Die wetenskap van biologie sluit baie verskillende afdelings in, groot- en kleinkindwetenskappe. En elkeen van hulle is nie net belangrik in die menslike lewe nie, maar vir die planeet as geheel.
Vir die tweede eeu in 'n ry probeer mense om nie net die aardse diversiteit van lewe in al sy manifestasies te bestudeer nie, maar ook om uit te vind of daar lewe buite die planeet is, in die buitenste ruimte. Hierdie kwessies word deur 'n spesiale wetenskap hanteer - ruimtebiologie. Dit sal in ons resensie bespreek word.
Biologie-afdeling – Ruimtebiologie
Hierdie wetenskap is relatief jonk, maar baie intensief aan die ontwikkel. Die hoofaspekte van leer is:
- Faktore van die buitenste ruimte en hul invloed op die organismes van lewende wesens, die lewensbelangrike aktiwiteit van alle lewende sisteme in die ruimte of vliegtuie.
- Die ontwikkeling van lewe op ons planeet met die deelname van die ruimte, die evolusie van lewende sisteme en die waarskynlikheid van die bestaan van biomassa buite ons planeet.
- Die moontlikhede van die bou van geslote stelsels en die skep van werklike lewensomstandighede in hulle vir 'n gemaklikeontwikkeling en groei van organismes in die buitenste ruimte.
Ruimtegeneeskunde en biologie is nouverwante wetenskappe wat gesamentlik die fisiologiese toestand van lewende wesens in die ruimte, hul voorkoms in interplanetêre ruimtes en evolusie bestudeer.
Danksy die navorsing van hierdie wetenskappe het dit moontlik geword om die optimale toestande te kies om mense in die ruimte te vind, en sonder om enige skade aan die gesondheid te veroorsaak. Groot materiaal is versamel oor die teenwoordigheid van lewe in die ruimte, die vermoë van plante en diere (eensellig, veelsellig) om in gewigloosheid te leef en te ontwikkel.
Geskiedenis van die ontwikkeling van wetenskap
Die wortels van ruimtebiologie gaan terug na antieke tye, toe filosowe en denkers - natuurwetenskaplikes Aristoteles, Heraclitus, Plato en ander - die sterrehemel dopgehou het en probeer om die verhouding van die Maan en die Son met die Aarde te identifiseer, om die redes vir hul invloed op landbougrond en diere te verstaan.
Later, in die Middeleeue, het pogings begin om die vorm van die Aarde te bepaal en sy rotasie te verduidelik. Vir 'n lang tyd was daar 'n teorie wat deur Ptolemeus geskep is. Sy het gepraat oor die feit dat die Aarde die middelpunt van die Heelal is, en alle ander planete en hemelliggame beweeg daaromheen (geosentriese stelsel).
Daar was egter nog 'n wetenskaplike, die Pool Nicolaus Copernicus, wat die dwaling van hierdie stellings bewys het en sy eie, heliosentriese stelsel van die wêreldstruktuur voorgestel het: in die middel is die Son, en al die planete beweeg rond. Die son is ook 'n ster. Sy sienings is ondersteun deur die volgelinge van GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Ruimtebiologie as 'n wetenskap het egter heelwat later verskyn. Eers in die 20ste eeu het die Russiese wetenskaplike Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky 'n stelsel ontwikkel wat mense toelaat om in die dieptes van die ruimte binne te dring en dit stadig te bestudeer. Hy word met reg beskou as die vader van hierdie wetenskap. Ook het ontdekkings in fisika en astrofisika, kwantumchemie en meganika deur Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov en ander 'n groot rol in die ontwikkeling van kosmobiologie gespeel.
Nuwe wetenskaplike navorsing, wat mense toegelaat het om lank beplande vlugte na die ruimte te maak, het dit moontlik gemaak om spesifieke mediese en biologiese regverdigings vir die veiligheid en impak van buiteaardse toestande wat Tsiolkovsky geformuleer het, te identifiseer. Wat was hul wese?
- Wetenskaplikes het 'n teoretiese regverdiging gekry vir die effek van gewigloosheid op soogdierorganismes.
- Hy het verskeie variasies van ruimtetoestande in die laboratorium gemodelleer.
- Voorgestelde opsies vir ruimtevaarders om kos en water te bekom met behulp van plante en die sirkulasie van materie.
Dit was dus Tsiolkovsky wat al die basiese postulate van ruimtevaartkunde neergelê het, wat nie vandag hul relevansie verloor het nie.
Gewigloosheid
Moderne biologiese navorsing op die gebied van die bestudering van die invloed van dinamiese faktore op die menslike liggaam in die ruimte stel ruimtevaarders in staat om tot die maksimum van die negatiewe invloed van hierdie selfde faktore ontslae te raak.
Daar is drie hoof dinamiese kenmerke:
- vibrasie;
- versnelling;
- gewigloosheid.
Die mees ongewone en belangrikste effek op die menslike liggaam is gewigloosheid. Dit is 'n toestand waarin die swaartekrag verdwyn en dit nie deur ander traagheidsinvloede vervang word nie. In hierdie geval verloor 'n persoon heeltemal die vermoë om die posisie van die liggaam in die ruimte te beheer. So 'n toestand begin reeds in die onderste lae van die kosmos en duur voort deur die hele ruimte daarvan.
Mediese en biologiese studies het getoon dat die volgende veranderinge in die menslike liggaam plaasvind in 'n toestand van gewigloosheid:
- Hartklop neem toe.
- Spiere ontspan (tonus gaan weg).
- Verlaagde prestasie.
- Moontlike ruimtelike hallusinasies.
'n Persoon in gewigloosheid kan tot 86 dae bly sonder om die gesondheid te benadeel. Dit is empiries bewys en uit 'n mediese oogpunt bevestig. Een van die take van ruimtebiologie en medisyne vandag is egter om 'n stel maatreëls te ontwikkel om die effek van gewigloosheid op die menslike liggaam in die algemeen te voorkom, moegheid uit te skakel, normale prestasie te verhoog en te konsolideer.
Daar is 'n aantal toestande wat ruimtevaarders waarneem om gewigloosheid te oorkom en beheer oor die liggaam te behou:
- die ontwerp van die vliegtuig voldoen streng aan die nodige veiligheidstandaarde vir passasiers;
- ruimtevaarders word altyd versigtig in hul sitplekke vasgemaak om onvoorsiene opwaartse vlugte te vermy;
- alle items op die skip is strengvaste plek en behoorlik vasgemaak om beserings te vermy;
- Vloeistowwe word slegs in geslote, verseëlde houers gestoor.
Om goeie resultate te behaal om gewigloosheid te oorkom, ondergaan ruimtevaarders deeglike opleiding op Aarde. Maar tot dusver laat moderne wetenskaplike navorsing dit ongelukkig nie toe om sulke toestande in die laboratorium te skep nie. Op ons planeet is dit nie moontlik om die swaartekrag te oorkom nie. Dit is ook een van die toekomstige uitdagings vir ruimte en mediese biologie.
G-kragte in die ruimte (versnellings)
Nog 'n belangrike faktor wat die menslike liggaam in die ruimte beïnvloed, is versnelling, of oorlading. Die essensie van hierdie faktore word verminder tot 'n ongelyke herverdeling van die las op die liggaam tydens sterk hoëspoedbewegings in die ruimte. Daar is twee hooftipes versnelling:
- korttermyn;
- lang.
Soos biomediese studies toon, is albei versnellings baie belangrik om die fisiologiese toestand van die ruimtevaarder se liggaam te beïnvloed.
Dus, byvoorbeeld, onder die werking van korttermynversnellings (dit duur minder as 1 sekonde), kan onomkeerbare veranderinge in die liggaam op molekulêre vlak plaasvind. Ook, as die organe nie opgelei is nie, swak genoeg, is daar 'n risiko van skeuring van hul membrane. Sulke invloede kan uitgevoer word tydens die skeiding van die kapsule met die ruimtevaarder in die ruimte, tydens sy uitwerpingof wanneer 'n skip in wentelbane land.
Daarom is dit baie belangrik dat ruimtevaarders 'n deeglike mediese ondersoek en sekere fisiese opleiding ondergaan voordat hulle die ruimte in vlieg.
Langwerkende versnelling vind plaas tydens lansering en landing van 'n vuurpyl, sowel as tydens vlug op sommige ruimtelike plekke in die ruimte. Die effek van sulke versnellings op die liggaam, volgens data verskaf deur wetenskaplike mediese navorsing, is soos volg:
- hartklop en polsslag versnel;
- asemhaling versnel;
- daar is die voorkoms van naarheid en swakheid, bleek vel;
- visie ly, 'n rooi of swart film verskyn voor die oë;
- kan pyn in die gewrigte, ledemate voel;
- spierweefseltoon daal;
- neuromorale regulasie verander;
- gaswisseling in die longe en in die liggaam as geheel word anders;
- kan sweet veroorsaak.
G-kragte en gewigloosheid dwing mediese wetenskaplikes om met verskillende maniere vorendag te kom. toelaat om aan te pas, lei ruimtevaarders op sodat hulle die optrede van hierdie faktore kan weerstaan sonder gesondheidsgevolge en sonder verlies aan doeltreffendheid.
Een van die doeltreffendste maniere om ruimtevaarders op te lei om te versnel, is die sentrifuge-apparaat. Dit is daarin dat jy al die veranderinge wat in die liggaam plaasvind onder die werking van oorladings kan waarneem. Dit laat jou ook toe om op te lei en aan te pas by die invloed van hierdie faktor.
Ruimtevlug en medisyne
Ruimtevlugte het beslis 'n baie groot impak op die gesondheid van mense, veral diegene wat onopgelei is of chroniese siektes het. Daarom is 'n belangrike aspek die mediese navorsing van al die subtiliteite van vlug, al die reaksies van die liggaam op die mees uiteenlopende en ongelooflike effekte van buiteaardse kragte.
Vlieg in gewigloosheid dwing moderne medisyne en biologie om 'n stel maatreëls uit te vind en te formuleer (terselfdertyd implementeer, natuurlik) om ruimtevaarders van normale voeding, rus, suurstofvoorsiening, werkvermoë ensovoorts te voorsien.
Boonop is medisyne ontwerp om ruimtevaarders van ordentlike bystand te voorsien in geval van onvoorsiene noodsituasies, asook beskerming teen die uitwerking van onbekende magte van ander planete en ruimtes. Dit is nogal moeilik, dit verg baie tyd en moeite, 'n groot teoretiese basis, die gebruik van slegs die nuutste moderne toerusting en dwelms.
Boonop het medisyne, saam met fisika en biologie, die taak om ruimtevaarders te beskerm teen die fisiese faktore van ruimtetoestande, soos:
- temperatuur;
- straling;
- druk;
- meteoriete.
Daarom is die studie van al hierdie faktore en kenmerke baie belangrik.
Navorsingsmetodes in biologie
Ruimtebiologie, soos enige ander biologiese wetenskap, het 'n sekere stel metodes wat dit moontlik maak om navorsing te doen, teoretiese materiaal te versamel en dit met praktiese gevolgtrekkings te bevestig. Hierdie metodes oor tydonveranderd bly, word bygewerk en gemoderniseer in ooreenstemming met die huidige tyd. Die histories gevestigde metodes van biologie bly egter tot vandag toe steeds relevant. Dit sluit in:
- Observasie.
- Eksperiment.
- Historiese ontleding.
- Beskrywing.
- Vergelyking.
Hierdie metodes van biologiese navorsing is basies, ter enige tyd relevant. Maar daar is 'n aantal ander wat ontstaan het met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie, elektroniese fisika en molekulêre biologie. Hulle word modern genoem en speel die grootste rol in die studie van alle biologies-chemiese, mediese en fisiologiese prosesse.
Moderne metodes
- Metodes van genetiese ingenieurswese en bioinformatika. Dit sluit in agrobakteriese en ballistiese transformasie, PCR (polimerase kettingreaksies). Die rol van biologiese navorsing van hierdie soort is groot, aangesien dit hulle is wat dit moontlik maak om opsies te vind om die probleem van voeding en suurstofisering van vuurpyllanseerders en kajuite vir die gerief van ruimtevaarders op te los.
- Metodes van proteïenchemie en histochemie. Laat toe om proteïene en ensieme in lewende sisteme te beheer.
- Gebruik van fluoressensiemikroskopie, superresolusiemikroskopie.
- Die gebruik van molekulêre biologie en biochemie en hul navorsingsmetodes.
- Biotelemetrie is 'n metode wat die resultaat is van 'n kombinasie van werk van ingenieurs en dokters op 'n biologiese basis. Dit laat jou toe om al die fisiologies belangrike funksies van die werk te beheer.organisme op 'n afstand deur gebruik te maak van radiokommunikasiekanale van die menslike liggaam en 'n rekenaaropnemer. Ruimtebiologie gebruik hierdie metode as die basis om die uitwerking van ruimtetoestande op ruimtevaarders se organismes na te spoor.
- Biologiese aanduiding van interplanetêre ruimte. 'n Baie belangrike metode van ruimtebiologie, wat dit moontlik maak om die interplanetêre toestande van die omgewing te assesseer, om inligting oor die eienskappe van verskillende planete te bekom. Die basis hier is die gebruik van diere met ingeboude sensors. Dit is proefdiere (muise, honde, ape) wat inligting uit bane onttrek, wat deur landwetenskaplikes vir ontleding en gevolgtrekkings gebruik word.
Moderne metodes van biologiese navorsing laat die oplossing van gevorderde probleme nie net van ruimtebiologie toe nie, maar ook universele probleme.
Probleme van ruimtebiologie
Al die gelyste metodes van biomediese navorsing kon ongelukkig nog nie al die probleme van ruimtebiologie oplos nie. Daar is 'n aantal aktuele kwessies wat tot vandag toe dringend bly. Kom ons kyk na die hoofuitdagings wat ruimtemedisyne en biologie in die gesig staar.
- Seleksie van opgeleide personeel vir ruimtevlug, wie se gesondheidstoestand aan al die vereistes van dokters kan voldoen (insluitend om ruimtevaarders toe te laat om streng opleiding en opleiding vir vlugte te weerstaan).
- Behoorlike vlak van opleiding en verskaffing van alles wat nodig is vir werkende ruimtespanne.
- Verseker veiligheid in alle opsigte (insluitend van onbekende of vreemde faktore van invloedvan ander planete) werkende skepe en vliegtuigstrukture.
- Psigo-fisiologiese rehabilitasie van ruimtevaarders met terugkeer na die aarde.
- Ontwikkeling van maniere om ruimtevaarders en ruimtetuie teen bestraling te beskerm.
- Verseker normale lewensomstandighede in die kajuite tydens ruimtevlugte.
- Ontwikkeling en toepassing van gevorderde rekenaartegnologie in ruimtegeneeskunde.
- Bekendstelling van ruimte-telemedisyne en biotegnologie. Gebruik die metodes van hierdie wetenskappe.
- Oplossing van mediese en biologiese probleme vir gemaklike vlugte van ruimtevaarders na Mars en ander planete.
- Sintese van farmakologiese middels wat die probleem van suurstofvoorsiening in die ruimte sal oplos.
Ontwikkelde, verbeterde en komplekse toepassingsmetodes van biomediese navorsing sal sekerlik al die take en bestaande probleme oplos. Wanneer dit egter sal wees, is 'n moeilike en taamlik onvoorspelbare vraag.
Daar moet kennis geneem word dat nie net Russiese wetenskaplikes nie, maar ook die Akademiese Raad van alle lande van die wêreld met al hierdie kwessies te doen het. En dit is 'n groot pluspunt. Gesamentlike navorsing en soektogte sal immers 'n buitensporig groter en vinniger positiewe resultaat gee. Noue globale samewerking in die oplossing van ruimteprobleme is die sleutel tot sukses in die verkenning van buiteaardse ruimte.
Moderne prestasies
Daar is baie sulke prestasies. Daar word immers elke dag intensiewe werk gedoen, deeglik en nougeset, wat jou toelaat om meer en meer te vindmateriaal, maak gevolgtrekkings en formuleer hipoteses.
Een van die belangrikste ontdekkings van die 21ste eeu in kosmologie was die ontdekking van water op Mars. Dit het onmiddellik aanleiding gegee tot dosyne hipoteses oor die aan- of afwesigheid van lewe op die planeet, oor die moontlikheid van hervestiging van aardbewoners na Mars, ensovoorts.
Nog 'n ontdekking was dat wetenskaplikes die ouderdomsgrense bepaal het waarbinne 'n persoon so gemaklik en sonder ernstige gevolge as moontlik in die ruimte kan wees. Hierdie ouderdom begin vanaf 45 jaar en eindig op ongeveer 55-60 jaar. Jongmense wat die ruimte ingaan, ly uiters sielkundig en fisiologies wanneer hulle terugkeer na die aarde, en hard aanpas en herbou.
Water is ook op die Maan ontdek (2009). Kwik en 'n groot hoeveelheid silwer is ook op die aarde se satelliet gevind.
Biologiese navorsingsmetodes, sowel as ingenieurs- en fisiese aanwysers, stel ons in staat om met vertroue tot die gevolgtrekking te kom dat die uitwerking van ioonbestraling en blootstelling in die ruimte skadeloos is (ten minste nie meer skadelik as op Aarde nie).
Wetenskaplike studies het bewys dat lang verblyf in die ruimte nie die fisiese gesondheid van ruimtevaarders beïnvloed nie. Sielkundige probleme bly egter steeds.
Studies is uitgevoer wat bewys dat hoër plante verskillend reageer om in die ruimte te wees. Saad van sommige plante in die studie het geen genetiese veranderinge getoon nie. Ander, inteendeel, het duidelike vervormings op molekulêre vlak getoon.
Ervarings,uitgevoer op die selle en weefsels van lewende organismes (soogdiere) het bewys dat ruimte nie die normale toestand en funksionering van hierdie organe beïnvloed nie.
Verskeie tipes mediese studies (tomografie, MRI, bloed- en urinetoetse, kardiogram, rekenaartomografie, ensovoorts) het tot die gevolgtrekking gelei dat die fisiologiese, biochemiese, morfologiese eienskappe van menslike selle onveranderd bly wanneer hulle in die ruimte bly tot 86 dae.
In laboratoriumtoestande is 'n kunsmatige stelsel herskep wat jou toelaat om so na as moontlik aan die toestand van gewigloosheid te kom en sodoende alle aspekte van die effek van hierdie toestand op die liggaam te bestudeer. Dit het dit weer moontlik gemaak om 'n aantal voorkomende maatreëls te ontwikkel om die impak van hierdie faktor tydens 'n menslike vlug in nul swaartekrag te voorkom.
Die resultate van eksobiologie is data wat die teenwoordigheid van organiese sisteme buite die Aarde se biosfeer aandui. Tot dusver het slegs die teoretiese formulering van hierdie aannames moontlik geword, maar binnekort beplan wetenskaplikes om ook praktiese bewyse te bekom.
Danksy die navorsing van bioloë, fisici, dokters, ekoloë en chemici, is diepgaande meganismes van menslike impak op die biosfeer aan die lig gebring. Dit is moontlik gemaak deur kunsmatige ekosisteme van die planeet af te skep en dieselfde invloed daarop uit te oefen as op Aarde.
Dit is nie al die prestasies van ruimtebiologie, kosmologie en medisyne vandag nie, maar net die belangrikstes. Daar is baie potensiaal, waarvan die implementering isdie taak van die gelyste wetenskappe vir die toekoms.
Lewe in die ruimte
Volgens moderne idees kan lewe in die ruimte bestaan, aangesien onlangse ontdekkings die teenwoordigheid op sommige planete van geskikte toestande vir die ontstaan en ontwikkeling van lewe bevestig. Die menings van geleerdes oor hierdie kwessie val egter in twee kategorieë:
- lewe is nêrens anders as Aarde nie, was nooit en sal nooit wees nie;
- lewe bestaan in die uitgestrekte ruimtes, maar mense het dit nog nie ontdek nie.
Watter van die hipoteses is korrek - dit is aan elke individu om te besluit. Daar is genoeg bewyse en weerlegging vir beide die een en die ander.
