Ilmu biologi merangkumi banyak bahagian yang berbeza, sains kanak-kanak besar dan kecil. Dan setiap daripada mereka penting bukan sahaja dalam kehidupan manusia, tetapi untuk planet ini secara keseluruhan.
Untuk abad kedua berturut-turut, orang ramai cuba mengkaji bukan sahaja kepelbagaian hidupan darat dalam semua manifestasinya, tetapi juga untuk mengetahui sama ada terdapat kehidupan di luar planet ini, di angkasa lepas. Isu-isu ini ditangani oleh sains khas - biologi angkasa. Ia akan dibincangkan dalam ulasan kami.
Bahagian Biologi - Biologi Angkasa
Sains ini agak muda, tetapi sangat intensif berkembang. Aspek utama pembelajaran ialah:
- Faktor angkasa lepas dan pengaruhnya terhadap organisma makhluk hidup, aktiviti penting semua sistem hidupan di angkasa atau pesawat.
- Perkembangan kehidupan di planet kita dengan penyertaan angkasa lepas, evolusi sistem hidupan dan kemungkinan kewujudan biojisim di luar planet kita.
- Kemungkinan membina sistem tertutup dan mewujudkan keadaan hidup sebenar di dalamnya untuk keselesaanperkembangan dan pertumbuhan organisma di angkasa lepas.
Perubatan angkasa lepas dan biologi ialah sains berkait rapat yang mengkaji secara bersama keadaan fisiologi makhluk hidup di angkasa, kelaziman mereka dalam ruang antara planet dan evolusi.
Terima kasih kepada penyelidikan sains ini, menjadi mungkin untuk memilih keadaan optimum untuk mencari manusia di angkasa, dan tanpa menyebabkan sebarang bahaya kepada kesihatan. Bahan yang besar telah dikumpulkan mengenai kehadiran hidupan di angkasa, keupayaan tumbuhan dan haiwan (bersel tunggal, multiselular) untuk hidup dan berkembang dalam tanpa berat.
Sejarah perkembangan sains
Akar biologi ruang kembali ke zaman purba, apabila ahli falsafah dan pemikir - saintis semula jadi Aristotle, Heraclitus, Plato dan lain-lain - memerhati langit berbintang, cuba mengenal pasti hubungan Bulan dan Matahari dengan Bumi, untuk memahami sebab pengaruhnya terhadap tanah pertanian dan haiwan.
Kemudian, pada Zaman Pertengahan, percubaan mula menentukan bentuk Bumi dan menjelaskan putarannya. Untuk masa yang lama, terdapat satu teori yang dicipta oleh Ptolemy. Dia bercakap tentang fakta bahawa Bumi adalah pusat Alam Semesta, dan semua planet serta benda angkasa lain bergerak di sekelilingnya (sistem geosentrik).
Walau bagaimanapun, terdapat seorang lagi saintis, Kutub Nicolaus Copernicus, yang membuktikan kekeliruan kenyataan ini dan mencadangkan sistem heliosentriknya sendiri bagi struktur dunia: di tengahnya ialah Matahari, dan semua planet bergerak di sekelilingnya. Matahari juga merupakan bintang. Pandangannya disokong oleh pengikut GiordanoBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Walau bagaimanapun, biologi angkasa lepas sebagai sains muncul tidak lama kemudian. Hanya pada abad ke-20, saintis Rusia Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky membangunkan sistem yang membolehkan orang ramai menembusi kedalaman angkasa dan perlahan-lahan mengkajinya. Dia berhak dianggap sebagai bapa sains ini. Selain itu, penemuan dalam fizik dan astrofizik, kimia kuantum dan mekanik oleh Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov dan lain-lain memainkan peranan yang besar dalam pembangunan kosmobiologi.
Penyelidikan saintifik baharu, yang membenarkan orang ramai membuat penerbangan yang dirancang lama ke angkasa, membolehkan untuk mengenal pasti justifikasi perubatan dan biologi tertentu untuk keselamatan dan kesan keadaan luar angkasa yang dirumuskan Tsiolkovsky. Apakah intipati mereka?
- Para saintis telah diberikan justifikasi teori untuk kesan tanpa berat pada organisma mamalia.
- Dia memodelkan beberapa variasi keadaan ruang dalam makmal.
- Pilihan yang dicadangkan untuk angkasawan mendapatkan makanan dan air dengan bantuan tumbuhan dan peredaran jirim.
Oleh itu, Tsiolkovskylah yang meletakkan semua postulat asas angkasawan, yang tidak kehilangan kaitannya hari ini.
Kurang berat
Penyelidikan biologi moden dalam bidang mengkaji pengaruh faktor dinamik pada tubuh manusia di angkasa lepas membolehkan angkasawan menyingkirkan pengaruh negatif faktor yang sama ini secara maksimum.
Terdapat tiga ciri dinamik utama:
- getaran;
- pecutan;
- tanpa berat badan.
Kesan yang paling luar biasa dan penting pada tubuh manusia ialah tanpa berat. Ini adalah keadaan di mana daya graviti hilang dan ia tidak digantikan oleh pengaruh inersia lain. Dalam kes ini, seseorang kehilangan sepenuhnya keupayaan untuk mengawal kedudukan badan di angkasa. Keadaan sedemikian sudah bermula di lapisan bawah kosmos dan berterusan di seluruh ruangnya.
Kajian perubatan dan biologi telah menunjukkan bahawa perubahan berikut berlaku dalam tubuh manusia dalam keadaan tanpa berat:
- Denyutan jantung meningkat.
- Otot mengendur (tonus hilang).
- Penurunan prestasi.
- Kemungkinan halusinasi spatial.
Seseorang yang tidak mempunyai berat badan mampu bertahan sehingga 86 hari tanpa membahayakan kesihatan. Ini telah dibuktikan secara empirik dan disahkan dari sudut perubatan. Walau bagaimanapun, salah satu tugas biologi angkasa dan perubatan hari ini adalah untuk membangunkan satu set langkah untuk mencegah kesan tanpa berat badan pada tubuh manusia secara umum, menghilangkan keletihan, meningkatkan dan menyatukan prestasi normal.
Terdapat beberapa keadaan yang dipatuhi oleh angkasawan untuk mengatasi ketidakberatan dan mengekalkan kawalan ke atas badan:
- reka bentuk pesawat itu mematuhi piawaian keselamatan yang diperlukan untuk penumpang;
- angkasawan sentiasa diikat dengan teliti ke tempat duduk mereka untuk mengelakkan penerbangan menaik yang tidak dijangka;
- semua item di dalam kapal adalah dengan ketattempat tetap dan diamankan dengan betul untuk mengelakkan kecederaan;
- Cecair disimpan hanya dalam bekas tertutup dan bertutup.
Untuk mencapai keputusan yang baik dalam mengatasi ketidakberatan, angkasawan menjalani latihan menyeluruh di Bumi. Tetapi, malangnya, setakat ini penyelidikan saintifik moden tidak membenarkan mewujudkan keadaan sedemikian di makmal. Di planet kita, tidak mungkin untuk mengatasi daya graviti. Ia juga merupakan salah satu cabaran masa depan untuk biologi angkasa dan perubatan.
G-daya dalam angkasa (pecutan)
Satu lagi faktor penting yang mempengaruhi tubuh manusia di angkasa ialah pecutan, atau beban berlebihan. Intipati faktor-faktor ini dikurangkan kepada pengagihan semula beban yang tidak sekata pada badan semasa pergerakan berkelajuan tinggi yang kuat di angkasa. Terdapat dua jenis pecutan utama:
- jangka pendek;
- panjang.
Seperti yang ditunjukkan oleh kajian bioperubatan, kedua-dua pecutan adalah sangat penting dalam mempengaruhi keadaan fisiologi badan angkasawan.
Jadi, sebagai contoh, di bawah tindakan pecutan jangka pendek (mereka bertahan kurang daripada 1 saat), perubahan tidak dapat dipulihkan boleh berlaku dalam badan pada tahap molekul. Juga, jika organ tidak terlatih, cukup lemah, terdapat risiko pecah membran mereka. Pengaruh sedemikian boleh dilakukan semasa pemisahan kapsul dengan angkasawan di angkasa, semasa pelepasannyaatau apabila mendaratkan kapal di orbit.
Oleh itu, adalah sangat penting bahawa angkasawan menjalani pemeriksaan perubatan yang menyeluruh dan latihan fizikal tertentu sebelum terbang ke angkasa lepas.
Pecutan bertindak panjang berlaku semasa pelancaran dan pendaratan roket, serta semasa penerbangan di beberapa tempat spatial di angkasa. Kesan pecutan sedemikian pada badan, menurut data yang disediakan oleh penyelidikan perubatan saintifik, adalah seperti berikut:
- degupan jantung dan nadi semakin laju;
- pernafasan bertambah cepat;
- terdapat berlakunya loya dan lemah, kulit pucat;
- penglihatan menderita, filem merah atau hitam muncul di hadapan mata;
- mungkin berasa sakit pada sendi, anggota badan;
- tona tisu otot menurun;
- perubahan peraturan neuromoral;
- pertukaran gas dalam paru-paru dan dalam badan secara keseluruhannya menjadi berbeza;
- boleh menyebabkan berpeluh.
G-daya dan tanpa berat memaksa saintis perubatan untuk menghasilkan cara yang berbeza. membenarkan untuk menyesuaikan diri, melatih angkasawan supaya mereka dapat menahan tindakan faktor-faktor ini tanpa kesan kesihatan dan tanpa kehilangan kecekapan.
Salah satu cara paling berkesan untuk melatih angkasawan untuk memecut ialah radas emparan. Di dalamnya anda boleh melihat semua perubahan yang berlaku di dalam badan di bawah tindakan beban berlebihan. Ia juga membolehkan anda melatih dan menyesuaikan diri dengan pengaruh faktor ini.
Penerbangan angkasa dan ubat
Penerbangan angkasa tentu memberi impak yang sangat besar kepada kesihatan manusia, terutamanya mereka yang tidak terlatih atau mempunyai penyakit kronik. Oleh itu, aspek penting ialah penyelidikan perubatan semua kehalusan penerbangan, semua tindak balas badan terhadap kesan kuasa luar angkasa yang paling pelbagai dan luar biasa.
Terbang dalam keadaan tanpa berat memaksa perubatan dan biologi moden untuk mencipta dan merumus (pada masa yang sama melaksanakan, sudah tentu) satu set langkah untuk menyediakan angkasawan dengan pemakanan normal, rehat, bekalan oksigen, kapasiti kerja dan sebagainya.
Selain itu, perubatan direka untuk memberikan bantuan yang baik kepada angkasawan sekiranya berlaku situasi kecemasan yang tidak dijangka, serta perlindungan daripada kesan kuasa yang tidak diketahui planet dan angkasa lepas. Ia agak sukar, ia memerlukan banyak masa dan usaha, asas teori yang besar, penggunaan hanya peralatan dan ubat moden terkini.
Selain itu, perubatan, bersama-sama dengan fizik dan biologi, mempunyai tugas untuk melindungi angkasawan daripada faktor fizikal keadaan angkasa, seperti:
- suhu;
- radiasi;
- tekanan;
- meteorit.
Oleh itu, kajian semua faktor dan ciri ini adalah sangat penting.
Kaedah penyelidikan dalam biologi
Biologi angkasa lepas, seperti mana-mana sains biologi lain, mempunyai set kaedah tertentu yang membolehkan menjalankan penyelidikan, mengumpul bahan teori dan mengesahkannya dengan kesimpulan praktikal. Kaedah-kaedah ini dari semasa ke semasakekal tidak berubah, dikemas kini dan dimodenkan mengikut masa semasa. Walau bagaimanapun, kaedah biologi yang ditubuhkan secara sejarah masih kekal relevan sehingga hari ini. Ini termasuk:
- Pemerhatian.
- Eksperimen.
- Analisis sejarah.
- Penerangan.
- Perbandingan.
Kaedah penyelidikan biologi ini adalah asas, relevan pada bila-bila masa. Tetapi terdapat beberapa lagi yang telah timbul dengan perkembangan sains dan teknologi, fizik elektronik dan biologi molekul. Ia dipanggil moden dan memainkan peranan terbesar dalam kajian semua proses biologi-kimia, perubatan dan fisiologi.
Kaedah moden
- Kaedah kejuruteraan genetik dan bioinformatik. Ini termasuk transformasi agrobakteria dan balistik, PCR (tindak balas rantai polimerase). Peranan penyelidikan biologi jenis ini sangat bagus, kerana merekalah yang memungkinkan untuk mencari pilihan untuk menyelesaikan masalah pemberian makanan dan pengoksigenan pelancar roket dan kabin untuk keselesaan angkasawan.
- Kaedah kimia protein dan histokimia. Benarkan untuk mengawal protein dan enzim dalam sistem hidup.
- Menggunakan mikroskop pendarfluor, mikroskop peleraian super.
- Penggunaan biologi molekul dan biokimia serta kaedah penyelidikannya.
- Biotelemetri ialah kaedah yang merupakan hasil gabungan kerja jurutera dan doktor secara biologi. Ia membolehkan anda mengawal semua fungsi kerja yang penting dari segi fisiologi.organisma pada jarak yang menggunakan saluran komunikasi radio badan manusia dan perakam komputer. Biologi angkasa menggunakan kaedah ini sebagai asas untuk menjejaki kesan keadaan angkasa lepas pada organisma angkasawan.
- Petunjuk biologi ruang antara planet. Kaedah biologi angkasa yang sangat penting, yang memungkinkan untuk menilai keadaan antara planet alam sekitar, untuk mendapatkan maklumat tentang ciri-ciri planet yang berbeza. Asas di sini adalah penggunaan haiwan dengan sensor terbina dalam. Ia adalah haiwan eksperimen (tikus, anjing, monyet) yang mengekstrak maklumat dari orbit, yang digunakan oleh saintis terestrial untuk analisis dan kesimpulan.
Kaedah penyelidikan biologi moden membolehkan menyelesaikan masalah lanjutan bukan sahaja biologi angkasa, tetapi juga masalah sejagat.
Masalah biologi angkasa
Semua kaedah penyelidikan bioperubatan yang disenaraikan, malangnya, masih belum dapat menyelesaikan semua masalah biologi angkasa. Terdapat beberapa isu topikal yang masih mendesak sehingga hari ini. Mari kita lihat cabaran utama yang dihadapi oleh perubatan angkasa lepas dan biologi.
- Pemilihan kakitangan terlatih untuk penerbangan angkasa lepas, yang keadaan kesihatan mereka dapat memenuhi semua keperluan doktor (termasuk membenarkan angkasawan menahan latihan dan latihan yang ketat untuk penerbangan).
- Tahap latihan yang baik dan bekalan semua yang diperlukan untuk kru ruang kerja.
- Memastikan keselamatan dalam semua aspek (termasuk daripada faktor pengaruh yang tidak diketahui atau asingdari planet lain) kapal yang bekerja dan struktur pesawat.
- Pemulihan psiko-fisiologi angkasawan apabila kembali ke Bumi.
- Pembangunan cara untuk melindungi angkasawan dan kapal angkasa daripada sinaran.
- Memastikan keadaan hidup normal di dalam kabin semasa penerbangan angkasa lepas.
- Pembangunan dan aplikasi teknologi komputer termaju dalam perubatan angkasa lepas.
- Pengenalan teleperubatan dan bioteknologi angkasa. Menggunakan kaedah sains ini.
- Penyelesaian masalah perubatan dan biologi untuk penerbangan selesa angkasawan ke Marikh dan planet lain.
- Sintesis agen farmakologi yang akan menyelesaikan masalah bekalan oksigen di angkasa.
Dibangunkan, ditambah baik dan kompleks dalam kaedah aplikasi penyelidikan bioperubatan pasti akan menyelesaikan semua tugas dan masalah sedia ada. Walau bagaimanapun, bilakah ini akan menjadi soalan yang sukar dan agak tidak dapat diramalkan.
Perlu diingatkan bahawa bukan sahaja saintis Rusia, tetapi juga Majlis Akademik semua negara di dunia menangani semua isu ini. Dan ini adalah tambahan yang besar. Lagipun, penyelidikan dan carian bersama akan memberikan hasil positif yang tidak seimbang dan lebih pantas. Kerjasama global yang erat dalam menyelesaikan masalah angkasa lepas adalah kunci kejayaan dalam penerokaan ruang angkasa luar.
Pencapaian moden
Terdapat banyak pencapaian seperti itu. Lagipun, kerja intensif dijalankan setiap hari, teliti dan teliti, yang membolehkan anda mencari lebih banyak lagibahan, buat kesimpulan dan rumuskan hipotesis.
Salah satu penemuan terpenting abad ke-21 dalam kosmologi ialah penemuan air di Marikh. Ini serta-merta menimbulkan berpuluh-puluh hipotesis tentang kehadiran atau ketiadaan hidupan di planet ini, tentang kemungkinan penempatan semula penduduk bumi ke Marikh, dan sebagainya.
Penemuan lain ialah saintis telah menentukan had umur di mana seseorang boleh berada di angkasa dengan selesa dan tanpa akibat yang serius yang mungkin. Umur ini bermula dari 45 tahun dan berakhir kira-kira 55-60 tahun. Golongan muda yang pergi ke angkasa lepas sangat menderita secara psikologi dan fisiologi apabila kembali ke Bumi, menyesuaikan diri dan membina semula dengan gigih.
Air juga ditemui di Bulan (2009). Merkuri dan sejumlah besar perak turut ditemui pada satelit Bumi.
Kaedah penyelidikan biologi, serta penunjuk kejuruteraan dan fizikal, membolehkan kami membuat kesimpulan dengan yakin bahawa kesan sinaran ion dan pendedahan di angkasa adalah tidak berbahaya (sekurang-kurangnya tidak lebih berbahaya daripada di Bumi).
Kajian saintifik telah membuktikan bahawa tinggal lama di angkasa lepas tidak menjejaskan kesihatan fizikal angkasawan. Walau bagaimanapun, masalah psikologi kekal.
Kajian telah dijalankan membuktikan bahawa tumbuhan yang lebih tinggi bertindak balas secara berbeza apabila berada di angkasa. Benih beberapa tumbuhan dalam kajian tidak menunjukkan sebarang perubahan genetik. Yang lain, sebaliknya, menunjukkan ubah bentuk yang jelas pada tahap molekul.
Pengalaman,dijalankan pada sel dan tisu organisma hidup (mamalia) membuktikan bahawa ruang tidak menjejaskan keadaan dan fungsi normal organ-organ ini.
Pelbagai jenis kajian perubatan (tomografi, MRI, ujian darah dan air kencing, kardiogram, tomografi terkira, dan sebagainya) membawa kepada kesimpulan bahawa ciri fisiologi, biokimia, morfologi sel manusia kekal tidak berubah apabila tinggal di angkasa. sehingga 86 hari.
Dalam keadaan makmal, sistem tiruan telah dicipta semula yang membolehkan anda mendekati keadaan tanpa berat sedekat mungkin dan dengan itu mengkaji semua aspek kesan keadaan ini pada badan. Ini, seterusnya, membolehkan untuk membangunkan beberapa langkah pencegahan untuk mengelakkan kesan faktor ini semasa penerbangan manusia dalam graviti sifar.
Hasil eksobiologi ialah data yang menunjukkan kehadiran sistem organik di luar biosfera Bumi. Setakat ini, hanya rumusan teori andaian ini telah menjadi mungkin, tetapi tidak lama lagi saintis merancang untuk mendapatkan bukti praktikal juga.
Terima kasih kepada penyelidikan ahli biologi, ahli fizik, doktor, ahli ekologi dan ahli kimia, mekanisme mendalam kesan manusia terhadap biosfera telah didedahkan. Ini dimungkinkan dengan mencipta ekosistem buatan di luar planet ini dan memberikan pengaruh yang sama ke atasnya seperti di Bumi.
Ini bukan semua pencapaian biologi angkasa, kosmologi dan perubatan hari ini, tetapi hanya pencapaian utama. Terdapat banyak potensi, pelaksanaannyatugas sains yang disenaraikan untuk masa hadapan.
Kehidupan di angkasa
Menurut idea moden, kehidupan di angkasa boleh wujud, kerana penemuan terbaru mengesahkan kehadiran di beberapa planet dalam keadaan yang sesuai untuk kemunculan dan perkembangan kehidupan. Namun, pendapat ulama tentang masalah ini terbahagi kepada dua kategori:
- kehidupan tiada di mana-mana selain Bumi, tidak pernah ada dan tidak akan ada;
- kehidupan wujud di angkasa lepas yang luas, tetapi orang masih belum menemuinya.
Manakah antara hipotesis yang betul - terpulang kepada setiap individu untuk membuat keputusan. Terdapat cukup bukti dan sanggahan untuk kedua-duanya.
