Videnskaben om biologi omfatter en masse forskellige sektioner, store og små børnevidenskaber. Og hver af dem er vigtige ikke kun i menneskelivet, men for planeten som helhed.
For andet århundrede i træk forsøger folk at studere ikke kun livets jordiske mangfoldighed i alle dets manifestationer, men også at finde ud af, om der er liv uden for planeten, i det ydre rum. Disse spørgsmål behandles af en særlig videnskab - rumbiologi. Det vil blive diskuteret i vores anmeldelse.
Biology Section - Space Biology
Denne videnskab er relativt ung, men meget intensivt udviklende. De vigtigste aspekter af læring er:
- Faktorer i det ydre rum og deres indflydelse på levende væseners organismer, den vitale aktivitet af alle levende systemer i rummet eller fly.
- Udviklingen af liv på vores planet med deltagelse af rummet, udviklingen af levende systemer og sandsynligheden for eksistensen af biomasse uden for vores planet.
- Mulighederne for at bygge lukkede systemer og skabe rigtige levevilkår i dem for en behageligudvikling og vækst af organismer i det ydre rum.
Rummedicin og biologi er nært beslægtede videnskaber, der i fællesskab studerer den fysiologiske tilstand af levende væsener i rummet, deres udbredelse i interplanetariske rum og evolution.
Takket være forskningen i disse videnskaber blev det muligt at vælge de optimale betingelser for at finde mennesker i rummet uden at forårsage nogen skade på helbredet. Der er blevet indsamlet enormt materiale om tilstedeværelsen af liv i rummet, planters og dyrs (encellede, flercellede) evne til at leve og udvikle sig i vægtløshed.
Historien om videnskabens udvikling
Rumbiologiens rødder går tilbage til oldtiden, hvor filosoffer og tænkere - naturvidenskabsmænd Aristoteles, Heraclitus, Platon og andre - iagttog stjernehimlen og forsøgte at identificere forholdet mellem Månen og Solen og Jorden, for at forstå årsagerne til deres indflydelse på landbrugsjord og dyr.
Senere, i middelalderen, begyndte forsøg på at bestemme jordens form og forklare dens rotation. I lang tid var der en teori skabt af Ptolemæus. Hun t alte om, at Jorden er universets centrum, og at alle andre planeter og himmellegemer bevæger sig rundt om den (geocentrisk system).
Der var imidlertid en anden videnskabsmand, polakken Nicolaus Copernicus, som beviste fejlen i disse udsagn og foreslog sit eget heliocentriske system af verdensstrukturen: i midten er Solen, og alle planeterne bevæger sig rundt. Solen er også en stjerne. Hans synspunkter blev støttet af Giordanos tilhængereBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Men rumbiologi som videnskab dukkede op meget senere. Først i det 20. århundrede udviklede den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky et system, der gør det muligt for folk at trænge ind i rummets dybder og langsomt studere dem. Han betragtes med rette som faderen til denne videnskab. Også opdagelser inden for fysik og astrofysik, kvantekemi og mekanik af Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov og andre spillede en stor rolle i udviklingen af kosmobiologi.
Ny videnskabelig forskning, som gjorde det muligt for folk at foretage længe planlagte flyvninger ud i rummet, gjorde det muligt at identificere specifikke medicinske og biologiske begrundelser for sikkerheden og virkningen af udenjordiske forhold, som Tsiolkovsky formulerede. Hvad var deres essens?
- Forskere har fået en teoretisk begrundelse for virkningen af vægtløshed på pattedyrsorganismer.
- Han modellerede flere variationer af rumforhold i laboratoriet.
- Foreslåede muligheder for astronauter til at få mad og vand ved hjælp af planter og stoffets cirkulation.
Det var således Tsiolkovsky, der fastlagde alle astronautikkens grundlæggende postulater, som ikke har mistet deres relevans i dag.
Vægtløshed
Moderne biologisk forskning inden for undersøgelse af dynamiske faktorers indflydelse på den menneskelige krop i rummet gør det muligt for astronauter at slippe af med den negative indflydelse fra disse samme faktorer til det maksimale.
Der er tre dynamiske hovedkarakteristika:
- vibration;
- acceleration;
- vægtløshed.
Den mest usædvanlige og vigtige effekt på den menneskelige krop er vægtløshed. Dette er en tilstand, hvor tyngdekraften forsvinder og den ikke erstattes af andre inertipåvirkninger. I dette tilfælde mister en person fuldstændig evnen til at kontrollere kroppens position i rummet. En sådan tilstand begynder allerede i de nederste lag af kosmos og varer ved i hele dets rum.
Medicinske og biologiske undersøgelser har vist, at følgende ændringer sker i den menneskelige krop i en tilstand af vægtløshed:
- Hjerteslag stiger.
- Muskler slapper af (tonus forsvinder).
- Reduceret ydeevne.
- Mulige rumlige hallucinationer.
En person i vægtløshed er i stand til at blive i op til 86 dage uden at skade helbredet. Dette er blevet bevist empirisk og bekræftet fra et medicinsk synspunkt. En af rumbiologiens og -medicinens opgaver i dag er imidlertid at udvikle et sæt foranst altninger til at forhindre virkningen af vægtløshed på den menneskelige krop generelt, eliminere træthed, øge og konsolidere normal ydeevne.
Der er en række forhold, som astronauter observerer for at overvinde vægtløshed og bevare kontrollen over kroppen:
- designet af flyet overholder strengt de nødvendige sikkerhedsstandarder for passagerer;
- astronauter er altid omhyggeligt spændt fast i deres sæder for at undgå uforudsete opadgående flyvninger;
- alle varer på skibet er strengt tagetfast plads og sikret korrekt for at undgå skade;
- Væsker opbevares kun i lukkede, forseglede beholdere.
For at opnå gode resultater med at overvinde vægtløshed gennemgår astronauter en grundig træning på Jorden. Men desværre tillader moderne videnskabelig forskning indtil videre ikke at skabe sådanne forhold i laboratoriet. På vores planet er det ikke muligt at overvinde tyngdekraften. Det er også en af fremtidens udfordringer for rumfart og medicinsk biologi.
G-kræfter i rummet (accelerationer)
En anden vigtig faktor, der påvirker den menneskelige krop i rummet, er acceleration eller overbelastning. Essensen af disse faktorer reduceres til en ujævn omfordeling af belastningen på kroppen under stærke højhastighedsbevægelser i rummet. Der er to hovedtyper af acceleration:
- kortsigtet;
- lang.
Som biomedicinske undersøgelser viser, er begge accelerationer meget vigtige for at påvirke den fysiologiske tilstand af astronautens krop.
Så for eksempel under påvirkning af kortvarige accelerationer (de varer mindre end 1 sekund), kan der forekomme irreversible ændringer i kroppen på molekylært niveau. Også, hvis organerne ikke er trænede, svage nok, er der risiko for brud på deres membraner. Sådanne påvirkninger kan udføres under adskillelsen af kapslen med astronauten i rummet, under hans udstødningeller når et skib lander i kredsløb.
Derfor er det meget vigtigt, at astronauter gennemgår en grundig lægeundersøgelse og en vis fysisk træning, før de flyver ud i rummet.
Langtidsvirkende acceleration forekommer under opsendelse og landing af en raket, såvel som under flyvning nogle rumlige steder i rummet. Effekten af sådanne accelerationer på kroppen, ifølge data leveret af videnskabelig medicinsk forskning, er som følger:
- hjerteslag og puls hurtigere;
- vejrtrækningen hurtigere;
- der er forekomst af kvalme og svaghed, bleg hud;
- synet lider, en rød eller sort hinde vises foran øjnene;
- kan føle smerter i led, lemmer;
- tonus i muskelvævet falder;
- neuromoral regulering ændres;
- gasudveksling i lungerne og i kroppen som helhed bliver anderledes;
- kan forårsage svedtendens.
G-kræfter og vægtløshed tvinger medicinske forskere til at finde på forskellige måder. gør det muligt at tilpasse sig, træne astronauter, så de kan modstå disse faktorers virkning uden sundhedsmæssige konsekvenser og uden tab af effektivitet.
En af de mest effektive måder at træne astronauter til at accelerere er centrifugeapparatet. Det er i det, du kan observere alle de ændringer, der sker i kroppen under påvirkning af overbelastning. Det giver dig også mulighed for at træne og tilpasse dig denne faktors indflydelse.
Rumflyvning og medicin
Rumflyvninger har bestemt en meget stor indvirkning på menneskers sundhed, især dem, der er utrænede eller har kroniske sygdomme. Derfor er et vigtigt aspekt den medicinske forskning af alle flyvningens finesser, alle kroppens reaktioner på de mest forskelligartede og utrolige virkninger af udenjordiske kræfter.
At flyve i vægtløshed tvinger moderne medicin og biologi til at opfinde og formulere (selvfølgelig samtidig implementere) et sæt foranst altninger for at give astronauter normal ernæring, hvile, iltforsyning, arbejdskapacitet og så videre.
Derudover er medicin designet til at give kosmonauter anstændig assistance i tilfælde af uforudsete nødsituationer samt beskyttelse mod virkningerne af ukendte kræfter fra andre planeter og rum. Det er ret svært, det kræver meget tid og kræfter, et stort teoretisk grundlag, kun brug af det nyeste moderne udstyr og stoffer.
Derudover har medicin, sammen med fysik og biologi, til opgave at beskytte astronauter mod de fysiske faktorer af rumforhold, såsom:
- temperatur;
- stråling;
- pres;
- meteoritter.
Derfor er undersøgelsen af alle disse faktorer og funktioner meget vigtig.
Forskningsmetoder i biologi
Rumbiologi har, som enhver anden biologisk videnskab, et bestemt sæt metoder, der gør det muligt at udføre forskning, akkumulere teoretisk materiale og bekræfte det med praktiske konklusioner. Disse metoder over tidforblive uændret, opdateres og moderniseres i overensstemmelse med det aktuelle tidspunkt. Imidlertid er de historisk etablerede biologimetoder stadig relevante den dag i dag. Disse omfatter:
- Observation.
- Eksperiment.
- Historisk analyse.
- Beskrivelse.
- Sammenligning.
Disse metoder til biologisk forskning er grundlæggende, relevante til enhver tid. Men der er en række andre, der er opstået med udviklingen af videnskab og teknologi, elektronisk fysik og molekylærbiologi. De kaldes moderne og spiller den største rolle i studiet af alle biologisk-kemiske, medicinske og fysiologiske processer.
Moderne metoder
- Genteknologiske metoder og bioinformatik. Dette inkluderer agrobakteriel og ballistisk transformation, PCR (polymerasekædereaktioner). Biologisk forskning af denne art spiller en stor rolle, da det er dem, der gør det muligt at finde muligheder for at løse problemet med fodring og iltning af raketkastere og kabiner til astronauternes komfort.
- Metoder til proteinkemi og histokemi. Tillad at kontrollere proteiner og enzymer i levende systemer.
- Ved brug af fluorescensmikroskopi, superopløsningsmikroskopi.
- Brugen af molekylærbiologi og biokemi og deres forskningsmetoder.
- Biotelemetri er en metode, der er resultatet af en kombination af arbejde af ingeniører og læger på et biologisk grundlag. Det giver dig mulighed for at kontrollere alle de fysiologisk vigtige funktioner i arbejdet.organisme på afstand ved hjælp af radiokommunikationskanaler i den menneskelige krop og en computeroptager. Rumbiologi bruger denne metode som grundlag for at spore virkningerne af rumforhold på astronauters organismer.
- Biologisk indikation af interplanetarisk rum. En meget vigtig metode til rumbiologi, som gør det muligt at vurdere miljøets interplanetariske tilstande, for at få information om forskellige planeters egenskaber. Grundlaget her er brugen af dyr med indbyggede sensorer. Det er forsøgsdyr (mus, hunde, aber), der udvinder information fra baner, som bruges af terrestriske videnskabsmænd til analyser og konklusioner.
Moderne metoder til biologisk forskning gør det muligt at løse avancerede problemer ikke kun inden for rumbiologi, men også universelle.
Problemer med rumbiologi
Alle de nævnte metoder til biomedicinsk forskning har desværre endnu ikke været i stand til at løse alle problemerne med rumbiologi. Der er en række aktuelle emner, der stadig er presserende den dag i dag. Lad os tage et kig på de vigtigste udfordringer, som rummedicin og biologi står over for.
- Udvalg af uddannet personale til rumflyvning, hvis helbredstilstand kunne opfylde alle lægers krav (inklusive at tillade astronauter at modstå streng træning og træning til flyvninger).
- Anstændigt uddannelsesniveau og forsyning af alt, hvad der er nødvendigt for besætninger på arbejdspladsen.
- Sikring af sikkerhed i alle henseender (inklusive fra ukendte eller fremmede indflydelsesfaktorerfra andre planeter) arbejdende skibe og flystrukturer.
- Psyko-fysiologisk rehabilitering af astronauter ved tilbagevenden til Jorden.
- Udvikling af måder at beskytte astronauter og rumfartøjer mod stråling.
- Sikring af normale levevilkår i kabinerne under rumflyvninger.
- Udvikling og anvendelse af avanceret computerteknologi inden for rummedicin.
- Introduktion af rumtelemedicin og bioteknologi. Ved at bruge disse videnskabers metoder.
- Løsning af medicinske og biologiske problemer til komfortable flyvninger for astronauter til Mars og andre planeter.
- Syntese af farmakologiske midler, der vil løse problemet med iltforsyning i rummet.
Udviklede, forbedrede og komplekse anvendelsesmetoder for biomedicinsk forskning vil helt sikkert løse alle opgaver og eksisterende problemer. Men hvornår det bliver, er et svært og ret uforudsigeligt spørgsmål.
Det skal bemærkes, at ikke kun russiske videnskabsmænd, men også det akademiske råd i alle lande i verden beskæftiger sig med alle disse spørgsmål. Og det er et stort plus. Fælles forskning og søgninger vil jo give et uforholdsmæssigt større og hurtigere positivt resultat. Tæt glob alt samarbejde om at løse rumproblemer er nøglen til succes i udforskningen af rum i rummet.
Moderne præstationer
Der er mange sådanne præstationer. Der arbejdes trods alt intensivt hver dag, grundigt og omhyggeligt, hvilket giver dig mulighed for at finde mere og merematerialer, drag konklusioner og formuler hypoteser.
En af de vigtigste opdagelser i det 21. århundrede inden for kosmologi var opdagelsen af vand på Mars. Dette gav straks anledning til snesevis af hypoteser om tilstedeværelsen eller fraværet af liv på planeten, om muligheden for genbosættelse af jordboer til Mars, og så videre.
En anden opdagelse var, at videnskabsmænd har bestemt aldersgrænserne, inden for hvilke en person kan være i rummet så komfortabelt og uden alvorlige konsekvenser som muligt. Denne alder starter fra 45 år og slutter ved omkring 55-60 år. Unge mennesker, der går ud i rummet, lider ekstremt psykologisk og fysiologisk, når de vender tilbage til Jorden, tilpasser sig og genopbygger hårdt.
Vand blev også opdaget på Månen (2009). Kviksølv og en stor mængde sølv blev også fundet på jordens satellit.
Biologiske forskningsmetoder, såvel som tekniske og fysiske indikatorer, giver os mulighed for med sikkerhed at konkludere, at virkningerne af ionstråling og eksponering i rummet er harmløse (i hvert fald ikke mere skadelige end på Jorden).
Videnskabelige undersøgelser har bevist, at lange ophold i rummet ikke påvirker astronauters fysiske helbred. Der er dog stadig psykiske problemer.
Undersøgelser er blevet udført, der beviser, at højere planter reagerer forskelligt på at være i rummet. Frø af nogle planter i undersøgelsen viste ingen genetiske ændringer. Andre viste tværtimod tydelige deformationer på molekylært niveau.
Oplevelser,udført på celler og væv fra levende organismer (pattedyr) bevist, at rummet ikke påvirker den normale tilstand og funktion af disse organer.
Forskellige typer medicinske undersøgelser (tomografi, MR, blod- og urinprøver, kardiogram, computertomografi og så videre) førte til den konklusion, at de fysiologiske, biokemiske, morfologiske egenskaber ved menneskelige celler forbliver uændrede, når de opholder sig i rummet op til 86 dage.
Under laboratorieforhold blev et kunstigt system genskabt, der giver dig mulighed for at komme så tæt som muligt på tilstanden af vægtløshed og dermed studere alle aspekter af denne tilstands virkning på kroppen. Dette gjorde det igen muligt at udvikle en række forebyggende foranst altninger for at forhindre virkningen af denne faktor under en menneskelig flyvning i nul tyngdekraft.
Resultaterne af exobiologi er data, der indikerer tilstedeværelsen af organiske systemer uden for jordens biosfære. Indtil videre er kun den teoretiske formulering af disse antagelser blevet mulig, men snart planlægger videnskabsmænd også at skaffe praktiske beviser.
Takket være forskning udført af biologer, fysikere, læger, økologer og kemikere, er dybe mekanismer for menneskelig påvirkning af biosfæren blevet afsløret. Dette blev gjort muligt ved at skabe kunstige økosystemer uden for planeten og udøve den samme indflydelse på dem som på Jorden.
Dette er ikke alle resultaterne af rumbiologi, kosmologi og medicin i dag, men kun de vigtigste. Der er et stort potentiale, hvis implementering erde listede videnskabers opgave for fremtiden.
Livet i rummet
Ifølge moderne ideer kan liv i rummet eksistere, da nyere opdagelser bekræfter tilstedeværelsen på nogle planeter af passende betingelser for livets fremkomst og udvikling. Forskeres meninger om dette spørgsmål falder dog i to kategorier:
- livet er ingen andre steder end Jorden, har aldrig været og vil aldrig blive;
- liv eksisterer i det ydre rums store vidder, men folk har endnu ikke opdaget det.
Hvilken af hypoteserne er korrekt - det er op til hver enkelt at afgøre. Der er nok beviser og gendrivelse for både det ene og det andet.
