Vitenskapen om biologi omfatter mange forskjellige seksjoner, store og små barnevitenskaper. Og hver av dem er viktig ikke bare i menneskelivet, men for planeten som helhet.
For andre århundre på rad prøver folk å studere ikke bare det jordiske mangfoldet av liv i alle dets manifestasjoner, men også å finne ut om det finnes liv utenfor planeten, i verdensrommet. Disse spørsmålene behandles av en spesiell vitenskap - rombiologi. Det vil bli diskutert i vår anmeldelse.
Biology Section - Space Biology
Denne vitenskapen er relativt ung, men svært intensivt utviklende. Hovedaspektene ved læring er:
- Faktorer i det ytre rom og deres innflytelse på organismene til levende vesener, den vitale aktiviteten til alle levende systemer i verdensrommet eller i fly.
- Utviklingen av liv på planeten vår med deltagelse av verdensrommet, utviklingen av levende systemer og sannsynligheten for eksistensen av biomasse utenfor planeten vår.
- Mulighetene for å bygge lukkede systemer og skape reelle levekår i dem for en komfortabelutvikling og vekst av organismer i verdensrommet.
Rommedisin og biologi er nært beslektede vitenskaper som i fellesskap studerer den fysiologiske tilstanden til levende vesener i rommet, deres utbredelse i interplanetære rom og evolusjon.
Takket være forskningen til disse vitenskapene ble det mulig å velge de optimale forholdene for å finne mennesker i verdensrommet, og uten å skade helsen. Det er samlet inn enormt materiale om tilstedeværelsen av liv i rommet, plantens og dyrs (encellede, flercellede) evne til å leve og utvikle seg i vektløshet.
Vitenskapens utviklingshistorie
Røttene til rombiologi går tilbake til antikken, da filosofer og tenkere - naturvitere Aristoteles, Heraclitus, Platon og andre - så på stjernehimmelen og prøvde å identifisere forholdet mellom månen og solen og jorden, for å forstå årsakene til deres innflytelse på jordbruksland og dyr.
Senere, i middelalderen, begynte forsøk på å bestemme jordens form og forklare rotasjonen. I lang tid var det en teori skapt av Ptolemaios. Hun snakket om det faktum at Jorden er sentrum av universet, og alle andre planeter og himmellegemer beveger seg rundt den (geosentrisk system).
Det var imidlertid en annen vitenskapsmann, polakken Nicolaus Copernicus, som beviste feilen i disse utsagnene og foreslo sitt eget, heliosentriske system av verdensstrukturen: i sentrum er solen, og alle planetene beveger seg rundt. Solen er også en stjerne. Hans synspunkter ble støttet av tilhengerne av GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Men rombiologi som vitenskap dukket opp mye senere. Først på 1900-tallet utviklet den russiske forskeren Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky et system som lar folk trenge inn i dypet av verdensrommet og sakte studere dem. Han regnes med rette som faren til denne vitenskapen. Funn innen fysikk og astrofysikk, kvantekjemi og mekanikk av Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov og andre spilte også en stor rolle i utviklingen av kosmobiologi.
Ny vitenskapelig forskning, som gjorde det mulig for mennesker å foreta lenge planlagte flyreiser ut i verdensrommet, gjorde det mulig å identifisere spesifikke medisinske og biologiske begrunnelser for sikkerheten og virkningen av utenomjordiske forhold som Tsiolkovsky formulerte. Hva var essensen deres?
- Forskere har fått en teoretisk begrunnelse for effekten av vektløshet på pattedyrorganismer.
- Han modellerte flere varianter av plassforhold i laboratoriet.
- Foreslåtte alternativer for astronauter for å skaffe mat og vann ved hjelp av planter og sirkulasjon av materie.
Dermed var det Tsiolkovsky som la ned alle de grunnleggende postulatene for astronautikk, som ikke har mistet sin relevans i dag.
Vektløshet
Moderne biologisk forskning innen feltet for å studere påvirkningen av dynamiske faktorer på menneskekroppen i verdensrommet lar astronauter bli kvitt den negative påvirkningen av disse samme faktorene maksim alt.
Det er tre dynamiske hovedegenskaper:
- vibrasjon;
- akselerasjon;
- vektløshet.
Den mest uvanlige og viktigste effekten på menneskekroppen er vektløshet. Dette er en tilstand der tyngdekraften forsvinner og den ikke erstattes av andre treghetspåvirkninger. I dette tilfellet mister en person fullstendig evnen til å kontrollere kroppens posisjon i rommet. En slik tilstand begynner allerede i de nedre lagene av kosmos og vedvarer gjennom hele dets rom.
Medisinske og biologiske studier har vist at følgende endringer skjer i menneskekroppen i en tilstand av vektløshet:
- Hjerteslag øker.
- Musklene slapper av (tonus forsvinner).
- Redusert ytelse.
- Mulige romlige hallusinasjoner.
En person i vektløshet kan holde seg i opptil 86 dager uten helseskader. Dette er bevist empirisk og bekreftet fra et medisinsk synspunkt. En av oppgavene til rombiologi og medisin i dag er imidlertid å utvikle et sett med tiltak for å forhindre effekten av vektløshet på menneskekroppen generelt, eliminere tretthet, øke og konsolidere normal ytelse.
Det er en rekke forhold som astronauter observerer for å overvinne vektløshet og opprettholde kontroll over kroppen:
- designen til flyet er strengt i samsvar med de nødvendige sikkerhetsstandardene for passasjerer;
- astronauter er alltid forsiktig festet i setene for å unngå uforutsette flyreiser oppover;
- alle varer på skipet er strengt tattfast plass og sikret riktig for å unngå skade;
- Væsker lagres kun i lukkede, forseglede beholdere.
For å oppnå gode resultater i å overvinne vektløshet, gjennomgår astronauter grundig opplæring på jorden. Men dessverre, så langt tillater ikke moderne vitenskapelig forskning å skape slike forhold i laboratoriet. På vår planet er det ikke mulig å overvinne tyngdekraften. Det er også en av fremtidens utfordringer for romfart og medisinsk biologi.
G-krefter i verdensrommet (akselerasjoner)
En annen viktig faktor som påvirker menneskekroppen i verdensrommet er akselerasjon eller overbelastning. Essensen av disse faktorene reduseres til en ujevn omfordeling av belastningen på kroppen under sterke høyhastighetsbevegelser i rommet. Det er to hovedtyper av akselerasjon:
- kortsiktig;
- lang.
Som biomedisinske studier viser, er begge akselerasjonene svært viktige for å påvirke den fysiologiske tilstanden til astronautens kropp.
Så, for eksempel, under påvirkning av kortvarige akselerasjoner (de varer mindre enn 1 sekund), kan det oppstå irreversible endringer i kroppen på molekylært nivå. Dessuten, hvis organene ikke er trent, svake nok, er det fare for brudd på membranene deres. Slike påvirkninger kan utføres under separasjonen av kapselen med astronauten i verdensrommet, under utstøtingen hanseller når et skip lander i baner.
Derfor er det svært viktig at astronauter gjennomgår en grundig medisinsk undersøkelse og en viss fysisk trening før de flyr ut i verdensrommet.
Langtidsvirkende akselerasjon oppstår under oppskyting og landing av en rakett, samt under flyging på enkelte romlige steder i verdensrommet. Effekten av slike akselerasjoner på kroppen, ifølge data levert av vitenskapelig medisinsk forskning, er som følger:
- hjerteslag og puls øker;
- pusten raskere;
- det er forekomst av kvalme og svakhet, blek hud;
- synet lider, en rød eller svart film vises foran øynene;
- kan føle smerter i ledd, lemmer;
- tonen i muskelvevet faller;
- nevromoral regulering endres;
- gassutveksling i lungene og i kroppen som helhet blir annerledes;
- kan forårsake svette.
G-krefter og vektløshet tvinger medisinske forskere til å finne på ulike måter. gir mulighet for å tilpasse seg, trene astronauter slik at de kan tåle handlingen av disse faktorene uten helsemessige konsekvenser og uten tap av effektivitet.
En av de mest effektive måtene å trene astronauter til å akselerere er sentrifugeapparatet. Det er i det du kan observere alle endringene som skjer i kroppen under påvirkning av overbelastning. Den lar deg også trene og tilpasse deg påvirkningen av denne faktoren.
Romflukt og medisin
Romflyvninger har absolutt en veldig stor innvirkning på helsen til mennesker, spesielt de som er utrente eller har kroniske sykdommer. Derfor er et viktig aspekt den medisinske forskningen av alle subtilitetene ved flukt, alle kroppens reaksjoner på de mest mangfoldige og utrolige effektene av utenomjordiske krefter.
Å fly i vektløshet tvinger moderne medisin og biologi til å finne opp og formulere (samtidig iverksette, selvfølgelig) et sett med tiltak for å gi astronauter normal ernæring, hvile, oksygentilførsel, arbeidskapasitet og så videre.
I tillegg er medisin utviklet for å gi kosmonauter anstendig assistanse i tilfelle uforutsette nødsituasjoner, samt beskyttelse mot virkningene av ukjente krefter fra andre planeter og rom. Det er ganske vanskelig, det krever mye tid og krefter, en stor teoretisk base, bruk av kun det siste moderne utstyret og medikamentene.
I tillegg har medisin, sammen med fysikk og biologi, som oppgave å beskytte astronauter mot de fysiske faktorene i romforholdene, som:
- temperatur;
- stråling;
- pressure;
- meteoritter.
Derfor er studiet av alle disse faktorene og funksjonene svært viktig.
Forskningsmetoder i biologi
Rombiologi har, som all annen biologisk vitenskap, et visst sett med metoder som gjør det mulig å forske, samle teoretisk materiale og bekrefte det med praktiske konklusjoner. Disse metodene over tidforblir uendret, er oppdatert og modernisert i henhold til gjeldende tidspunkt. Imidlertid er de historisk etablerte metodene for biologi fortsatt relevante den dag i dag. Disse inkluderer:
- Observasjon.
- Eksperiment.
- Historisk analyse.
- Description.
- Sammenligning.
Disse metodene for biologisk forskning er grunnleggende, relevante når som helst. Men det er en rekke andre som har oppstått med utviklingen av vitenskap og teknologi, elektronisk fysikk og molekylærbiologi. De kalles moderne og spiller den største rollen i studiet av alle biologisk-kjemiske, medisinske og fysiologiske prosesser.
Moderne metoder
- Metoder for genteknologi og bioinformatikk. Dette inkluderer agrobakteriell og ballistisk transformasjon, PCR (polymerasekjedereaksjoner). Rollen til biologisk forskning av denne typen er stor, siden det er de som gjør det mulig å finne alternativer for å løse problemet med mating og oksygenering av rakettkastere og lugarer for astronautenes komfort.
- Metoder for proteinkjemi og histokjemi. Tillat å kontrollere proteiner og enzymer i levende systemer.
- Ved bruk av fluorescensmikroskopi, superoppløsningsmikroskopi.
- Bruken av molekylærbiologi og biokjemi og deres forskningsmetoder.
- Biotelemetri er en metode som er et resultat av en kombinasjon av arbeid fra ingeniører og leger på biologisk grunnlag. Den lar deg kontrollere alle de fysiologisk viktige funksjonene til arbeidet.organisme på avstand ved hjelp av radiokommunikasjonskanaler i menneskekroppen og en datamaskinopptaker. Rombiologi bruker denne metoden som grunnlag for å spore virkningene av romforhold på astronautenes organismer.
- Biologisk indikasjon på interplanetært rom. En svært viktig metode for rombiologi, som gjør det mulig å vurdere de interplanetære tilstandene i miljøet, for å få informasjon om egenskapene til forskjellige planeter. Grunnlaget her er bruk av dyr med innebygde sensorer. Det er forsøksdyr (mus, hunder, aper) som trekker ut informasjon fra baner, som brukes av terrestriske forskere til analyser og konklusjoner.
Moderne metoder for biologisk forskning gjør det mulig å løse avanserte problemer, ikke bare innen rombiologi, men også universelle.
Problems of space biology
Alle de listede metodene for biomedisinsk forskning har dessverre ennå ikke klart å løse alle problemene innen rombiologi. Det er en rekke aktuelle saker som fortsatt haster den dag i dag. La oss ta en titt på hovedutfordringene rommedisin og biologi står overfor.
- Utvalg av trent personell for romfart, hvis helsetilstand kan møte alle legenes krav (inkludert å la astronauter tåle streng trening og trening for flyreiser).
- Anstendig nivå på opplæring og forsyning av alt nødvendig for arbeidsrom-mannskaper.
- Sikre sikkerhet i alle henseender (inkludert fra ukjente eller utenlandske faktorer som påvirkerfra andre planeter) arbeidende skip og flystrukturer.
- Psykofysiologisk rehabilitering av astronauter ved retur til jorden.
- Utvikling av måter å beskytte astronauter og romfartøyer mot stråling.
- Sikre normale leveforhold i hyttene under romflyvninger.
- Utvikling og anvendelse av avansert datateknologi innen rommedisin.
- Innføring av romtelemedisin og bioteknologi. Ved å bruke metodene til disse vitenskapene.
- Løsning av medisinske og biologiske problemer for komfortable flyreiser for astronauter til Mars og andre planeter.
- Syntese av farmakologiske midler som vil løse problemet med oksygentilførsel i rommet.
Utviklet, forbedret og komplekse anvendelsesmetoder for biomedisinsk forskning vil helt sikkert løse alle oppgavene og eksisterende problemer. Når dette skjer er imidlertid et vanskelig og ganske uforutsigbart spørsmål.
Det skal bemerkes at ikke bare russiske forskere, men også Det akademiske råd i alle land i verden tar seg av alle disse spørsmålene. Og dette er et stort pluss. Tross alt vil felles forskning og søk gi et uforholdsmessig større og raskere positivt resultat. Nært glob alt samarbeid for å løse romproblemer er nøkkelen til suksess i utforskningen av utenomjordisk rom.
Moderne prestasjoner
Det er mange slike prestasjoner. Tross alt utføres intensivt arbeid hver dag, grundig og møysommelig, som lar deg finne mer og mermaterialer, trekke konklusjoner og formulere hypoteser.
En av de viktigste oppdagelsene i det 21. århundre innen kosmologi var oppdagelsen av vann på Mars. Dette ga umiddelbart opphav til dusinvis av hypoteser om tilstedeværelse eller fravær av liv på planeten, om muligheten for gjenbosetting av jordboere til Mars, og så videre.
En annen oppdagelse var at forskere har bestemt aldersgrensene som en person kan være i verdensrommet så komfortabelt og uten alvorlige konsekvenser som mulig. Denne alderen starter fra 45 år og slutter ved ca 55-60 år. Unge mennesker som går ut i verdensrommet lider ekstremt psykisk og fysiologisk når de vender tilbake til jorden, tilpasser seg og bygger seg opp igjen.
Vann ble også oppdaget på månen (2009). Kvikksølv og en stor mengde sølv ble også funnet på jordens satellitt.
Biologiske forskningsmetoder, samt tekniske og fysiske indikatorer, lar oss med sikkerhet konkludere med at effekten av ionestråling og eksponering i verdensrommet er ufarlig (i hvert fall ikke mer skadelig enn på jorden).
Vitenskapelige studier har bevist at lange opphold i verdensrommet ikke påvirker den fysiske helsen til astronauter. Psykiske problemer gjenstår imidlertid.
Det er utført studier som viser at høyerestående planter reagerer annerledes på å være i verdensrommet. Frø av noen planter i studien viste ingen genetiske endringer. Andre, tvert imot, viste tydelige deformasjoner på molekylært nivå.
Erfaringer,utført på celler og vev til levende organismer (pattedyr) viste at rommet ikke påvirker den normale tilstanden og funksjonen til disse organene.
Ulike typer medisinske studier (tomografi, MR, blod- og urinprøver, kardiogram, computertomografi, og så videre) førte til konklusjonen at de fysiologiske, biokjemiske, morfologiske egenskapene til menneskeceller forblir uendret når de oppholder seg i verdensrommet opptil 86 dager.
Under laboratorieforhold ble det gjenskapt et kunstig system som lar deg komme så nært som mulig til tilstanden vektløshet og dermed studere alle aspekter av effekten av denne tilstanden på kroppen. Dette gjorde det igjen mulig å utvikle en rekke forebyggende tiltak for å forhindre virkningen av denne faktoren under en menneskelig flukt i null tyngdekraft.
Resultatene av eksobiologi er data som indikerer tilstedeværelsen av organiske systemer utenfor jordens biosfære. Så langt har bare den teoretiske formuleringen av disse antakelsene blitt mulig, men snart planlegger forskerne å skaffe praktiske bevis også.
Takket være forskning fra biologer, fysikere, leger, økologer og kjemikere, har dype mekanismer for menneskelig innvirkning på biosfæren blitt avslørt. Dette ble muliggjort ved å skape kunstige økosystemer utenfor planeten og utøve samme innflytelse på dem som på jorden.
Dette er ikke alle prestasjonene innen rombiologi, kosmologi og medisin i dag, men bare de viktigste. Det er mye potensial, og implementeringen av dette eroppgaven til de listede vitenskapene for fremtiden.
Livet i verdensrommet
I følge moderne ideer kan liv i rommet eksistere, ettersom nyere oppdagelser bekrefter tilstedeværelsen på noen planeter av passende forhold for fremveksten og utviklingen av liv. Men forskeres meninger om dette spørsmålet faller inn i to kategorier:
- livet er ingen andre steder enn jorden, har aldri vært og kommer aldri til å bli;
- livet eksisterer i det ytre verdensrommet, men folk har ennå ikke oppdaget det.
Hvilken av hypotesene som er riktig - det er opp til hver enkelt å avgjøre. Det er nok bevis og tilbakevisning for både det ene og det andre.
