влияет на человека и узнать об особенностях без гравитационного пространства.

Проблема: Могут ли последствия невесомости повредить здоровью человека?

Гипотеза: Да, последствия невесомости могут повредить жизнедеятельности и здоровью человека.

Изучить материал по теме проекта.
Узнать информацию о невесомости.
Исследовать научные работы, связанные со здоровьем людей в состоянии невесомости.
Узнать, как можно избежать неблагоприятных последствий (Если они есть) в невесомости для человека и можно ли это сделать.

В современном мире людям всё больше интересно космическое пространство, а эффект невесомости можно испытать, даже не полетев в космос. В скором будущем регулярные полёты будут не редкостью, ведь уже сейчас учёные занимаются разработкой туристических вылетов, делая выходы в космос доступнее и открытие. Так, каждый ли сможет испытать на себе эффект невесомости, не повредив здоровью? Попробую в этом разобраться.

Ранее для человека полёт в космос был чем-то недостижимым, нереальным и фантастичным, теперь же различные космонавты ежемесячно летают в космос для проведения исследований и настройки оборудования. Известный человек знакомый большинству как Илон Маск готовит экспедицию по вылету в космос. Теперь-то и стоит задуматься, действительно ли безопасно отправляться в экспедицию с точки зрения космического давления и невесомости любому человеку?

Глава 1. Невесомость.

Раздел 1.1. История открытия.

Теория всемирного тяготения покончила с вихревой теорией Декарта.С помощью законов Ньютона стало возможным путем математических вычислений получать точные результаты. Это позволило выдвинуть очередную грандиозную задачу — создать небесную механику. За ее решение взялись последователи Ньютона — блестящая плеяда корифеев механики XVIII века Эйлер, Клеро, Лагранж, Лаплас. Но оставался вопрос, который не заинтересовал никого из этих выдающихся ученых. Очень простой вопрос: если существует невесомость, то нельзя ли использовать ее для решения какой-либо полезной задачи? Такие вопросы не были праздными для ученых XVII—XVIII веков. Честь открытия невесомости принадлежит Галилею.

А вот с невесомостью все получилось не так. Правда, один положительный пример все же известен. Английский промышленник Уильям Уоттс в 1782 году взял патент на производство дроби посредством сбрасывания капель расплавленного свинца с высокой башни. Падая, капли оказывались в состоянии невесомости,приобретали сферическую форму и успевали затвердеть до того, как долетали до земли. А еще через три года тот же Уоттс для этой цели построил в Бристоле первую башню. Кстати, подобный способ используется до сих пор. Очень простой способ. Почему же потребовалось целых полтора века, чтобы додуматься до него?Может быть, не было потребности? Нет, потребность была: войны в Европе велись почти непрерывно. Может, невесомости просто не повезло — на нее не обратил внимание человек масштаба Паскаля? Но позвольте, с этой задачей справился Уоттс, человек, в науке совершенно безвестный.

Раздел 1.2. Физические особенности невесомости.

Вес тела, в отличие от массы, может изменятся под воздействием ускорения. Небольшие изменения веса можно почувствовать, например, при начале движения или остановке лифта. Состояние полного отсутствия веса называется невесомостью.Невесомость — нулевой вес, может возникать, если отсутствует сила тяготения, то есть тело достаточно удалено от массивных объектов, которые могут притягивать его. На практике такое редко встретишь — гравитационное воздействие существует всегда.

Физика дает определение весу как силе, с которой любое тело действует на поверхность, опору либо подвес. Возникает вес вследствие гравитационного притяжения Земли. Численно вес равен силе тяжести, но последняя приложена к центру масс тела, вес же приложен к опоре. Физическая формула веса (P) при ускоренном движении опоры, будь то падающий лиф или пикирующий самолет, имеет следующий вид:

где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, a – ускорение опоры.

При равенстве g и a, P=0, то есть достигается невесомость. В результате вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.

Надо ещё отметить, что согласно Третьему Закону Ньютона, не только тело воздействует на опору (подвес), но и опора (подвес) воздействуют на тело с силой, называемой силой реакции опоры (подвеса). Эта сила численно равна весу тела и направлена противоположно действию силы тяжести. Тогда, на тело действуют две силы, равные по величине и противоположные по направлению, то есть их равнодействующая равна нулю, значит тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

Раздел 1.3. Применение в науке.

Отсутствие конвекции и седиментации в космосе позволяют ученым контролировать и усовершенствовать процесс затвердевания, что приведет к появлению новых, более прочных и легких материалов. На европейском электромагнитном левитаторе, расположенном на борту МКС, проводятся эксперименты и в этой области. Проект IMPRESS под руководством ЕКА, объединивший 43 исследовательские группы, уже дал результат — были разработаны лопасти турбин из алюминидов титана. Эти кристаллические сплавы, обладающие уникальными свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая прочность и низкая плотность, идеально подходят для со временных электростанций и авиационных двигателей. Использование алюминида титана приведет к 50-процентному уменьшению количества компонентов турбины, что снизит расход топлива и, соответственно, выбросы газов в окружающую среду.

Плазма — это одно из четырех фундаментальных состояний материи, наряду с твердым, жидким и газообразным. Она представляет собой ионизированный газ, чем-то напоминающий молнию, и для Земли это довольно редкое состояние вещества. А вот в космосе плазмы — 99%. Плазма используется в области медицины и гигиены, помогает в борьбе с раком, замедляя рост опухоли на 500% по сравнению с одной только химиотерапией.

Представьте, что вы заполняете крошечный биоразлагаемыймикробаллон (размером с эритроцит) различными лекарственными растворами, которые можно вводить в кровоток для борьбы с болезнью, вдыхать для лечения бактериальных инфекций легких или доставлять непосредственно в место развития злокачественных опухолей.

Данные, полученные на МКС, были жизненно важны для разработки технологии создания этих капсул, поскольку под действием микрогравитации разные жидкости (например, масло и вода) распределяются равномерно по всей капсуле. Таким образом, можно получить капсулы высочайшего качества!

Глава 2. Человек в невесомости.

Раздел 2.1.Первый человек в невесомости.

12 апреля 1961 года корабль Восток-1 успешно вывел на орбиту Земли первого в мире человека. Им стал гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. Этому событию предшествовала атмосфера строжайшей секретности, и конечно тщательная подготовка. Несмотря на проигрыш в космической гонке, все государства встречали его, как героя. После успешной посадки началось настоящее мировое турне, награждение различными медалями, чествование, как героя.Далее история освоения космоса не закончилась, а корабли Восток имели множественное продолжение. Данное имя до сих пор используется Россией для кодировки в своих программах. Как известно, 12 апреля было объявлено как международный день авиации и космонавтики.

Раздел 2.2. Влияние невесомости на человека.

2.2.1. Нервная система.

Как вы понимаете, на орбите нет разделения на день и ночь, и это негативным образом отражается на состоянии нервной системы. В условиях открытого космоса космонавты видят рассвет и закат по нескольку раз за сутки, поэтому понять, когда нужно спать, а когда бодрствовать в таких условиях невозможно. Из-за такого положения дел нарушается работа суточных ритмов человека, что приводит к усталости и дискомфорту.

2.2.2. Иммунная система.

Многолетние исследования в NASA позволили оценить влияние невесомости на иммунную систему. Иммунитет человека является достаточно сложной системой, состоящей из отдельных органов, тканей, клеток и молекулярных комплексов. Только слаженная работа всех составляющих иммунитета позволяет организму должным образом реагировать на вирусы, бактерии и другие инфекционные агенты, которые постоянно витают в воздухе, а также содержатся в пище, воде и других биологических материалах.

Ученые из NASA выяснили, что при длительных полетах в космосе снижается активность некоторых иммунных клеток. В дальнейшем это приводит к активации бактериальной флоры и некоторых вирусов, которые ранее скрывались в организме, но не проявлялись из-за иммунологического контроля. Кроме того, из-за сбоев в работе иммунной системы возможно развитие аллергии в виде сыпи на коже.

На Земле в условиях гравитации сердце и сосуды работают таким образом, что большее количество крови поступает в нижние отделы организма, а меньшее – в верхние. Однако в условиях микрогравитации космоса кровь равномерно поступает во все отделы организма. По этой причине ноги немного худеют, а голова увеличивается в размерах. Такая ситуация приводит организм в некоторое замешательство. Мозг получает сигнал об избытке жидкости в верхней части тела, из-за чего почки начинают активно удалять воду, а человек при этом не чувствует жажды. Это приводит к обезвоживанию, поэтому космонавты всегда должны пить, даже если не хотят этого.

На Международной космической станции имеется воздух, который позволяет космонавтам дышать без вспомогательных средств. Тем не менее, дышит человек в таких условиях иначе. Из-за нарушения кровообращения меняется функционирование дыхательной системы человека, и органы дыхания пропускают меньше воздуха. В итоге, это приводит к уменьшению брюшного охвата. Вместе с тем, воздействие микрогравитации на респираторную систему человека еще плохо изучено ввиду сложности исследования этого явления, и ученым предстоит еще выяснить много важной информации.

2.2.5. Опорно-двигательный аппарат.

В условиях невесомости нагрузка на кости и мышцы почти полностью снимается. Для нормального функционирования костно-мышечного аппарата необходимо постоянное движение. Из-за отсутствия движения кости истончаются, а в кровь выбрасывается большое количество кальция. То же самое происходит с мышцами, которые из-за отсутствия нагрузок постепенно атрофируются.

2.2.6. Профилактика последствий невесомости.

Профилактические средства, направленные на предупреждение или частичную компенсацию неблагоприятных сдвигов, обусловленных влиянием невесомости, играют важную роль в поддержании работоспособности космонавтов в полете и их безопасном возвращении на Землю. По сути своего воздействия применяемая в настоящее время профилактика, как это ни парадоксально, препятствует адаптации организма человека к невесомости и направлена в первую очередь на облегчение реадаптации космонавтов при возвращении на Землю, восполнение дефицита мышечной активности и воспроизведение эффектов, которые в условиях Земли обусловливаются массой крови и тканевой жидкости. Исследования, проведенные в модельных условиях и во время длительных космических полетов, показали, что для достаточной компенсации и предотвращения физиологических сдвигов, возникающих под влиянием невесомости и других факторов полета, могут быть применены следующие методы:

Заключение.

Моя работа в рамках исследовательского проекта позволяет сделать вывод о том, что невесомость люди пытались открыть ни один десяток лет и благодаря её открытию смогли создать средство для излечения многих болезней, которые ранее лечились куда труднее. Из этого следует, что физика тесно связана с другими науками и помогает в самых в различных областях.

Также в ходе исследовательской работы мною были получены данные о здоровье людей в невесомости и благодаря этой информации я смело могу сделать вывод, что пребывание в космосе оказывает негативное влияние на человека и его организм, как и гласила теория, предположенная в начале проекта. Также я узнала, что негативные последствия можно избежать физическими нагрузками и средствами, принятием медикаментов, изменением среды обитания и специальным питанием.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Гравитационные воздействия в жизни человека Юрина И.В., учитель химии и биологии МБОУ СОШ №18 им. Э.Д. Потапова г. Мичуринска Тамбовской области

Цель урока Познакомить учащихся с гравитационными воздействиями в жизни человека.

Задачи урока Образовательные: выяснить изменения, происходящие в организме человека в результате гравитационных воздействий. Развивающие: углубить понимание механизмов взаимодействия организма человека с окружающей средой. Воспитательные: продолжить воспитание бережного отношения к своему организму и формирование здорового образа жизни.

Какие признаки адаптации наблюдаются при длительном пребывании в условиях Крайнего Севера? В чём различие адаптационных процессов в условиях пустыни и тропиков? Что такое кислородное голодание? Как оно отражается на состоянии организма? Каковы особенности состава воздуха в приморских районах? Требует ли переезд в так называемые курортные зоны напряжения процессов адаптации? Непродолжительное (2—2,5 года) пребывание в условиях Заполярья сопровождается учащением пульса, повышением артериального давления, периферического сосудистого сопротивления. При длительном проживании в Заполярье (10 лет и более) происходит истощение регуляторных механизмов, возрастает заболеваемость гипертонической болезнью, инфарктом миокарда. Основным механизмом, поддерживающим тепловой баланс человека в пустыне, является испарение, осуществляемое путём прямой транспирации кожи, отдачи воды с дыханием и потоотделением. Высокая температура воздуха в тропиках исключает теплоотдачу организма с движущимся воздухом или простым излучением, а большая его влажность сводит до минимума возможность избавиться от избыточного тепла потоотделением, так как пот не испаряется, а стекает с кожи. Система дыхания реагирует на тропические условия непроизвольным учащением дыхательных движений, что увеличивает испарение влаги со слизистой дыхательных путей и таким образом охлаждает организм. Это недостаточное содержание кислорода в тканях организма. В этом случае происходит недостаточное снабжение тканей кислородом. При развитии кислородного голодания происходят существенные сдвиги всех основных параметров дыхания. Активируется внешнее дыхание, условия диффузии газов и транспортировка О2 к тканям, происходят сдвиги и в самом тканевом дыхании. Морской воздух содержит повышенное количество влаги в молекулярном и зольном состоянии, а также кристаллы морской соли. Исключительно жаркая погода может вызвать стрессовое состояние с активацией эндокринной системы, с усилением дыхания, кровообращения при условиях резкого расширения периферических сосудов тела. Снижается тонус мышц. У людей возрастает потребность в восполнении водно-минерального дефицита и появляется необходимость в режиме питания, соответствующем жаркому климату.

Ускорение Ускорение — это изменение скорости за единицу вре-мени, которое возникает при изменении скорости или направления движения тела. К настоящему времени накоплено значительное коли-чество фактов, свидетельствующих о тесной зависимос-ти живых организмов от действия гравитационных сил. Одним из важных гравитационных факторов, воздейству-ющих на организм человека, является ускорение.

Ускорения возникают при космических полётах в период выве-дения корабля на орбиту, торможения его скорости при спуске на Землю, а также при совершении манёвров (изменение направле-ния движения) во время самого полёта. В повседневной жизни наш организм также нередко испытыва-ет действие ускорений. Последствия перегрузок наблюдаются во всех случаях, когда скорость движения в транспортных средствах превышает 30—35 км/ч (это предельная скорость, с которой орга-низм человека может передвигаться самостоятельно). Для передвижения в вертикальном направлении (в лифтах и т.п.) предельные величины точно не известны, однако не вызывает сомнений что при этом также происходят выраженные сдвиги функций организма, причём нижнее предельное значение скоростных величин здесь на порядок ниже.

Изменения в организме человека на воздействие пере-грузок могут проявляться от едва уловимых функциональ-ных сдвигов до крайне тяжёлых состояний, сопровождаю-щихся резкими расстройствами деятельности органов ды-хания, сердечно-сосудистой, нервной и других систем. Это может привести не только к потере сознания, но иногда и к грубым анатомическим повреждениям тела. Значительные по величине ударные ускорения не только вызывают нару-шения физиологических функций, но могут привести к пов-реждению костного аппарата, мягких тканей и отдельных органов тела. Изменения в организме человека на воздействие перегрузок

Общее состояние человека при действии перегрузок ха-рактеризуется появлением чувства тяжести во всем теле, болевых ощущений за грудиной или в области живота, вна-чале затруднением, а в дальнейшем и полным отсутствием возможности движений. Происходит смещение мягких тка-ней и ряда внутренних органов в направлении действия пе-регрузки. Наблюдаются расстройства зрения. Изменения в организме человека на воздействие перегрузок

В зависимости от плотности внутренних органов (удель-ного веса), места их положения, эластичности связей с ок-ружающими тканями характер происходящих нарушений может быть различным. Понятно, что наиболее подвижны-ми тканями в организме являются кровь и тканевая жид-кость. Поэтому перераспределению циркулирующей массы крови принадлежит одно из ведущих мест в природе физи-ологических сдвигов при перегрузках. Однако определён-ное значение имеют и такие факторы, как смещение внут-ренних органов и их деформация, обусловливающие не только нарушение функции этих органов, но также и усиле-ние сигналов в центральную нервную систему, что нередко приводит к расстройству её функции.

В результате возникает недостаток кровоснабжения моз-га и ряда органов чувств, что нередко сопровождается рас-стройствами зрения и может привести к потере сознания. Одновременно наблюдается усиление притока артериаль-ной крови к органам брюшной полости и нижним конечнос-тям, а также затруднение венозного оттока из этих облас-тей, что ведёт к застою крови в них. После прекращения движения побледнение кожи лица в большинстве случаев сменяется чрезмерной окраской. При действии перегрузок в направлении от ног к голове кровь скапливается в верхней части туловища, отчего давление в сосудах мозга повышается. Действие вертикально направленных перегрузок

Действие поперечно направленных перегрузок Действие поперечно направленных перегрузок в силу анатомических особенностей расположения магистральных сосудов выражено значительно меньше. Под влиянием перегрузок на функцию внешнего дыхания наиболее глубокие расстройства наблюдаются при строго поперечном направлении вектора перегрузки, когда меха-нические силы, действующие на грудь и живот, затрудняют осуществление дыхательных экскурсий грудной клетки и передней стенки живота. Наиболее общим в реакции дыхания с увеличением пере-грузки является его учащение. Так, при перегрузках величи-ной 5—6 ед. в ряде случаев лёгочная вентиляция увеличи-вается в 2—3 раза по сравнению с исходной. С прекраще-нием действия перегрузки наступает сравнительно быстрое восстановление показателей внешнего дыхания до исход-ного уровня.

Реакции организма человека на условия космических полетов В условиях космических полётов основным фактором, вызыва-ющим негативные сдвиги в организме человека, является неве-сомость. Переход к состоянию невесомости, по существу, озна-чает нарушение работы обширных рецепторов, которые в на-земных условиях реагируют на гравитационные силы и в значи-тельной мере обеспечивают функцию пространственного анали-за, пространственной координации движений, а также регуляцию постоянства внутренней среды организма. К числу этих рецепто-ров относятся отолитовая часть вестибулярного аппарата, реце-пторы кожи, а также рецепторный аппарат опорно-двигательной системы, и, возможно, внутренних органов.

Длительная гиподинамия На функциональное состояние организма в длительном косми-ческом полёте немаловажное влияние может оказать также умень-шение потока внешних раздражений, связанное с отсутствием гра-витационных стимулов и с однообразными условиями обитания в замкнутом пространстве кабины космического корабля, недостат-ком привычных колебаний параметров внешней среды и т.д. Это может привести к изменениям общего психического тонуса, эмо-ционального настроя, самочувствия и работоспособности космо-навтов. Так, в исследованиях с длительной гиподинамией доволь-но часто отмечается возникновение неустойчивого настроения, раздражительности, навязчивых идей, конфликтных ситуаций, а в отдельных случаях — и психических расстройств.

Работа сердечно - сосудистой системы в состоянии невесомости В состоянии невесомости значительно изменяется и работа сердечнососудистой системы. При невесомости действие гидростатического давления крови в системе эластичных сосудов снимается полностью. Результатом всех этих процессов оказывается перемещение некоторого объёма крови из нижней половины тела в верхнюю. Ощущения, возникающие при этом, можно сравнить с теми, которые возникают в земных условиях во время выполнения стойки на голове.

Синдром гиподинамии Отсутствие необходимости активного противодействия гравитации и поддержания позы, уменьшение мышечных за-трат на перемещение тела и отдельных его частей в прост-ранстве теоретически приводят к снижению энергообмена и уменьшению требований к системе транспорта кислорода. Снижение энергетического метаболизма является одной из причин уменьшения потребности в пище. Недогрузка мы-шечной системы и опорных структур, существенная пере-стройка двигательной координации в безопорном состоянии, кроме этого, создают предпосылки для изменений метабо-лизма, нарушений нейрогуморальных механизмов регуля-ции соматических и вегетативных функций и развития синд-рома гиподинамии.

Группы факторов, влияющих на человека в космическом полете В целом в космическом полёте на организм человека влияют различные факторы. Первая группа таких факторов характеризует космичес-кое пространство как среду обитания: это высокая степень разрежения газовой среды, ионизирующее космическое излучение, особенности теплопроводности, присутствие метеорного вещества и т.д. Вторая группа объединяет факторы, связанные с динами-кой полёта летательных аппаратов: ускорение, вибрацию, шум, невесомость и др. Наконец, третью группу составляют факторы, связанные с пребыванием в герметическом помещении малого объёма с искусствен ной средой обитания: своеобразный газовый состав и температурный режим в помещении, гипокинезия, изоляция, эмоциональное напряжение, изменение биологических ритмов и т.п.

Группы факторов, влияющих на человека в космическом полете Невесомость Рассогласование биоритмов Изменение освещенности Изменение магнитного поля Изменение условий радиации Изменение афферентации и взаимодействия анализаторов Изменение условий гемоциркуляции (снятие гидростатического давления крови) Перестройка регуляторной деятельности ЦНС Изменение режима питания (приспособление пищеварительных желез) Новая форма нагрузок на скелет Изменение тонической и фазовой мышечной активности

Дополнительный материал по теме Вся эволюция животного мира на Земле является историей активного преодоления организмом силы тяжести. Влияние силы тяжести на живые организмы в эволюции увеличивалось параллельно изменению положе-ния тела животных в пространстве от горизонтального к полувертикаль-ному и стало максимальным при прямохождении. Так, у наземных позвоночных сформировались мощный скелет и мышечная система, обеспечивающие опору, а также полную двигательную активность в гравитационном поле Земли. Сильно развились и дифференцировались гравирецепторные системы (отолитовый аппарат, проприоцепторы, интероцепторы). Повышенные энергетические потребности, связанные с преодолением относительно возраставшего в ходе эволюции влияния силы тяжести на организм, усилили кроветворную функцию костного мозга, вызвали перестройку сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Сила тяжести наложила отпечаток на обмен веществ животных организмов, став существенным фактором их развития. Значительный интерес относительно изыскания средств повышения устойчивости организма к ускорениям представляет разработанный К.Э. Циолковским метод повышения переносимости перегрузок при помощи иммерсионных систем. Они представляют собой специализированные капсулы, заполненные жидкостью, в которой располагается организм человека. Однако, несмотря на высокую эффективность этого метода, его практическое использование на современных летательных аппаратах неосуществимо из-за их большой сложности и громоздкости.

Невесомость - это экстремальное состояние для человека привыкшего к гравитации. Длительное нахождение в невесомости негативно влияет на организм.

Невесомость влияет и на процессы старения организма. Недавние исследования показали, что ускоренное старение в условиях невесомости связано с эндотелиальными клетками, которые выстилают изнутри все сосуды человека.

Эти изменения негативно влияют на сердечно-сосудистую систему человека.

Человек эволюционировал в условиях гравитации, которая использовалась для регулирования различных биологических процессов, поэтому в невесомости механизмы регуляции ослабляются и ткани быстро стареют.

Состояние костей человека в невесомости так же ухудшается: кости теряют кальций, постепенно разрушаются. За один месяц пребывания в невесомости костная масса у космонавта снижается на 1-2 %. Это происходит из-за нарушения фосфорного обмена. Организму нет необходимости поддерживать тело и он перестает вырабатывать костный материал. Данный синдром получил название космической остеопатии.

При возвращении на Землю космонавты снова набирают костную массу, Однако если полёт более двух лет, то космонавт теряет более половины костнной массы. Процесс его восстановления после этого будет почти невозможен. Так, за время трехлетнего путешествия на Марс, космонавт может потерять до 50% костной массы, вернуться на Землю и восстановиться он больше не сможет.

Надо сказать и о главной мышце организма, сердце. НАСА провело исследование, давшее очень важные результаты. Сердце не только ослабевает и уменьшается в объемах, но и. округляется. Во время проведения исследования, врачи НАСА изучали сердца 12 космонавтов, работавших на МКС.

Разбор снимков показал, что в условиях невесомости сердце округляется на 10 %. Однако, при возвращении на Землю сердце в течение полугода возвращает свою обычную форму и возобновляет привычную активность.

Для профилактики гипогравитационных нарушений на протяжении всего космического полета космонавтам необходимо выполнять физические тренировки: тренировки на дорожке с интервалами интенсивного бега. Выполняются так же силовые упражнения и тренировки на велоэргометре ― имитаторе велосипеда. Бежать на дорожке возможно только с помощью специальной системы, обеспечивающей притяжение человека к дорожке. Такое притяжение во время тренировки составляет около 70 % от веса тела. Часть тренировки на дорожке обязательно выполняется в так называемом пассивном режиме движения полотна, когда космонавт перемещает полотно дорожки с помощью силы ног.

Читайте также: