Kakav uticaj radijacija ima na biljke? Utjecaj radijacije na biljke. jonizujuća čestica u
Uvod
Bibliografija
UVOD
Tokom radioaktivnog raspada jezgara emituju se α-, β- i γ-zraci koji imaju jonizaciona sposobnost. Ozračeni medij je djelomično joniziran apsorbiranim snopovima. Ove zrake stupaju u interakciju s atomima ozračene tvari, što dovodi do pobuđivanja atoma i izvlačenja pojedinačnih elektrona iz njihovih elektronskih omotača. Kao rezultat, atom postaje pozitivno nabijen ion. (primarna jonizacija). Izbačeni elektroni, zauzvrat, sami stupaju u interakciju s nadolazećim atomima, uzrokujući sekundarna jonizacija. Elektroni koji su potrošili svu energiju "lijepe se" za neutralne atome, formirajući negativno nabijene ione. Broj parova jona stvorenih u tvari jonizujućim zrakama po jedinici dužine puta se naziva specifična jonizacija, a udaljenost koju pređe jonizujuća čestica od mjesta njenog nastanka do mjesta gdje se gubi energija kretanja naziva se dužina trčanja.
Jonizujuća moć različitih zraka nije ista. Najveći je u alfa zracima. Beta zraci uzrokuju manju jonizaciju materije. Gama zraci imaju najmanji kapacitet jonizacije. Probojna moć je najveća za gama zrake, a najmanja za alfa zrake.
Ne apsorbuju sve supstance podjednako. Visoku sposobnost upijanja imaju olovo, beton i voda, koji se najčešće koriste za zaštitu od jonizujućeg zračenja.
1 Faktori koji određuju odgovor biljaka na zračenje
Stepen oštećenja tkiva i biljnog organizma u cjelini ovisi o mnogim faktorima koji se mogu podijeliti u tri glavne grupe: genetski, fiziološki i uvjeti okoline. Genetski faktori obuhvataju vrste i sortne karakteristike biljnog organizma, koje su uglavnom određene citogenetskim parametrima (veličina jezgra, hromozomi i količina DNK). Citogenetske karakteristike - veličina jezgara, broj i struktura hromozoma - određuju radiootpornost biljaka, koja usko zavisi od zapremine ćelijskih jezgara. Fiziološki faktori uključuju faze i faze razvoja biljke u vrijeme zračenja, brzinu rasta i metabolizam biljnog organizma. Faktori životne sredine obuhvataju vremenske i klimatske uslove u periodu ozračivanja, uslove mineralne ishrane biljaka itd.
Volumen ćelijskog jezgra odražava sadržaj DNK u njemu, postoji veza između osjetljivosti biljaka na zračenje i količine DNK u jezgrima njihovih stanica. Budući da je broj jonizacije unutar jezgra proporcionalan njegovom volumenu, što je veći volumen jezgra, to će se više oštetiti hromozomi po jediničnoj dozi. Međutim, ne postoji obrnuto proporcionalni odnos između smrtonosne doze i volumena jezgra. To je zbog činjenice da broj i struktura kromosoma u stanicama biljaka različitih vrsta nije isti. Stoga je precizniji pokazatelj radiosenzitivnosti zapremina jezgra po jednom hromozomu, odnosno odnos zapremine jezgra u interfazi i broja hromozoma u somatskim ćelijama (ukratko nazvan volumenom hromozoma). Na logaritamskoj skali ova zavisnost se izražava pravolinijom sa nagibom jednakim 1, odnosno postoji linearna veza između naznačenih karakteristika (sl.).
Radiosenzitivnost raznih biljaka pod hroničnim zračenjem (prema A. Sparrow)
Zavisnost radiosenzitivnosti drvenastih (a) i zeljastih (b) biljaka od zapremine interfaznih hromozoma (prema Sparrow, 1965): 1-akutna ekspozicija (izloženost R); 2 - hronično zračenje (izloženost u R/dan)
Iz ovoga slijedi da je proizvod dvije veličine - doze (ili brzine doze) i volumena hromozoma pri datom stepenu oštećenja zračenja - konstantna vrijednost, tj. sa konstantnim prosječnim brojem jonizacije u svakom hromozomu, pojavljuje se ista vjerovatnoća oštećenja genetskog materijala ćelije. To znači da za radijacijsko oštećenje biljnih stanica nije bitna toliko vrijednost specifične apsorbirane doze (na primjer, po 1 g tkiva), već vrijednost energije zračenja koju apsorbira nuklearni aparat. Inverzna proporcionalnost izoefikasnih doza s veličinom hromozomskog aparata znači da je prosječna količina energije koju hromozomi adsorbuju tokom ekspozicija neophodnih za izazivanje datog efekta približno konstantna unutar svake biljne grupe, odnosno za drveće i travu. Izoefikasna doza- doza koja ima isto (slično) dejstvo.
Stepen ploidnosti biljnih organizama takođe utiče na otpornost biljaka na zračenje. Diploidne vrste su osjetljivije. Doze koje oštećuju poliploidne vrste su veće. Poliploidne vrste su otporne na oštećenja od zračenja i druge štetne faktore, jer imaju višak DNK.
Od fizioloških faktora, na radiosenzitivnost biljaka utiče brzina rasta, odnosno brzina deobe ćelija. U akutnom zračenju ovisnost radioosjetljivosti o stopi podjele poštuje Bergonier-Tribondo zakon: biljke imaju veću radioosjetljivost u fazi najintenzivnijeg rasta, sporo rastuće biljke ili njihova pojedinačna tkiva su otpornija na zračenje od biljaka ili tkiva sa ubrzani rast. Kod kroničnog ozračivanja očituje se obrnuti odnos: što je veća stopa rasta, biljke su manje inhibirane. To je zbog brzine diobe stanica. Ćelije koje se brzo dijele akumuliraju manju dozu tokom jednog čina ćelijskog ciklusa i stoga su manje oštećene. Takve ćelije su sposobnije da podnose zračenje bez značajnog funkcionalnog oštećenja. Stoga, nakon zračenja u subletalnim dozama, svaki faktor koji produžava trajanje mitoze ili mejoze trebao bi povećati oštećenje zračenja, uzrokujući povećanje učestalosti radijacijom induciranih hromozomskih preuređivanja i jaču inhibiciju brzine rasta.
Kriterijumi za dejstvo jonizujućeg zračenja na biljke. Budući da je radiosenzitivnost složena, složena pojava koju određuju mnogi faktori, treba se zadržati na onim metodama i kriterijima procjene po kojima se ocjenjuje stepen radioosjetljivosti biljaka. Obično se kao kriterijumi koriste sledeći kriterijumi: supresija mitotičke aktivnosti tokom deobe ćelije, procenat oštećenih ćelija u prvoj mitozi, broj hromozomskih aberacija po ćeliji, procenat klijanja semena, depresija rasta i razvoja biljaka, radiomorfoze, postotak mutacija klorofila, preživljavanje biljaka i na kraju rezultat je sjemenski usjev. Za praktičnu procjenu smanjenja produktivnosti biljaka od izlaganja zračenju obično se koriste posljednja dva kriterija: preživljavanje biljaka i njihov prinos.
Kvantitativna procjena radioosjetljivosti biljaka prema kriteriju preživljavanja utvrđuje se indikatorom LD50 (ili LD50, LD100). Ovo je doza pri kojoj 50% (ili 70, 100%) svih izloženih osoba umre. LD50 indikator se također može koristiti za procjenu gubitaka usjeva kao rezultat oštećenja biljaka radijacijom. U ovom slučaju pokazuje pri kojoj se dozi zračenja biljaka njihov prinos smanjuje za 50%.
Radiosenzitivnost biljaka u različitim periodima njihovog razvoja. U procesu rasta i razvoja, radiosenzitivnost biljaka se značajno mijenja. To je zbog činjenice da se u različitim periodima ontogeneze biljke razlikuju ne samo po svojoj morfološkoj strukturi, već i po različitom kvalitetu ćelija i tkiva, kao i po fiziološkim, biohemijskim procesima karakterističnim za svaki period.
Prilikom akutnog ozračivanja biljaka u različitim periodima ontogeneze one različito reaguju u zavisnosti od faze organogeneze u trenutku početka ozračivanja (Sl.). Zračenje uzrokuje oštećenje tih organa u biljkama i pomjeranje onih procesa koji se formiraju i odvijaju u periodu ekspozicije. Ovisno o veličini doze zračenja, ove promjene mogu biti stimulativne ili štetne.
Oštećenja biljaka zračenjem u ovom ili onom stepenu utiču na sve organe i sve funkcionalne sisteme tela. Najosjetljiviji "kritični organi", čija oštećenja određuju razvoj i rezultat radijacije biljaka, su meristematska i embrionalna tkiva. Kvalitativna priroda reakcije biljaka na njihovo zračenje ovisi o biološkoj specifičnosti morfofiziološkog stanja biljaka u periodu akumulacije glavne doze zračenja.
Fluktuacije radiootpornosti biljaka tokom ontogeneze (Batygin, Potapova, 1969)
Prema porazu glavnog izdanka, sve kulture pokazuju najveću osjetljivost na djelovanje zračenja u prvom periodu vegetacije (I i III stadijum organogeneze). Zračenje biljaka u tim periodima inhibira procese rasta i remeti međusobnu koordinaciju fizioloških funkcija koje određuju procese oblikovanja. Kod doza zračenja koje prelaze njihove kritične vrijednosti za određeni usjev (LD70), u svim slučajevima se uočava smrt glavnog izdanka biljaka žitarica.
Ako se biljke ozrače u ranim fazama organogeneze (I i V), formiraju se dodatni izdanci, koji u povoljnim sezonskim uslovima imaju vremena da dostignu zrelost i daju urod koji donekle nadoknađuje gubitke povezane sa smrću glavno snimanje. Ozračenje biljaka u VI stadijumu organogeneze – tokom formiranja matičnih ćelija polena (mejoza) – može dovesti do značajnog steriliteta i gubitka prinosa zrna. Kritična doza zračenja (na primjer, 3 kR za pšenicu, ječam i grašak) u ovom periodu uzrokuje potpunu sterilnost cvasti glavnih izdanaka. Dodatni izbojci bokanja ili grananja koji se kod ovih biljaka razvijaju u relativno kasno vrijeme nemaju vremena da završe svoj razvojni ciklus i ne mogu nadoknaditi gubitke prinosa od glavnih izdanaka.
Kada se biljke ozrači u istoj fazi VI organogeneze tokom formiranja mononuklearnih polenovih zrnaca, otpornost biljaka na dejstvo jonizujućeg zračenja značajno raste. Na primjer, kada je pšenica ozračena dozom od 3 kR u periodu mejoze, prinos zrna je praktično jednak nuli, dok se pri ozračivanju biljaka tokom formiranja mononuklearnog polena uočava pad prinosa za 50%. U narednim fazama organogeneze, otpornost biljaka na djelovanje zračenja raste još snažnije. Zračenje biljaka tokom cvatnje, embriogeneze i punjenja zrna u istim dozama ne uzrokuje primjetno smanjenje njihove produktivnosti. Shodno tome, u najosetljivije periode spadaju klijanje sjemena i prelazak biljaka iz vegetativnog u generativno stanje, kada se polažu plodni organi. Ove periode karakteriše povećana metabolička aktivnost i visok intenzitet deobe ćelija. Biljke su najotpornije na zračenje u periodu sazrevanja i u periodu fiziološkog mirovanja semena (tabela). Žitarice su radiosenzibilnije u fazama pupanja, bokovanja i branja.
Opstanak ozimih useva tokom njihovog ozračenja u jesensko-zimsko-prolećnom periodu primetno se povećava kada se ozimi usevi zaseju u najranije od utvrđenih rokova. To je očito zbog činjenice da se ozračene biljke, koje prije zime ostave jače, u stanju punog bokovanja, pokazuju otpornije na posljedice djelovanja radijacije.
Slična pravilnost u smanjenju prinosa zrna pri ozračivanju biljaka u različitim fazama razvoja dobijena je i za druge kulture. Mahunarke od žitarica imaju najveću radiosenzitivnost tokom perioda pupanja. Najveći pad prinosa povrtarskih kultura (kupus, cvekla, šargarepa) i krompira primećuje se kada su izloženi jonizujućem zračenju tokom perioda klijanja.
Sve žitarice imaju maksimalnu radiosenzitivnost u fazi podizanja. Ovisno o biološkim karakteristikama biljaka, postoje određene razlike. Dakle, zob pokazuje maksimalnu radiosenzitivnost na kraju faze ulaska u cijev i tokom formiranja metlice.
Smanjenje prinosa zrna ozimih usjeva (pšenica, raž, ječam) u zavisnosti od ozračivanja biljaka γ-zracima u različitim fazama razvoja biljaka, % do neozračene kontrole
Negativan efekat spoljašnjeg γ-zračenja ima manji uticaj na produktivnost žitarica kada su ozračene u fazi bokovanja. S djelimičnim oštećenjem biljaka dolazi do pojačanog bokanja i općenito se smanjenje prinosa nadoknađuje formiranjem sekundarnih izdanaka za bokanje. Ozračenje žitarica u periodu mliječne zrelosti ne uzrokuje primjetno povećanje sterilnosti klipa.
2 Utjecaj vanjskog jonizujućeg zračenja na tijelo
2.1 Opcije za moguće radijacijske sile
Izvori jonizujućeg zračenja (radionuklidi) mogu biti izvan tijela i (ili) unutar njega. Ako su životinje izložene zračenju izvana, onda govore o eksterno izlaganje, a efekat jonizujućeg zračenja na organe i tkiva od ugrađenih radionuklida naziva se unutrašnje zračenje. U realnim uslovima najčešće su moguće različite opcije za spoljašnje i unutrašnje zračenje. Takve opcije se nazivaju kombinovane ozljede zračenja.
Doza vanjskog izlaganja nastaje uglavnom zbog utjecaja γ-zračenja; α- i β-zračenje ne daju značajan doprinos ukupnoj spoljašnjoj izloženosti životinja, jer se uglavnom apsorbuju vazduhom ili epidermom kože. Oštećenje kože zračenjem β-česticama moguće je uglavnom kada se stoka drži na otvorenim prostorima u vrijeme ispadanja radioaktivnih produkata nuklearne eksplozije ili drugih radioaktivnih padavina.
Priroda vanjskog izlaganja životinja tijekom vremena može biti različita. Moguće su različite opcije single izlaganje kada su životinje izložene zračenju u kratkom vremenskom periodu. U radiobiologiji je uobičajeno uzeti u obzir jednokratno izlaganje zračenju ne duže od 4 dana. U svim slučajevima kada su životinje povremeno izložene vanjskom zračenju (mogu varirati u trajanju), postoji frakcionisan (povremeno) zračenje. Uz kontinuirano dugotrajno izlaganje jonizujućem zračenju na tijelo životinja, govore o produženo zračenje.
Dodijelite zajedničko (ukupno) izlaganje u kojem je cijelo tijelo izloženo zračenju. Ova vrsta izloženosti se javlja, na primjer, kada životinje žive u područjima kontaminiranim radioaktivnim tvarima. Osim toga, pod uslovima posebnih radiobioloških studija, lokalni zračenje, kada je jedan ili drugi dio tijela izložen zračenju! Uz istu dozu zračenja, najteži efekti se uočavaju pri ukupnom izlaganju. Na primjer, pri zračenju cijelog tijela životinja u dozi od 1500 R, bilježi se gotovo 100% njihove smrti, dok zračenje ograničenog područja tijela (glava, udovi, štitna žlijezda itd.) ne izazvati bilo kakve ozbiljne posljedice. U nastavku se razmatraju posljedice samo općeg vanjskog izlaganja životinja.
2.2 Utjecaj jonizujućeg zračenja na imunitet
Čini se da male doze zračenja nemaju primjetan učinak na imuni sistem. Kada su životinje zračene subletalnim i smrtonosnim dozama, dolazi do naglog smanjenja otpornosti organizma na infekciju, što je posljedica niza faktora, među kojima najvažniju ulogu imaju: naglo povećanje propusnosti bioloških barijera ( koža, respiratorni trakt, gastrointestinalni trakt, itd.), inhibicija baktericidnih svojstava kože, krvnog seruma i tkiva, smanjenje koncentracije lizozima u slini i krvi, naglo smanjenje broja leukocita u krvotoku, inhibicija fagocitnog sistema, štetne promjene bioloških svojstava mikroba koji trajno borave u tijelu - povećanje njihove biohemijske aktivnosti, povećanje patogenih svojstava, povećanje otpornosti i dr.
Ozračenje životinja u subletalnim i smrtonosnim dozama dovodi do toga da iz velikih mikrobnih rezervoara (crijeva, respiratorni trakt, koža) ogromna količina bakterija ulazi u krv i tkiva.! U isto vrijeme, uvjetno se razlikuje period steriliteta (njegovo trajanje je jedan dan), tokom kojeg se mikrobi praktički ne otkrivaju u tkivima; period kontaminacije regionalnih limfnih čvorova (obično se poklapa sa latentnim periodom); bakteremijski period (njegovo trajanje je 4-7 dana), koji se karakteriše pojavom mikroba u krvi i tkivima i, konačno, period dekompenzacije zaštitnih mehanizama, tokom kojeg dolazi do naglog povećanja broja mikrobi u organima, tkivima i krvi (ovaj period se javlja nekoliko dana prije smrti životinje).
Pod uticajem velikih doza zračenja, koje izazivaju delimičnu ili potpunu smrt svih ozračenih životinja, organizam je nenaoružan kako endogenom (saprofitskom) mikroflorom tako i egzogenim infekcijama. Vjeruje se da je u vrhuncu akutne radijacijske bolesti i prirodni i umjetni imunitet znatno oslabljen. Međutim, postoje podaci koji ukazuju na povoljniji ishod toka akutne radijacijske bolesti kod životinja podvrgnutih imunizaciji prije izlaganja jonizujućem zračenju. Istovremeno, eksperimentalno je utvrđeno da vakcinacija ozračenih životinja pogoršava tok akutne radijacijske bolesti, te je iz tog razloga kontraindicirana dok se bolest ne povuče. Naprotiv, nekoliko sedmica nakon zračenja u subletalnim dozama, proizvodnja antitijela se postupno obnavlja, pa je stoga već 1-2 mjeseca nakon izlaganja zračenju vakcinacija sasvim prihvatljiva.
2.3 Uslovi uginuća životinja nakon izlaganja zračenju u smrtonosnim dozama
Uz jednokratno zračenje domaćih životinja u dozama koje izazivaju izuzetno težak stupanj akutne radijacijske bolesti (više od 1000 R), one obično uginu u prvoj sedmici nakon izlaganja zračenju. U svim ostalim slučajevima, smrtni ishod akutne radijacijske bolesti najčešće se opaža u roku od 30 dana nakon izlaganja.1! Štaviše, nakon jednog zračenja, većina životinja ugine između 15. i 28. dana (Sl.); kod frakcionisanog zračenja sa smrtonosnim dozama, uginuće životinja nastupa u roku od dva mjeseca nakon izlaganja zračenju (Sl.).
Mlade životinje u pravilu umiru ranije nakon zračenja u smrtonosnim dozama: smrtnost životinja obično se bilježi 13-18 dana. Za sve starosne grupe životinja ozračenih u smrtonosnim dozama karakteristična je ranija smrt pri najvećim dozama izlaganja zračenju (Sl.). Međutim, ova pojava se može smatrati više trendom nego regularnošću, jer postoji mnogo eksperimentalnih podataka o ranom uginuću životinja kada su ozračene relativno malim dozama zračenja.
Smrtnost ovaca nakon eksterne γ -izloženost smrtonosnim dozama (Peich et al., 1968.)
Smrtnost koza izloženih frakcionisanim rendgenskim zracima (Tylor et al., 1971.)
Treba imati na umu da kod frakcionisanog zračenja, vrijeme uginuća životinja ovisi prvenstveno o brzini doze. Dakle, uz dnevno zračenje magaraca u dozi od 400 R, sve životinje su uginule između 5. i 10. dana. U eksperimentima u kojima je doza dnevne ekspozicije bila 50 i 25 R, prosječni životni vijek nakon početka izlaganja zračenju bio je 30, odnosno 63 dana. Osim toga, na očekivani životni vijek snažno utiču karakteristike vrsta životinja. Uz frakcionisano dnevno zračenje svinja u dozi od 50 R, njihov prosječni životni vijek je 205 dana, što je 6,4 puta više od prosječnog životnog vijeka magaraca u istim uvjetima izlaganja zračenju.
Smrtnost krava u različitim vremenima nakon γ-zračenja (Brown et al., 1961.)
2.4 Ekonomski korisne osobine životinja izloženih jonizujućem zračenju
U principu, sve farmske životinje izložene jonizujućem zračenju mogu se podijeliti u dvije kategorije. Prva kategorija uključuje životinje koje su primile smrtonosne doze zračenja. Njihov životni vijek od trenutka ozračivanja je relativno kratak, ali u nekim situacijama produktivnost smrtno pogođenih životinja može biti od značaja.
Mliječna produktivnost krava u prvih 10-12 dana nakon izlaganja zračenju se neznatno mijenja, a zatim naglo opada, a već 2 dana prije uginuća životinja laktacija potpuno prestaje. Mesna produktivnost životinja, koju obično karakterizira dinamika žive težine, također se neznatno mijenja: smanjenje tjelesne težine kod smrtno pogođenih životinja (ako se dogodi), u pravilu, ne prelazi 5-10%. Polaganje jaja kod kokošaka nosilja izloženih smrtonosnim dozama zračenja prestaje u narednih 5-7 dana. O vunenoj produktivnosti smrtonosno pogođenih ovaca ne treba govoriti, budući da se intenzivno uklanjaju dlake 7-10 dana nakon izlaganja zračenju.
Kod životinja koje prežive nakon izlaganja smrtonosnim ili subletalnim dozama (druga kategorija), produktivnost opada za kratko vrijeme. Na primjer, kada su krave zračene 60 dana prije teljenja dozom od 400 R, njihova proizvodnja mlijeka tokom prvih 10-12 sedmica bila je manja od kontrole za 5-10%. Nakon ponovljenog ozračivanja u dozi od 350 R 18 sedmica nakon početka laktacije, prinos mlijeka se smanjio za 16% tokom prve sedmice nakon ozračivanja, za 8% u 5. i 6. sedmici 
produktivnost ozračenih krava se vratila u normalu. Okvirno se može smatrati da zračenje krava u dozama koje mogu uzrokovati djelimičnu smrt mliječnog stada dovodi do smanjenja prinosa mlijeka po laktaciji u prosjeku za 5-8%.
Preživjele životinje izložene zračenju u polusmrtonosnim dozama (ili blizu njima) imaju i druge štetne efekte. Dakle, nakon dvostrukog ozračivanja svinja (480 rad + 460 rad nakon 4 mjeseca) zabilježeno je smanjenje prirasta: 2 godine nakon izlaganja zračenju, ozračene životinje imale su tjelesnu masu 45 kg manju od kontrolnih svinja. Očekivano trajanje života svinja se smanjuje u prosjeku za 3% na svakih 100 rad vanjskog izlaganja životinja (Sl.). Prilikom ozračivanja pilića White Leghorn dozom od 800 R (smrtnost pilića u prosjeku je bila 20%), uočava se primjetno smanjenje polaganja jaja (Sl.).
Doze zračenja koje uzrokuju akutnu radijacijsku bolest blage ili umjerene težine obično ne utječu značajno na produktivnost domaćih životinja. Na primjer, nakon vanjskog γ-zračenja u dozi od 240 R u narednih 40 sedmica, bikovi su imali povećanje tjelesne težine za 131 kg (u kontrolnoj grupi 118 kg). Svinje izložene hroničnom zračenju u dozama od 360–610 R (brzina doze 1,4 R/h) imale su prilično visok prosječni dnevni prirast (500–540 g) tokom cijelog perioda izlaganja i narednih 90 dana eksperimenta, a u ovom indikator se nije razlikovao od kontrolnih grupa (oko 470 g). Slična slika je uočena i kod frakcionisanog zračenja svinja u dozi od 50 R/dan. Kod pilića nakon zračenja u dozi od 400 R nije utvrđeno smanjenje nosivosti jaja, a pri dozi od 600 R samo u prvoj deceniji nakon izlaganja smanjena je polaganje jaja za oko 20%.
Dakle, kada se životinje na farmi zrače u rasponu subletalnih doza, ne primjećuju se značajne promjene u njihovim produktivnim kvalitetama (osim, naravno, ako se životinje ne drže u normalnim uvjetima i imaju odgovarajuću ishranu). Kada su životinje zračene apsolutno smrtonosnim dozama, produktivnost se smanjuje, ali kvaliteta stočnih proizvoda ostaje prilično visoka. Dugotrajnim hranjenjem životinja proizvodima dobivenim od ovaca i krava smrtno pogođenih radijacijom, ne uočavaju se patološke promjene kako kod konzumiranja ovih proizvoda, tako i kod njihovog potomstva. Međutim, kada se za ishranu koriste proizvodi od životinja pogođenih zračenjem, preporučuje se da se bakteriološke studije i odgovarajući kulinarski tretman provode s posebnom pažnjom.
2.5 Reproduktivni kapacitet životinja
Gonade životinja su vrlo osjetljive na djelovanje jonizujućeg zračenja. Kada su mužjaci zračeni subletalnim dozama, dolazi do oštećenja epitela seminifera u sjemenim tubulima, kao i spermatogonije i spermatocita; zreli i formirani spermatozoidi smatraju se radiorezistentnim. Visoke doze zračenja uzrokuju gotovo potpuno uništenje epitela sjemena i naknadno slabljenje proizvodnje sperme, dok zračenje mužjaka srednjim i malim dozama u početku dovodi do smanjenja spermatogeneze, a zatim se bilježi njezin postupni oporavak (Sl.). Vrlo su karakteristični smanjenje volumena ejakulata, smanjenje koncentracije i pokretljivosti spermatozoida u ejakulatu, pojava velikog broja ružnih spermatozoida, smanjenje biološke korisnosti sperme i njene oplodne sposobnosti. Osim toga, smanjuje se i težina testisa: γ-zračenjem veprova u dozi od 400 R, težina testisa je smanjena za 30%, a zračenjem mužjaka dozom od 500 R, smanjena je za 3 puta u odnosu na sa težinom testisa kod kontrolnih mužjaka.
Uticaj spoljašnjeg γ - izlaganje pilića u dozi od 800 R proizvodnji jaja preživjelih pilića (Maloniy, Mrats, 1969.)
Proizvodnja sperme nerastova izloženih vanjskom γ-zračenju u subletalnim dozama (Paquet et al., 1962).
Zračenje u dozi od 400 R kod nekih nerastova izaziva dugotrajnu neplodnost (nerast br. 5)
Ako doze zračenja nisu previsoke, s vremenom dolazi do djelomične ili potpune obnove reproduktivne funkcije kod muškaraca. U eksperimentima na ovnovima, na primjer, utvrđeno je da se zračenjem u dozi od 100 R kvalitet sperme vraća nakon 4 mjeseca, pri dozi od 430 R - tek nakon 12 mjeseci. Napominjemo da je sličan oporavak kvalitete sperme kod ozračenih nerastova i bikova uočen već nakon 56 mjeseci, odnosno otprilike dvostruko brže nego kod ovnova.
Jonizujuće zračenje utiče i na reproduktivnu funkciju ženki. Kod ozračenih životinja oštećene su i djelomično umiru sve vrste stanica funkcionalnog jajnika (naročito primarni i sekundarni folikuli, zrela jajašca), poremećeni su astralni ciklusi. Međutim, treba imati na umu da se ubrzo nakon zračenja (čak i uz prosječne smrtonosne doze) obnavlja reproduktivna funkcija ženki i one mogu proizvesti održivo potomstvo. Na primjer, nije došlo do smanjenja plodnosti kod odraslih krava izloženih dvostrukom (sa pauzom od 2 godine) izloženosti zračenju pri dozama od 400 R.
Najteže posljedice zapažaju se kada su životinje izložene jonizujućem zračenju tokom prenatalnog razvoja. Većina embrija umire u predimplantacijskom periodu, odnosno u periodu kada oplođeno jaje u razvoju još nije uneseno u debljinu sluzokože materice (kod ovaca i svinja - u prvih 13, kod krava - u prvih 15 dana nakon oplodnje), ili se podvrgava resorpciji (resorpciji) neposredno nakon implantacije. Kada su gravidne životinje zračene u periodu glavne organogeneze (kod ovaca - 17-19, kod svinja - 15-18, kod krava - 22-27 dana), čak i pri relativno malim dozama izloženosti zračenju (200-300 R) u mnogim slučajevima je moguća resorpcija embrija, a preživjeli embriji doživljavaju usporavanje rasta, pojavu malformacija, povećanje neonatalnog mortaliteta i smanjenje životnog vijeka. Na primjer, uočeni su slučajevi sraslih prstiju prednjih i stražnjih udova kod potomaka prilikom ozračivanja gravidnih ženki 12-14 dana trudnoće u dozi od 400 R. Kada se životinje zrače u kasnijim fazama trudnoće, radiosenzitivnost fetusa je donekle smanjena.
Proučavanjem posljedica djelovanja jonizujućeg zračenja na organizam tokom fetalnog razvoja utvrđena je izuzetno visoka osjetljivost reproduktivnog sistema fetusa na djelovanje zračenja. Pri hroničnom zračenju krmača tokom 108 dana gravidnosti (γ-zračenje doze od 1 do 20 rad/dan, trajanje dnevnog ozračivanja 22 sata), gravidnost životinja je protekla normalno, opšte stanje krmača, broj živih prasadi u leglo i njihova postporođajna vitalnost nisu se razlikovali od istih pokazatelja u kontrolnim grupama životinja. Istovremeno, čak i kada su gravidne krmače zračene u dozi od 1 rad/dan, kod novorođenih prasadi dolazi do značajnog smanjenja ukupnog broja zametnih ćelija (kod životinja oba pola). Tako je kod vrganja broj gonocita (primarnih prekursora zametnih ćelija) bio samo 3% od kontrolne, a kod ženki broj preživjelih oocita bio je jednak 7% oocita kontrolnih svinja. Zračenje u periodu razvoja maternice bilo je uzrok smanjenja proizvodnje sperme (za 83%), povećanja broja defektnih spermatozoida sa 2,8% (kontrola) na 11,4°/o, što je dovelo do neplodnosti u 4 od 10 veprova. Unatoč značajnom smanjenju broja primarnih i rastućih folikula kod ozračenih nazimica, njihova reproduktivna sposobnost u prvom leglu bila je ista kao i kod kontrolnih životinja, ali je nakon ponovnog parenja 4 od 23 krmače utvrđeno da su neplodne. Zračenje steonih krmača u dozi od 0,25 rad/dan praktično ne utiče na reproduktivnu funkciju potomstva.
Bibliografija
1. Annenkov B.N., Yudinneva E.V. Osnove poljoprivredne radiologije - M.: Agropromizdat, 1991. - 287 str.: ilustr.
2. Starkov V.D., Migunov V.I. Radijaciona ekologija. Tjumenj: FGU IPP "Tjumenj", 2003, 304 str.
KORISNO ZRAČENJE
Ako mi je Gospod Bog učinio čast da pitam
moje mišljenje o stvaranju svijeta, onda bih
savjetuje se da ga kreirate bolje, i što je najvažnije - jednostavnije
KRALJ ALFONSE OD KASTILJE XIII STOLJEĆE
Vjerovatno je svatko od nas više puta imao ideju o tome koliko je složena i genijalno organizirana živa ćelija. Čini se da je promišljen do kraja i toliko savršen da se ne može poboljšati. U procesu evolucije, opcije za optimalni dizajn ćelija prerađivane su milione puta i milioni opcija su odbačeni.Ostali su najrazrađeniji, dovršeni i savršeni uzorci. No, tijekom proteklih decenija, naučnici su uvjerljivo dokazali mogućnost poboljšanja biljaka i drugih organizama uz pomoć jonizujućeg zračenja i radioaktivnih izotopa.
U Parizu, u okrugu Jardep do Plante, nalazi se mala kuća. Vlasništvo je Nacionalnog prirodoslovnog muzeja. Na njenom zidu je skromna tabla, a na njoj je natpis „U laboratoriji primenjene fizike Muzeja, Henri Becquerel je otkrio radioaktivnost 1. marta 1896. Od tada je prošlo tri četvrtine veka.Da li je iko od najpronicljivijih Bekerelovih sunarodnika pretpostavio da će sedamdeset godina kasnije radioaktivni izotopi biti u širokoj upotrebi u poljoprivredi, biologiji, medicini? Da će označeni atomi biti pouzdani pomoćnici čovjeku u rješavanju najhitnijih problema? I da će, konačno, uz pomoć prodornog zračenja određenih radioaktivnih izotopa, biti moguće povećati prinos žitarica?
Koristeći jonizujuće zračenje, zaista je moguće promijeniti žive organizme u smjeru potrebnom za osobu.
Pre nekoliko godina u Moldaviji u proleće se na putevima mogao sresti kombi sa natpisom na karoseriji "Atomi za svet" Ovo nije običan kamion, već mobilni iradijator za predsetvenu obradu semena Njegov "atom je srce" - veliki kontejner sa gama-aktivnim izotopom cezijuma -137 Uoči setve kombi napušta polje Do njega dolazi kamion sa semenom kukuruza Uključuje se trakasti transporter Sjeme se sipa u kantu sa radioaktivni izotop cezijuma Potpuno izolovan iz direktnog kontakta sa izotopom, seme se istovremeno ozračuje gama zracima u potrebnoj dozi. Neprekidno mlazno zrno prolazi kroz bunker Zatim dolazi na drugi transporter i sipa se u vreće na drugom auto Predsetveno zračenje semena je završeno. Sjeme se može sijati.
Zašto zračiti seme kukuruza? Predsjetvena obuka sjemena je metoda povećanja prinosa useva koja se može koristiti za ubrzanje sazrijevanja biljaka i poboljšanje njihovih korisnih kvaliteta.
Na laboratorijskom stolu je deset saksija sa sadnicama kukuruza razlicitih visina Ispod krajnje leve oznake: "Kontrola", ispod svakog od ostalih brojeva - 100, 300, 500, 800.. I tako do 40 000. razlicitih doza zračenja 13. dana vegetacije.
Kod ozračivanja sjemena dozom od 100 i 300 rendgena visina klijanaca je ista kao u kontrolnoj grupi, a pri dozi zračenja od 500 rendgena biljke su jedan i po puta veće od kontrole. Ali onda, kako se doza povećava, veličina sadnica se smanjuje.U dozi od 8000 rendgena biljke izgledaju kao patuljci, a pri dozi od 40.000 jedva su vidljive.
Nekoliko stranica kasnije u isti laboratorijski dnevnik je zalijepljena fotografija.To su korijeni istih biljaka.Skoro isti uzorak.Pri određenoj dozi gama zraka,naglo povećanje rasta,a zatim postepeno smanjenje.Na visoke doze, rast korijena je oštro inhibiran.
Prvo se eksperimenti postavljaju u laboratoriju, a zatim se eksperimenti ponavljaju na terenu. Eksperimenti na terenu su kao generalna proba u pozorištu, kao poslednji ispit, nakon kojeg će rezultati eksperimentalnih studija biti stavljeni u praksu na terenu na tri godine pokazali su da zračenje semena u dozi od 500 rendgena povećava prinos zelene mase kukuruza za 10-28 posto Silaža dobijena od ovakvih biljaka sadrži više proteina, masti, tvari bez dušika, vlakana, ugljikohidrata
I ako ozračite sjemenke rotkvice.
Na stolu eksperimentatora nalaze se dva grozda rotkvica iste sorte. Količina rotkvice u svakom grozdu je ista.Ali rotkvica sa leve strane je mnogo deblja i mesnatija.U poređenju sa njom, rotkvica sa desne deluje mršavo. Ali desna grozd je obicna, da tako kazemo "normalna" rotkvica.Punasti rod sa lijeve strane je rotkvica izrasla iz ozracenog sjemena.Kada se sjeme ove sorte ozrači,! gama zraci u dozi od 500 rendgena povećali su prinos za 37 posto! Sakupljanje 100 ili 137 kg rotkvice je značajna razlika i to od iste količine sjemena, na istoj zemlji i sa istom pažnjom, a cijena ozračivanja je izuzetno niska
Kod ostalih sorti rotkvice - "Ruby", "Pink sa bijelim vrhom", "Sax" - prinos se povećavao zračenjem u dozi od 1000 rendgena. A ozračeni "Sax" je također bio sočniji i sazreo je ranije nego obično za 5 -6 dana Predsetveno zračenje sjemena "Rubin" ne samo da je povećalo prinos korijenskih usjeva, već i povećalo sadržaj vitamina C u njima. Uz pomoć jonizujućeg zračenja može se smanjiti i sadržaj vitamina A u korijenskim usjevima. do kontrole povećana za 26 posto, a zalihe karotena - biljnog pigmenta koji se u ljudskom tijelu pretvara u vitamin A - za 56.
Šta je sa kukuruzom? Zračenje sjemena u dozi od 500 rendgena povećalo je prinos zelene mase do 28 posto
Stimulativno dejstvo predsetvenog zračenja semena dokazano je za krastavce, paradajz, cveklu, kupus, salut, krompir, pamuk, raž, ječam...
Naučnici su uočili jednu osobinu. Doza jonizujućeg zračenja koja izaziva stimulativni efekat je različita ne samo za različite biljne vrste, već čak i za različite sorte iste vrste. Štaviše, pokazalo se da nije isto za istu sortu zasijanu u različitim geografskim područjima.
Dakle, stimulativna doza zračenja za krastavce sorte Nezhinsky, posijane u Podmoskovlju, iznosi 300 rendgena, a za postizanje istog rezultata u Azerbejdžanu bila je potrebna doza od oko 2000-4000 rendgena.
Uzmimo sjemenke kukuruza, puno sjemena. Pod istim uslovima zračimo ih dozom gama zraka koji izazivaju stimulativni efekat. Podelićemo ih u četiri jednake grupe - po 1000 komada.. Jednu ćemo posejati odmah posle ozračivanja, drugu - za nedelju dana, treću - za dve, četvrtu - za mesec dana. Sada strpljivo sačekajmo, sjeme je niknulo, biljke su počele da se razvijaju. Ali šta je to? Biljke posijane odmah nakon zračenja razvijaju se brže od ostalih. Kod semena koje je posejano nedelju dana nakon ozračivanja, stimulativni efekat je bio manje izražen. U sjemenu posijanom 2 sedmice nakon ozračivanja, ubrzanje razvoja gotovo nije uočeno. Sjeme odležano nakon ozračivanja mjesec dana je klijalo, ali nije imalo stimulativno djelovanje. Dakle, tokom skladištenja neke misteriozne supstance, neka vrsta stimulansa je polako nestajala.
Sta je bilo?
Ulazimo u područje u kojem su činjenice još uvijek prijatelji s pretpostavkama, gdje mnogo toga još nije istraženo. Utvrđeno je da se nakon zračenja u sjemenkama formiraju vrlo aktivni fragmenti molekula, nazvani Opi radikali, sposobni da uđu u reakcije neuobičajene za zdrav organizam. I pokazalo se da nakon ozračivanja sjemena broj radikala postepeno opada s vremenom. Prođe nekoliko dana, a radikali potpuno nestanu. Što je veća temperatura i vlažnost na kojoj se sjeme čuva, radikali brže nestaju.
Šta se dešava kada seme padne u vlažnu, suncem zagrejanu zemlju? Hranjive tvari sadržane u sjemenkama počinju prelaziti u rastvorljiv oblik i transportuju se do embrija. U takozvanom aleuronskom sloju sjemena aktiviraju se oksidativni procesi i počinje proizvodnja energetski bogatih spojeva.Zametak se budi, njegove stanice nabubre i počinju se dijeliti. Počinju procesi rasta i razvoja sadnica. Ćelije se počinju dijeliti i potreban im je građevinski materijal. Aktivnost mnogih enzima značajno se povećava kao rezultat zračenja. A kada se sjeme ozrači, oksidativni procesi počinju da se odvijaju mnogo intenzivnije. A to dovodi do bržeg razvoja i ubrzanja klijanja sjemena, do njihovog klijanja. Biljke postaju moćnije.
Ne tako davno objavljen je članak u časopisu Courier, koji izdaje UN. Rečeno je da svaki treći farmera u Africi zapravo radi za ptice, glodare, štetočine i mikroparazite.
Naravno, teško je jamčiti za tačnost ovih brojki, ali činjenica da su gubici od štetočina ogromni je činjenica.
Stručnjaci su izračunali da poljoprivredne štetočine unište toliko žitarica za godinu dana da bi mogle prehraniti 100 miliona ljudi.
Kako jonizujuće zračenje može pomoći poljoprivredi u kontroli štetočina?
Već znate: različite vrste biljaka imaju različitu radiosenzitivnost.Neke su prilično visoke.Insekti su općenito visoko radiootporni. Među njima ima čak i neobičnih šampiona radio stabilnosti. Na primjer, škorpioni. Ali utvrđeno je da su jaja i larve insekata osjetljivija na radio. A ćelije insekata koje se razmnožavaju također su osjetljivije na zračenje.
Šema za suzbijanje štetočina insekata je jednostavna.Zrno se transporterom propušta kroz rezervoar napunjen radioaktivnim izotopom.U određenom vremenskom periodu prima dozu jonizujućeg zračenja neophodnu za smrt štetočina.Takva zrna,naravno ,ne koristi se kao sadni materijal.Ali je potpuno bezopasan za ljudsku ishranu.Posle ozračivanja zrno ulazi u skladište -opasna štetočina mu više ne prijeti.Istim metodama se može suzbiti štetočine suvog voća-insekti i njihovi larve, zračenje "budućih kompota" gama zracima u dozi do 50.000 rendgena.A u Kanadi su predložili metodu kontrole zračenja salmonele, kontaminirajući jaja u prahu. Znate li za sterilnu mušku metodu? Naučnici su ga razvili relativno nedavno.Insekti izloženi ponting zračenju tokom određenog perioda razvoja nisu u stanju da proizvedu potomstvo. "Sterilni mužjaci" se pare sa normalnim ženkama. Međutim, ženka ne donosi potomstvo.Što će više mužjaka biti sterilizirano, to je više mogućnosti da ženke ne daju potomstvo.Ako postoji mnogo steriliziranih insekata za nekoliko generacija onda će se potomstvo naglo smanjiti.U nekim zemljama opasna štetočina živi - tzv.mušica.Polaže jaja u salamuri toplokrvnih životinja Jaja se razvijaju u larve koje izazivaju bolesti, pa čak i uginuće stoke, divljih životinja i divljači. metoda radijacione sterilizacije na puhaču Izgradili su fabriku “muha” u kojoj su uzgajali i sterilisali muhe. Sterilizovani insekti su pušteni na kontaminirano područje Rezultat je bio brz. Bolest i mortalitet stoke su se drastično smanjili Troškovi fabrike “muha” ne samo da se isplatio u prvoj godini, već je doneo podjednak profit po visini troškova. U SAD-u, na ostrvu Kurakoo, površine 435 kvadratnih kilometara, pušteno je oko 2.000 sterilnih mužjaka puhala po kvadratnom kilometru.Na ostrvu su puhači praktično uništeni.
Ideja konzerviranja hrane je davno pokrenuta.Hranu su konzervirali stari Egipćani i ipki.Vjerovatno najstariji način očuvanja hrane je sušenje na suncu.Vremenom su se mijenjale metode konzerviranja. Danas u skoro svakom gradskom stanu postoji frižider.Ali najsavremeniji način za čuvanje hrane je konzervisanje pomoću prodornog zračenja.Ako se npr. sveže meso ozrači gama zracima u dozi od 100.000 gmizavaca, onda njegovo hrkanje rok u skladištu je pet puta duži.kvaliteti Uz pomoć zračenja produžava se rok trajanja sveže ribe.Ozračena riba u hladnjačama zadržava svoje ukusne kvalitete do 35 dana, a bez tretmana zračenjem pod istim uslovima skladištenja - 7 - 10 dana.
Sada traže način da sačuvaju kavijar, mlijeko, voće i plodove mora - rakove, ostrige, škampe pomoću gama zraka.
Ozračivanje bobičastog i voćnog voća daje dobre rezultate.Ozračene jagode čuvane u frižideru na temperaturi od +4 stepena nisu dugo izgubile svežinu ili aromu.Ni iskusni degustatori i stručnjaci nisu mogli da odrede koje je od bobica ozračeno u “ čuvanje” doze. ? Imaju odlične ukusne kvalitete i mogu se umjetno uzgajati tokom cijele godine. Ali tokom skladištenja, gljive brzo propadaju, gube svježinu i okus, suše se i otvara im se šešir, poput starih gljiva Ozračeni šampinjoni tokom dugotrajnog skladištenja izgledali su kao da su tek imali doneseni iz staklenika - starenje gljiva je naglo usporeno, šeširi su im se naglo izokrenuli, kao kod mladih gljiva.
Nedavno se u štampi pojavio izvještaj o kopiranju boja snopa. Čuveni holandski tulipani, ozračeni u određenoj dozi, stavljeni u vreću napuhanu ugljičnim dioksidom, lako se transportuju i mogu se dugo čuvati.Činilo se da su tek iščupani iz bašte, latice su im bile tako svježe .
Posebno je korisno povećati rok trajanja povrća uz pomoć zračenja.
Krompir ima jedan ozbiljan nedostatak: tokom skladištenja klija, gomolji se smežuraju i gube ukus. Mnogi naučnici u raznim istraživačkim institutima u našoj zemlji počeli su da rade na problemu radijacije očuvanja krompira. Brojni eksperimenti su pokazali da zračenje gomolja u dozi od 10.000 rendgena naglo usporava ili zaustavlja proljetno klijanje krumpira i ne smanjuje njegovu otpornost na bolesti. Ukusnost ozračenog krompira se ne pogoršava. Iskusni kušači nisu našli nikakve promjene u jelima pripremljenim od takvog krumpira.
Problem očuvanja radijacije se intenzivno razvija u cijelom svijetu. I to je prirodno, donosi previše očigledne ekonomske koristi. Neke metode očuvanja zračenja već su odobrene za praktičnu upotrebu. Drugi još nisu napustili zidove laboratorija, a što je najvažnije, u toku su dugogodišnji eksperimenti koji bi trebali dokazati da su ozračeni proizvodi bezopasni za ljude.
Sa biljkama je lakše eksperimentisati nego sa životinjama. Radeći sa zračenjem sjemena, moguće je izvoditi eksperimente na više hiljada bioloških objekata odjednom. I zato statistika značajno pomaže naučniku.Da, i ekonomski je takvo iskustvo mnogo isplativije.
Da li se jonizujuće zračenje koristilo u praktične svrhe u stočarstvu?
Životinje su mnogo osjetljivije na djelovanje prodornog zračenja od biljaka.Kod nas je takav eksperiment izveden na jednoj od modernih živinarskih farmi.Više sati u toku procesa inkubacije kokošja jaja su zračena u dozi od 1 -2 rendgena. Tako male doze zračenja imale su stimulativni učinak: povećao se broj izleženih pilića, a kokoške iz ozračenih jaja imale su veću proizvodnju jaja.
Pilići imaju "sreću" ili je stimulativni učinak malih doza jonizujućeg zračenja opći obrazac?
Vjerovatno se i ovdje kriju opšti obrasci.U svakom slučaju, ljekari širom svijeta odavno su prepoznali ljekovito djelovanje radonskih kupki na ljude.
Dakle, jonizujuće zračenje radioaktivnih izotopa ljudi mogu razumno koristiti i u poljoprivredi. Ali radoznali čitalac je vjerovatno već primijetio da je riječ o vanjskim izvorima prodornih zraka, po pravilu o gama zracima koje emituje radioaktivni kobalt. Ali postoji ogroman broj radioaktivnih izotopa koji emituju, na primjer, "meke" beta zrake, čija je energija niska. Radioaktivni ugljik C" i radioaktivni sumpor B3®, biološki najvažniji elementi, imaju upravo takvo "meko" zračenje. Energija prodornog zračenja drugog biološki važnog izotopa - radioaktivnog fosfora P3! je mnogo veća, ali je i " mekši" u poređenju sa "tvrdim" gama zracima kobalta Co0.
Mogućnosti korištenja ovakvih "obilježenih" atoma u nacionalnoj ekonomiji su također velike. Navedimo primjere.
Da biste porazili neprijatelja, morate ga poznavati. Da bi se uspješno nosili sa opasnim štetočinama poljoprivrede, sa štetnim insektima, potrebno je dobro proučiti njihov život.
Naučnici su radioaktivnim fosforom označili takve opasne insekte kao što su skakavci, malarični komarci i vinske mušice. Ova metoda je korištena za određivanje brzine leta skakavca i raspona njegove distribucije iz glavnih centara za razmnožavanje; saznali dužinu leta malarijskih komaraca. Ispostavilo se da je voćna mušica relativan dom. Obilježen je radioaktivnim fosforom i pušten u šumici narandži. U povoljnim uslovima, vinske mušice se nisu micale više od nekoliko stotina metara od svog staništa.
Dobivene informacije omogućile su da se odredi lokacija zona barijere i razvije sistem odbrane i kontrole ovih insekata.
Insekticidi - otrovi za insekte, jedna od modernih metoda borbe s njima. Hajde da uvedemo radioaktivnu oznaku u ova hemijska jedinjenja. Indikator vam odmah omogućava da odgovorite na brojna važna pitanja. Kako se ovi spojevi ponašaju u tijelu insekata, zašto su za njih otrovni? Kako ih učiniti selektivnim u djelovanju - ne štetnim za ljude, biljke i korisne insekte? Da li otrovi ulaze u poljoprivredne proizvode? Kada otrovi gube svoju toksičnost?
Eksperimenti su rađeni na našim najstarijim prijateljima - pčelama. Na primjer, hranili su pčelu radilicu radioaktivnim fosforom i ona je postala označena. U košnicu je postavljen brojač radioaktivnih čestica I sada je bilo moguće ustanoviti koliko puta dnevno pčela radilica leti na posao, koji joj je radni dan i koja je brzina leta Ili je to radilo drugačije Šećerni rastvori sa radioaktivni fosfor pomešan sa njima stavljen je na neko polje Dolaze pčele su naravno pojurile na to.I tada se moglo tačno utvrditi koja su polja najpopularnija kod pčela.I otuda praktična rešenja koja će pomoći da se poveća proizvodnja neumornih radnika .
Radioaktivni izotopi se koriste u svim istraživanjima u biohemiji i fiziologiji insekata. Značaj ovih radova je jasan.Proučavanjem, na primjer, aktivnosti hormona i enzima koji kontrolišu razvoj i ponašanje korisnih insekata, biće moguće koristiti insekte u interesu čovjeka.
Naučnici su bili zadivljeni kada su saznali koliko brzo se određeni biohemijski procesi odvijaju u biljkama.
Nekoliko listova biljke stavljeno je u kutiju od pleksiglasa, u nju je ubrizgana određena količina ugljičnog dioksida radioaktivnog u smislu ugljika, a biljka ostavljena na suncu.Kao rezultat fotosinteze, ugljični dioksid se asimilirao, prešao u sastav organskih supstanci i transportovan u razne delove biljke.Uzorci su uzimani u pravilnim intervalima i mereni.radioaktivnost I pokazalo se da je brzina kretanja novosintetizovanih jedinjenja uzlaznom strujom veoma značajna: dpem na sunčevoj svetlosti - 50- 100 centimetara u minuti Ranije se vjerovalo da sav ugljik u organskim tvarima nastaje stepom iz ugljičnog dioksida iz zraka, iako je tu stoti dio pojma Tek relativno nedavno, uz pomoć označenih atoma, bilo je moguće dokazati da su ugljični dioksid i soli ugljične kiseline sadržane u tlu intenzivne.
Radioaktivni fosfor se može koristiti za obilježavanje insekata i biljaka.
koristi biljka. Aktivno se prenose od korijena do listova. Tamo, kao rezultat fotosinteze, iz njih nastaju ugljikohidrati i sintetiziraju se organske tvari. I odavde je uslijedio praktički važan zaključak: da bi se povećao prinos, potrebno je zemljište obogatiti ugljičnim dioksidom - unijeti soli ugljične kiseline u tlo. U tlo možete dodati i tzv. zelena gnojiva.Na primjer, zaorati višegodišnje trave. Nakon otprilike 20-30 dana počinje oslobađanje ugljičnog dioksida, koje se nastavlja cijelo ljeto.
Tako se upotreba metode radioaktivnih tragova pokazala korisnom za nauku o biljnim gnojivima.
Čime je i kako je isplativije hraniti biljke? u koje vrijeme? Koji oblik gnojiva treba primijeniti? Kako na njih utiču klimatski uslovi? Kako se transportuju u biljkama i gde se apsorbuju?
Na tlo su uneseni superfosfat, hidroksilapatit i druga gnojiva označena fosforom. I pokazalo se da je kukuruz 2,5 mjeseca nakon sadnje najbolje apsorbirao fosfor iz trikalcij fosfata, lošije iz superfosfata, a još gore iz hidroksiapatita. Utvrđeno je da je pamuk posebno potrebno prihranjivati fosforom u dobi od 10-20 dana i tokom cvatnje.
Uz pomoć obilježenih atoma utvrđena je uloga mikroelemenata u životu biljaka - kobalta, mangana, cinka, bakra. Dovoljno je, na primjer, dodati 1-3 kilograma bora po hektaru obradive zemlje u tlo, a prinos djeteline će se dramatično povećati. Mangan povećava prinos šećerne repe, bakar sulfat - prinos žitarica na tresetnim zemljištima.
Jednom mi je na predavanju o radijacijskoj biohemiji prišao student Biološkog fakulteta Moskovskog univerziteta. Žalila se da je u naše vrijeme dokazana nemogućnost čuda. „Postojala je neka nada“, rekla je, „kada su se u štampi pojavili izveštaji o postojanju Bigfoota ili pretpostavci da na Zemlju nije pao meteorit Tunguska, već svemirski brod sa nepoznatih planeta nezemaljske civilizacije. Dakle, nemate! Pedantni naučnici su brzo dokazali da to ne može biti.
Ali zar istraživači nisu pronašli malo čudo kada su otkrili da pojedina stabla u šumi mogu međusobno razmjenjivati hranjive tvari kroz spojeno korijenje? U hrastovom gaju, radioaktivni kalijum bromid unesen u drvo detektovan je za 3 dana u pet susednih hrastova!
Posebno se često koriste hemijski spojevi označeni radioaktivnim ugljikom, fosforom i sumporom. I naravno, mikroelementi i jedinjenja kao što su kalijum, natrijum, gvožđe... Ali morate dobro razumeti istraživački problem da biste izabrali pravi radioizotop. Na primer, poluživot radioaktivnog ugljenika C" je oko 6000 godina Ovaj radioizotop je previše "mlad" za proučavanje geoloških procesa, ali je neophodan za proučavanje metaboličkih procesa kod životinja.
Koristeći radioaktivni ugljik, možete saznati koji su uvjeti ishrane potrebni za postizanje maksimalne produktivnosti životinja ili kako se hranljiva hrana probavlja i šta je potrebno uvesti u prehranu krava kako bi se povećala prinos mlijeka.
Bez dobre teorije nema dobre prakse.Mogućnosti metode radioaktivnih izotopa za rešavanje najsloženijih teorijskih pitanja biohemije, fiziologije i biofizike su neograničene.U roku od jednog radnog dana naučnik neće imati vremena da pročita čak i naslovi članaka i studija koji opisuju upotrebu radioaktivnih izotopa za različite biološke mete Čak su i stručnjaci često iznenađeni studijama koje koriste označene atome.
Ponekad se složeni biološki problemi jednostavno rješavaju Ponekad je obrnuto: naizgled jednostavan biološki fenomen se dešifruje kroz dugogodišnji mukotrpni rad
Na primjer, iz kojih sastavnih, najjednostavnijih dijelova nastaje kravlje mlijeko i u kojim tkivima?
Pitanje zvuči jednostavno, ali su bili potrebni napori mnogih desetina naučnika tokom mnogo godina da na njega odgovore.
Prije tri četvrt stoljeća samo je nekoliko ljudi znalo za postojanje radioaktivnih izotopa. Danas je "korisno zračenje" postalo vlasništvo miliona ljudi. Albert Ajnštajn je rekao: "Fenomeni radioaktivnosti su najrevolucionarnija sila u tehnološkom napretku od kada je pračovjek otkrio vatru."
Evgeny Romantsev. "Rođen od atoma"
Početna > Nastavno pomagalo2.2 Utjecaj jonizujućeg zračenja na biljke
Općenito, biljke su otpornije na izlaganje radijaciji od ptica i sisara. Zračenje u malim dozama može stimulirati vitalnu aktivnost biljaka - Slika 3 - klijavost sjemena, intenzitet rasta korijena, nakupljanje zelene mase itd. Treba napomenuti da se krivulja doze prikazana na ovoj slici svakako ponavlja u eksperimentima s obzirom na širok izbor biljnih svojstava za doze izlaganja radijaciji koje izazivaju inhibiciju procesa. Što se tiče stimulacije, dozne karakteristike procesa nisu toliko očigledne. U mnogim slučajevima, manifestacija stimulacije na živim objektima se ne opaža.
Slika 3 – Zavisnost broja izniklih očiju sorte krompira od doze zračenja
Velike doze (200 - 400 Gy) uzrokuju smanjenje preživljavanja biljaka, pojavu deformiteta, mutacija i pojavu tumora. Poremećaji u rastu i razvoju biljaka tokom ozračivanja u velikoj su meri povezani sa promenama metabolizma i pojavom primarnih radiotoksina, koji u malim količinama stimulišu vitalnu aktivnost, a u velikim je potiskuju i remete. Dakle, pranje ozračenog sjemena u roku od jednog dana nakon ozračivanja smanjuje inhibitorni učinak za 50-70%.
Kod biljaka radijaciona bolest nastaje pod uticajem različitih vrsta jonizujućeg zračenja. Najopasnije su alfa čestice i neutroni koji remete metabolizam nukleinskih, ugljikohidratnih i masti u biljkama. Korijeni i mlada tkiva su vrlo osjetljivi na zračenje. Čest simptom radijacijske bolesti je usporavanje rasta. Na primjer, kod mladih biljaka pšenice, graha, kukuruza i drugih, uočava se usporavanje rasta 20-30 sati nakon ozračivanja dozom većom od 4 Gy. Istovremeno, različiti istraživači su pokazali da zračenje zračno suvog sjemena mnogih usjeva dozama od 3-15 Gy ne samo da ne dovodi do inhibicije rasta i razvoja biljaka, već, naprotiv, doprinosi ubrzanju mnoge biohemijske procese. To se izražavalo u ubrzanju razvoja i povećanju produktivnosti.
Utvrđene su vrste, sortne i individualne intrasortne razlike u radioosjetljivosti biljaka. Na primjer, simptomi radijacijske bolesti kod tradescantia javljaju se kada se ozrači dozom od 40 r, u gladiolu - 6000 r. Smrtonosna doza zračenja za većinu viših biljaka je 2000-3000 r (apsorbovana doza reda veličine 20-30 Gy), a za niže biljke, kao što je kvasac, 30 000 r (300 Gy). Radijacijska bolest također povećava osjetljivost biljaka na zarazne bolesti. Pogođene biljke ne treba koristiti za ishranu i stoku, jer mogu izazvati radijacionu bolest kod ljudi i životinja. Metode zaštite biljaka od radijacijske bolesti nisu dovoljno razvijene.
2.3 Utjecaj jonizujućeg zračenja na beskičmenjake
Radiosenzitivnost beskičmenjaka značajno varira: polusmrtonosna doza kod nekih ascidijanaca, koelenterata, člankonožaca i nematoda kreće se od 30 do 50 Gy. Kod mekušaca je u rasponu od 120-200 Gy, kod ameba ova vrijednost dostiže 1000 Gy, a kod cilijata je otpornost bliska otpornosti mikroorganizama - LD 50 je u rasponu od 3000-7000 Gy.
Radiosenzitivnost zavisi kako od ukupnosti svojstava organizma i stanja životne sredine, tako i od perioda ontogeneze. Tako je kod Drosophile poluletalna doza u odraslom stadiju 950 Gy, u stadiju kukuljice 20-65 Gy, osjetljivost jaja, ovisno o vremenu, varira od 2 do 8 Gy, au fazi larve je 100. -250 Gy.
2.4. Utjecaj jonizujućeg zračenja na kičmenjake
Osetljivost kičmenjaka na izlaganje zračenju je mnogo veća nego kod prethodnih grupa organizama. Najradiootpornije zmije, kod kojih je LD 50 u rasponu od 80 do 200 Gy, kod tritona i golubova odgovara 25-30 Gy, kod kornjača - 15-20 Gy, kod pilića - 10-15 Gy, za ciprinidi - 5 -20 gr, za glodare 5-9 gr. Sisavci su još manje otporni na zračenje. Poluletalna doza za pse je 2,5-4 Gy, a za majmune 2-5,5 Gy. Životinje imaju radijacionu bolest. najviše proučavanih kod domaćih sisara i ptica. Razlikovati akutnu i kroničnu radijacijsku bolest. Akutna se javlja sa jednom ukupnom izloženošću dozama izloženosti: 1,5-2,0 Gy (blage), 2,0-4,0 Gy (srednje), 4,0-6,0 Gy (teške) i preko 6,0 Gr (ekstremno teške). U zavisnosti od težine toka radijacijske bolesti. kod životinja, depresija, gubitak apetita, povraćanje (kod svinja), žeđ, dijareja (može biti sa sluzi, krvlju), kratkotrajno povećanje tjelesne temperature, gubitak dlake (posebno kod ovaca), krvarenja na sluznicama, slabljenje srčane aktivnosti, limfopenija i leukopenija. Sa izuzetno teškim tokom - nestabilnost hoda, grčevi mišića, dijareja i smrt. Oporavak je moguć uz blagi i umjereni tok bolesti. Hronična radijaciona bolest. razvija se uz produženo izlaganje malim dozama općeg gama zračenja ili radioaktivnim tvarima koje su ušle u tijelo. Prati ga postupno slabljenje srčane aktivnosti, disfunkcija endokrinih žlijezda, iscrpljenost, slabljenje otpornosti na zarazne bolesti. Tretiranju prethodi uklanjanje životinja sa kontaminiranog prostora, uklanjanje radioaktivnih materija sa vanjskih omotača vodom, deterdžentima i drugim sredstvima. Na početku bolesti preporučuje se transfuzija krvi ili zamjene krvi, intravenska primjena 25-40% otopine glukoze s askorbinskom kiselinom. U slučaju infekcije kroz probavni trakt koriste se adsorbenti (vodena mješavina koštanog brašna ili barijum sulfata s kalijevim jodidom), u slučaju oštećenja kroz pluća, ekspektoransi.
Kod unutrašnjih oštećenja životinja, radioaktivne supstance se oslobađaju iz organizma zagađujući spoljašnju sredinu, a sa hranom (mleko, meso, jaja) mogu ući u ljudski organizam. Proizvodi od životinja koje su pretrpjele radijacijsko oštećenje ne koriste se kao hrana ili hrana za životinje, jer kod njih mogu izazvati radijacijsku bolest.
2.5 Utjecaj jonizujućeg zračenja na ljude
Do sada akumuliran veliki materijal, dobijen u eksperimentima na životinjama, kao i na osnovu generalizacije višegodišnjih podataka o zdravstvenom stanju radiologa, radiologa i drugih osoba koje su bile izložene jonizujućem zračenju, pokazuje da se sa jednim ujednačeno gama zračenje cijelog tijela, nastaju posljedice, sažete u tabeli 1
| Doza, Gy * | Efekti |
| smrt nastupa u roku od nekoliko sati ili dana zbog oštećenja centralnog nervnog sistema. |
|
| smrt nastupa za jednu do dvije sedmice zbog unutrašnjih krvarenja. |
|
| 50% izloženih umire u roku od jednog do dva mjeseca zbog oštećenja ćelija koštane srži. |
|
| invalidnost. Moguća smrt. |
|
| niži stepen razvoja radijacijske bolesti. |
|
| kratkoročne manje promjene u sastavu krvi. |
|
| zračenje tokom fluoroskopije želuca (pojedinačno). |
|
| dozvoljeno izlaganje osoblja u hitnim slučajevima (jednokratno). |
|
| dozvoljeno izlaganje stanovništva u vanrednim situacijama (jednokratno). |
|
| dozvoljeno izlaganje osoblja u normalnim uslovima godišnje. |
|
| dozvoljena izloženost stanovništva u normalnim uslovima godišnje. |
|
| prosječna godišnja ekvivalentna doza zbog svih izvora zračenja. |
Radijacijska bolest, bolest koja nastaje izlaganjem raznim vrstama jonizujućeg zračenja. Čovjek, životinje, mikroorganizmi i biljke stalno su izvana izloženi dejstvu gama zračenja zemljine kore, kosmičkih zraka i iznutra su zračeni radioaktivnim supstancama u ljudskom organizmu u neznatnim količinama (46 K, 226 Ra, 222 Rn, 14 C, itd.). Razvoj radijacijske bolesti. javlja se tek kada ukupna doza zračenja počne da prelazi prirodnu radioaktivnu pozadinu. Sposobnost zračenja da izazove radijacionu bolest zavisi od biološkog efekta jonizujućeg zračenja; što je veća apsorbovana doza zračenja, to je štetno dejstvo zračenja izraženije.
Kod ljudi radijaciona bolest može biti uzrokovana vanjskim zračenjem, kada je njegov izvor izvan tijela, i unutrašnjom – kada radioaktivne tvari uđu u tijelo udahnutim zrakom, kroz gastrointestinalni trakt ili kožu. Radijacijska bolest može se razviti uz relativno ujednačeno zračenje cijelog tijela, bilo kojeg organa ili dijela tijela. Postoje akutna radijacijska bolest koja proizlazi iz jednokratne opće izloženosti u relativno velikim dozama (stotine radi) i kronični oblik, koji može biti posljedica akutne radijacijske bolesti ili kronične izloženosti malim dozama (jedinice radova).
Opće kliničke manifestacije radijacijske bolesti zavise uglavnom od ukupne primljene doze. Pri jednokratnoj ukupnoj izloženosti dozi do 100 r (reda 1 Gy) dolazi do relativno blagih promjena, što se može smatrati stanjem tzv. pre-bolesti. Doze veće od 100 r uzrokuju različite oblike radijacijske bolesti (koštane srži, crijeva) različite težine, pri čemu glavne manifestacije i ishod radijacijske bolesti zavise uglavnom od stepena oštećenja hematopoetskih organa.
Doze pojedinačne ukupne izloženosti preko 600 r (više od 6 Gy) smatraju se apsolutno smrtonosnim; smrt nastupa u roku od 1 do 2 mjeseca nakon zračenja. Kod najtipičnijeg oblika akutne radijacijske bolesti, u početku, nakon nekoliko minuta ili sati, kod onih koji su primili dozu veću od 200 r, javljaju se primarne reakcije (mučnina, povraćanje, opća slabost). Nakon 3-4 dana simptomi se povuku, počinje period zamišljenog blagostanja. Međutim, detaljan klinički pregled otkriva daljnji razvoj bolesti. Ovaj period traje od 14-15 dana do 4-5 sedmica.
Nakon toga, opće stanje se pogoršava, slabost se povećava, pojavljuju se krvarenja, tjelesna temperatura raste. Broj leukocita u perifernoj krvi nakon kratkotrajnog povećanja progresivno opada, pada (zbog oštećenja hematopoetskih organa) na ekstremno nizak broj (radijaciona leukopenija), što predisponira nastanku sepse i krvarenja. Trajanje ovog perioda je 2-3 sedmice.
Postoje i drugi oblici radijacijske bolesti. Na primjer, s ukupnim zračenjem u dozama od 1000 do 5000 r (10-50 Gy), razvija se crijevni oblik radijacijske bolesti, karakteriziran uglavnom oštećenjem crijeva, što dovodi do poremećenog metabolizma vode i soli (zbog obilne dijareje) i poremećaja krvi. cirkulacija. Osoba s ovim oblikom obično umire već prvog dana, zaobilazeći uobičajene faze razvoja radijacijske bolesti. Nakon totalnog ozračivanja u dozama većim od 5000 r (više od 50 Gy), smrt nastupa za 1-3 dana ili čak u vrijeme samog ozračivanja od oštećenja moždanih tkiva (ovaj oblik radijacijske bolesti naziva se cerebralna). Ostali oblici radijacijske bolesti kod ljudi i životinja uglavnom su determinirani mjestom izlaganja.
Osobine toka i stepen poremećaja radijacijske bolesti zavise od individualne i starosne osjetljivosti; djeca i starije osobe su manje otporne na zračenje, pa kod njih mogu nastati teške ozljede od nižih doza zračenja. U periodu embrionalnog razvoja, tjelesna tkiva su posebno osjetljiva na djelovanje zračenja, pa je izlaganje trudnica (npr. korištenje zračne terapije) nepoželjno čak i u malim dozama.
Proces oporavka organizma nakon zračenja u umjerenim dozama odvija se brzo. U blagim oblicima radijacijske bolesti mogu izostati izražene kliničke manifestacije. Kod težih oblika radijacijske bolesti period potpunog oporavka ponekad se odgađa i do godinu dana ili više. Kao udaljena manifestacija radijacijske bolesti kod žena, bilježi se neplodnost, kod muškaraca - odsustvo spermatozoida; ove promjene su često privremene. Nakon mnogo mjeseci, pa čak i godina, nakon zračenja, ponekad se razvija zamućenje sočiva (tzv. radijacijska katarakta). Nakon akutne radijacijske bolesti, ponekad ostaju trajne neurotične manifestacije, fokalni poremećaji cirkulacije; moguća je pojava sklerotičnih promjena, malignih novotvorina, leukemije, pojave malformacija u potomstvu, nasljednih bolesti.
Karakteristike kronične radijacijske bolesti su trajanje i valovitost njenog toka. To je zbog manifestacija oštećenja, s jedne strane, i restorativnih i adaptivnih reakcija, s druge strane. Kod dominantne lezije jednog ili drugog organa ili tkiva postoji nesklad između dubine oštećenja oštećenih struktura i znakova općih reakcija tijela koje su slabo izražene ili se javljaju kasno.
U ranim fazama glavne kliničke manifestacije su različiti poremećaji nervne regulacije funkcija unutrašnjih organa i, prije svega, kardiovaskularnog sistema. Može doći do promjena u enzimskoj aktivnosti i sekretorno-motornoj funkciji gastrointestinalnog trakta; kršenja fiziološke regeneracije hematopoeze uzrokuju razvoj leukopenije. Uz kontinuirano izlaganje i napredovanje bolesti, sve manifestacije se pogoršavaju.
Liječenje akutne radijacijske bolesti ima za cilj normalizaciju hematopoetskih organa (transplantacija koštane srži, transfuzija krvi, primjena nukleinskih kiselina, hematopoetskih stimulansa), suzbijanje infekcije (antibiotici), sprječavanje pojave krvarenja (vitamini), smanjenje intoksikacije krvi (krvarenje, zamjena), koji utiču na nervni sistem, itd. Kod hronične radijacijske bolesti. propisati dijetu bogatu proteinima i vitaminima, dug boravak na svježem zraku, fizioterapijske vježbe; simptomatski agensi (srčani, neurotropni, normaliziraju funkciju gastrointestinalnog trakta, itd.). Kod kršenja hematopoeze - lijekovi koji je stimuliraju.
Zakonske norme za maksimalno dozvoljene doze i koncentracije radioizotopa za različite industrije i profesionalne grupe utvrđuju se na osnovu ukupne ekspozicije u dozi ne većoj od 50 mSv/god (5 rad/god) i garantuju sigurnost rada sa ovim supstancama. Opasnost od izlaganja može nastati u slučaju kršenja pravila zaštite rada ili u vanrednim situacijama, u ratnim uslovima (upotreba atomskog oružja od strane neprijatelja).
Nuklearne eksplozije naglo povećavaju zagađenje životne sredine radioaktivnim produktima fisije, usled čega se povećava količina radioaktivnog joda (111 I), stroncijuma (90 Sr), cezijuma (137 Cs), ugljenika (14 C), plutonijuma (239). Pu) i drugi. Postoji opasnost od zračenja opasnih po zdravlje i porasta broja nasljednih bolesti. U takvim slučajevima zaštita od jonizujućeg zračenja je od odlučujućeg značaja za prevenciju razvoja radijacione bolesti.
2.5.1 Doze za ljude iz različitih izvora Uticaji zračenja na čoveka su veoma raznovrsni, mogu biti, u zavisnosti od lokacije izvora u odnosu na organizam izložen zračenju: - spoljašnji; - unutrašnji. U zavisnosti od porekla: - prirodni; - tehnogeni (antropogeni). fizičko stanje nuklidi: - gasoviti; - tečni; - čvrsti. U zavisnosti od aktivnosti: - visoko aktivni; - nisko aktivni. U zavisnosti od lokacije izvora jonizujućeg zračenja: - zemaljski; - prostor. u zavisnosti od toga gde živite i radite . Dakle, stanovnici planina i krajolika s povećanom pozadinom zračenja mogu primiti doze nekoliko puta veće od godišnjeg opterećenja stanovnika ravnica. Piloti i penjači su takođe izloženi dodatnom zračenju. Dozvoljene granice su date u paragrafu 10 - standardi radijacione sigurnosti, a na dijagramu - slika 4 prikazane su doze koje osoba primi iz različitih izvora. Dijagram prikazuje vrijednosti prirodne pozadinske ekspozicije, prosječne doze primljene sa TV ekrana i kompjutere, vrijednost dozvoljene ekspozicije, doze dobijene rendgenskim snimkom zuba i želuca i, konačno, planiranu dozu za hitno izlaganje.
Normalizovana vrednost je i sadržaj nekih radionuklida tehnogenog porekla u prehrambenim proizvodima. Prije svega, to se odnosi na radionuklide cezijuma-137 i stroncijuma-90. Na dijagramu - Slika 5 - prikazan je sadržaj K-40 u prehrambenim proizvodima u poređenju sa dozvoljenim sadržajem Cs-137 i Sr-90. Kako slijedi iz dijagrama, u mnogim prehrambenim proizvodima sadržaj prirodnog radionuklida K 40 je značajan u odnosu na dozvoljeni sadržaj Cs -137 i Sr-90. U tlu teritorija sa visokim antropogenim zagađenjem cezijem i stroncijumom, sadržaj kalijuma-40 je po pravilu višestruko veći od prosečnih ukupnih vrednosti Cs 137 i Sr 90 . Doprinos radioaktivnog kalijuma iznosi 12,3% ukupne vrijednosti prosječnog pozadinskog nivoa prirodne izloženosti ljudske koštane srži i čini najveći dio unutrašnjeg izlaganja. Prirodno zračenje ljudske koštane srži, jednog od najosjetljivijih organa, sastoji se od izlaganja kosmičkim izvorima čija ukupna vrijednost dostiže 50 μR/god., vrijednost litosferskih i atmosferskih izvora je također 50 μR/god.
Od elemenata u organizmu značajnu ulogu ima K 40, koji daje 15 μR/god, ostali elementi koji se nalaze unutar ljudskog organizma daju manji doprinos – Slika 6 – radon – 222 adsorbovan u krvi daje 3 μR/god. ugljenik - 14 - 1 ,6 μR/god., radon - 226 i radon -228 i njihovi ćerki proizvodi raspada takođe daju ukupno 1,6 μR/god., i konačno, polonijum - 210 i ćerki proizvodi raspada daju 0,4 μR/god.
2.6 Uporedne vrijednosti radioosjetljivosti
Tabela 2 - Radiosenzitivnost različitih grupa organizama | Objekt | LD 50 , Gr |
| bakterije | |
| više biljke | |
| Beskičmenjaci | |
| Kičmenjaci |
Kao što se može vidjeti iz tabele, raspon otpornosti na zračenje u divljini je prilično širok. Mikroorganizmi su najotporniji na djelovanje jonizujućeg zračenja - doze koje mogu uzrokovati njihovu smrt su stotine i hiljade sivih. Za beskičmenjake raspon smrtonosnih doza je obično red veličine niži od ovih vrijednosti, a za kičmenjake su desetine sivih, ovdje su sisari najosjetljiviji na izlaganje radijaciji. Na osnovu podataka u tabeli 2, možemo zaključiti da kako biološka organizacija objekata postaje složenija, njihova otpornost na zračenje naglo opada.
Životinje ozračene dozom od 5 - 10 Gy obično žive u prosjeku (uz neke izuzetke) od nekoliko dana do nekoliko sedmica. Sindrom zračenja u ovom rasponu doza zračenja naziva se "koštana srž" ili "hematopoetski", jer je poraz hematopoetskog sistema organizma, prvenstveno koštane srži, od odlučujućeg značaja za njegov ishod. Kao rezultat duboke inhibicije procesa diobe stanica, koštana srž je iscrpljena. Na ishod radijacijske bolesti značajno utiče sposobnost oporavka hematopoetskih organa, što zavisi od broja sačuvanih matičnih ćelija.
U rasponu doza od 10 do 100 Gy, prosječni životni vijek sisara je praktično nezavisan od apsorbirane doze i u prosjeku iznosi 3,5 dana. Efekat nezavisnosti prosječnog životnog vijeka od veličine doze zračenja nazvan je "efekat od 3,5 dana", a nastali sindrom zračenja nazvan je "gastrointestinalni". Smrtonosni ishod ovog sindroma povezan je s oštećenjem crijevne sluznice i želuca, visokom osjetljivošću na zračenje epitelnih stanica koje se brzo dijele i izlaganjem resica.
Zračenje u dozama većim od 100 Gy dovodi do uginuća sisara, koji se javlja u prvih nekoliko dana ili čak nekoliko sati. Kod umirućih životinja postoje jasni znaci oštećenja centralnog nervnog sistema, pa se ovaj radijacijski sindrom naziva "cerebralnim". Dolazi do oštrog potiskivanja vitalne aktivnosti nervnih ćelija, čija se reakcija na zračenje u osnovi razlikuje od reakcije koštane srži i crijeva po odsustvu gubitka stanica.
Ako apsorbirana doza dosegne 1000 Gy ili više, životinje odmah uginu "ispod zraka". Mehanizam takvog oštećenja može biti povezan s činjenicom da dolazi do masivnih strukturnih oštećenja makromolekula. Ponekad se radijacijski sindrom uzrokovan izlaganjem tako visokim dozama jonizujućeg zračenja naziva molekularna smrt.
U odgovorima tijela na djelovanje jonizujućeg zračenja uslovno je moguće razlikovati tri faze koje se uzastopno razvijaju u vremenu; fizičke reakcije, biofizičke procese i opće biološke promjene. Fizička faza - apsorpcija energije, ionizacija i ekscitacija atoma i molekula, formiranje radikala - odvija se u roku od mikro- i milisekundi. Biofizički procesi - unutar- i međumolekularni prijenos energije, interakcija radikala međusobno i sa netaknutim molekulima, intramolekularne promjene - odvijaju se u roku od nekoliko sekundi - milisekundi. Opće biološke promjene u ćeliji i tijelu - formiranje stabilno izmijenjenih molekula, kršenje genetskog koda, transkripcija i translacija, biohemijske, fiziološke i morfološke promjene u ćelijama i tkivima, koje ponekad završavaju smrću tijela, mogu se dogoditi u roku od nekoliko minuta. - danima ili godinama.
Utvrđeno je da se različiti organi i tkiva u velikoj mjeri razlikuju po osjetljivosti na jonizujuće zračenje, kao i po ulozi u radijacijskoj patologiji i konačnom ishodu bolesti. Prema morfološkim promenama njihova radiosenzitivnost se nalazi (prema stepenu opadajuće osetljivosti) u sledećem redosledu:
Organi hematopoeze;
spolne žlijezde;
Sluzokože, pljuvačke, znojne i lojne žlijezde, papile dlake, epidermis;
Gastrointestinalni trakt;
Respiratornog sistema;
Endokrine žlijezde (nadbubrežne žlijezde, hipofiza, štitna žlijezda, otočići gušterače, paratiroidni);
organi za izlučivanje;
Mišićno i vezivno tkivo;
Somatsko koštano i hrskavično tkivo;
nervnog tkiva.
Hematopoetski organi su najosjetljiviji na radioaktivnost, a oštećenje koštane srži, timusa, slezine i limfnih čvorova jedna je od najvažnijih manifestacija akutne radijacijske bolesti. U svim hematopoetskim organima uočavaju se značajni morfološki i funkcionalni poremećaji, a moguće je uočiti promjene u krvnom sistemu ubrzo nakon izlaganja zračenju, pa čak i pri relativno malim dozama zračenja.
Obično se proces ćelijske devastacije dijeli u tri faze. Prvi, koji traje oko 3 sata, karakterizira relativna konstantnost sadržaja ćelija u hematopoetskim tkivima. Druga faza obuhvata vremenski interval od 3 do 7 sati nakon zračenja, karakterizira je oštra i duboka devastacija koštane srži i limfoidnog tkiva (broj ćelija u tkivu koštane srži može se smanjiti za više od pola). U trećoj fazi usporava se brzina devastacije stanica, a dolazi do daljnjeg smanjenja broja stanica u koštanoj srži kao posljedica reproduktivne smrti, kao i kontinuirane diferencijacije nekih stanica i njihove migracije u krv. Trajanje treće faze je proporcionalno dozi zračenja.
Tolerancija soli
Biljke otporne na salinitet nazivaju se halofiti (od grčkog galos - sol, Phyton - biljka). Razlikuju se od glikofita - biljaka neslanih vodenih tijela i tla - po nizu anatomskih i metaboličkih karakteristika. U glikofitima, salinitet smanjuje rast stanica produljenjem, remeti metabolizam dušika i akumulira toksični amonijak.
Svi halofiti su podijeljeni u tri grupe:
1. Pravi halofiti (euhalofiti) su najotpornije biljke koje akumuliraju značajne količine soli u vakuolama. Zbog toga imaju veliku usisnu snagu, što im omogućava da upijaju vodu iz visoko zaslanjenog tla. Biljke ove grupe odlikuju se mesnatosti listova, koje nestaju kada se uzgajaju na neslanim tlima.
2. Halofiti koji proizvode so (krinohalofiti), upijajući soli, ne akumuliraju ih unutar tkiva, već ih uz pomoć sekretornih žlijezda uklanjaju iz ćelija na površinu listova. Odvajanje soli žlijezdama vrši se uz pomoć ionskih pumpi i praćeno je transportom velikih količina vode. Sol se uklanja sa opadajućim lišćem. U nekim biljkama do oslobađanja od viška soli dolazi bez apsorpcije velikih količina vode, jer se sol oslobađa u vakuolu glave glave lisne dlake, nakon čega slijedi njeno lomljenje i obnavljanje.
3. Halofiti otporni na sol (glikohalofiti) rastu na manje slanim tlima. Visok osmotski pritisak u njihovim ćelijama održavaju proizvodi fotosinteze, a ćelije nisu propusne za soli.
Otpornost biljaka na sol se povećava nakon predsjetvenog stvrdnjavanja sjemena. Sjeme se namače jedan sat u 3% rastvoru NaCl, nakon čega se ispira vodom 1,5 sat. Ova tehnika povećava otpornost biljaka na zaslanjivanje hloridima. Za stvrdnjavanje do sulfatne salinizacije, sjeme se namoči jedan dan u 0,2% otopini magnezijum sulfata.
Postoje direktni i indirektni efekti zračenja na žive organizme. Direktno djelovanje energije zračenja na molekulu pretvara je u pobuđeno ili ionizirano stanje. Posebno je opasno oštećenje strukture DNK: prekidi šećerno-fosfatnih veza, deaminacija azotnih baza i stvaranje dimera pirimidinskih baza. Indirektni efekat zračenja je oštećenje molekula, membrana, ćelijskih organela uzrokovano proizvodima radiolize vode. Nabijena čestica zračenja, u interakciji s molekulom vode, uzrokuje njenu ionizaciju. Joni vode tokom životnog vijeka od 10 -15 - 10 -10 sekundi su u stanju da formiraju hemijski aktivne slobodne radikale i perokside. Ovi jaki oksidanti tokom životnog veka od 10 -6 - 10 -5 sekundi mogu oštetiti nukleinske kiseline, enzimske proteine, membranske lipide. Početno oštećenje je pojačano gomilanjem grešaka u procesima replikacije DNK, RNK i sinteze proteina.
Otpornost biljaka na djelovanje zračenja određuju sljedeći faktori:
1. Stalno prisustvo enzimskih sistema za popravku DNK. Oni pronalaze oštećeno područje, uništavaju ga i vraćaju integritet molekule DNK.
2. Prisutnost u ćelijama supstanci - radioprotektora (sulfhidrilna jedinjenja, askorbinska kiselina, katalaza, peroksidaza, polifenol oksidaza). Eliminiraju slobodne radikale i perokside nastale zračenjem.
3. Obnova na nivou organizma u biljkama se obezbeđuje: a) heterogenošću populacije ćelija meristema koje se dele, koje sadrže ćelije u različitim fazama mitotičkog ciklusa sa nejednakom radiorezistentnošću, b) prisustvom ćelija u mirovanju u apikalni meristemi, koji se počinju dijeliti kada prestane dioba stanica glavnog meristema, c) prisustvo uspavanih pupoljaka, koji nakon odumiranja apikalnih meristema počinju aktivno funkcionirati i obnavljati oštećenja.
Nakon radioaktivnih padavina, dio direktno ulazi u biljke, utječući na njih na ovaj ili onaj način u bliskoj budućnosti, a dio zatim ulazi kroz korijenski sistem, uzrokujući jedan ili drugi efekat. Razmotrimo neke reakcije biljaka na oštećenja od zračenja na primjeru šumskih drvenastih biljaka.
Bubrezi. Jedan od karakterističnih znakova radijacijskog oštećenja drvenastih biljaka je oštećenje i odumiranje pupoljaka rasta vršnih i bočnih izdanaka. Na primjer, pri apsorbiranoj dozi od 20-40 Gy, ne isušuju se svi bubrezi. Neki od njih daju porast izdanaka u prvoj vegetacijskoj sezoni nakon ozračivanja. Izbojci su jako skraćeni i nemaju iglice ili imaju rijetke pojedinačne iglice umjesto grozdova.
Lišće i iglice. Oštećenje lišća i iglica drvenastih biljaka tokom zračenja jedno je od najvažnijih efekata zračenja, jer je povezano sa oštećenjem i uginućem drveća. Na primjer, kod akutnog γ-zračenja, nakon 3 mjeseca u dozama od 100-200 Gy, počinje oštećenje bora. 15-20 dana nakon ozračivanja, boja iglica od tamnozelene postaje narandžasto-žuta. Tada se ova boja pojavljuje na cijeloj krošnji, a stabla se suše. U rasponu apsorbiranih doza od 70-100 Gy, vanjski znaci oštećenja bora pojavljuju se nakon 6 mjeseci (iglice požute). Pri zračenju sa 5-40 Gy uočava se žutilo pojedinih grozdova iglica na jednogodišnjim izbojima. U dozama od 10-60 Gy dvogodišnje iglice žute u gornjem dijelu krošnje bora za 1/2-1/4 dužine izdanka. U dozama od 60-100 Gy, dvogodišnje iglice potpuno umiru.
Kambijum.Čak i uz djelimično oštećenje kambijuma radijacijom, drveće postaje vjetrobran i vjetrobran. U eksperimentu, većinu stabala vjetar je slomio u roku od dvije godine nakon zračenja.
Rast. Inhibicija rasta borovih izdanaka u jesen se opaža pri apsorbovanoj dozi od 10-30 Gy. U prvoj godini nakon ozračivanja izdanci su bili 2-3 puta kraći, u drugoj vegetaciji znatno manji, au trećoj su nestali. Značajno smanjenje produktivnosti bora opaženo je pri apsorbovanoj dozi većoj od 5 Gy i posebno je uočljivo u drugom i narednim periodima vegetacije nakon ozračivanja. Pri apsorbiranoj dozi većoj od 25 Gy, produktivnost pada na nulu za 2 godine Fenologija. Odgovor na zračenje lišćara se očituje u pomacima u nastanku glavnih fenofaza: usporavanju cvatnje listova u proljeće i ranijem opadanju lišća. Praktično nema značajnih razlika u prolasku proljetnih fenofaza kod breze i jasike u ozračenim i neozračenim nasadima, a u jesen na ozračenim jasikama i brezama lišće požuti i ranije opada. Na borovima u apsorbovanim dozama iznad 5 Gy uočeno je rano opadanje iglica starije dobi. U dozama od 100-200 Gy, kašnjenje u cvjetanju listova na drveću je 7-9 dana, sljedeće godine - 4-5 dana. Nakon 5 godina od trenutka zagađenja, fenološki pomak se smanjuje, a nakon 7 godina nestaje.
Efekti zračenja na životinje.
U uticaju zračenja, novog ekološkog faktora za životinjske populacije, razlikuju se 2 perioda:
1. Stanovništvo je po prvi put bilo izloženo uslovima teške radioaktivne kontaminacije. Postoji oštar utjecaj na populaciju: mijenjaju se dobna, polna i prostorna struktura stanovništva: mortalitet se povećava i smanjuje
2. Stanovništvo je nekoliko godina živelo u uslovima radioaktivne kontaminacije, za koje je dao niz novih generacija. U ovom slučaju, kao rezultat povećanja varijabilnosti jedinki u populaciji i zbog selekcije zračenja, dolazi do radioadaptacije populacije koja dostiže viši nivo radiorezistencije. Efekti izloženosti povećanom radioaktivnom faktoru životne sredine u ovom periodu su manje uočljivi.
Smrtnost i očekivani životni vijek. Radioaktivno zračenje u velikim dozama ima štetan učinak na životinje u biogeocenozama. Dakle, pri zračenju mješovite šume brzinom doze od 0,5 Gy/dan. dolazi do smanjenja broja i uginuća jedinki u populaciji ptica. Uginuće ptica karakteriziraju LD vrijednosti od 5o/30 u rasponu od 4,6-30 Gy.
Plodnost. Stopa fertiliteta je radiosenzitivniji parametar od stope smrtnosti. Minimalne pojedinačne doze zračenja koje dovode do smanjenja stope reprodukcije mogu biti manje od 10% doza koje su direktni uzrok uginuća životinja.
Kronično unošenje malih doza 90 Sr u tijelo miševa smanjuje veličinu njihovog legla. Radiosenzitivnost polnih žlijezda različitih vrsta uvelike varira; međutim, ženke miševa su među najosjetljivijim životinjama. Plodnost kod miševa opada nakon izlaganja ženki dozama od oko 0,2 Gy. Mužjaci miševa su manje osjetljivi i potrebne su doze veće od 3 Gy da bi se smanjila njihova plodnost. Perzistentna neplodnost kod ženki miševa javlja se nakon doze od 1 Gy.
Intenzitet reprodukcije pada u kontaminirana područja zbog bržeg uginuća odraslih jedinki, veličina legla se smanjuje.
Razvoj. Postoje zastoji u razvoju i razne anomalije u potomstvu životinja. Tako pilići pri zračenju zaostaju u rastu i razvoju perja, posebno ako je do ozračivanja došlo u dobi od 2 dana, a miševi na područjima kontaminiranim 90 Sr ranije sazrijevaju i učestvuju u reprodukciji.
Ponašanje životinja. Promjena ponašanja životinja kada su zračene rendgenskim i -γ-zracima sastoji se u prepoznavanju izvora zračenja od strane organizama i njegovom izbjegavanju. Osobine ponašanja miševa i pacova, zamoraca i majmuna u polju γ-zračenja ukazuju na to da viši kralježnjaci imaju sposobnost da određuju lokaciju izvora zračenja i izbjegavaju