Радиоактивные вещества почвы

25.06.2014

Среди минеральных элементов почвы особое место занимают радиоактивные вещества — радий, уран, торий и др. Содержание их (в весовых %) в различных почвах, по данным Баранова и Цейтлина, таково:

Биологическое значение естественно-радиоактивных элементов остается невыясненным. Надо полагать, что для растений и животных, а равно и для микробного населения почвы оно весьма велико. Имеющиеся данные показывают, что эти вещества в малых концентрациях активируют биологические процессы, усиливают обмен веществ и оказывают положительное действие на рост растений. Естественно-радиоактивные вещества почвы поступают в растения, могут там концентрироваться и вызывать определенный эффект.
Биологическое действие радиоактивных веществ (радия, урана, эманации радия и других) давно изучалось микробиологами. Надсоном и его сотрудниками были подробно исследованы некоторые биологические процессы в клетках дрожжей, грибов и бактерий, вызываемые радием, эманацией радия, лучами Рентгена и т. п. Указанными авторами впервые было установлено мутагенное действие радия и других источников лучистой энергии.
Нами было показано, что разные виды лучистых грибков по-разному реагируют на воздействие излучений радона. Одни виды оказались более чувствительными, чем другие. Лучи радона производят стимулирующее или угнетающее действие на рост и развитие микобактерий, актиномицетов и проактиномицетов. Пигментированные культуры по нашим наблюдениям более чувствительны к радону, чем непигментированные организмы.
В последние годы нами исследовались почвенные бактерии — азотобактер, клубеньковые и некоторые другие. Изучалось их отношение к естественно-радиоактивным веществам — радию, торию и урану. Было установлено, что бактерии поглощают из почвы эти вещества и могут их аккумулировать в клетках в значительных количествах, во много раз превосходящих концентрацию этих веществ в почве.
Заслуживает внимания тот факт, что аккумуляция радиоактивных веществ в клетках выражена у разных видов в различной степени. Одни виды бактерий, особенно среди азотобактера, накапливают радий в больших количествах, другие — в малых или совсем бывают лишены этой способности. Даже среди одного и того же вида разные штаммы аккумулируют естественно-радиоактивные вещества в разной степени.
Поступая в клетки бактерий, радиоактивные вещества оказывают стимулирующее действие на их рост, развитие и биохимические процессы. Азотобактер под влиянием радия и тория усиливает процесс азотфиксации, у клубеньковых бактерий повышается способность проникать в ткани корней бобовых растений и образовывать на них клубеньки.
Как правило, активирующие дозы испытанных нами веществ не улавливаются обычными электронными счетчиками (радиомер Б-2 и др.). Микроорганизмы оказываются чувствительными к таким дозам излучений радиоактивных веществ, которые не могут быть отмечены современными приборами.
Микробное население почв, так же как и растения, приспособлено к малым концентрациям радиоактивных элементов и болезненно реагирует на высокие дозы, искусственно получаемые в эксперименте. Минимальные концентрации радия, урана или тория, которые удается уловить электронным счетчиком, являются губительными даже для наименее чувствительных видов бактерий. При воздействии таких доз клетки дегенерируют, увеличиваются в размерах, деформируются, плазма их становится грубозернистой, вакуолистой, размножение замедляется и вскоре вовсе прекращается (рис. 53). Подобные изменения в свое время наблюдали Филиппов, Штерн, Рохлина и другие сотрудники Надсона у дрожжевых организмов, грибов и у некоторых растительных клеток при воздействии лучей Рентгена, радона и ультрафиолетовых лучей. Такую же картину дегенеративного перерождения отмечал Мейсель у дрожжей при воздействии больших доз радия и других источников радиоактивных излучений. Своими многолетними исследованиями он показал картину последовательного нарушения строения и функций клеток.

Радиоактивные вещества, как отмечал Вернадский, обладают свободной энергией и непрерывно производят огромную химическую работу в земной коре. Энергия радиоактивных элементов не может не влиять и на химические и биохимические процессы в клетках микробов и высших организмов. Вернадский подчеркивает, что жизнь в биосфере исходит из двух источников энергии: из солнечных излучений и из атомной радиоактивной энергии. По подсчетам Вернадского, только три радиоактивных элемента — уран, торий и радий — дают земной коре количество тепла, в тысячи раз превышающее энергию, получаемую земной поверхностью.
Биосфера земли, аккумулируя повсеместно рассеянные радиоактивные элементы, концентрирует их на поверхности и этим существенно изменяет энергетику всего ее населения. Надо полагать, что растительные, животные и микробные организмы на протяжении длительной эволюции приобрели способность использовать эти столь мощные источники энергии. Анализы показывают, что радиоактивные вещества находятся у всех организмов в большем или меньшем количестве и почти всегда в более высоких концентрациях, чем в среде. Во многих случаях в растениях содержится в десятки и сотни раз больше радиоактивных веществ, чем в окружающем субстрате.
Вопрос о том, нуждаются ли организмы в радиоактивных веществах, остается экспериментально не выясненным. Высказываются взгляды, согласно которым эти вещества в малых дозах не играют никакой роли в жизни организмов и вредны в больших дозах. В последнее время накопился материал, который доказывает обратное: малые дозы радия, урана или тория стимулируют процессы роста и повышают урожай сухой массы.
Однако совершенно недостаточны еще исследования относительно значения естественно-радиоактивных веществ в плодородии почв, в жизни растений и микробов. Имеются отдельные наблюдения, дающие основание к тому, чтобы отвести существенную роль этим веществам в азотфиксирующей деятельности микроорганизмов. Например, невольно возникает вопрос, за счет каких источников энергии может быть фиксировано 100—150 кг и более молекулярного азота в почве одного гектара за сезон. Чтобы фиксировать такие количества, а они именно таковы, азотобактеру, как наиболее мощному фиксатору азота, потребуется 5—10 т чистого сахара — глюкозы. Такое количество энергетического материала едва ли найдется даже в наиболее плодородных почвах.
He являются ли в этих случаях радиоактивные вещества почвы тем источником энергии, который необходим для азотфиксации, а равно и для многих других процессов, протекающих в природных субстратах?
Естественно-радиоактивные вещества заслуживают самого пристального изучения как биокатализаторы жизненных процессов на земной поверхности. Вступая в химические соединения живых организмов, они, надо полагать, являются там не разрушителями, а созидателями, участвуя во многих превращениях и возбуждая различные ферментативные процессы.