Добро
пожаловать на наш сайт!
ПОЗНАНИЕ
ПРОДОЛЖАЕТСЯ...
18.08.2014 19:38 дата обновления страницы
Наука о жизни
Дата создания сайта:
08/12/2012
Дата создания
сайта: 08/12/2012 Дата обновления главной страницы:
18.08.2014 19:38
e-mail:
icq:
613603564
Космическая биология
Запуск первого в мире искусственного спутника Земли, осуществленный в
Советском Союзе 4 октября 1957 г., положил начало освоению космического
пространства. Успехи в развитии ракетной техники и астронавтики за
истекшие годы внесли много нового в уже сложивщиеся науки, привели к
рождению новых наук, и среди них космической биологии.
И хотя наши первые эксперименты с собаками на геофизических ракетах
относятся к 1949 г., космическая биология как самостоятельная наука
сложилась именно после 1957 г., когда стали возможны достаточно
длительные опыты над животными и растениями непосредственно в космосе,
на искусственных спутниках и космических кораблях.
Космическая биология изучает влияние на живые организмы Земли факторов
космического полета и космического пространства. Одна из ее проблем -
обеспечить жизнь людей в космических летательных аппаратах, на
орбитальных и планетных станциях. Ученые также занимаются поиском и
изучением внеземных форм жизни.
Необходимость биологических исследований при освоении космического
пространства предвидел еще в 1908 г. К. Э. Циолковский. Один из первых
советских ракетостроителей Ф. А. Цандер проводил опыты по использованию
растений для регенерации воздуха. Теперь биологические эксперименты и
наблюдения над животными проводятся в космосе. На советских спутниках и
кораблях побывали собаки Лайка, Стрелка и Белка, Пчелка, Мушка,
Чернушка, Звездочка, Ветерок, Уголек, а также мыши и крысы, черепахи,
растения (традесканция и хлорелла), насекомые (дрозофила). Объектами
эксперимента были кожная ткань человека и кролика, раковые клетки,
вирусы, множество микроорганизмов. В опытах, проведенных американскими
учеными, участвовала и обезьяна.
Все эти исследования обогатили космическую биологию. Диапазон объектов
ее изучения широк - от сложных сообществ различных организмов и
взаимодействия живых организмов и машин до тонких механизмов
внутриклеточной регуляции и молекулярной генетики.
Эта отрасль биологии, как ни одна другая, органически связана с физикой,
химией, медициной, электроникой, аэродинамикой, астрономией, геофизикой
и др.
При проведении биологических экспериментов в космосе исследователь часто
оказывается отдаленным на сотни и тысячи километров от животных,
растений, микроорганизмов и других изучаемых объектов. В связи с этим
все необходимое в опыте делают автоматические устройства, их действия
заранее программируются. Различные датчики учитывают все физиологические
процессы и состояния организмов: частоту дыхания, кровяное давление,
пульс, нервное возбуждение, скорость роста, интенсивность фотосинтеза,
скорость размножения водорослей или бактерий и др.
Управляют опытами с помощью дистанционных радиосистем. Результаты
приходят на Землю по радиотелеметрическим линиям в виде специальных
кодов. Электронные вычислительные машины расшифровывают и обрабатывают
полученную информацию, после чего она поступает в распоряжение ученых.
Таким образом, экспериментатор и исследуемый объект связаны целой
системой радиотелеметрических устройств.
Какие же факторы влияют на живые земные организмы при полете в космос и
в самом космическом пространстве?
Во-первых, это факторы, связанные с динамикой полета космического
аппарата. При старте ракеты и с возрастанием скорости ее движения
возникают и быстро увеличиваются перегрузки. Быстро растет вес всех тел
на корабле, увеличиваясь в 5-10 раз, а иногда и больше. Работа мощных
двигателей ракеты вызывает сильные шумы и вибрации.
С выходом корабля на орбиту, или траекторию свободного полета, в кабине
наступает состояние невесомости.
Воздействие на живые организмы перегрузок, вибрации, шумов, невесомости
- все это в поле зрения космической биологии. Особенно важно изучить
последствия длительного состояния невесомости. Этим занимается один из
разделов той же науки - гравитационная биология.
Опыты показывают, что состояние невесомости (если оно не слишком
длительно) не отражается губительно на жизнедеятельности организмов.
Однако еще не ясно, не будет ли чрезмерной нагрузкой для земных
организмов возвращение в условия земного притяжения после длительного
состояния невесомости. Кроме того, неизвестно, насколько глубоко
воздействие земного притяжения на физиологию клетки, на образование и
развитие зародышей. Есть предположение, что сила тяжести оказывает
влияние в первых стадиях на дробление оплодотворенной яйцеклетки.
Особенно чувствительными к состоянию невесомости могут оказаться
растения в период развития, ведь и на них сильно влияет земное
притяжение и, как известно, под его действием растения ориентируются в
пространстве. Важно знать, как будут протекать эти процессы, если сила
тяжести отсутствует, и какова минимальная сила тяжести для нормального
развития различных организмов. От этого может зависеть конструкция
будущих обитаемых космических аппаратов.
Во-вторых, это факторы космического пространства. Живые организмы
подвергаются действиям космических и гамма-лучей, рентгеновского
излучения, ультрафиолетовых лучей. Космическая биология изучает их
действие в сочетании с невесомостью, перегрузками, вибрациями,
своеобразным тепловым режимом и др., определяет их дозы, допустимые для
жизни, а также средства необходимой защиты.
И, наконец, фактор изоляции. Ограниченность пространства и свободы
движений в сравнительно небольших герметизированных кабинах космических
кораблей, монотонность и однообразие обстановки, отсутствие многих
привычных для жизни условий - все это необычно для земных организмов.
Поэтому ученые проводят специальные исследования высшей нервной
деятельности высокоорганизованных существ, в том числе и человека,
выясняют, насколько приспособлены они к длительной изоляции и как
сохранить в этих условиях их работоспособность.
Космической биологии предстоит сложный поиск надежных систем, которые
неограниченно долго могли бы обеспечивать жизнь людей в корабле и
снабжали бы их всем необходимым для нормальной жизни в случае высадки на
другие планеты.
Ученые полагают, что если на борту корабля и планетных станций
разместить сообщества определенных растительных и животных организмов,
космонавты смогут иметь кислород, пищу и воду, а накапливающиеся в
результате жизнедеятельности углекислота и различные отходы будут
использоваться повторно.
Полный биологический круговорот веществ на Земле обеспечивается
взаимодействием различных организмов, в котором важное место занимают
зеленые растения. Используя солнечный свет, они связывают углекислоту,
синтезируют органические вещества, выделяют кислород и создают тем самым
условия для жизни других организмов. Имея в виду именно эту особенность
растений, еще К. А. Тимирязев отмечал "космическую роль зеленых
растений".
Зеленые растения на кораблях при неограниченном солнечном свете позволят
создать такие замкнутые системы (космонавт станет их составной частью),
в которых одно и то же взятое с Земли количество веществ будет
находиться в непрерывном круговороте. Эти системы названы замкнутыми
экологическими комплексами. (Экология - наука о взаимоотношениях
растений и животных с окружающей средой.)
Человек, поглощая кислород, будет выдыхать углекислоту. Растения же,
поглотив углекислоту, создадут из нее пищевые вещества и выделят
кислород. Все отходы человеческого организма будут полностью
использованы для питания растений.
Особенно интересны в этой связи одноклеточные зеленые водоросли, такие,
как (хлорелла. Она быстро размножается и очень питательна. Хлорелла
может расти насточных водах и их очищать. Для ее культивирования
создаются самонастраивающиеся автоматические аппараты. Кроме растений, в
экологическую систему будут включены определенные животные и некоторые
микроорганизмы.
Энергию для многих процессов даст солнце.
Работа по созданию замкнутого экологического комплекса связана с
большими трудностями. Все звенья такого биологического сообщества должны
быть строго согласованы друг с другом, управляемы и надежны.
Людей издавна интересует: есть ли жизнь на других планетах, какова она,
может ли жизнь быть занесенной с одного небесного тела на другое, как
изменяются при этом ее формы и свойства?
Ученые давно предполагают, что жизнь существует не только на Земле. Но
неопровержимого, научного доказательства этого до сих пор нет.
Попытки решить, существует ли жизнь на Марсе, наблюдениями с Земли с
помощью
оптических инструментов оказались бесплодными. Полеты в космическое
пространство позволили начать изучение жизни вне Земли опытным путем.
Поисками и изучением простейших форм жизни в космосе, а также изучением
жизни на других планетах занимается экзобиология - составная часть
космической биологии. Автоматические устройства на искусственных
спутниках, ракетах и автоматических планетных станциях дают возможность брать пробы в
самом космическом пространстве, чтобы обнаружить органические вещества,
микроорганизмы и споры внеземного происхождения. Межпланетные
автоматические станции, подобные станциям "Луна-9", "Луна-13", позволят
брать пробы непосредственно с поверхности небесных тел.
Космические аппараты могут случайно перенести на другие планеты земные
организмы, которые способны развиваться в новых условиях и подавить
существовавшую там до этого жизнь или же остаться на этих планетах в
"земном" или измененном виде, а человек, когда-либо попав туда, будет
введен в заблуждение, приняв земные организмы за внеземные. И наоборот,
возвращающиеся на Землю корабли могут занести внеземные микроорганизмы,
которые в земных условиях могут вызвать непредвиденные вспышки новых
заболеваний.
Важность контроля в этой области не подлежит сомнению. Он возложен также
на экзобиологов.
В августе 1960 г. Стрелка благополучно вернулась из космического
полета. Тот факт, что Стрелка принесла щенят, имеет большое
медико-биологическое значение. Сейчас ученые наблюдают уже не только за
ними, но и за их потомством.
В.Е. Семененко
Размещение фотографий и
цитирование статей с нашего сайта на других ресурсах разрешается при
условии указания ссылки на первоисточник и фотографии.
