Die Wissenschaft der Biologie umfasst viele verschiedene Bereiche, große und kleine Kinderwissenschaften. Und jeder von ihnen ist nicht nur für das menschliche Leben wichtig, sondern für den Planeten als Ganzes.
Seit dem zweiten Jahrhundert in Folge versuchen die Menschen, nicht nur die terrestrische Vielf alt des Lebens in all seinen Erscheinungsformen zu studieren, sondern auch herauszufinden, ob es Leben außerhalb des Planeten, im Weltall gibt. Diese Fragen werden von einer speziellen Wissenschaft - der Weltraumbiologie - behandelt. Es wird in unserer Bewertung besprochen.
Biologische Sektion - Weltraumbiologie
Diese Wissenschaft ist relativ jung, entwickelt sich aber sehr intensiv. Die Hauptaspekte des Lernens sind:
- Faktoren des Weltraums und ihr Einfluss auf die Organismen von Lebewesen, die Lebenstätigkeit aller lebenden Systeme im Weltraum oder Flugzeug.
- Die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten unter Beteiligung des Weltraums, die Evolution lebender Systeme und die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Biomasse außerhalb unseres Planeten.
- Die Möglichkeiten, geschlossene Systeme zu bauen und in ihnen echte Lebensbedingungen für ein angenehmes Leben zu schaffenEntwicklung und Wachstum von Organismen im Weltraum.
Weltraummedizin und Biologie sind eng verwandte Wissenschaften, die gemeinsam den physiologischen Zustand von Lebewesen im Weltraum, ihre Verbreitung in interplanetaren Räumen und die Evolution untersuchen.
Dank der Forschung dieser Wissenschaften wurde es möglich, die optimalen Bedingungen für die Suche nach Menschen im Weltraum auszuwählen, ohne die Gesundheit zu schädigen. Über die Existenz von Leben im All, die Fähigkeit von Pflanzen und Tieren (einzellig, vielzellig) in der Schwerelosigkeit zu leben und sich zu entwickeln, wurde viel Material gesammelt.
Entwicklungsgeschichte der Wissenschaft
Die Wurzeln der Weltraumbiologie reichen bis in die Antike zurück, als Philosophen und Denker - Naturwissenschaftler wie Aristoteles, Heraklit, Platon und andere - den Sternenhimmel beobachteten und versuchten, die Beziehung zwischen Mond und Sonne und der Erde zu identifizieren, um die Gründe für ihren Einfluss auf landwirtschaftliche Flächen und Tiere zu verstehen.
Später, im Mittel alter, begannen Versuche, die Form der Erde zu bestimmen und ihre Rotation zu erklären. Lange Zeit gab es eine Theorie, die von Ptolemäus geschaffen wurde. Sie sprach darüber, dass die Erde das Zentrum des Universums ist und alle anderen Planeten und Himmelskörper sich um sie herum bewegen (geozentrisches System).
Es gab jedoch einen anderen Wissenschaftler, den Polen Nikolaus Kopernikus, der den Irrtum dieser Aussagen bewies und sein eigenes, heliozentrisches System der Weltstruktur vorschlug: Im Zentrum steht die Sonne, und alle Planeten bewegen sich um sie herum. Auch die Sonne ist ein Stern. Seine Ansichten wurden von den Anhängern Giordanos unterstütztBruno, Newton, Kepler, Galileo.
Allerdings erschien die Weltraumbiologie als Wissenschaft erst viel später. Erst im 20. Jahrhundert entwickelte der russische Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ein System, mit dem Menschen in die Tiefen des Weltraums vordringen und diese langsam studieren können. Er gilt zu Recht als Vater dieser Wissenschaft. Auch Entdeckungen in Physik und Astrophysik, Quantenchemie und Mechanik von Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov und anderen spielten eine große Rolle bei der Entwicklung der Kosmobiologie.
Neue wissenschaftliche Forschungen, die es den Menschen ermöglichten, lange geplante Flüge in den Weltraum zu unternehmen, ermöglichten es, spezifische medizinische und biologische Rechtfertigungen für die Sicherheit und die Auswirkungen außerirdischer Bedingungen zu identifizieren, die Tsiolkovsky formulierte. Was war ihre Essenz?
- Wissenschaftlern wurde eine theoretische Begründung für die Wirkung der Schwerelosigkeit auf Säugetierorganismen gegeben.
- Er modellierte verschiedene Variationen von Weltraumbedingungen im Labor.
- Vorgeschlagene Optionen für Astronauten, Nahrung und Wasser mit Hilfe von Pflanzen und der Zirkulation von Materie zu gewinnen.
So war es Tsiolkovsky, der alle Grundpostulate der Raumfahrt aufstellte, die ihre Aktualität bis heute nicht verloren haben.
Schwerelosigkeit
Moderne biologische Forschung auf dem Gebiet der Untersuchung des Einflusses dynamischer Faktoren auf den menschlichen Körper im Weltraum ermöglicht es Astronauten, den negativen Einfluss eben dieser Faktoren maximal zu beseitigen.
Es gibt drei dynamische Hauptmerkmale:
- Vibration;
- Beschleunigung;
- Schwerelosigkeit.
Die ungewöhnlichste und wichtigste Wirkung auf den menschlichen Körper ist die Schwerelosigkeit. Dies ist ein Zustand, in dem die Schwerkraft verschwindet und nicht durch andere Trägheitseinflüsse ersetzt wird. In diesem Fall verliert eine Person vollständig die Fähigkeit, die Position des Körpers im Raum zu kontrollieren. Ein solcher Zustand beginnt bereits in den unteren Schichten des Kosmos und dauert in seinem gesamten Raum an.
Medizinische und biologische Studien haben gezeigt, dass im Zustand der Schwerelosigkeit folgende Veränderungen im menschlichen Körper auftreten:
- Herzschlag steigt.
- Muskeln entspannen sich (Tonus verschwindet).
- Verringerte Leistung.
- Mögliche räumliche Halluzinationen.
Ein Mensch kann in der Schwerelosigkeit bis zu 86 Tage ohne gesundheitliche Schäden bleiben. Dies ist empirisch belegt und aus medizinischer Sicht bestätigt. Eine der heutigen Aufgaben der Weltraumbiologie und -medizin besteht jedoch darin, ein Maßnahmenpaket zu entwickeln, um die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper im Allgemeinen zu verhindern, Müdigkeit zu beseitigen und die normale Leistungsfähigkeit zu steigern und zu festigen.
Es gibt eine Reihe von Bedingungen, die Astronauten beobachten, um die Schwerelosigkeit zu überwinden und die Kontrolle über den Körper zu beh alten:
- das Design des Flugzeugs erfüllt strikt die notwendigen Sicherheitsstandards für Passagiere;
- Astronauten sind immer sorgfältig in ihren Sitzen angeschnallt, um unvorhergesehene Aufwärtsflüge zu vermeiden;
- Alle Gegenstände auf dem Schiff sind strengfester Ort und ordnungsgemäß gesichert, um Verletzungen zu vermeiden;
- Flüssigkeiten werden nur in verschlossenen Behältern gelagert.
Um gute Ergebnisse bei der Überwindung der Schwerelosigkeit zu erzielen, werden Astronauten auf der Erde gründlich trainiert. Aber leider erlaubt es die moderne wissenschaftliche Forschung bisher nicht, solche Bedingungen im Labor zu schaffen. Auf unserem Planeten ist es nicht möglich, die Schwerkraft zu überwinden. Es ist auch eine der zukünftigen Herausforderungen für die Raumfahrt und die medizinische Biologie.
G-Kräfte im Raum (Beschleunigungen)
Ein weiterer wichtiger Faktor, der den menschlichen Körper im Weltraum beeinflusst, ist die Beschleunigung oder Überlastung. Die Essenz dieser Faktoren reduziert sich auf eine ungleichmäßige Umverteilung der Belastung des Körpers bei starken Hochgeschwindigkeitsbewegungen im Weltraum. Es gibt zwei Hauptarten der Beschleunigung:
- kurzfristig;
- lang.
Wie biomedizinische Studien zeigen, sind beide Beschleunigungen sehr wichtig, um den physiologischen Zustand des Körpers des Astronauten zu beeinflussen.
So können beispielsweise unter Einwirkung kurzzeitiger Beschleunigungen (sie dauern weniger als 1 Sekunde) auf molekularer Ebene irreversible Veränderungen im Körper auftreten. Auch wenn die Organe nicht trainiert und schwach genug sind, besteht die Gefahr, dass ihre Membranen reißen. Solche Einflüsse können während der Trennung der Kapsel mit dem Astronauten im Weltraum, während seines Auswurfs durchgeführt werdenoder beim Landen eines Schiffes im Orbit.
Daher ist es sehr wichtig, dass sich Astronauten einer gründlichen medizinischen Untersuchung und einem gewissen körperlichen Training unterziehen, bevor sie ins All fliegen.
Langzeitbeschleunigung tritt beim Start und Landen einer Rakete auf, sowie beim Flug an einigen räumlichen Orten im Weltraum. Die Wirkung solcher Beschleunigungen auf den Körper ist nach Daten der wissenschaftlichen medizinischen Forschung wie folgt:
- Herzschlag und Puls werden schneller;
- Atmung beschleunigt;
- es treten Übelkeit und Schwäche auf, blasse Haut;
- das Sehvermögen leidet, ein roter oder schwarzer Film erscheint vor den Augen;
- kann Schmerzen in den Gelenken und Gliedmaßen verspüren;
- Muskelgewebetonus sinkt;
- Änderungen der neuromoralischen Regulation;
- Gasaustausch in der Lunge und im gesamten Körper wird anders;
- kann Schwitzen verursachen.
G-Kräfte und Schwerelosigkeit zwingen Mediziner zu anderen Wegen. Astronauten so ausbilden, dass sie der Einwirkung dieser Faktoren ohne gesundheitliche Folgen und ohne Leistungsverlust standh alten können.
Eine der effektivsten Möglichkeiten, Astronauten darin zu trainieren, zu beschleunigen, ist die Zentrifuge. Darin können Sie alle Veränderungen beobachten, die im Körper unter der Einwirkung von Überlastungen auftreten. Es ermöglicht Ihnen auch, den Einfluss dieses Faktors zu trainieren und sich an ihn anzupassen.
Raumfahrt und Medizin
Weltraumflüge haben sicherlich einen sehr großen Einfluss auf die Gesundheit von Menschen, insbesondere von untrainierten oder chronisch erkrankten Menschen. Ein wichtiger Aspekt ist daher die medizinische Erforschung aller Feinheiten des Fliegens, aller Reaktionen des Körpers auf die unterschiedlichsten und unglaublichsten Einwirkungen außerirdischer Kräfte.
Fliegen in der Schwerelosigkeit zwingt die moderne Medizin und Biologie, eine Reihe von Maßnahmen zu erfinden und zu formulieren (natürlich gleichzeitig umzusetzen), um Astronauten mit normaler Ernährung, Ruhe, Sauerstoffversorgung, Arbeitsfähigkeit und so weiter zu versorgen.
Darüber hinaus ist die Medizin darauf ausgelegt, Kosmonauten in unvorhergesehenen Notsituationen angemessen zu helfen und sie vor den Auswirkungen unbekannter Kräfte anderer Planeten und Räume zu schützen. Es ist ziemlich schwierig, es erfordert viel Zeit und Mühe, eine große theoretische Basis, die Verwendung nur der neuesten modernen Geräte und Medikamente.
Darüber hinaus hat die Medizin neben Physik und Biologie die Aufgabe, Astronauten vor den physikalischen Faktoren der Weltraumbedingungen zu schützen, wie zum Beispiel:
- Temperatur;
- Strahlung;
- Druck;
- Meteoriten.
Daher ist das Studium all dieser Faktoren und Merkmale sehr wichtig.
Forschungsmethoden in der Biologie
Die Weltraumbiologie verfügt wie jede andere biologische Wissenschaft über eine Reihe von Methoden, die es ermöglichen, Forschung durchzuführen, theoretisches Material zu sammeln und es mit praktischen Schlussfolgerungen zu bestätigen. Diese Methoden im Laufe der Zeitbleiben unverändert, werden entsprechend der aktuellen Zeit aktualisiert und modernisiert. Die historisch etablierten Methoden der Biologie sind jedoch bis heute relevant. Dazu gehören:
- Beobachtung.
- Experiment.
- Historische Analyse.
- Beschreibung.
- Vergleich.
Diese Methoden der biologischen Forschung sind grundlegend und jederzeit relevant. Aber es gibt eine Reihe anderer, die mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie, elektronischer Physik und Molekularbiologie entstanden sind. Sie werden als modern bezeichnet und spielen die größte Rolle beim Studium aller biologisch-chemischen, medizinischen und physiologischen Prozesse.
Moderne Methoden
- Methoden der Gentechnik und Bioinformatik. Dazu gehören agrobakterielle und ballistische Transformation, PCR (Polymerase-Kettenreaktionen). Die Rolle der biologischen Forschung dieser Art ist groß, da sie es ermöglicht, Optionen zur Lösung des Problems der Ernährung und Sauerstoffversorgung von Raketenwerfern und Kabinen für den Komfort von Astronauten zu finden.
- Methoden der Proteinchemie und Histochemie. Ermöglicht die Kontrolle von Proteinen und Enzymen in lebenden Systemen.
- Unter Verwendung von Fluoreszenzmikroskopie, superauflösender Mikroskopie.
- Der Einsatz von Molekularbiologie und Biochemie und ihre Forschungsmethoden.
- Biotelemetrie ist eine Methode, die das Ergebnis einer Kombination der Arbeit von Ingenieuren und Ärzten auf biologischer Basis ist. Es ermöglicht Ihnen, alle physiologisch wichtigen Funktionen der Arbeit zu steuern. Organismus aus der Ferne unter Verwendung von Funkkommunikationskanälen des menschlichen Körpers und eines Computerrecorders. Die Weltraumbiologie nutzt diese Methode als Grundlage, um die Auswirkungen der Weltraumbedingungen auf die Organismen der Astronauten zu verfolgen.
- Biologische Angabe des interplanetaren Raums. Eine sehr wichtige Methode der Weltraumbiologie, die es ermöglicht, die interplanetaren Zustände der Umwelt zu beurteilen, um Informationen über die Eigenschaften verschiedener Planeten zu erh alten. Grundlage ist hier die Verwendung von Tieren mit eingebauten Sensoren. Es sind Versuchstiere (Mäuse, Hunde, Affen), die Informationen aus Umlaufbahnen extrahieren, die von terrestrischen Wissenschaftlern für Analysen und Schlussfolgerungen verwendet werden.
Moderne Methoden der biologischen Forschung ermöglichen die Lösung fortgeschrittener Probleme nicht nur der Weltraumbiologie, sondern auch universeller.
Probleme der Weltraumbiologie
Alle aufgeführten Methoden der biomedizinischen Forschung konnten leider noch nicht alle Probleme der Weltraumbiologie lösen. Es gibt eine Reihe aktueller Themen, die bis heute drängend bleiben. Werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Herausforderungen für die Weltraummedizin und -biologie.
- Auswahl von ausgebildetem Personal für die Raumfahrt, dessen Gesundheitszustand alle Anforderungen von Ärzten erfüllen könnte (einschließlich der Möglichkeit, dass Astronauten strenges Training und Training für Flüge bestehen).
- Anständiges Ausbildungsniveau und Versorgung mit allem, was für Raumbesatzungen erforderlich ist.
- Gewährleistung der Sicherheit in jeder Hinsicht (auch vor unbekannten oder fremden Einflussfaktorenvon anderen Planeten) Arbeitsschiffe und Flugzeugstrukturen.
- Psychophysiologische Rehabilitation von Astronauten nach der Rückkehr zur Erde.
- Entwicklung von Methoden zum Schutz von Astronauten und Raumfahrzeugen vor Strahlung.
- Gewährleistung normaler Lebensbedingungen in den Kabinen während Raumflügen.
- Entwicklung und Anwendung fortschrittlicher Computertechnologie in der Weltraummedizin.
- Einführung von Weltraumtelemedizin und Biotechnologie. Mit den Methoden dieser Wissenschaften.
- Lösung medizinischer und biologischer Probleme für komfortable Astronautenflüge zum Mars und zu anderen Planeten.
- Synthese pharmakologischer Wirkstoffe zur Lösung des Problems der Sauerstoffversorgung im Weltraum.
Entwickelte, verbesserte und komplexe Anwendungsmethoden der biomedizinischen Forschung werden sicherlich alle Aufgaben und bestehenden Probleme lösen. Wann dies jedoch sein wird, ist eine schwierige und eher unvorhersehbare Frage.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich nicht nur russische Wissenschaftler, sondern auch der Akademische Rat aller Länder der Welt mit all diesen Fragen befassen. Und das ist ein großes Plus. Schließlich führen gemeinsame Recherchen und Recherchen zu einem unverhältnismäßig größeren und schnelleren positiven Ergebnis. Eine enge globale Zusammenarbeit bei der Lösung von Weltraumproblemen ist der Schlüssel zum Erfolg bei der Erforschung des außerirdischen Weltraums.
Moderne Errungenschaften
Es gibt viele solcher Errungenschaften. Schließlich wird jeden Tag intensiv, gründlich und gewissenhaft gearbeitet, wodurch man immer mehr findetMaterialien, Schlussfolgerungen ziehen und Hypothesen formulieren.
Eine der wichtigsten Entdeckungen des 21. Jahrhunderts in der Kosmologie war die Entdeckung von Wasser auf dem Mars. Dies führte sofort zu Dutzenden von Hypothesen über das Vorhandensein oder Fehlen von Leben auf dem Planeten, über die Möglichkeit der Umsiedlung von Erdbewohnern auf den Mars und so weiter.
Eine weitere Entdeckung war, dass Wissenschaftler die Altersgrenzen bestimmt haben, innerhalb derer sich eine Person so bequem und ohne schwerwiegende Folgen wie möglich im Weltraum aufh alten kann. Dieses Alter beginnt bei 45 Jahren und endet bei etwa 55-60 Jahren. Junge Menschen, die in den Weltraum fliegen, leiden extrem psychisch und physiologisch, wenn sie zur Erde zurückkehren, sich anpassen und hart wieder aufbauen.
Wasser wurde auch auf dem Mond entdeckt (2009). Quecksilber und eine große Menge Silber wurden auch auf dem Erdtrabanten gefunden.
Biologische Forschungsmethoden sowie technische und physikalische Indikatoren lassen uns den sicheren Schluss zu, dass die Auswirkungen von Ionenstrahlung und Exposition im Weltraum harmlos sind (zumindest nicht schädlicher als auf der Erde).
Wissenschaftliche Studien haben bewiesen, dass ein langer Aufenth alt im Weltraum die körperliche Gesundheit von Astronauten nicht beeinträchtigt. Psychische Probleme bleiben jedoch bestehen.
Es wurden Studien durchgeführt, die belegen, dass höhere Pflanzen unterschiedlich auf den Aufenth alt im Weltraum reagieren. Samen einiger Pflanzen in der Studie zeigten keine genetischen Veränderungen. Andere dagegen zeigten deutliche Deformationen auf molekularer Ebene.
Erfahrungen,an Zellen und Geweben lebender Organismen (Säugetiere) durchgeführt, bewiesen, dass der Weltraum den normalen Zustand und die Funktion dieser Organe nicht beeinflusst.
Verschiedene Arten von medizinischen Studien (Tomographie, MRT, Blut- und Urinuntersuchungen, Kardiogramm, Computertomographie usw.) führten zu dem Schluss, dass die physiologischen, biochemischen und morphologischen Eigenschaften menschlicher Zellen beim Aufenth alt im Weltraum unverändert bleiben bis zu 86 Tage.
Unter Laborbedingungen wurde ein künstliches System nachgebaut, das es erlaubt, dem Zustand der Schwerelosigkeit so nahe wie möglich zu kommen und so alle Aspekte der Wirkung dieses Zustands auf den Körper zu studieren. Dies wiederum ermöglichte es, eine Reihe von Präventivmaßnahmen zu entwickeln, um die Auswirkungen dieses Faktors während eines menschlichen Flugs in der Schwerelosigkeit zu verhindern.
Die Ergebnisse der Exobiologie sind Daten, die auf das Vorhandensein organischer Systeme außerhalb der Biosphäre der Erde hinweisen. Bisher ist nur die theoretische Formulierung dieser Annahmen möglich, aber bald wollen Wissenschaftler auch praktische Beweise erh alten.
Dank der Forschung von Biologen, Physikern, Ärzten, Ökologen und Chemikern wurden tiefgreifende Mechanismen menschlicher Einflüsse auf die Biosphäre aufgedeckt. Möglich wurde dies durch die Schaffung künstlicher Ökosysteme außerhalb des Planeten und die Ausübung des gleichen Einflusses auf sie wie auf der Erde.
Das sind nicht alle Errungenschaften der heutigen Weltraumbiologie, Kosmologie und Medizin, sondern nur die wichtigsten. Es gibt viel Potenzial, dessen Umsetzung giltdie Aufgabe der aufgeführten Wissenschaften für die Zukunft.
Leben im Weltraum
Nach modernen Vorstellungen kann Leben im Weltraum existieren, da jüngste Entdeckungen das Vorhandensein geeigneter Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben auf einigen Planeten bestätigen. Die Meinungen von Gelehrten zu diesem Thema lassen sich jedoch in zwei Kategorien einteilen:
- Leben ist nirgendwo anders als auf der Erde, war nie und wird nie sein;
- Leben existiert in den Weiten des Weltraums, aber die Menschen haben es noch nicht entdeckt.
Welche der Hypothesen richtig ist, muss jeder selbst entscheiden. Sowohl für das eine als auch für das andere gibt es genügend Beweise und Widerlegungen.
