Jaki wpływ ma promieniowanie na rośliny? Wpływ promieniowania na rośliny. jonizująca cząstka w

Wstęp

Bibliografia

WPROWADZENIE

Podczas rozpadu promieniotwórczego jąder emitowane są promienie α-, β- i γ, które mają zdolność jonizacji. Napromieniowany ośrodek jest częściowo jonizowany przez zaabsorbowane wiązki. Promienie te oddziałują z atomami napromieniowanej substancji, co prowadzi do wzbudzenia atomów i wyciągania pojedynczych elektronów z ich powłok elektronowych. W rezultacie atom staje się jonem naładowanym dodatnio. (pierwotna jonizacja). Wyrzucone elektrony z kolei same oddziałują z nadlatującymi atomami, powodując jonizacja wtórna. Elektrony, które zużyły całą energię, „przyklejają się” do neutralnych atomów, tworząc ujemnie naładowane jony. Nazywa się liczbę par jonów wytworzonych w substancji przez promienie jonizujące na jednostkę długości drogi specyficzna jonizacja, a odległość przebytą przez jonizującą cząstkę od miejsca jej powstania do miejsca utraty energii ruchu nazywamy długość biegu.

Moc jonizacji różnych wiązek nie jest taka sama. Jest najwyższy w promieniach alfa. Promienie beta powodują mniejszą jonizację materii. Promienie gamma mają najniższą zdolność jonizacji. Siła penetracji jest najwyższa dla promieni gamma, a najniższa dla promieni alfa.

Nie wszystkie substancje pochłaniają promienie w równym stopniu. Ołów, beton i woda mają wysoką zdolność pochłaniania, które najczęściej wykorzystywane są do ochrony przed promieniowaniem jonizującym.

1 Czynniki determinujące reakcję roślin na napromienianie

Stopień uszkodzenia tkanek i całego organizmu roślinnego zależy od wielu czynników, które można podzielić na trzy główne grupy: uwarunkowania genetyczne, fizjologiczne i środowiskowe. Czynniki genetyczne obejmują cechy gatunkowe i odmianowe organizmu roślinnego, które są determinowane głównie przez parametry cytogenetyczne (wielkość jądra, chromosomy i ilość DNA). Cechy cytogenetyczne – wielkość jąder, liczba i budowa chromosomów – determinują radiooporność roślin, która jest ściśle zależna od objętości jąder komórkowych. Czynniki fizjologiczne obejmują fazy i etapy rozwoju roślin w czasie napromieniania, tempo wzrostu i metabolizm organizmu roślinnego. Czynniki środowiskowe obejmują warunki pogodowe i klimatyczne w okresie napromieniania, warunki mineralnego odżywiania roślin itp.

Objętość jądra komórkowego odzwierciedla zawartość zawartego w nim DNA, istnieje związek między wrażliwością roślin na promieniowanie a ilością DNA w jądrach ich komórek. Ponieważ liczba jonizacji wewnątrz jądra jest proporcjonalna do jego objętości, im większa objętość jądra, tym więcej uszkodzeń chromosomów wystąpi na dawkę jednostkową. Nie ma jednak odwrotnej proporcjonalnej zależności między śmiertelną dawką a objętością jądra. Wynika to z faktu, że liczba i struktura chromosomów w komórkach roślin różnych gatunków nie jest taka sama. Dlatego dokładniejszym wskaźnikiem radiowrażliwości jest objętość jądra na jeden chromosom, tj. stosunek objętości jądra w interfazie do liczby chromosomów w komórkach somatycznych (w skrócie nazywany objętością chromosomów). W skali logarytmicznej zależność ta wyraża się linią prostą o nachyleniu równym 1, czyli między wskazanymi charakterystykami występuje zależność liniowa (rys.).

Radioczułość różnych roślin pod wpływem przewlekłego napromieniania (wg A. Sparrow)

Zależność promienioczułości roślin drzewiastych (a) i zielnych (b) od objętości chromosomów międzyfazowych (według Sparrowa, 1965): 1-ostra ekspozycja (ekspozycja na P); 2 - napromienianie przewlekłe (narażenie w R/dzień)

Z tego wynika, że ​​iloczyn dwóch wielkości - dawki (lub mocy dawki) i objętości chromosomu przy danym stopniu uszkodzenia popromiennego - jest wartością stałą, tj. ze stałą średnią liczbą jonizacji w każdym chromosomie, pojawia się to samo prawdopodobieństwo uszkodzenia materiału genetycznego komórki. Oznacza to, że dla uszkodzeń radiacyjnych komórek roślinnych istotna jest nie tyle wartość dawki pochłoniętej (np. na 1 g tkanki), ile wartość energii promieniowania pochłoniętej przez aparat jądrowy. Odwrotna proporcjonalność dawek izoefektywnych do wielkości aparatu chromosomowego oznacza, że ​​średnia ilość energii zaadsorbowanej przez chromosomy podczas ekspozycji niezbędnej do wywołania danego efektu jest w przybliżeniu stała w obrębie każdej grupy roślin, tj. dla drzew i traw. Izoskuteczna dawka- dawka o takim samym (podobnym) działaniu.

Stopień ploidalności organizmów roślinnych wpływa również na odporność roślin na napromieniowanie. Gatunki diploidalne są bardziej wrażliwe. Dawki uszkadzające gatunki poliploidalne są wyższe. Gatunki poliploidalne są odporne na uszkodzenia popromienne i inne niekorzystne czynniki, ponieważ mają nadmiar DNA.

Spośród czynników fizjologicznych na radiowrażliwość roślin wpływa tempo wzrostu, czyli tempo podziału komórek. W przypadku ostrego napromieniania zależność promienioczułości od szybkości podziału jest zgodna z prawem Bergoniera-Tribondo: rośliny mają większą wrażliwość na promieniowanie w fazie najintensywniejszego wzrostu, wolno rosnące rośliny lub ich pojedyncze tkanki są bardziej odporne na promieniowanie niż rośliny lub tkanki z napromieniowaniem ostrym. przyspieszony wzrost. Pod wpływem przewlekłego napromieniania pojawia się odwrotna zależność: im wyższe tempo wzrostu, tym mniej rośliny są hamowane. Wynika to z szybkości podziału komórek. Szybko dzielące się komórki gromadzą mniejszą dawkę podczas jednego aktu cyklu komórkowego i dzięki temu są mniej uszkadzane. Takie komórki są bardziej zdolne do tolerowania promieniowania bez znacznego upośledzenia czynnościowego. Dlatego po napromieniowaniu w dawkach subletalnych każdy czynnik, który wydłuża czas trwania mitozy lub mejozy, powinien zwiększać uszkodzenia popromienne, powodując wzrost częstotliwości przegrupowań chromosomowych wywołanych promieniowaniem i silniejsze zahamowanie tempa wzrostu.

Kryteria wpływu promieniowania jonizującego na rośliny. Ponieważ promieniowrażliwość jest złożonym, złożonym zjawiskiem, determinowanym przez wiele czynników, należy zastanowić się nad tymi metodami oceny i kryteriami, według których ocenia się stopień promieniowrażliwości roślin. Zwykle jako takie stosuje się następujące kryteria: tłumienie aktywności mitotycznej podczas podziału komórki, procent uszkodzonych komórek w pierwszej mitozie, liczba aberracji chromosomowych na komórkę, procent kiełkowania nasion, zahamowanie wzrostu i rozwoju roślin, radiomorfozy, procent mutacji chlorofilu, przeżywalność roślin, a ostatecznie rezultatem jest uprawa nasion. Do praktycznej oceny spadku produktywności roślin w wyniku narażenia na promieniowanie stosuje się zwykle dwa ostatnie kryteria: przeżywalność roślin i ich plon.

Ilościową ocenę promienioczułości roślin według kryterium przeżycia określa wskaźnik LD50 (lub LD50, LD100). Jest to dawka, przy której umiera 50% (lub 70, 100%) wszystkich narażonych osobników. Wskaźnik LD50 może być również wykorzystany do oceny strat plonów w wyniku radiacyjnych uszkodzeń roślin. W tym przypadku pokazuje, przy jakiej dawce napromieniowania roślin ich plon jest zmniejszony o 50%.

Radiowrażliwość roślin w różnych okresach ich rozwoju. W procesie wzrostu i rozwoju radiowrażliwość roślin ulega znacznym zmianom. Wynika to z faktu, że w różnych okresach ontogenezy rośliny różnią się nie tylko budową morfologiczną, ale także różną jakością komórek i tkanek oraz charakterystycznymi dla każdego okresu procesami fizjologicznymi, biochemicznymi.

Podczas ostrego napromieniania rośliny w różnych okresach ontogenezy reagują różnie w zależności od stadium organogenezy w momencie rozpoczęcia napromieniania (ryc.). Promieniowanie powoduje uszkodzenie tych narządów w roślinach i przesunięcie procesów, które powstają i przebiegają w okresie narażenia. W zależności od wielkości dawki promieniowania zmiany te mogą być stymulujące lub szkodliwe.

Uszkodzenie roślin przez promieniowanie w takim czy innym stopniu wpływa na wszystkie narządy i wszystkie układy funkcjonalne organizmu. Najbardziej wrażliwymi „narządami krytycznymi”, których uszkodzenie determinuje rozwój i skutki uszkodzenia roślin popromiennego, są tkanki merystematyczne i embrionalne. Jakościowy charakter reakcji roślin na ich napromienianie zależy od biologicznej specyfiki stanu morfofizjologicznego roślin w okresie kumulacji dawki głównej promieniowania.

Wahania radiooporności roślin podczas ontogenezy (Batygin, Potapova, 1969)

Zgodnie z klęską pędu głównego wszystkie kultury wykazują największą wrażliwość na działanie promieniowania w pierwszym okresie wegetacji (etapy I i III organogenezy). Naświetlanie roślin w tych okresach hamuje procesy wzrostu i zaburza wzajemną koordynację funkcji fizjologicznych determinujących procesy kształtowania. Przy dawkach promieniowania przekraczających ich wartości krytyczne dla danej uprawy (LD70) we wszystkich przypadkach obserwuje się zamieranie pędu głównego roślin zbożowych.

W przypadku napromieniania roślin we wczesnych stadiach organogenezy (I i V) powstają dodatkowe pędy, które w sprzyjających warunkach sezonowych mają czas na osiągnięcie dojrzałości i wytworzenie plonów, które w pewnym stopniu kompensują straty związane z obumieraniem roślin. główna sesja. Napromienianie roślin na VI etapie organogenezy - podczas tworzenia się komórek macierzystych pyłku (mejozy) - może prowadzić do znacznej bezpłodności i utraty plonu ziarna. Krytyczna dawka promieniowania (np. 3 kR dla pszenicy, jęczmienia i grochu) w tym okresie powoduje całkowitą bezpłodność kwiatostanów pędów głównych. Dodatkowe pędy krzewiące się lub rozgałęzione, które rozwijają się u tych roślin stosunkowo późno, nie mają czasu na zakończenie cyklu rozwojowego i nie są w stanie zrekompensować strat plonu z pędów głównych.

Gdy rośliny są napromieniane na tym samym VI etapie organogenezy podczas tworzenia jednojądrzastych ziaren pyłku, odporność roślin na działanie promieniowania jonizującego znacznie wzrasta. Np. przy napromienianiu pszenicy dawką 3 kR w okresie mejozy plon ziarna jest praktycznie równy zeru, natomiast przy napromienianiu roślin w okresie powstawania pyłku jednojądrowego obserwuje się spadek plonu o 50%. W kolejnych etapach organogenezy odporność roślin na działanie promieniowania wzrasta jeszcze silniej. Napromienianie roślin w okresie kwitnienia, embriogenezy i napełniania ziarna tymi samymi dawkami nie powoduje zauważalnego spadku ich produktywności. W związku z tym najbardziej wrażliwe okresy obejmują kiełkowanie nasion i przejście roślin ze stanu wegetatywnego do generatywnego, kiedy układane są organy owocujące. Okresy te charakteryzują się zwiększoną aktywnością metaboliczną i dużą intensywnością podziału komórek. Rośliny są najbardziej odporne na promieniowanie w okresie dojrzewania oraz w okresie fizjologicznego spoczynku nasion (tabela). Rośliny zbożowe są bardziej wrażliwe na promieniowanie w fazie pączkowania, krzewienia i kłoszenia.

Przeżywalność zbóż ozimych podczas ich naświetlania w okresie jesienno-zimowo-wiosennym wyraźnie wzrasta, gdy zboża ozime są wysiewane w najwcześniejszym z ustalonych terminów. Wynika to oczywiście z faktu, że napromieniowane rośliny, wychodzące przed zimą silniejsze, w stanie pełnego krzewienia, okazują się bardziej odporne na skutki działania promieniowania.

Podobną prawidłowość spadku plonu ziarna podczas naświetlania roślin w różnych fazach rozwoju uzyskano również dla innych roślin uprawnych. Rośliny strączkowe zbożowe mają najwyższą czułość na promieniowanie w okresie pączkowania. Największy spadek plonów warzyw (kapusty, buraków, marchwi) i ziemniaków obserwuje się pod wpływem promieniowania jonizującego w okresie kiełkowania.

Wszystkie rośliny zbożowe mają maksymalną czułość na promieniowanie w fazie rozruchu. W zależności od cech biologicznych roślin istnieje pewna różnica. Tak więc owies wykazuje maksymalną wrażliwość na promieniowanie pod koniec fazy wchodzenia do rurki i podczas tworzenia wiech.

Zmniejszenie plonu ziarna roślin ozimych (pszenica, żyto, jęczmień) w zależności od napromieniowania roślin promieniami γ w różnych fazach rozwoju roślin, % do nienapromieniowanej kontroli

Negatywny wpływ zewnętrznego promieniowania γ ma mniejszy wpływ na wydajność plonu zbóż, gdy są one napromieniane w fazie krzewienia. Przy częściowym uszkodzeniu roślin dochodzi do wzmożonego krzewienia i ogólnie spadek plonu jest kompensowany tworzeniem wtórnych pędów krzewienia. Napromienianie zbóż w okresie dojrzałości mlecznej nie powoduje zauważalnego wzrostu sterylności kłosów.

2 Wpływ zewnętrznego promieniowania jonizującego na organizm

2.1 Opcje możliwego wymuszania radiacyjnego

Źródła promieniowania jonizującego (radionuklidy) mogą znajdować się na zewnątrz ciała i (lub) w jego wnętrzu. Jeśli zwierzęta są narażone na promieniowanie z zewnątrz, to o tym mówią ekspozycja zewnętrzna, a efekt promieniowania jonizującego na narządy i tkanki z inkorporowanych radionuklidów nazywa się napromienianie wewnętrzne. W rzeczywistych warunkach najczęściej możliwe są różne opcje napromieniania zewnętrznego i wewnętrznego. Takie opcje nazywają się połączone urazy popromienne.

Dawka ekspozycji zewnętrznej powstaje głównie pod wpływem promieniowania γ; Promieniowanie α i β nie wnoszą znaczącego wkładu w całkowitą ekspozycję zewnętrzną zwierząt, ponieważ są pochłaniane głównie przez powietrze lub naskórek skóry. Uszkodzenie skóry spowodowane promieniowaniem przez cząstki β jest możliwe głównie wtedy, gdy zwierzęta gospodarskie są trzymane na otwartej przestrzeni w czasie opadu radioaktywnych produktów wybuchu jądrowego lub innego opadu radioaktywnego.

Charakter narażenia zwierząt na zewnątrz w czasie może być różny. Możliwe są różne opcje pojedynczy ekspozycja, gdy zwierzęta są narażone na promieniowanie przez krótki okres czasu. W radiobiologii zwyczajowo rozważa się jednorazową ekspozycję na promieniowanie nie dłużej niż 4 dni. We wszystkich przypadkach, w których zwierzęta są poddawane okresowemu napromieniowaniu zewnętrznemu (mogą mieć różny czas trwania), istnieje: frakcjonowane (przerywane) naświetlanie. Przy ciągłej, długotrwałej ekspozycji na promieniowanie jonizujące na ciele zwierząt, mówią o przedłużony naświetlanie.

Przydziel wspólne (całkowity) ekspozycja, w której całe ciało jest narażone na promieniowanie. Ten rodzaj narażenia występuje na przykład, gdy zwierzęta żyją na obszarach skażonych substancjami promieniotwórczymi. Ponadto w warunkach specjalnych badań radiobiologicznych, lokalny napromieniowanie, gdy jedna lub druga część ciała jest narażona na promieniowanie! Przy tej samej dawce promieniowania najpoważniejsze skutki obserwuje się przy całkowitym narażeniu. Na przykład przy napromienianiu całego ciała zwierząt dawką 1500 R odnotowuje się prawie 100% ich śmierci, podczas gdy napromienianie ograniczonego obszaru ciała (głowa, kończyny, tarczyca itp.) nie spowodować poważne konsekwencje. Poniżej uwzględniono konsekwencje jedynie ogólnego narażenia zewnętrznego zwierząt.

2.2 Wpływ promieniowania jonizującego na odporność

Wydaje się, że małe dawki promieniowania nie mają zauważalnego wpływu na układ odpornościowy. Gdy zwierzęta są napromieniane dawkami subletalnymi i śmiertelnymi, następuje gwałtowny spadek odporności organizmu na infekcje, co wynika z szeregu czynników, wśród których najważniejszą rolę odgrywają: gwałtowny wzrost przepuszczalności barier biologicznych ( skóry, dróg oddechowych, przewodu pokarmowego itp.), zahamowanie właściwości bakteriobójczych skóry, surowicy krwi i tkanek, zmniejszenie stężenia lizozymu w ślinie i krwi, gwałtowny spadek liczby leukocytów we krwi, zahamowanie układu fagocytarnego, niekorzystne zmiany właściwości biologicznych drobnoustrojów trwale przebywających w organizmie – wzrost ich aktywności biochemicznej, wzrost właściwości patogennych, wzrost odporności i inne

Napromienianie zwierząt w dawkach subletalnych i śmiertelnych powoduje, że z dużych rezerwuarów mikrobiologicznych (jelita, drogi oddechowe, skóra) do krwi i tkanek przedostaje się ogromna ilość bakterii.! Jednocześnie warunkowo rozróżnia się okres bezpłodności (jego czas trwania wynosi jeden dzień), podczas którego drobnoustroje praktycznie nie są wykrywane w tkankach; okres zanieczyszczenia regionalnych węzłów chłonnych (zwykle pokrywa się z okresem utajonym); okres bakteriemiczny (jego czas trwania wynosi 4-7 dni), który charakteryzuje się pojawieniem się drobnoustrojów we krwi i tkankach, a wreszcie okresem dekompensacji mechanizmów ochronnych, podczas którego następuje gwałtowny wzrost liczby drobnoustroje w narządach, tkankach i krwi (okres ten występuje na kilka dni przed śmiercią zwierzęcia).

Pod wpływem dużych dawek promieniowania, które powodują częściową lub całkowitą śmierć wszystkich napromieniowanych zwierząt, organizm jest nieuzbrojony zarówno na mikroflorę endogenną (saprofit), jak i na infekcje egzogenne. Uważa się, że w okresie wzrostu ostrej choroby popromiennej zarówno naturalna, jak i sztuczna odporność są znacznie osłabione. Istnieją jednak dane wskazujące na korzystniejszy przebieg przebiegu ostrej choroby popromiennej u zwierząt uodpornionych przed narażeniem na promieniowanie jonizujące. Jednocześnie ustalono eksperymentalnie, że szczepienie napromieniowanych zwierząt pogarsza przebieg ostrej choroby popromiennej iz tego powodu jest przeciwwskazane do czasu ustąpienia choroby. Wręcz przeciwnie, kilka tygodni po napromieniowaniu w dawkach subletalnych produkcja przeciwciał jest stopniowo przywracana, a zatem już 1-2 miesiące po ekspozycji na promieniowanie szczepienie jest całkiem do przyjęcia.

2.3 Warunki śmierci zwierząt po ekspozycji na promieniowanie w dawkach śmiertelnych

Przy jednorazowym napromieniowaniu zwierząt gospodarskich w dawkach, które powodują wyjątkowo ciężki stopień ostrej choroby popromiennej (powyżej 1000 R), zwykle umierają one w ciągu pierwszego tygodnia po ekspozycji na promieniowanie. We wszystkich innych przypadkach śmiertelne skutki ostrej choroby popromiennej obserwuje się najczęściej w ciągu 30 dni po ekspozycji.1! Co więcej, po jednokrotnym napromieniowaniu większość zwierząt umiera między 15. a 28. dniem (ryc.); przy napromienianiu frakcjonowanym dawkami śmiertelnymi śmierć zwierząt następuje w ciągu dwóch miesięcy po ekspozycji na promieniowanie (ryc.).

Z reguły młode zwierzęta umierają wcześniej po napromieniowaniu dawkami śmiertelnymi: śmiertelność zwierząt zwykle odnotowuje się w dniach 13-18. Dla wszystkich grup wiekowych zwierząt napromienianych dawkami śmiertelnymi, przy najwyższych dawkach napromieniowania charakterystyczna jest wcześniejsza śmierć (ryc.). Zjawisko to można jednak uznać bardziej za trend niż za prawidłowość, ponieważ istnieje wiele danych doświadczalnych dotyczących wczesnej śmierci zwierząt napromienianych stosunkowo niskimi dawkami promieniowania.

Śmiertelność owiec po zewnętrznych γ -narażenie na dawki śmiertelne (Peich i wsp., 1968)

Śmiertelność kóz narażonych na frakcjonowane promieniowanie rentgenowskie (Tylor et al., 1971)

Należy pamiętać, że przy napromienianiu frakcjonowanym czas śmierci zwierząt zależy przede wszystkim od mocy dawki. Tak więc przy codziennym napromienianiu osłów dawką 400 R wszystkie zwierzęta padły między 5. a 10. dniem. W doświadczeniach, w których dawka dobowa ekspozycji wynosiła 50 i 25 R, średnia długość życia po rozpoczęciu ekspozycji wynosiła odpowiednio 30 i 63 dni. Ponadto oczekiwana długość życia jest silnie uzależniona od cech gatunkowych zwierząt. Przy frakcjonowanym dziennym napromienianiu świń dawką 50 R ich średnia długość życia wyniosła 205 dni, czyli 6,4 razy więcej niż średnia długość życia osłów w tych samych warunkach narażenia na promieniowanie.

Śmiertelność krów w różnym czasie po napromieniowaniu promieniowaniem gamma (Brown i in., 1961)

2.4 Ekonomicznie użyteczne cechy zwierząt narażonych na promieniowanie jonizujące

W zasadzie wszystkie zwierzęta gospodarskie narażone na promieniowanie jonizujące można podzielić na dwie kategorie. Pierwsza kategoria obejmuje zwierzęta, które otrzymały śmiertelne dawki promieniowania. Ich życie od momentu napromieniowania jest stosunkowo krótkie, ale w niektórych sytuacjach produktywność śmiertelnie dotkniętych zwierząt może być interesująca.

Wydajność mleczna krów w ciągu pierwszych 10-12 dni po ekspozycji na promieniowanie zmienia się nieznacznie, a następnie gwałtownie spada, a już na 2 dni przed śmiercią zwierząt laktacja całkowicie ustaje. Produktywność mięsna zwierząt, którą zwykle charakteryzuje dynamika żywej wagi, również ulega nieznacznym zmianom: spadek masy ciała u śmiertelnie dotkniętych zwierząt (jeśli występuje) z reguły nie przekracza 5-10%. Znoszenie jaj u kur niosek narażonych na śmiertelne dawki promieniowania ustaje w ciągu następnych 5-7 dni. Nie ma potrzeby mówić o produktywności wełny śmiertelnie dotkniętych owiec, ponieważ mają one intensywną depilację 7-10 dni po ekspozycji na promieniowanie.

U zwierząt przeżywających po ekspozycji na dawki śmiertelne lub subletalne (druga kategoria) produktywność spada na krótki czas. Na przykład, gdy krowy napromieniano 60 dni przed wycieleniem dawką 400 R, ich produkcja mleka w ciągu pierwszych 10-12 tygodni była niższa od kontroli o 5-10%. Po wielokrotnym napromienianiu dawką 350 R 18 tygodni po rozpoczęciu laktacji wydajność mleka spadła o 16% w pierwszym tygodniu po napromienianiu, o 8% do 5 tygodnia i do 6 tygodnia
wydajność napromieniowanych krów wróciła do normy. Wstępnie można uznać, że napromienianie krów dawkami mogącymi spowodować częściową śmierć stada mlecznego prowadzi do obniżenia wydajności mleka na laktację średnio o 5-8%.

Zwierzęta, które przeżyły, wystawione na promieniowanie w dawkach półśmiertelnych (lub w ich pobliżu) mają również inne niekorzystne skutki. Tak więc po podwójnym napromieniowaniu świń (480 rad + 460 rad po 4 miesiącach) odnotowano spadek przyrostu masy ciała: 2 lata po ekspozycji na promieniowanie napromieniowane zwierzęta miały masę ciała o 45 kg niższą niż świnie kontrolne. Średnia długość życia świń zmniejsza się średnio o 3% na każde 100 rad zewnętrznej ekspozycji zwierząt (ryc.). Podczas napromieniania kurcząt rasy White Leghorn dawką 800 R (śmiertelność kur wynosiła średnio 20%) obserwuje się zauważalny spadek nieśności (ryc.).

Dawki promieniowania powodujące ostrą chorobę popromienną o łagodnym lub umiarkowanym nasileniu zwykle nie wpływają znacząco na produkcyjność zwierząt gospodarskich. Na przykład, po zewnętrznym napromienianiu γ-dawką 240 R przez kolejne 40 tygodni, byki miały przyrost masy ciała o 131 kg (w grupie kontrolnej 118 kg). Świnie narażone na przewlekłe napromienianie w dawkach 360–610 R (moc dawki 1,4 R/h) miały wystarczająco wysoki średni przyrost dzienny (500–540 g) przez cały okres narażenia i kolejnych 90 dni eksperymentu i nie różniły się z grup kontrolnych (około 470 g). Podobny obraz zaobserwowano przy frakcjonowanym napromienianiu świń w dawce 50 R/dzień. Nie stwierdzono spadku nieśności kurcząt po napromieniowaniu dawką 400 R, a przy dawce 600 R nieśność o około 20% zmniejszyła się tylko w pierwszej dekadzie po naświetleniu.

Tak więc, gdy zwierzęta gospodarskie są napromieniane w zakresie dawek subletalnych, nie obserwuje się znaczących zmian w ich właściwościach produkcyjnych (chyba że zwierzęta są utrzymywane w normalnych warunkach i zaopatrzone w odpowiednią dietę). Kiedy zwierzęta są napromieniane absolutnie śmiertelnymi dawkami, wydajność spada, ale jakość produktów zwierzęcych pozostaje dość wysoka. Przy długotrwałym żywieniu zwierząt produktami uzyskanymi od owiec i krów śmiertelnie dotkniętych promieniowaniem nie obserwuje się zmian patologicznych zarówno u spożywających te produkty, jak iu ich potomstwa. Jednak w przypadku wykorzystywania do żywienia produktów pochodzących od zwierząt napromieniowanych, zaleca się ze szczególną starannością przeprowadzenie badań bakteriologicznych i odpowiedniej obróbki kulinarnej.

2.5 Zdolność reprodukcyjna zwierząt

Gonady zwierząt są bardzo wrażliwe na działanie promieniowania jonizującego. Kiedy samce są napromieniane dawkami subletalnymi, dochodzi do uszkodzenia radiacyjnego nabłonka nasiennego w kanalikach nasiennych, a także spermatogonii i spermatocytów; dojrzałe i uformowane plemniki są uważane za odporne na promieniowanie. Wysokie dawki promieniowania powodują prawie całkowite zniszczenie nabłonka nasiennego, a następnie osłabienie produkcji plemników, natomiast napromienianie samców dawkami średnimi i niskimi początkowo prowadzi do zmniejszenia spermatogenezy, a następnie obserwuje się jej stopniową regenerację (ryc.). Bardzo charakterystyczne jest zmniejszenie objętości ejakulatu, zmniejszenie koncentracji i ruchliwości plemników w ejakulacie, pojawienie się dużej liczby brzydkich plemników, zmniejszenie biologicznej przydatności nasienia i jego zdolności do zapłodnienia. Ponadto zmniejsza się masa jąder: po napromieniowaniu knurów dawką 400 R masa jąder zmniejszyła się o 30%, a po napromieniowaniu samców dawką 500 R zmniejszyła się 3 razy w porównaniu z masą jąder u kontrolnych samców.

Wpływ zewnętrznych γ - narażenie kurcząt w dawce 800 R na produkcję jaj przez kurczęta, które przeżyły (Malony, Mrats, 1969)

Produkcja plemników u knurów narażonych na zewnętrzne promieniowanie γ w dawkach subletalnych (Paquet i wsp., 1962).

Napromienianie dawką 400 R u niektórych knurów powoduje długotrwałą bezpłodność (knur nr 5)

Jeśli dawki promieniowania nie są zbyt wysokie, to z czasem następuje częściowe lub całkowite przywrócenie funkcji rozrodczych u samców. W doświadczeniach na trykach np. stwierdzono, że przy napromieniowaniu dawką 100 R jakość nasienia powraca po 4 miesiącach, przy dawce 430 R dopiero po 12 miesiącach. Należy zauważyć, że podobny powrót jakości nasienia u napromieniowanych knurów i buhajów zaobserwowano już po 56 miesiącach, czyli około dwa razy szybciej niż u tryków.

Promieniowanie jonizujące wpływa również na funkcję rozrodczą samic. U napromieniowanych zwierząt wszystkie typy komórek funkcjonującego jajnika są uszkodzone i częściowo obumierają (zwłaszcza pęcherzyki pierwotne i wtórne, dojrzałe jaja), zaburzone zostają cykle astralne. Należy jednak pamiętać, że wkrótce po napromieniowaniu (nawet średnimi dawkami śmiertelnymi) samice powracają do funkcji rozrodczych i mogą one urodzić żywotne potomstwo. Na przykład nie zaobserwowano spadku płodności u dorosłych krów narażonych na podwójną (z przerwą 2 lata) ekspozycję na promieniowanie w dawkach 400 R.

Najpoważniejsze konsekwencje obserwuje się, gdy zwierzęta są narażone na promieniowanie jonizujące podczas rozwoju prenatalnego. Większość zarodków umiera w okresie przedimplantacyjnym, czyli w okresie, gdy rozwijająca się zapłodniona komórka jajowa nie została jeszcze wprowadzona w błonę śluzową macicy (u owiec i świń – w pierwszych 13, u krów – w pierwszych 15 dni po zapłodnieniu) lub ulega resorpcji (resorpcji) bezpośrednio po implantacji. Gdy zwierzęta ciężarne są napromieniane w okresie głównej organogenezy (u owiec - 17-19, u świń - 15-18, u krów - 22-27 dnia), nawet przy stosunkowo niskich dawkach napromieniowania (200-300 R) w wielu przypadkach możliwa jest resorpcja zarodka, a embriony, które przeżyły, doświadczają opóźnienia wzrostu, pojawienia się wad rozwojowych, wzrostu śmiertelności noworodków i skrócenia oczekiwanej długości życia. Np. przypadki zrośniętych palców kończyn przednich i tylnych u potomstwa zaobserwowano podczas napromieniania ciężarnych samic w 12-14 dniu ciąży dawką 400 R. Kiedy zwierzęta są napromieniane w późniejszych stadiach ciąży, wrażliwość płodów na promieniowanie jest nieco zmniejszona.

Badając konsekwencje działania promieniowania jonizującego na organizm w okresie rozwoju płodu stwierdzono wyjątkowo wysoką wrażliwość układu rozrodczego płodu na działanie promieniowania. Przy przewlekłym napromienianiu loch w ciągu 108 dni ciąży (dawki promieniowania γ od 1 do 20 rad/dzień, czas trwania napromieniania dobowego 22 godziny) ciąża u zwierząt przebiegała normalnie, ogólny stan loch, liczba żywych prosiąt w miot i jego żywotność poporodowa nie różniły się od tych samych wskaźników w grupach kontrolnych zwierząt. Jednocześnie nawet przy napromienianiu prośnych loch w dawce 1 rad/dzień nowonarodzone prosięta wykazują znaczny spadek całkowitej liczby komórek rozrodczych (u zwierząt obu płci). Tak więc u borowików liczba gonocytów (pierwotnych prekursorów komórek rozrodczych) stanowiła tylko 3% kontroli, a u samic liczba oocytów, które przeżyły, była równa 7% oocytów świń kontrolnych. Napromienianie w okresie rozwoju macicy było przyczyną zmniejszenia produkcji plemników (o 83%), wzrostu liczby wadliwych plemników z 2,8% (kontrola) do 11,4 °/o, co doprowadziło do niepłodności u 4 z 10 knurów. Pomimo znacznego spadku liczby pęcherzyków pierwotnych i rosnących u napromienianych loszek, ich zdolność reprodukcyjna w pierwszym miocie była taka sama jak u zwierząt kontrolnych, ale po ponownym kryciu 4 z 23 loch okazały się bezpłodne. Napromienianie prośnych loch w dawce 0,25 rad/dobę praktycznie nie wpływa na funkcje rozrodcze potomstwa.

Bibliografia

1. Annenkov B.N., Yudinneva E.V. Podstawy radiologii rolniczej - M.: Agropromizdat, 1991. - 287 s.: il.

2. Starkov V.D., Migunov V.I. Ekologia radiacyjna. Tiumeń: FGU IPP „Tiumeń”, 2003, 304 s.

PRZYDATNE PROMIENIOWANIE

Jeśli Pan Bóg uczynił mi zaszczyt prosić

moja opinia o stworzeniu świata, wtedy bym

radzili, aby stworzyć ją lepiej, a co najważniejsze - prostszą

KRÓL ALFONSE Z KASTYLII XIII WIEKU

Zapewne każdy z nas wielokrotnie miał wyobrażenie o tym, jak złożona i pomysłowo zorganizowana jest żywa komórka. Wydaje się, że jest do końca przemyślana i tak doskonała, że ​​nie da się jej poprawić. W procesie ewolucji opcje optymalnych projektów ogniw zostały przerobione miliony razy I miliony opcji zostały odrzucone.Najbardziej opracowane, gotowe i doskonałe próbki pozostały. Ale w ciągu ostatnich dziesięcioleci naukowcy przekonująco udowodnili możliwość ulepszania roślin i innych organizmów za pomocą promieniowania jonizującego i izotopów radioaktywnych.

W Paryżu, w dzielnicy Jardep do Plante, znajduje się niewielki dom. Jest on własnością Narodowego Muzeum Historii Naturalnej. Na jego ścianie wisi skromna tablica, a na niej napis „W laboratorium fizyki stosowanej Muzeum, Henri Becquerel odkrył promieniotwórczość 1 marca 1896 r.” Od tego czasu minęły trzy czwarte wieku.Czy któryś z najbardziej przenikliwych rodaków Becquerela zakładał, że siedemdziesiąt lat później izotopy promieniotwórcze będą powszechnie stosowane w rolnictwie, biologii, medycynie? Że oznaczone atomy będą niezawodnymi pomocnikami człowieka w rozwiązywaniu najbardziej palących problemów? I że w końcu za pomocą przenikliwego promieniowania niektórych izotopów promieniotwórczych uda się zwiększyć plon ziarna?

Za pomocą promieniowania jonizującego naprawdę można zmienić organizmy żywe w kierunku niezbędnym dla człowieka.

Kilka lat temu w Mołdawii wiosną można było spotkać na drogach furgonetkę z napisem na karoserii „Atoms for the World” To nie jest zwykła ciężarówka, ale mobilny naświetlacz do przedsiewnego zaprawiania nasion. serce” - duży pojemnik z gamma-aktywnym izotopem cezu -137 W przeddzień siewu furgonetka opuszcza pole Podjeżdża pod niego ciężarówka z nasionami kukurydzy Włącza się przenośnik taśmowy Do kosza wysypuje się nasiona radioaktywny izotop cezu Całkowicie wyizolowany od bezpośredniego kontaktu z izotopem nasiona są jednocześnie napromieniane promieniami gamma w wymaganej dawce Ziarno w sposób ciągły przepływa przez bunkier Następnie trafia na inny przenośnik i przesypuje się do worków na innym samochód Przedsiewne naświetlanie nasion jest zakończone. Nasiona można wysiewać.

Po co napromieniać nasiona kukurydzy? Przedsiewny trening nasion jest sposobem na zwiększenie plonów roślin rolniczych, który może być stosowany w celu przyspieszenia dojrzewania roślin i poprawy ich walorów użytkowych.

Na stole laboratoryjnym znajduje się dziesięć doniczek z sadzonkami kukurydzy o różnej wysokości.Pod skrajnym lewym podpisem: „Kontrola”, pod każdą z pozostałych liczb - 100, 300, 500, 800.. I tak dalej aż do 40 000. różne dawki promieniowanie w 13 dniu wegetacji.

Przy napromienianiu nasion w dawce 100 i 300 rentgenów wysokość sadzonek jest taka sama jak w grupie kontrolnej, a przy dawce 500 rentgenów rośliny są półtora raza wyższe niż kontrola. Ale potem, wraz ze wzrostem dawki, wielkość sadzonek maleje.Przy dawce 8000 rentgenów rośliny wydają się karłowate.Przy dawce 40 000 są ledwo widoczne.

Kilka stron później w tym samym czasopiśmie laboratoryjnym wklejono zdjęcie. Są to korzenie tych samych roślin. Prawie ten sam wzór. Przy pewnej dawce promieni gamma, gwałtowny wzrost wzrostu, a następnie stopniowy spadek. wysokie dawki, wzrost korzeni jest mocno zahamowany.

Najpierw umieszczają eksperymenty w laboratorium, a następnie powtarzają je w terenie. Eksperymenty w terenie są jak próba generalna w teatrze, jak ostatni egzamin, po którym wyniki badań doświadczalnych będą wprowadzane do praktyki terenowej przez trzy lata wykazały, że naświetlanie nasion dawką 500 rentgenów zwiększa plon zielonej masy kukurydzy o 10-28 proc. Kiszonka uzyskana z takich roślin zawiera więcej białka, tłuszczów, substancji bezazotowych, błonnika, węglowodanów

A jeśli napromienisz nasiona rzodkiewki.

Na stole eksperymentatora są dwa pęczki rzodkiewek tej samej odmiany. Ilość rzodkiewki w każdym kiście jest taka sama, ale rzodkiewka po lewej jest znacznie grubsza i bardziej mięsista. W porównaniu z nią rzodkiewka po prawej wydaje się chuda. Ale prawy pęczek to zwykła, że ​​tak powiem, „normalna" rzodkiewka. Pulchny krewny po lewej to rzodkiewka wyhodowana z napromieniowanych nasion. Kiedy nasiona tej odmiany są napromieniowane,! Promienie gamma w dawce 500 rentgenów zwiększyły plon o 37 procent! Zebranie 100 lub 137 kg rzodkiewki to znacząca różnica I to z tej samej ilości nasion, na tej samej ziemi i z taką samą starannością A koszt napromieniowania jest bardzo niski

W innych odmianach rzodkiewki - "Ruby", "Różowa z białą końcówką", "Sax" - plon wzrastał po napromieniowaniu w dawce 1000 rentgenów. A napromieniowany "Sax" był również bardziej soczysty i dojrzewał wcześniej niż zwykle o 5 -6 dni Przedsiewne napromieniowanie nasion „Rubinem” nie tylko zwiększyło plon roślin okopowych, ale także zwiększyło w nich zawartość witaminy C. Za pomocą promieniowania jonizującego można również zwiększyć zawartość witaminy A w roślinach okopowych wzrosła do kontroli wzrosła o 26 procent, a zapas karotenu – barwnika roślinnego, który w ludzkim organizmie jest przekształcany w witaminę A – o 56.

A co z kukurydzą? Naświetlanie nasion dawką 500 rentgenów zwiększyło plon zielonej masy nawet o 28 proc.

Stymulujące działanie przedsiewnego naświetlania nasion zostało udowodnione w przypadku ogórków, pomidorów, buraków, kapusty, salut, ziemniaków, bawełny, żyta, jęczmienia...

Naukowcy zauważyli jedną cechę. Dawka promieniowania jonizującego wywołująca efekt stymulacji jest różna nie tylko dla różnych gatunków roślin, ale nawet dla różnych odmian tego samego gatunku. Co więcej, okazało się, że nie jest to takie samo dla tej samej odmiany zasianej na różnych obszarach geograficznych.

Tak więc stymulująca dawka napromieniowania dla ogórków odmiany Nezhinsky, zasianych w regionie moskiewskim, wynosi 300 rentgenów, a aby uzyskać ten sam wynik w Azerbejdżanie, potrzebna była dawka około 2000-4000 rentgenów.

Weźmy nasiona kukurydzy Dużo nasion. Naświetlamy je w tych samych warunkach dawką promieniowania gamma, która wywołuje efekt stymulujący. Podzielimy je na cztery równe grupy - po 1000 szt. Jedna grupa zaraz po napromieniowaniu, druga - za tydzień, trzecia - w dwóch, czwarta - za miesiąc. Teraz poczekajmy cierpliwie, nasiona wykiełkowały, rośliny zaczęły się rozwijać. Ale co to jest? Rośliny zasiane bezpośrednio po napromieniowaniu rozwijają się szybciej niż inne. W nasionach wysianych tydzień po napromieniowaniu efekt stymulacji był mniej wyraźny. W nasionach wysianych 2 tygodnie po naświetlaniu prawie nie zaobserwowano przyspieszenia rozwoju. Nasiona starzone po naświetlaniu przez miesiąc kiełkowały, ale nie miały działania stymulującego. Tak więc, podczas przechowywania jakiejś tajemniczej substancji, jakiś środek pobudzający powoli znikał.

O co chodzi?

Wkraczamy w obszar, w którym fakty wciąż przyjaźnią się z założeniami, gdzie wiele jeszcze nie zostało zbadanych. Ustalono, że po napromieniowaniu w nasionach tworzą się bardzo aktywne fragmenty cząsteczek, zwane rodnikami Opi, zdolne do wchodzenia w reakcje nietypowe dla zdrowego organizmu. I okazało się, że po napromieniowaniu nasion liczba rodników z czasem stopniowo spada. Mija kilka dni, a radykały całkowicie znikają. Im wyższa temperatura i wilgotność, w jakich przechowywane są nasiona, tym szybciej zanikają rodniki.

Co się stanie, gdy nasiona wpadną do wilgotnej, nagrzanej słońcem gleby? Składniki odżywcze zawarte w nasionach zaczynają przechodzić do postaci rozpuszczalnej i są transportowane do zarodka. W warstwie aleuronowej nasienia aktywowane są procesy oksydacyjne i rozpoczyna się produkcja związków bogatych w energię.Zarodek budzi się, jego komórki pęcznieją i zaczynają się dzielić. Rozpoczyna się proces wzrostu i rozwoju sadzonek. Komórki zaczynają się dzielić i potrzebują materiału budowlanego. W wyniku napromieniowania znacznie wzrasta aktywność wielu enzymów. A kiedy nasiona są napromieniowane, procesy oksydacyjne zaczynają przebiegać znacznie intensywniej. A to prowadzi do szybszego rozwoju i przyspieszenia kiełkowania nasion, do ich kiełkowania. Rośliny stają się potężniejsze.

Nie tak dawno temu w magazynie Courier, wydawanym przez ONZ, ukazał się artykuł. Stwierdzono, że jeden na trzech rolników w Afryce faktycznie pracował dla ptaków, gryzoni, szkodników i mikropasożytów.

Oczywiście trudno ręczyć za prawdziwość tych danych, ale fakt, że straty spowodowane szkodnikami są ogromne, jest faktem.

Eksperci obliczyli, że szkodniki rolnicze niszczą tyle zboża w ciągu roku, że mogą wyżywić 100 milionów ludzi.

W jaki sposób promieniowanie jonizujące może pomóc rolnictwu w zwalczaniu szkodników?

Już wiesz: różne rodzaje roślin mają różną wrażliwość na promieniowanie, niektóre są dość wysokie, a owady są na ogół bardzo odporne na promieniowanie. Wśród nich są nawet osobliwi mistrzowie stabilności radiowej. Na przykład skorpiony. Okazało się jednak, że jaja i larwy owadów są bardziej wrażliwe na promieniowanie. A rozmnażające się komórki owadów są również bardziej wrażliwe na promieniowanie.

Schemat zwalczania szkodników owadzich jest prosty.Ziarno przechodzi przez przenośnik przez zasobnik naładowany radioaktywnym izotopem. Przez pewien czas otrzymuje ono dawkę promieniowania jonizującego niezbędną do śmierci szkodników.Takie ziarno oczywiście , nie jest używany jako materiał do sadzenia.Ale jest całkowicie nieszkodliwy dla żywienia człowieka.Po napromieniowaniu ziarno trafia do magazynu - już nie zagraża mu niebezpieczny szkodnik.Tymi samymi metodami można uporać się ze szkodnikami suszonych owoców - owadami i ich larwy, naświetlające „przyszłe kompoty" promieniami gamma w dawce do 50 000 rentgenów. A w Kanadzie zaproponowano metodę kontroli promieniowania salmonelli, zanieczyszczającej proszek jajeczny. Czy wiesz o metodzie sterylnego mężczyzny? Naukowcy opracowali go stosunkowo niedawno. Owady wystawione na działanie promieniowania w pewnym okresie rozwoju nie są w stanie wydać na świat potomstwa. „Sterylne samce” łączą się w pary z normalnymi samicami. Jednak samica nie rodzi potomstwa.Im więcej samców zostanie wysterylizowanych, tym więcej szans, że samice nie dadzą potomstwa.Jeśli będzie dużo wysterylizowanych owadów przez kilka pokoleń, potomstwo gwałtownie spadnie.W niektórych krajach niebezpieczny szkodnik żyje - tzw. metoda sterylizacji radiacyjnej na muchy Zbudowali fabrykę much, w której hodowali i sterylizowali muchy Wysterylizowane owady zostały wypuszczone na skażony teren Efekt był szybki Choroba i straty zwierząt drastycznie spadły Koszt "muchy" fabryka nie tylko opłaciła się w pierwszym roku, ale również przyniosła równy zysk pod względem wysokości kosztów. W USA na wyspie Kurakoo o powierzchni 435 kilometrów kwadratowych wypuszczano na kilometr kwadratowy około 2000 sterylnych samców muchy plujki, które na wyspie są praktycznie niszczone.

Pomysł puszkowania żywności powstał dawno temu.Jedzenie było konserwowane przez starożytnych Egipcjan i ipki.Prawdopodobnie najstarszym sposobem konserwowania żywności jest suszenie jej na słońcu.Z biegiem czasu metody konserwowania uległy zmianie. Dziś prawie w każdym mieszkaniu w mieście jest lodówka, ale najnowocześniejszym sposobem na konserwację żywności jest konserwowanie jej promieniowaniem przenikliwym. Jeśli np. świeże mięso napromieniowane jest promieniami gamma w dawce 100 000 gadów, to jej chrapanie okres przechowywania jest pięciokrotnie dłuższy walory Za pomocą napromieniowania wydłuża się okres przydatności do spożycia świeżych ryb Napromieniowane ryby w lodówkach zachowują walory smakowe do 35 dni, a bez naświetlania w tych samych warunkach przechowywania - 7 - 10 dni.

Teraz szukają sposobu na konserwowanie za pomocą promieni gamma kawioru, mleka, owoców i owoców morza – krabów, ostryg, krewetek.

Dobre wyniki daje napromieniowanie jagód i owoców. Napromieniowane truskawki przechowywane w lodówce w temperaturze +4 stopni przez długi czas nie traciły świeżości ani aromatu. Nawet doświadczeni degustatorzy i eksperci nie byli w stanie określić, które z jagód zostały napromieniowane w „ konserwowanie” dawek. Mają doskonałe walory smakowe I mogą być sztucznie uprawiane przez cały rok Ale podczas przechowywania grzyby szybko się psują, tracą świeżość i smak, wysychają i ich kapelusz rozkłada się, jak stare pieczarki Napromieniowane pieczarki podczas długotrwałego przechowywania wyglądały, jakby właśnie zostały przywiezione ze szklarni - starzenie się grzybów zostało gwałtownie spowolnione, ich kapelusze zostały nagle przekręcone, jak u młodych grzybów.

Niedawno w prasie pojawił się raport o kopiowaniu kolorów wiązką. Słynne tulipany holenderskie, napromieniowane w określonej dawce, umieszczone w worku napompowanym dwutlenkiem węgla, są łatwe w transporcie i mogą być przechowywane przez długi czas.Wydawało się, że dopiero co zostały zerwane z ogrodu, ich płatki były tak świeże .

Szczególnie korzystne jest wydłużenie trwałości warzyw za pomocą promieniowania.

Ziemniaki mają jedną poważną wadę: podczas przechowywania kiełkują, bulwy wysychają i tracą smak. Wielu naukowców z różnych instytutów badawczych naszego kraju zaczęło pracować nad problemem ochrony przed promieniowaniem ziemniaków. Liczne eksperymenty wykazały, że napromieniowanie bulw w dawce 10 000 rentgenów gwałtownie spowalnia lub zatrzymuje wiosenne kiełkowanie ziemniaków i nie obniża ich odporności na choroby. Smakowitość napromieniowanych ziemniaków nie ulega pogorszeniu. Doświadczeni degustatorzy nie znaleźli żadnych zmian w potrawach przygotowywanych z takich ziemniaków.

Problem ochrony radiologicznej jest intensywnie rozwijany na całym świecie. I to jest naturalne, niesie ze sobą zbyt oczywiste korzyści ekonomiczne. Niektóre metody ochrony przed promieniowaniem zostały już zatwierdzone do praktycznego stosowania. Inni jeszcze nie wyszli z laboratoriów, a co najważniejsze, trwają wieloletnie eksperymenty, które mają udowodnić, że napromieniowane produkty są nieszkodliwe dla człowieka.

Z roślinami łatwiej eksperymentować niż ze zwierzętami. Pracując z napromieniowaniem nasion, można jednocześnie przeprowadzać eksperymenty na wielu tysiącach obiektów biologicznych. I dlatego statystyka bardzo pomaga naukowcowi.Tak, a ekonomicznie takie doświadczenie jest dużo bardziej opłacalne.

Czy promieniowanie jonizujące było wykorzystywane do celów praktycznych w hodowli zwierząt?

Zwierzęta są znacznie bardziej wrażliwe na działanie promieniowania przenikliwego niż rośliny.W naszym kraju taki eksperyment przeprowadzono na jednej z nowoczesnych ferm drobiu. Przez kilka godzin w trakcie procesu inkubacji jaja kurze napromieniano w dawce 1 -2 rentgeny. Tak małe dawki promieniowania działały stymulująco: liczba wyklutych kurcząt wzrosła, a kury z napromieniowanych jaj miały większą produkcję jaj.

Kurczaki mają „szczęście”, czy też stymulujące działanie małych dawek promieniowania jonizującego to ogólny wzorzec?

Zapewne kryją się tu też ogólne wzorce, zresztą lekarze na całym świecie od dawna dostrzegają lecznicze działanie kąpieli radonowych na człowieka.

Tak więc promieniowanie jonizujące izotopów promieniotwórczych może być rozsądnie wykorzystywane przez ludzi również w rolnictwie. Ale dociekliwy czytelnik zapewne już zauważył, że chodziło o zewnętrzne źródła promieni penetrujących, z reguły o promienie gamma emitowane przez radioaktywny kobalt. Ale istnieje ogromna liczba radioaktywnych izotopów, które emitują na przykład „miękkie” promienie beta, których energia jest niska. Radioaktywny węgiel C" i radioaktywna siarka B3®, biologicznie najważniejsze pierwiastki, mają właśnie takie "miękkie" promieniowanie. Energia przenikliwego promieniowania innego ważnego biologicznie izotopu - radioaktywnego fosforu P3! jest znacznie wyższa, ale też jest " bardziej miękkie” w porównaniu do „twardych” promieni gamma kobaltu Co0.

Ogromne są też możliwości wykorzystania takich „oznakowanych” atomów w gospodarce narodowej. Podajmy przykłady.

Aby pokonać wroga, musisz go poznać. Aby skutecznie radzić sobie z niebezpiecznymi szkodnikami rolnictwa, szkodliwymi owadami, konieczne jest dokładne zbadanie ich życia.

Naukowcy oznaczyli radioaktywnym fosforem takie niebezpieczne owady, jak szarańcza, komary malaryczne i muszki owocowe. Metodę tę wykorzystano do określenia prędkości lotu szarańczy i zasięgu jej rozmieszczenia z głównych ośrodków hodowlanych; odkrył długość lotów komarów malarycznych. Mucha owocowa okazała się względnym domownikiem. Został oznaczony radioaktywnym fosforem i uwolniony w gaju pomarańczowym. W sprzyjających warunkach muszki owocówki nie przemieszczały się dalej niż kilkaset metrów od swojego siedliska.

Uzyskane informacje pozwoliły nakreślić położenie stref barierowych oraz opracować system obrony i kontroli tych owadów.

Insektycydy – trucizny na owady, jedna z nowoczesnych metod radzenia sobie z nimi. Wprowadźmy do tych związków chemicznych znacznik radioaktywny. Wskaźnik natychmiast pozwala odpowiedzieć na szereg ważnych pytań. Jak te związki zachowują się w organizmie owadów, dlaczego są dla nich trujące? Jak sprawić, by były selektywne w działaniu – nieszkodliwe dla ludzi, roślin i pożytecznych owadów? Czy trucizny dostają się do produktów rolnych? Kiedy trucizny tracą swoją toksyczność?

Eksperymenty przeprowadzono na naszych najstarszych przyjaciółkach - pszczołach. Na przykład karmili pszczołę robotnicę radioaktywnym fosforem, który został oznaczony. W ulu umieszczono licznik cząstek radioaktywnych i teraz można było ustalić, ile razy dziennie pszczoła robotnica leci do pracy, jaki jest jej dzień pracy i jaka jest prędkość lotu czy zrobiło to inaczej Roztwory słodzone cukrem z Zmieszany z nimi radioaktywny fosfor został umieszczony na jakimś polu Przyloty pszczół oczywiście rzuciły się na to.I wtedy można było dokładnie określić, które pola są najbardziej popularne wśród pszczół.A stąd praktyczne rozwiązania, które pomogą zwiększyć produkcję niestrudzonych robotnic .

Izotopy promieniotwórcze są wykorzystywane we wszystkich badaniach w biochemii i fizjologii owadów. Znaczenie tych prac jest jasne: badając np. aktywność hormonów i enzymów kontrolujących rozwój i zachowanie pożytecznych owadów, będzie można wykorzystać owady w interesie człowieka.

Naukowcy byli zdumieni, gdy dowiedzieli się, jak szybko w roślinach zachodzą pewne procesy biochemiczne.

Kilka liści rośliny umieszczono w pudełku z pleksiglasu, wstrzyknięto do niego pewną ilość radioaktywnego pod względem węgla dwutlenku węgla, a roślinę pozostawiono na słońcu.W wyniku fotosyntezy dwutlenek węgla został zasymilowany, przepuszczony do wnętrza skład substancji organicznych i transportowane do różnych części rośliny Próbki pobierano w regularnych odstępach czasu i mierzono radioaktywność I okazało się, że prędkość przemieszczania się nowo syntetyzowanych związków z prądem w górę jest bardzo znacząca: dpem w świetle słonecznym - 50- 100 centymetrów na minutę Wcześniej uważano, że cały węgiel w substancjach organicznych jest tworzony przez step z dwutlenku węgla z powietrza, chociaż jest to setne części. Dopiero stosunkowo niedawno, za pomocą oznaczonych atomów, udało się udowodnić, że dwutlenek węgla i sole kwasu węglowego zawarte w glebie są intensywne.

Fosfor radioaktywny można stosować do znakowania owadów i roślin.

używany przez zakład. Są aktywnie transportowane od korzeni do liści. Tam w wyniku fotosyntezy powstają z nich węglowodany i syntetyzowane są substancje organiczne. I stąd wyszedł praktycznie ważny wniosek: aby zwiększyć plon, konieczne jest wzbogacenie gleby dwutlenkiem węgla - wprowadzenie do gleby soli kwasu węglowego. Do gleby można również dodać tak zwane zielone nawozy, np. orać w wieloletnich trawach. Po około 20-30 dniach rozpoczyna się uwalnianie dwutlenku węgla, które trwa przez całe lato.

Tak więc zastosowanie metody znaczników radioaktywnych okazało się przydatne w nauce o nawozach roślinnych.

Co i jak bardziej opłaca się karmić rośliny? Kiedy? Jaką formę nawozu zastosować? Jak wpływają na nie warunki klimatyczne? Jak są transportowane w roślinach i gdzie są wchłaniane?

Do gleby zastosowano superfosfat znakowany fosforem, hydroksyapatyt i inne nawozy. I okazało się, że 2,5 miesiąca po posadzeniu kukurydza najlepiej absorbowała fosfor z fosforanu trójwapniowego, gorzej z superfosfatu, a jeszcze gorzej z hydroksyapatytu. Stwierdzono, że szczególnie bawełnę należy dokarmiać fosforem w wieku 10-20 dni iw okresie kwitnienia.

Za pomocą znakowanych atomów określono rolę mikroelementów w życiu roślin – kobaltu, manganu, cynku, miedzi. Wystarczy na przykład dodać do gleby 1-3 kilogramy boru na hektar gruntów ornych, a plon koniczyny dramatycznie wzrośnie. Mangan zwiększa plon buraków cukrowych, siarczan miedzi - plon zbóż na glebach torfowych.

Kiedyś na wykładzie z biochemii radiacyjnej podszedł do mnie student Wydziału Biologii Uniwersytetu Moskiewskiego. Narzekała, że ​​w naszych czasach udowodniono niemożliwość cudu. „Istniała nadzieja”, powiedziała, „kiedy w prasie pojawiły się doniesienia o istnieniu Wielkiej Stopy lub przypuszczeniu, że to nie meteoryt Tunguska spadł na Ziemię, ale statek kosmiczny z nieznanych planet nieziemskiej cywilizacji. Więc nie! Skrupulatni naukowcy szybko udowodnili, że to niemożliwe.

Ale czy naukowcy nie znaleźli małego cudu, kiedy odkryli, że pojedyncze drzewa w lesie mogą wymieniać między sobą składniki odżywcze poprzez zrośnięte korzenie? W dębowym gaju radioaktywny bromek potasu wprowadzony do drzewa został wykryty w ciągu 3 dni w pięciu pobliskich dębach!

Szczególnie często stosowane są związki chemiczne znakowane radioaktywnym węglem, fosforem i siarką. No i oczywiście mikroelementy i związki takie jak potas, sód, żelazo… Ale trzeba mieć dobre rozeznanie w problemie badawczym, żeby dobrać odpowiedni radioizotop. Na przykład okres półtrwania radioaktywnego węgla C” wynosi około 6000 lat Ten radioizotop jest zbyt „młody” do badania procesów geologicznych, ale jest niezbędny do badania procesów metabolicznych u zwierząt.

Wykorzystując węgiel promieniotwórczy można dowiedzieć się, jakie warunki żywieniowe są niezbędne do osiągnięcia maksymalnej produktywności zwierząt lub jak trawiona jest pożywna pasza i co należy wprowadzić do diety krów, aby zwiększyć wydajność mleczną.

Bez dobrej teorii nie może być dobrej praktyki.Możliwości metody izotopów promieniotwórczych do rozwiązywania najbardziej złożonych zagadnień teoretycznych biochemii, fizjologii i biofizyki są nieograniczone.W ciągu jednego dnia roboczego naukowiec nie będzie miał czasu na czytanie nawet nagłówki artykułów i badań opisujących użycie radioaktywnych izotopów do różnych celów biologicznych. Nawet eksperci są często zaskoczeni badaniami, w których wykorzystuje się znakowane atomy.

Czasami złożone problemy biologiczne rozwiązuje się po prostu Czasami jest odwrotnie: pozornie proste zjawisko biologiczne jest rozszyfrowywane przez wiele lat żmudnej pracy

Na przykład z jakiego składnika, najprostszych części powstaje mleko krowie iw jakich tkankach?

Pytanie brzmi prosto, ale odpowiedź na nie wymagała wysiłku wielu dziesiątek naukowców na przestrzeni wielu lat.

Trzy ćwierć wieku temu tylko kilka osób wiedziało o istnieniu radioaktywnych izotopów. Dziś „użyteczne promieniowanie” stało się własnością milionów ludzi. Albert Einstein powiedział: „Zjawiska radioaktywności są najbardziej rewolucyjną siłą postępu technologicznego odkąd prehistoryczny człowiek odkrył ogień”.

Jewgienij Romancew. „Zrodzony z atomu”

Strona główna > Pomoc dydaktyczna

2.2 Wpływ promieniowania jonizującego na rośliny

Generalnie rośliny są bardziej odporne na promieniowanie niż ptaki i ssaki. Napromienianie w małych dawkach może stymulować życiową aktywność roślin - Ryc. 3 - kiełkowanie nasion, intensywność wzrostu korzeni, gromadzenie masy zielonej itp. Należy zauważyć, że krzywa dawki pokazana na tym rycinie z pewnością powtarza się w doświadczeniach w odniesieniu do szeroka gama właściwości roślin dla dawek promieniowania, które powodują zahamowanie procesów. Jeśli chodzi o stymulację, charakterystyka dawki procesów nie jest tak oczywista. W wielu przypadkach nie obserwuje się manifestacji stymulacji na żywych obiektach.

Rysunek 3 - Zależność liczby porośniętych oczek odmiany ziemniaka od dawki promieniowania

Duże dawki (200 - 400 Gy) powodują zmniejszenie przeżywalności roślin, pojawienie się deformacji, mutacji i pojawienie się guzów. Zakłócenia wzrostu i rozwoju roślin podczas napromieniania są w dużej mierze związane ze zmianami w metabolizmie i pojawieniem się pierwotnych radiotoksyn, które w małych ilościach stymulują aktywność życiową, aw dużych jej tłumią i zaburzają. Tak więc mycie napromieniowanych nasion w ciągu jednego dnia po napromieniowaniu zmniejsza działanie hamujące o 50-70%.

W roślinach choroba popromienna występuje pod wpływem różnego rodzaju promieniowania jonizującego. Najbardziej niebezpieczne są cząstki alfa i neutrony, które zaburzają metabolizm nukleinowy, węglowodanowy i tłuszczowy w roślinach. Korzenie i młode tkanki są bardzo wrażliwe na promieniowanie. Częstym objawem choroby popromiennej jest opóźnienie wzrostu. Na przykład w młodych roślinach pszenicy, fasoli, kukurydzy i innych zahamowanie wzrostu obserwuje się 20–30 godzin po napromieniowaniu dawką powyżej 4 Gy. Jednocześnie różni badacze wykazali, że napromienianie powietrznie suchych nasion wielu upraw dawkami 3-15 Gy nie tylko nie prowadzi do zahamowania wzrostu i rozwoju roślin, ale wręcz przeciwnie, przyczynia się do przyspieszenia wiele procesów biochemicznych. Wyrażało się to w przyspieszeniu rozwoju i wzroście produktywności.

Stwierdzono gatunkowe, odmianowe i indywidualne różnice wewnątrzodmianowe w promienioczułości roślin. Np. objawy choroby popromiennej w tradescantia pojawiają się przy napromieniowaniu dawką 40 r, w mieczyk - 6000 r. Dawka śmiertelna napromieniania dla większości roślin wyższych wynosi 2000-3000 r (dawka pochłonięta rzędu 20-30 Gy), a dla roślin niższych, takich jak drożdże, 30 000 r (300 Gy). Choroba popromienna zwiększa również podatność roślin na choroby zakaźne. Dotknięte rośliny nie powinny być używane jako żywność i pasza dla zwierząt gospodarskich, ponieważ mogą powodować chorobę popromienną u ludzi i zwierząt. Metody ochrony roślin przed chorobą popromienną nie zostały dostatecznie rozwinięte.

2.3 Wpływ promieniowania jonizującego na bezkręgowce

Radioczułość bezkręgowców jest bardzo zróżnicowana: półśmiertelna dawka u niektórych ascydów, koelenteratów, stawonogów i nicieni waha się od 30 do 50 Gy. U mięczaków mieści się w przedziale 120-200 Gy, w amebach wartość ta dochodzi do 1000 Gy, au orzęsek oporność jest zbliżona do odporności mikroorganizmów – LD 50 mieści się w przedziale 3000-7000 Gy.

Radioczułość zależy zarówno od całokształtu właściwości organizmu i stanu środowiska, jak i od okresu ontogenezy. Tak więc u Drosophila dawka półśmiertelna w stadium dorosłym wynosi 950 Gy, w stadium poczwarki 20-65 Gy, czułość jaj w zależności od czasu waha się od 2 do 8 Gy, a w stadium larwalnym 100 -250 Gy.

2.4 Wpływ promieniowania jonizującego na kręgowce

Wrażliwość kręgowców na promieniowanie jest znacznie wyższa niż w poprzednich grupach organizmów. Najbardziej radioodporne węże, u których LD 50 zawiera się w przedziale od 80 do 200 Gy, u traszki i gołębi odpowiada 25-30 Gy, u żółwi - 15-20 Gy, u kurcząt - 10-15 Gy, dla karpiowate - 5 -20 gr, dla gryzoni 5-9 gr. Ssaki są jeszcze mniej odporne na promieniowanie. Półśmiertelna dawka dla psów wynosi 2,5-4 Gy, a dla małp 2-5,5 Gy. Zwierzęta cierpią na chorobę popromienną. najczęściej badane u udomowionych ssaków i ptaków. Rozróżnij ostrą i przewlekłą chorobę popromienną. Ostre występuje przy jednorazowej ekspozycji całkowitej na dawki ekspozycji: 1,5-2,0 Gy (łagodne), 2,0-4,0 Gy (średnie), 4,0-6,0 Gy (ciężkie) i powyżej 6,0 Gr (bardzo ciężkie). W zależności od ciężkości przebiegu choroby popromiennej. u zwierząt depresja, utrata apetytu, wymioty (u świń), pragnienie, biegunka (może być ze śluzem, krwią), krótkotrwały wzrost temperatury ciała, wypadanie włosów (szczególnie u owiec), krwotoki na błonach śluzowych, osłabienie czynności serca, limfopenia i leukopenia. Z niezwykle ciężkim przebiegiem - niestabilność chodu, skurcze mięśni, biegunka i śmierć. Powrót do zdrowia jest możliwy przy łagodnym i umiarkowanym przebiegu choroby. Przewlekła choroba popromienna. rozwija się przy długotrwałej ekspozycji na małe dawki ogólnego promieniowania gamma lub substancji radioaktywnych, które dostały się do organizmu. Towarzyszy mu stopniowe osłabienie czynności serca, dysfunkcja gruczołów dokrewnych, wyczerpanie, osłabienie odporności na choroby zakaźne. Zabieg poprzedzony jest wycofaniem zwierząt ze skażonego terenu, usunięciem substancji promieniotwórczych z osłon zewnętrznych za pomocą wody, detergentów i innych środków. Na początku choroby zaleca się transfuzję krwi lub substytuty krwi, dożylne podanie 25-40% roztworu glukozy z kwasem askorbinowym. W przypadku infekcji przewodu pokarmowego stosuje się adsorbenty (wodna mieszanina mączki kostnej lub siarczanu baru z jodkiem potasu), w przypadku uszkodzenia przez płuca środki wykrztuśne.

Przy wewnętrznym uszkodzeniu zwierząt z organizmu uwalniane są substancje radioaktywne, zanieczyszczając środowisko zewnętrzne, a wraz z pożywieniem (mleko, mięso, jajka) mogą dostać się do ludzkiego ciała. Produkty pochodzące od zwierząt, które uległy uszkodzeniu popromiennemu, nie są używane jako pokarm ani pasza dla zwierząt, ponieważ mogą powodować u nich chorobę popromienną.

2.5 Wpływ promieniowania jonizującego na ludzi

Z obszernego dotychczas zgromadzonego materiału, uzyskanego w doświadczeniach na zwierzętach, a także na podstawie uogólnień wieloletnich danych o stanie zdrowia radiologów, radiologów i innych osób narażonych na promieniowanie jonizujące, wynika, że ​​jednorazowo równomierne napromieniowanie gamma całego ciała, następują konsekwencje, podsumowane w tabeli 1

Dawka, Gy *	Efekty
	śmierć następuje w ciągu kilku godzin lub dni z powodu uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego.
	śmierć następuje w ciągu jednego do dwóch tygodni z powodu krwotoków wewnętrznych.
	50% narażonych umiera w ciągu jednego do dwóch miesięcy z powodu uszkodzenia komórek szpiku kostnego.
	inwalidztwo. Możliwa śmierć.
	niższy poziom rozwoju choroby popromiennej.
	krótkotrwałe drobne zmiany w składzie krwi.
	napromienianie podczas fluoroskopii żołądka (pojedyncze).
	dopuszczalne narażenie awaryjne personelu (pojedyncze).
	dopuszczalne narażenie awaryjne ludności (pojedyncze).
	dopuszczalne narażenie personelu w normalnych warunkach rocznie.
	dopuszczalne narażenie ludności w normalnych warunkach rocznie.
	średnia roczna dawka równoważna z powodu wszystkich źródeł promieniowania.

* - dla promieniowania γ i elektronów dawka pochłonięta (Gy) jest równa dawce równoważnej (Sv).

Choroba popromienna, choroba wynikająca z narażenia na różne rodzaje promieniowania jonizującego. Człowiek, zwierzęta, mikroorganizmy i rośliny są stale narażeni z zewnątrz na działanie promieniowania gamma ze skorupy ziemskiej, promieni kosmicznych oraz są napromieniowane od wewnątrz przez substancje radioaktywne w ludzkim ciele w znikomych ilościach (46 K, 226 Ra, 222 Rn, 14 C, itd.). Rozwój choroby popromiennej. występuje dopiero wtedy, gdy całkowita dawka promieniowania zaczyna przekraczać naturalne tło promieniotwórcze. Zdolność promieniowania do wywoływania choroby popromiennej zależy od biologicznego wpływu promieniowania jonizującego; im większa pochłonięta dawka promieniowania, tym wyraźniejsze jest szkodliwe działanie promieniowania.

U ludzi choroba popromienna może być spowodowana promieniowaniem zewnętrznym, gdy jego źródło znajduje się na zewnątrz ciała, oraz wewnętrznym – gdy substancje promieniotwórcze dostają się do organizmu z wdychanym powietrzem, przez przewód pokarmowy lub skórę. Choroba popromienna może rozwinąć się przy stosunkowo równomiernym napromieniowaniu całego ciała, dowolnego organu lub części ciała. Wyróżnia się ostrą chorobę popromienną wynikającą z jednorazowego narażenia ogólnego w stosunkowo dużych dawkach (setki radów) oraz postać przewlekłą, która może być wynikiem ostrej choroby popromiennej lub przewlekłego narażenia na małe dawki (jednostki radów).

Ogólne objawy kliniczne choroby popromiennej zależą głównie od całkowitej otrzymanej dawki. Przy jednorazowym całkowitym narażeniu na dawkę do 100 r (rzędu 1 Gy) zachodzą stosunkowo niewielkie zmiany, które można uznać za stan tzw. przedchorobowego. Dawki powyżej 100 r powodują różne postacie choroby popromiennej (szpik kostny, jelit) o ​​różnym nasileniu, w której główne objawy i skutki choroby popromiennej zależą głównie od stopnia uszkodzenia narządów krwiotwórczych.

Dawki jednorazowej ekspozycji całkowitej powyżej 600 r (ponad 6 Gy) są uważane za całkowicie śmiertelne; śmierć następuje w ciągu 1 do 2 miesięcy po napromieniowaniu. W najbardziej typowej postaci ostrej choroby popromiennej po kilku minutach lub godzinach osoby, które otrzymały dawkę powyżej 200 r, doświadczają reakcji pierwotnych (nudności, wymioty, ogólne osłabienie). Po 3-4 dniach objawy ustępują, rozpoczyna się okres wyimaginowanego dobrego samopoczucia. Jednak dokładne badanie kliniczne ujawnia dalszy rozwój choroby. Okres ten trwa od 14-15 dni do 4-5 tygodni.

Następnie stan ogólny pogarsza się, wzrasta osłabienie, pojawiają się krwotoki, wzrasta temperatura ciała. Liczba leukocytów we krwi obwodowej po krótkotrwałym wzroście stopniowo spada, spadając (z powodu uszkodzenia narządów krwiotwórczych) do skrajnie małej liczby (leukopenia popromienna), co predysponuje do rozwoju sepsy i krwotoków. Czas trwania tego okresu to 2-3 tygodnie.

Istnieją inne formy choroby popromiennej. Np. przy całkowitym napromieniowaniu w dawkach od 1000 do 5000 r (10-50 Gy) rozwija się jelitowa postać choroby popromiennej, charakteryzująca się głównie uszkodzeniem jelit, prowadząca do upośledzenia gospodarki wodno-solnej (z obfitych biegunek) i upośledzeniem krwi krążenie. Osoba z tą postacią zwykle umiera w ciągu pierwszego dnia, pomijając zwykłe fazy rozwoju choroby popromiennej. Po całkowitym napromieniowaniu w dawkach powyżej 5000 r (powyżej 50 Gy) śmierć następuje w ciągu 1-3 dni lub nawet w momencie napromieniowania z powodu uszkodzenia tkanek mózgu (ta forma choroby popromiennej nazywana jest chorobą popromienną). Inne formy choroby popromiennej u ludzi i zwierząt zależą głównie od miejsca narażenia.

Cechy przebiegu i stopień zaburzeń w chorobie popromiennej zależą od wrażliwości osobniczej i wiekowej; dzieci i osoby starsze są mniej odporne na promieniowanie, dlatego przy niższych dawkach promieniowania mogą u nich wystąpić poważne urazy. W okresie rozwoju embrionalnego tkanki ciała są szczególnie wrażliwe na działanie promieniowania, dlatego narażenie kobiet w ciąży (na przykład stosowanie radioterapii) jest niepożądane nawet w małych dawkach.

Proces regeneracji organizmu po napromieniowaniu umiarkowanymi dawkami następuje szybko. W łagodnych postaciach choroby popromiennej mogą nie występować wyraźne objawy kliniczne. W cięższych postaciach choroby popromiennej okres całkowitego wyzdrowienia jest czasami opóźniony nawet o rok lub dłużej. Jako odległy objaw choroby popromiennej u kobiet odnotowuje się niepłodność, u mężczyzn - brak plemników; zmiany te są często tymczasowe. Po wielu miesiącach, a nawet latach, po naświetlaniu, czasami dochodzi do zmętnienia soczewki (tzw. zaćmy popromiennej). Po ostrej chorobie popromiennej czasami utrzymują się uporczywe objawy nerwicowe, ogniskowe zaburzenia krążenia; możliwe są zmiany sklerotyczne, nowotwory złośliwe, białaczka, pojawienie się wad rozwojowych u potomstwa, choroby dziedziczne.

Charakterystyczne cechy przewlekłej choroby popromiennej to czas jej trwania i falowanie. Wynika to z jednej strony z przejawów uszkodzeń, az drugiej z reakcji naprawczych i adaptacyjnych. W przypadku dominującej zmiany jednego lub drugiego narządu lub tkanki istnieje rozbieżność między głębokością uszkodzenia uszkodzonych struktur a oznakami ogólnych reakcji organizmu, które są słabo wyrażone lub pojawiają się późno.

We wczesnych stadiach głównymi objawami klinicznymi są różnorodne zaburzenia regulacji nerwowej funkcji narządów wewnętrznych, a przede wszystkim układu sercowo-naczyniowego. Mogą wystąpić zmiany w aktywności enzymatycznej i funkcji wydzielniczo-motorycznej przewodu pokarmowego; naruszenia fizjologicznej regeneracji hematopoezy powodują rozwój leukopenii. Przy ciągłej ekspozycji i postępie choroby wszystkie objawy ulegają pogorszeniu.

Leczenie ostrej choroby popromiennej ma na celu normalizację narządów krwiotwórczych (przeszczepienie szpiku kostnego, transfuzja krwi, podawanie kwasów nukleinowych, stymulatorów krwiotwórczych), zwalczanie infekcji (antybiotyki), zapobieganie występowaniu krwotoków (witaminy), zmniejszenie zatrucia (krwawienie, krew substytucji), wpływające na układ nerwowy itp. W przewlekłej chorobie popromiennej. przepisać dietę bogatą w białka i witaminy, długi pobyt na świeżym powietrzu, ćwiczenia fizjoterapeutyczne; środki objawowe (sercowe, neurotropowe, normalizujące czynność przewodu pokarmowego itp.). Z naruszeniem hematopoezy - leków, które ją stymulują.

Normy prawne dotyczące maksymalnych dopuszczalnych dawek i stężeń radioizotopów dla różnych branż i grup zawodowych są ustalane na podstawie całkowitego narażenia przy dawce nie większej niż 50 mSv/rok (5 rad/rok) i gwarantują bezpieczeństwo pracy z tymi substancjami. Zagrożenie narażeniem może powstać w przypadku naruszenia zasad ochrony pracy lub w sytuacjach awaryjnych, w warunkach wojennych (użycie broni atomowej przez wroga).

Wybuchy jądrowe gwałtownie zwiększają zanieczyszczenie środowiska radioaktywnymi produktami rozszczepienia, w wyniku czego ilość radioaktywnego jodu (111 I), strontu (90 Sr), cezu (137 Cs), węgla (14 C), plutonu (239 Pu) i inne. Istnieje zagrożenie promieniowaniem niebezpiecznym dla zdrowia oraz wzrost liczby chorób dziedzicznych. W takich przypadkach ochrona przed promieniowaniem jonizującym ma decydujące znaczenie dla zapobiegania rozwojowi choroby popromiennej.

2.5.1 Dawki dla ludzi z różnych źródeł Oddziaływania promieniowania na człowieka są bardzo zróżnicowane, w zależności od umiejscowienia źródeł w stosunku do organizmu narażonego na promieniowanie: - zewnętrzne - wewnętrzne W zależności od pochodzenia: - naturalne - technogenne (antropogeniczne) W zależności od stan fizyczny nuklidy: - gazowe - ciekłe - stałe W zależności od aktywności: - wysoce aktywne - mało aktywne W zależności od lokalizacji źródła promieniowania jonizującego: - naziemne - kosmiczne w zależności od miejsca zamieszkania i pracy . W ten sposób mieszkańcy gór i krajobrazów o podwyższonym tle promieniowania mogą otrzymywać dawki kilkukrotnie wyższe niż roczne obciążenia mieszkańców równin. Piloci i wspinacze również otrzymują dodatkową ekspozycję na promieniowanie. Dopuszczalne wartości graniczne podano w paragrafie 10 - normy bezpieczeństwa radiacyjnego, a na wykresie - ryc. 4 pokazane są dawki otrzymane przez osobę z różnych źródeł.Wykres przedstawia wartości narażenia naturalnego tła, średnie dawki otrzymane z ekranów telewizyjnych i komputery, wartość dopuszczalnej ekspozycji, dawki otrzymane z prześwietlenia zębów i żołądka, wreszcie planowaną dawkę do ekspozycji doraźnej. Znormalizowaną wartością jest również zawartość niektórych radionuklidów pochodzenia technogennego w produktach spożywczych. Przede wszystkim dotyczy to radionuklidów cezu-137 i strontu-90. Wykres - Rysunek 5 - przedstawia zawartość K-40 w produktach spożywczych w porównaniu z dopuszczalną zawartością Cs-137 i Sr-90 Jak wynika z wykresu, w wielu produktach spożywczych zawartość naturalnego radionuklidu K 40 wynosi istotna w porównaniu z dopuszczalną zawartością Cs-137 i Sr-90. W glebie terenów o wysokim antropogenicznym zanieczyszczeniu cezem i strontem zawartość potasu-40 z reguły jest wielokrotnie wyższa od średnich wartości całkowitych Cs 137 i Sr 90 . Udział potasu promieniotwórczego wynosi 12,3% całej wartości średniego poziomu tła naturalnego narażenia szpiku kostnego człowieka i stanowi większość narażenia wewnętrznego.

Naturalne napromienianie szpiku kostnego człowieka, jednego z najbardziej wrażliwych narządów, polega na ekspozycji na źródła kosmiczne, których łączna wartość sięga 50 μR/rok, wartość źródeł litosferycznych i atmosferycznych również wynosi 50 μR/rok.

Spośród pierwiastków w organizmie istotną rolę odgrywa K 40, co daje 15 μR/rok, inne pierwiastki znajdujące się w ludzkim ciele mają mniejszy udział - Rysunek 6 - radon - 222 zaadsorbowany we krwi daje 3 μR/rok, węgiel - 14 - 1,6 μR/rok, radon - 226 i radon -228 oraz produkty ich rozpadu potomnego również dają łącznie 1,6 μR/rok, a w końcu polon - 210 i produkty rozpadu potomnego dają 0,4 μR/rok.

2.6 Wartości porównawcze radioczułości

Tabela 2 - Radiowrażliwość różnych grup organizmów

Obiekt	LD 50 , gr
bakteria
Wyższe rośliny
Bezkręgowce
Kręgowce

Jak widać z tabeli, zakres odporności na promieniowanie w dzikiej przyrodzie jest dość szeroki. Najbardziej odporne na działanie promieniowania jonizującego są mikroorganizmy – dawki, które mogą spowodować ich śmierć to setki i tysiące szarości. Dla bezkręgowców zakres dawek śmiertelnych jest zwykle o rząd wielkości niższy od tych wartości, a dla kręgowców są to dziesiątki szarości, tutaj ssaki są najbardziej wrażliwe na promieniowanie. Na podstawie danych zawartych w tabeli 2 możemy stwierdzić, że wraz ze wzrostem złożoności biologicznej organizacji obiektów ich odporność na promieniowanie gwałtownie spada.

Zwykle zwierzęta napromieniane dawką 5 - 10 Gy żyją przeciętnie (z pewnymi wyjątkami) od kilku dni do kilku tygodni. Zespół popromienny w tym zakresie dawek promieniowania nazywany jest „szpikem kostnym” lub „hematopoetycznym”, ponieważ o jego wyniku decydujące znaczenie ma porażka układu krwiotwórczego organizmu, przede wszystkim szpiku kostnego. W wyniku głębokiego zahamowania procesów podziału komórek dochodzi do wyczerpania szpiku kostnego. Na wynik choroby popromiennej istotny wpływ ma zdolność organów krwiotwórczych do regeneracji, która zależy od liczby zachowanych komórek macierzystych.

W zakresie dawek od 10 do 100 Gy średnia długość życia ssaków jest praktycznie niezależna od dawki pochłoniętej i wynosi średnio 3,5 dnia. Efekt niezależności średniej długości życia od wielkości dawki promieniowania nazwano „efektem 3,5 dnia”, a powstający zespół popromienny nazwano „jelitem żołądkowo-jelitowym”. Śmiertelne skutki tego zespołu są związane z uszkodzeniem błony śluzowej jelita i żołądka, wysoką wrażliwością na promieniowanie szybko dzielących się komórek nabłonka oraz odsłonięciem kosmków.

Napromienianie w dawkach przekraczających 100 Gy prowadzi do śmierci ssaków, która następuje w ciągu pierwszych kilku dni lub nawet kilku godzin. U umierających zwierząt widoczne są wyraźne oznaki uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego, dlatego ten zespół popromienny nazywa się „mózgowym”. Następuje gwałtowne zahamowanie żywotnej aktywności komórek nerwowych, których reakcja na promieniowanie zasadniczo różni się od reakcji szpiku kostnego i jelit brakiem utraty komórek.

Jeśli pochłonięta dawka osiągnie 1000 Gy lub więcej, zwierzęta giną natychmiast „pod wiązką”. Mechanizm takiego uszkodzenia może być związany z faktem, że dochodzi do masowych strukturalnych uszkodzeń makrocząsteczek. Czasami syndrom popromienny spowodowany ekspozycją na tak wysokie dawki promieniowania jonizującego nazywany jest śmiercią molekularną.

W reakcjach organizmu na działanie promieniowania jonizującego warunkowo można wyróżnić trzy kolejno rozwijające się w czasie etapy; reakcje fizyczne, procesy biofizyczne i ogólne zmiany biologiczne. Etap fizyczny – pochłanianie energii, jonizacja i wzbudzanie atomów i cząsteczek, tworzenie rodników – następuje w ciągu mikro- i milisekund. Procesy biofizyczne - wewnątrz- i międzycząsteczkowy transfer energii, oddziaływanie rodników ze sobą iz nienaruszonymi cząsteczkami, zmiany wewnątrzcząsteczkowe - zachodzą w ciągu kilku sekund - milisekund. Ogólne zmiany biologiczne w komórce i ciele - tworzenie stabilnych zmienionych cząsteczek, naruszenie kodu genetycznego, transkrypcja i translacja, zmiany biochemiczne, fizjologiczne i morfologiczne w komórkach i tkankach, czasami kończące się śmiercią organizmu, mogą wystąpić w ciągu kilku minut - dni lub rozciąganie się na lata.

Ustalono, że różne narządy i tkanki różnią się znacznie pod względem wrażliwości na promieniowanie jonizujące, a także ich roli w patologii popromiennej i ostatecznym wyniku choroby. Zgodnie ze zmianami morfologicznymi ich promienioczułość znajduje się (według stopnia zmniejszenia czułości) w następującej kolejności:

Narządy hematopoezy;

gruczoły płciowe;

Błony śluzowe, gruczoły ślinowe, potowe i łojowe, brodawki włosów, naskórek;

Przewód pokarmowy;

Układ oddechowy;

Gruczoły dokrewne (nadnercza, przysadka, tarczyca, wyspy trzustkowe, przytarczyce);

narządy wydalnicze;

Tkanka mięśniowa i łączna;

Somatyczna tkanka kostna i chrzęstna;

tkanka nerwowa.

Narządy krwiotwórcze są najbardziej wrażliwe na promieniowanie, uszkodzenie szpiku kostnego, grasicy, śledziony i węzłów chłonnych jest jednym z najważniejszych objawów ostrej choroby popromiennej. We wszystkich narządach krwiotwórczych obserwuje się znaczne zaburzenia morfologiczne i czynnościowe, a zmiany w układzie krwionośnym można wykryć wkrótce po ekspozycji na promieniowanie, a nawet przy stosunkowo niskich dawkach promieniowania.

Zwykle proces dewastacji komórek dzieli się na trzy etapy. Pierwsza, trwająca około 3 godzin, charakteryzuje się względną stałością zawartości komórek w tkankach krwiotwórczych. Drugi etap obejmuje przedział czasowy od 3 do 7 godzin po napromienianiu, charakteryzuje się ostrą i głęboką dewastacją szpiku kostnego i tkanek limfoidalnych (liczba komórek w tkance szpiku może zmniejszyć się o ponad połowę). W trzecim etapie tempo dewastacji komórek ulega spowolnieniu i następuje dalszy spadek liczby komórek w szpiku kostnym w wyniku śmierci reprodukcyjnej, a także postępującego różnicowania niektórych komórek i ich migracji do krwi. Czas trwania trzeciego etapu jest proporcjonalny do dawki promieniowania.

Tolerancja na sól

Rośliny odporne na zasolenie nazywane są halofity (z greckiego galos – sól, Phyton – roślina). Różnią się od glikofitów - roślin niesłonych zbiorników wodnych i gleb - szeregiem cech anatomicznych i metabolicznych. W glikofitach zasolenie ogranicza wzrost komórek przez wydłużanie, zaburza metabolizm azotu i kumuluje toksyczny amoniak.

Wszystkie halofity dzielą się na trzy grupy:

1. Halofity prawdziwe (euhalofity) to najbardziej odporne rośliny, które gromadzą w wakuolach znaczne ilości soli. Dzięki temu mają dużą moc ssania, dzięki czemu mogą pobierać wodę z silnie zasolonej gleby. Rośliny z tej grupy charakteryzują się mięsistością liści, która zanika w przypadku uprawy na glebach niezasolonych.

2. Halofity wytwarzające sól (crinohalophytes), absorbujące sole, nie gromadzą ich w tkankach, ale usuwają je z komórek na powierzchnię liści za pomocą gruczołów wydzielniczych. Separacja soli przez gruczoły odbywa się za pomocą pomp jonowych i towarzyszy jej transport dużych ilości wody. Sól usuwa się wraz z opadającymi liśćmi. U niektórych roślin pozbycie się nadmiaru soli następuje bez wchłaniania dużej ilości wody, ponieważ sól jest uwalniana do wakuoli komórki głowy włosa liściowego, a następnie następuje jej oderwanie i odbudowa.

3. Halofity odporne na sól (glikohalofity) rosną na glebach mniej zasolonych. Wysokie ciśnienie osmotyczne w ich komórkach podtrzymują produkty fotosyntezy, a komórki nie przepuszczają soli.

Tolerancja soli roślin wzrasta po przedsiewnym utwardzeniu nasion. Nasiona moczy się przez godzinę w 3% roztworze NaCl, a następnie przemywa wodą przez 1,5 godziny. Ta technika zwiększa odporność roślin na zasolenie chlorkiem. W celu stwardnienia do zasolenia siarczanowego nasiona moczy się przez jeden dzień w 0,2% roztworze siarczanu magnezu.

Istnieją bezpośrednie i pośrednie skutki promieniowania na organizmy żywe. Bezpośrednie działanie energii promieniowania na cząsteczkę przekształca ją w stan wzbudzony lub zjonizowany. Szczególnie niebezpieczne są uszkodzenia struktury DNA: zerwania wiązań cukrowo-fosforanowych, deaminacja zasad azotowych i tworzenie się dimerów zasad pirymidynowych. Pośrednim skutkiem promieniowania jest uszkodzenie molekuł, błon, organelli komórkowych spowodowane produktami radiolizy wody. Naładowana cząsteczka promieniowania wchodząc w interakcję z cząsteczką wody powoduje jej jonizację. Jony wody w czasie życia 10 -15 - 10 -10 s są zdolne do tworzenia aktywnych chemicznie wolnych rodników i nadtlenków. Te silne utleniacze w czasie życia 10 -6 - 10 -5 s mogą uszkadzać kwasy nukleinowe, białka enzymatyczne, lipidy błonowe. Początkowe uszkodzenie jest potęgowane przez nagromadzenie błędów w procesach replikacji DNA, syntezy RNA i białek.

O odporności roślin na działanie promieniowania decydują następujące czynniki:

1. Stała obecność enzymatycznych systemów naprawy DNA. Znajdują uszkodzony obszar, niszczą go i przywracają integralność cząsteczki DNA.

2. Obecność w komórkach substancji - radioprotektorów (związki sulfhydrylowe, kwas askorbinowy, katalaza, peroksydaza, oksydaza polifenolowa). Eliminują wolne rodniki i nadtlenki powstałe w wyniku napromieniowania.

3. Odbudowę na poziomie organizmu zapewnia roślinom: a) niejednorodność populacji dzielących się komórek merystemowych, które zawierają komórki w różnych fazach cyklu mitotycznego o nierównej radiooporności, b) obecność komórek spoczynkowych w merystemy wierzchołkowe, które zaczynają się dzielić, gdy zatrzymuje się podział komórek głównego merystemu, c) obecność uśpionych pąków, które po śmierci merystemu wierzchołkowego zaczynają aktywnie funkcjonować i naprawiać uszkodzenia.

Po opadach radioaktywnych część z nich dostaje się bezpośrednio do roślin, wpływając na nie w ten czy inny sposób w najbliższej przyszłości, a część przedostaje się następnie przez system korzeniowy, wywołując taki czy inny efekt. Rozważmy niektóre reakcje roślin na uszkodzenia radiacyjne na przykładzie leśnych roślin drzewiastych.

Nerki. Jedną z charakterystycznych oznak uszkodzeń popromiennych roślin drzewiastych jest uszkodzenie i obumieranie pąków wzrostowych pędów wierzchołkowych i bocznych. Na przykład przy pochłoniętej dawce 20-40 Gy nie wszystkie nerki wysychają. Niektóre z nich dają wzrost pędów w pierwszym sezonie wegetacyjnym po napromieniowaniu. Pędy są silnie skrócone i nie mają igieł lub mają rzadkie pojedyncze igły zamiast pęczków.

Liście i igły. Uszkodzenie liści i igieł roślin drzewiastych podczas napromieniania jest jednym z najważniejszych skutków promieniowania, ponieważ wiąże się z uszkodzeniem i obumieraniem drzew. Na przykład przy ostrym napromieniowaniu γ, po 3 miesiącach przy dawkach 100-200 Gy, zaczyna się uszkodzenie sosny. 15-20 dni po napromieniowaniu kolor igieł z ciemnozielonego staje się pomarańczowo-żółty. Wtedy ten kolor pojawia się na całej koronie, a drzewa wysychają. W zakresie pochłoniętych dawek 70-100 Gy zewnętrzne oznaki uszkodzenia sosny pojawiają się po 6 miesiącach (igły żółkną). Po napromieniowaniu 5-40 Gy obserwuje się żółknięcie pojedynczych pęczków igieł na pędach jednorocznych. Przy dawkach 10-60 Gy dwuletnie igły żółkną w górnej części koron sosny na 1/2-1/4 długości pędu. Przy dawkach 60-100 Gy dwuletnie igły całkowicie obumierają.

Kambium. Nawet przy częściowym uszkodzeniu kambium przez promieniowanie drzewa stają się wiatrem i wiatrem. W eksperymencie większość drzew została złamana przez wiatr w ciągu dwóch lat po napromieniowaniu.

Wzrost. Zahamowanie wzrostu pędów sosny jesienią obserwuje się przy pochłoniętej dawce 10-30 Gy. W pierwszym roku po napromienianiu pędy były 2-3 razy krótsze, w drugim sezonie wegetacyjnym były znacznie mniejsze, aw trzecim zanikły. Istotny spadek produktywności sosny obserwuje się przy pochłoniętej dawce powyżej 5 Gy i jest szczególnie zauważalny w drugim i kolejnych okresach wegetacji po napromienianiu. Przy pochłoniętej dawce powyżej 25 Gy produktywność spada do zera w ciągu 2 lat Fenologia. Reakcja na napromieniowanie w drewnie liściastym objawia się przesunięciem początku głównych fenofaz: spowolnieniem kwitnienia liści wiosną i wcześniejszym opadaniem liści. Praktycznie nie ma istotnych różnic w przebiegu wiosennych fenofaz brzozy i osiki na napromieniowanych i nienapromienianych plantacjach, a jesienią na napromienianych liściach osiki i brzozy żółkną i wcześniej opadają. Na sosnach przy dawkach pochłoniętych powyżej 5 Gy obserwuje się wczesne opadanie igieł w starszym wieku. Przy dawkach 100-200 Gy opóźnienie kwitnienia liści na drzewach wynosi 7-9 dni, w następnym roku 4-5 dni. Po 5 latach od momentu zanieczyszczenia przesunięcie fenologiczne zmniejsza się, a po 7 latach zanika.

Wpływ promieniowania na zwierzęta.

W oddziaływaniu promieniowania, nowego czynnika ekologicznego dla populacji zwierząt, wyróżnia się 2 okresy:

1. Populacja została po raz pierwszy narażona na warunki silnego skażenia radioaktywnego. Występuje silny wpływ na populację: zmiana wieku, płci i struktury przestrzennej populacji: wzrost i spadek śmiertelności

2. Ludność żyła w warunkach skażenia promieniotwórczego przez kilka lat, za co dało szereg nowych pokoleń. W tym przypadku w wyniku wzrostu zmienności osobników w populacji oraz w wyniku selekcji radiacyjnej następuje radioadaptacja populacji, która osiąga wyższy poziom radiooporności. Skutki narażenia na podwyższony czynnik promieniotwórczy środowiska w tym okresie są mniej zauważalne.

Śmiertelność i oczekiwana długość życia. Promieniowanie radioaktywne w dużych dawkach ma szkodliwy wpływ na zwierzęta w biogeocenozach. Tak więc przy napromienianiu lasu mieszanego dawką 0,5 Gy/dzień. zmniejsza się liczba i śmiertelność osobników w populacji ptaków. Śmierć ptaków charakteryzuje się wartościami LD 5o/30 w przedziale 4,6-30 Gy.

Płodność. Współczynnik dzietności jest parametrem bardziej wrażliwym na promieniowanie niż śmiertelność. Minimalne pojedyncze dawki promieniowania prowadzące do zmniejszenia tempa reprodukcji mogą być mniejsze niż 10% dawek będących bezpośrednią przyczyną śmierci zwierząt.

Przewlekłe przyjmowanie małych dawek 90 Sr do organizmu myszy zmniejsza wielkość ich potomstwa. Wrażliwość na promieniowanie gruczołów płciowych różnych gatunków jest bardzo zróżnicowana; jednak samice myszy należą do najbardziej wrażliwych na promieniowanie zwierząt. Płodność u myszy spada po ekspozycji samic na dawki około 0,2 Gy. Samce myszy są mniej wrażliwe i do zmniejszenia ich płodności wymagane są dawki powyżej 3 Gy. Trwała niepłodność u samic myszy występuje po dawce 1 Gy.

Intensywność reprodukcji spada na terenach skażonych z powodu szybszej śmierci dorosłych, zmniejsza się wielkość czerwiu.

Rozwój. U potomstwa zwierząt występują opóźnienia rozwojowe i różne anomalie. Tak więc pisklęta napromieniane opóźniają się we wzroście i rozwoju upierzenia, zwłaszcza jeśli napromienianie nastąpiło w wieku 2 dni, a myszy na terenach skażonych 90Sr dojrzewają wcześniej i uczestniczą w rozmnażaniu.

Zwierzęce zachowanie. Zmiana zachowania zwierząt po napromieniowaniu promieniami X i -γ polega na rozpoznaniu przez organizmy źródła promieniowania i jego unikaniu. Cechy zachowania myszy i szczurów, świnek morskich i małp w zakresie promieniowania γ wskazują, że kręgowce wyższe mają zdolność określania lokalizacji źródła promieniowania i unikania