07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Радиационные повреждения естественных биоценозов
 11.09.2012

В предыдущих разделах были рассмотрены различные проявления действия ионизирующей радиации на биоту на разных уровнях ее организации - атомарном, молекулярном, клеточном, тканевом, организменном и популяционном. В данном разделе будут рассмотрены вопросы действия радиации на эколого-ценотическом уровне.
Важно отметить, что экосистемы в целом проявляют большую радиоустойчивость, чем ее отдельные составляющие. Поэтому негативное действие радиации на растения и животных в рамках экосистемы проявляется довольно редко в только от воздействия значительных доз облучения, которые образуются от высоких плотностей загрязнения радионуклидами и длительного воздействия. Такие условия часто создаются в лесных системах, отличающихся высокой удерживающей способностью по отношению к радиоактивным выпадениям и сравнительно медленным самоочищением и крон деревьев. Наиболее прочно радиоактивный материал фиксируется на смолистой хвое, которая не сбрасывается ежегодно, а сохраняется на дереве в течение 3-5 лет. Кроме того, хвойные породы деревьев отличаются повышенной чувствительностью к действию ионизирующей радиации: явные признаки лучевого поражения у сосны соответствуют накоплению ростковыми почками общей дозы в 5-30 Гр, в то время как у березы лучевое поражение проявляется только с доз более 200-300 Гр.
Затруднено и восстановление хвойных лесов после поражения ионизирующей радиации, так как вегетативное возобновление большинству хвойных вообще не присуще, а семенное затруднено из-за мощного травяного покрова, который препятствует прорастанию семян и угнетает всходы.
Все данные факты в совокупности делают хвойные биогеоценозы одними из наиболее радиочувствительных природных экосистем. Так, в ближней зоне чернобыльской аварии и в головной части ВУРСа (на ограниченных площадях с наибольшими уровнями загрязнения) сосновые леса пострадали сильнее всего.
Довольно высок восстановительный потенциал естественной травянистой растительности. Отдельные изменения видового состава наблюдались в травянистых фитоценозах лишь при очень высокой плотности загрязнения (500-700 Ки/км2). Замечено, что из состава ценоза чаще выпадали виды, у которых почки возобновления (узды кущения, конусы нарастания) расположены на уровне поверхности почвы или близко к ней, а сохранялись корневищные виды (вследствие частичного экранирования излучения) или растения с почками возобновления, высоко поднятыми над поверхностью.
В табл. 3.7, 3.8 приведены данные по радиочувствительности некоторых природных экосистем при слабом и среднем поражении, а также величины экологически значимых пределов дозы, которая приводит к разрушению экосистемы, оцененные по суммарной дозе за 1-й год после аварийного загрязнения.

Радиационные повреждения естественных биоценозов

На природных популяциях животных отрицательное влияние ионизирующей радиации проявлялось тоже только в районах с очень высокими уровнями загрязнения искусственными нуклидами (в чернобыльской зоне и на ВУРСе), а также на отдельных участках с аномально высоким содержанием естественных радионуклидов (в районах с так называемым техногенно-измененным фоном). Воздействие отмечалось в первую очередь у видов, обитающих в земле. У мышевидных грызунов, в частности, наблюдались некоторые морфологические и физиологические изменения на радиевых техногенных аномалиях с фоном свыше 4000 мкР/ч, но при фоне менее 500 мкР/ч (это тоже очень большое превышение в сравнении с обычными 10-20 мкР/ч) эти эффекты уже не проявлялись. На загрязненных территориях ВУРСа было отмечено заметное снижение численности популяций беспозвоночных, которым свойственно длительное пребывание в лесной подстилке (земляных червей, мириапод, клещей) при уровнях загрязнения 90Sr выше 100 Ки/км2, а также рост смертности мышевидных грызунов при уровнях выше 1000 Ки/км2. Представители некоторых видов мелких млекопитающих погибли в ближней зоне ЧАЭС в первый год после аварии.
Изучение радиационного воздействия на животных в условиях возможного военного использования ядерного оружия выявляли следующие типы поражения: медленно заживающие лучевые ожоги кожных покровов; негативное действие на воспроизводительную функцию (временное бесплодие); повреждение эмбрионов. Стерилизующее действие радиация на насекомых проявляется значительно слабее.
В то же время изучение влияния хронического (многолетнего) облучения в умеренных дозах не показало заметных изменений на экосистемном уровне (поданным с Южного Урала и зоны ЧАЭС) в пределах дозы до 5 Гр/год даже для компонентов биоты с наибольшей радиочувствительностью.
1. Дозы ионизирующего излучения, приводящие к серьезным негативным последствиям и даже к гибели организмов, эквивалентны очень небольшому количеству поглощенной энергии. Такое несоответствие между силой воздействия и результатом, сформулированное как «основной радиобиологический парадокс, свидетельствует о непрямом действии радиации на биологические объекты.
2. Важнейшее значение в возникновения первичных радиационно-биологических эффектов (на молекулярном уровне) принадлежит свободным радикалам - высокореактивным продуктам радиолам конституционной воды.
3. Большинство физиологических эффектов от воздействия радиации становятся заметными не сразу, а спустя некоторое время после облучения. Наиболее отдаленные эффекты могут проявиться спустя годы я поколения (канцерогенное и генетическое действие радиации).
4. Значительная часть радиационных повреждений в клетках восстанавливается, не давая каких-либо последствий. Одновременно протекающими процессами восстановления (репарации повреждений) объясняется тот факт, что хроническое или другое растянутое во времени действие радиация вызывает меньшие повреждения, чем такое же по дозе действие за короткий промежуток времени.
5. Одним из наиболее выраженных эффектов радиационного воздействия являются повреждения в генетическом аппарате клетки - мутации. Причиной канцерогенного действия являются мутации в соматических клетках, а наследуемые (генетические) эффекты определяются мутациями в генеративных клетках. Те и другие эффекты имеют явно выраженные вероятностный характер, т. е. являются стохастическими.
6. Чувствительность к действию радиации на клеточном уровне определяется правилом Бергонье-Трибондо: в наибольшей степени и повреждаются клетки с высокой способностью к делению (высокой пролиферативной активностью) и малой степенью морфологической или функциональной дифференцировки. Соответственно меньше всего повреждаются малообновляющиеся клеточные системы с медленным делением или утратившие способность к делению, а также системы со строго специализированными клетками.
7. Чувствительность (или устойчивость) к действию радиации у организмов различных видов и классов определяется положением на ступенях структурной биологической организации: представители высокоорганизованных животных, как правило, наименее устойчивы к радиации, а низшие животные, растения, грибы и микроорганизмы - наиболее устойчивы.
8. Пропорциональность между частотой проявления эффектов и полученной дозой облучения соблюдается далеко не всегда. Многие радиационные эффекты имеют явные отклонения от линейности соотношения «доза-эффект» в области малых доз и даже наличие порога действия, ниже которого эффект не проявляется. Большинство физиологических эффектов являются «пороговыми».
9. В области низких доз часто наблюдается стимулирующее действие облучения. Радиационное стимулирование является частным случаем гормезиса - неспецифической биопозитивной реакции организма на слабое воздействие неблагоприятных факторов различной природы.
10. Естественный радиационный фон - фактор, постоянно действующий на биоту. Существует ряд аргументов в пользу мнения, что радиационный фактор имеет важное значение для нормального функционирования биоты. Возможно также, что мутагенное действие естественного фона играло и продолжает играть существенную роль в зарождении жизни и эволюционном развитии живых существ на Земле.