Vilken effekt har strålning på växter? Effekten av strålning på växter. joniserande partikel i

Introduktion

Bibliografi

INTRODUKTION

Under det radioaktiva sönderfallet av kärnor emitteras α-, β- och γ-strålar, som har joniseringsförmåga. Det bestrålade mediet joniseras delvis av de absorberade strålarna. Dessa strålar interagerar med atomerna i det bestrålade ämnet, vilket leder till excitation av atomer och att enskilda elektroner dras ut från deras elektronskal. Som ett resultat blir atomen en positivt laddad jon. (primär jonisering). De utstötta elektronerna interagerar i sin tur själva med mötande atomer, vilket orsakar sekundär jonisering. Elektronerna som har förbrukat all energi "fastnar" till neutrala atomer och bildar negativt laddade joner. Antalet jonpar som skapas i ett ämne av joniserande strålar per enhet av väglängd kallas specifik jonisering, och avståndet som en joniserande partikel tillryggalagt från platsen för dess bildande till platsen där rörelseenergin går förlorad kallas speltid.

Den joniserande kraften hos olika strålar är inte densamma. Det är högst i alfastrålar. Beta-strålar orsakar mindre jonisering av materia. Gammastrålar har den lägsta joniseringskapaciteten. Den penetrerande kraften är högst för gammastrålar och lägst för alfastrålar.

Alla ämnen absorberar inte strålar lika mycket. Bly, betong och vatten har en hög absorptionsförmåga, som oftast används för att skydda mot joniserande strålning.

1 Faktorer som bestämmer växternas reaktion på bestrålning

Graden av skada på vävnader och växtorganismen som helhet beror på många faktorer som kan delas in i tre huvudgrupper: genetiska, fysiologiska och miljömässiga förhållanden. Genetiska faktorer inkluderar arter och sortegenskaper hos en växtorganism, som huvudsakligen bestäms av cytogenetiska parametrar (kärnstorlek, kromosomer och mängd DNA). Cytogenetiska egenskaper - kärnornas storlek, kromosomernas antal och struktur - bestämmer växternas radioresistens, vilket är nära beroende av cellkärnans volym. Fysiologiska faktorer inkluderar faserna och stadierna av växtutveckling vid tidpunkten för bestrålning, tillväxthastigheten och metabolismen av växtorganismen. Miljöfaktorer inkluderar väder- och klimatförhållanden under bestrålningsperioden, villkoren för mineralnäring av växter etc.

Volymen av cellkärnan reflekterar innehållet av DNA i den, det finns ett samband mellan växternas känslighet för strålning och mängden DNA i kärnorna i deras celler. Eftersom antalet joniseringar inuti kärnan är proportionell mot dess volym, ju större volym kärnan är, desto mer skada kommer kromosomerna att uppstå per enhetsdos. Det finns dock inget omvänt proportionellt förhållande mellan den dödliga dosen och kärnans volym. Detta beror på det faktum att antalet och strukturen av kromosomer i cellerna hos växter av olika arter inte är samma. Därför är en mer exakt indikator på radiokänslighet kärnans volym per en kromosom, det vill säga förhållandet mellan kärnans volym i mellanfasen och antalet kromosomer i somatiska celler (kortfattat kallat kromosomvolymen). På en logaritmisk skala uttrycks detta beroende som en rak linje med en lutning lika med 1, det vill säga det finns ett linjärt samband mellan de angivna egenskaperna (Fig.).

Radiosensitivitet hos olika växter under kronisk bestrålning (enligt A. Sparrow)

Beroende av strålkänsligheten hos träiga (a) och örtartade (b) växter på volymen av interfaskromosomer (enligt Sparrow, 1965): 1-akut exponering (exponering för R); 2 - kronisk bestrålning (exponering i R/dag)

Av detta följer att produkten av två kvantiteter - dosen (eller doshastigheten) och kromosomens volym vid en given grad av strålningsskada - är ett konstant värde, d.v.s. med ett konstant genomsnittligt antal joniseringar i varje kromosom, samma sannolikhet för skada på cellens genetiska material uppträder. Det betyder att för strålskador på växtceller är det inte så mycket värdet av den specifika absorberade dosen (till exempel per 1 g vävnad) som är avgörande, utan värdet av den strålningsenergi som absorberas av kärnkraftsapparaten. Den omvända proportionaliteten av isoeffektiva doser till storleken på kromosomapparaten innebär att den genomsnittliga mängden energi som adsorberas av kromosomerna under de exponeringar som är nödvändiga för att orsaka en given effekt är ungefär konstant inom varje växtgrupp, det vill säga för träd och gräs. Isoeffektiv dos- den dos som har samma (liknande) effekt.

Graden av ploiditet hos växtorganismer påverkar också växternas motståndskraft mot bestrålning. Diploida arter är känsligare. Doser som skadar polyploida arter är högre. Polyploida arter är resistenta mot strålningsskador och andra negativa faktorer, eftersom de har ett överskott av DNA.

Av de fysiologiska faktorerna påverkas växternas strålkänslighet av tillväxthastigheten, d.v.s. celldelningshastigheten. Vid akut bestrålning följer radiokänslighetens beroende av delningshastigheten Bergonier-Tribondo-lagen: växter har större strålkänslighet i det skede av den mest intensiva tillväxten, långsamväxande växter eller deras individuella vävnader är mer motståndskraftiga mot strålning än växter eller vävnader med accelererad tillväxt. Under kronisk bestrålning manifesteras ett omvänt förhållande: ju högre tillväxthastighet, desto mindre hämmas växterna. Detta beror på celldelningshastigheten. Snabbt delande celler ackumulerar en mindre dos under en handling av cellcykeln och skadas därför mindre. Sådana celler är mer kapabla att tolerera strålning utan betydande funktionsnedsättning. Därför, vid bestrålning i subletala doser, bör varje faktor som ökar varaktigheten av mitos eller meios öka strålningsskadan, vilket orsakar en ökning av frekvensen av strålningsinducerade kromosomomarrangemang och en starkare hämning av tillväxthastigheten.

Kriterier för effekten av joniserande strålning på växter. Eftersom strålkänslighet är ett komplext, komplext fenomen, bestämt av många faktorer, bör man uppehålla sig vid de bedömningsmetoder och kriterier efter vilka växternas strålkänslighetsgrad bedöms. Vanligtvis används följande kriterier som sådana kriterier: undertryckande av mitotisk aktivitet under celldelning, procentandelen skadade celler i den första mitosen, antalet kromosomavvikelser per cell, procentandelen av frönsgroning, försämring av växternas tillväxt och utveckling, radiomorfoser, andelen klorofyllmutationer, växternas överlevnad, och i slutändan blir resultatet en fröskörd. För en praktisk bedömning av minskningen av växtproduktiviteten från exponering för strålning används vanligtvis de två sista kriterierna: växternas överlevnad och deras avkastning.

Kvantitativ bedömning av växters strålkänslighet enligt överlevnadskriteriet fastställs av indikatorn LD50 (eller LD50, LD100). Detta är den dos vid vilken 50 % (eller 70, 100 %) av alla exponerade individer dör. LD50-indikatorn kan också användas för att bedöma skördeförluster till följd av strålskador på växter. I det här fallet visar det vid vilken dos av bestrålning av växter deras avkastning minskar med 50%.

Strålningskänslighet hos växter under olika perioder av deras utveckling. I processen för tillväxt och utveckling förändras växternas strålkänslighet avsevärt. Detta beror på det faktum att under olika perioder av ontogenes skiljer sig växter inte bara i sin morfologiska struktur, utan också i den olika kvaliteten på celler och vävnader, såväl som i de fysiologiska, biokemiska processerna som är karakteristiska för varje period.

Under akut bestrålning av växter i olika perioder av ontogeni reagerar de olika beroende på organogenesstadiet vid tidpunkten för bestrålningens början (Fig.). Strålning orsakar skador på dessa organ i växter och en förändring av de processer som bildas och fortgår under exponeringsperioden. Beroende på storleken på stråldosen kan dessa förändringar vara antingen stimulerande eller skadliga.

Strålningsskador på växter i en eller annan grad påverkar alla organ och alla funktionella system i kroppen. De mest känsliga "kritiska organen", skador på vilka bestämmer utvecklingen och resultatet av strålningsskador på växter, är meristematiska och embryonala vävnader. Den kvalitativa karaktären hos växters reaktion på deras bestrålning beror på den biologiska specificiteten hos växternas morfofysiologiska tillstånd under perioden för ackumulering av huvuddosen av strålning.

Fluktuationer i växternas radioresistens under ontogeni (Batygin, Potapova, 1969)

Enligt huvudskottets nederlag visar alla kulturer den största känsligheten för strålningsverkan under den första perioden av vegetation (steg I och III av organogenes). Bestrålning av växter under dessa perioder hämmar tillväxtprocesser och stör den ömsesidiga koordinationen av fysiologiska funktioner som bestämmer formningsprocesser. Vid strålningsdoser som överstiger deras kritiska värden för en viss gröda (LD70), observeras i alla fall döden av huvudskottet av spannmålsväxter.

Om växter bestrålas i de tidiga stadierna av organogenesen (I och V), bildas ytterligare skott, som under gynnsamma säsongsförhållanden hinner nå mognad och producera en gröda som till viss del kompenserar för förlusterna i samband med döden av huvudskottet. Bestrålning av växter på VI-stadiet av organogenesen - under bildandet av pollenmoderceller (meios) - kan leda till betydande sterilitet och förlust av spannmålsutbyte. En kritisk dos av strålning (till exempel 3 kR för vete, korn och ärter) under denna period orsakar fullständig sterilitet av blomställningarna i huvudskotten. Ytterligare roterande eller förgrenade skott som utvecklas i dessa växter vid ett relativt sent tillfälle hinner inte slutföra sin utvecklingscykel och kan inte kompensera för skördeförluster från huvudskotten.

När växter bestrålas i samma stadium VI av organogenes under bildandet av mononukleära pollenkorn, ökar motståndet mot verkan av joniserande strålning i växter avsevärt. Till exempel, när vete bestrålas med en dos på 3 kR under meiosperioden, är spannmålsutbytet praktiskt taget lika med noll, medan när växter bestrålas under bildandet av mononukleärt pollen observeras en avkastningsminskning med 50 %. I efterföljande stadier av organogenes ökar växternas motståndskraft mot strålningsverkan ännu kraftigare. Bestrålning av växter under blomning, embryogenes och spannmålsfyllning vid samma doser orsakar inte en märkbar minskning av deras produktivitet. Följaktligen inkluderar de mest känsliga perioderna frönsgroning och övergången av växter från ett vegetativt till ett generativt tillstånd, när fruktorganen läggs. Dessa perioder kännetecknas av ökad metabolisk aktivitet och hög intensitet av celldelning. Växter är mest motståndskraftiga mot strålning under mognadsperioden och under perioden av fysiologisk frövila (tabell). Spannmålsgrödor är mer strålkänsliga i faserna av knoppning, rotation och kurs.

Överlevnaden för vintergrödor under deras bestrålning under höst-vinter-vårperioden ökar märkbart när vintergrödor sås tidigast av de fastställda datumen. Detta beror uppenbarligen på det faktum att de bestrålade växterna, som lämnar sig starkare före vintern, i ett tillstånd av full jordning, visar sig vara mer motståndskraftiga mot konsekvenserna av strålningens verkan.

En liknande regelbundenhet i minskningen av spannmålsskörd under bestrålning av växter i olika utvecklingsfaser erhölls även för andra grödor. Spannmålsbaljväxter har den högsta strålkänsligheten under spirningsperioden. Den kraftigaste minskningen av avkastningen av grönsaksgrödor (kål, rödbetor, morötter) och potatis observeras när de utsätts för joniserande strålning under groningsperioden.

Alla spannmålsgrödor har maximal strålkänslighet i startfasen. Beroende på växternas biologiska egenskaper finns det en viss skillnad. Havre visar alltså maximal strålkänslighet i slutet av tubingångsfasen och under panikelbildningen.

Minskad spannmålsskörd av vintergrödor (vete, råg, korn) beroende på bestrålningen av växter med γ-strålar i olika faser av växtutvecklingen, % till icke-bestrålad kontroll

Den negativa effekten av extern γ-bestrålning har mindre effekt på spannmålsgrödors produktivitet när de bestrålas i jordfräsningsfasen. Med partiella skador på växter uppstår ökad jordning och i allmänhet kompenseras minskningen av avkastningen genom bildandet av sekundära rotationsskott. Bestrålning av spannmålsgrödor under mjölkmognadsperioden orsakar inte en märkbar ökning av öronens sterilitet.

2 Effekten av extern joniserande strålning på kroppen

2.1 Alternativ för eventuell strålningskraft

Källor till joniserande strålning (radionuklider) kan vara utanför kroppen och (eller) inuti den. Om djur utsätts för strålning utifrån, då talar de om extern exponering, och effekten av joniserande strålning på organ och vävnader från inkorporerade radionuklider kallas inre bestrålning. Under verkliga förhållanden är olika alternativ för både extern och intern bestrålning oftast möjliga. Sådana alternativ kallas kombinerade strålskador.

Dosen av extern exponering bildas huvudsakligen på grund av påverkan av γ-strålning; α- och β-strålning ger inte ett betydande bidrag till den totala externa exponeringen av djur, eftersom de huvudsakligen absorberas av luften eller hudens epidermis. Strålningsskador på huden av β-partiklar är möjliga främst när boskap hålls i öppna områden vid tidpunkten för nedfallet av radioaktiva produkter från en kärnvapenexplosion eller annat radioaktivt nedfall.

Naturen för extern exponering av djur över tid kan vara olika. Olika alternativ är möjliga enda exponering när djur utsätts för strålning under en kort tidsperiod. Inom radiobiologi är det vanligt att överväga en enda exponering för strålningsexponering i högst 4 dagar. I alla fall där djur exponeras för extern bestrålning intermittent (de kan variera i varaktighet), finns det fraktionerad (intermittent) bestrålning. Med kontinuerlig långvarig exponering för joniserande strålning på djurkroppen talar de om långvarig bestrålning.

Tilldela gemensamt (total) exponering där hela kroppen utsätts för strålning. Denna typ av exponering sker till exempel när djur lever i områden som är förorenade med radioaktiva ämnen. Dessutom, under villkoren för särskilda radiobiologiska studier, lokal bestrålning, när en eller annan del av kroppen utsätts för strålning! Med samma stråldos observeras de allvarligaste effekterna vid total exponering. Till exempel, när man bestrålar hela djurkroppen i en dos av 1500 R, noteras nästan 100% av deras död, medan bestrålning av ett begränsat område av kroppen (huvud, lemmar, sköldkörtel, etc.) inte gör det. orsaka allvarliga konsekvenser. I det följande behandlas konsekvenserna av endast allmän extern exponering av djur.

2.2 Effekt av joniserande strålning på immunitet

Små doser av strålning verkar inte ha någon märkbar effekt på immunförsvaret. När djur bestrålas med subletala och dödliga doser uppstår en kraftig minskning av kroppens motståndskraft mot infektioner, vilket beror på ett antal faktorer, bland vilka den viktigaste rollen spelas av: en kraftig ökning av permeabiliteten av biologiska barriärer ( hud, luftvägar, mag-tarmkanalen, etc.), hämning av de bakteriedödande egenskaperna hos huden, blodserum och vävnader, en minskning av koncentrationen av lysozym i saliv och blod, en kraftig minskning av antalet leukocyter i blodomloppet, hämning av det fagocytiska systemet, negativa förändringar i de biologiska egenskaperna hos mikrober som permanent bor i kroppen - en ökning av deras biokemiska aktivitet, en ökning av patogena egenskaper, en ökning av resistens och andra

Bestrålning av djur i subletala och dödliga doser leder till det faktum att från stora mikrobiella reservoarer (tarm, luftvägar, hud) kommer en enorm mängd bakterier in i blodet och vävnaderna.! Samtidigt särskiljs en period av sterilitet villkorligt (dess varaktighet är en dag), under vilken mikrober praktiskt taget inte detekteras i vävnader; perioden för kontaminering av regionala lymfkörtlar (sammanfaller vanligtvis med den latenta perioden); den bakteriemiska perioden (dess varaktighet är 4-7 dagar), som kännetecknas av uppkomsten av mikrober i blodet och vävnaderna, och slutligen perioden för dekompensation av skyddsmekanismer, under vilken det finns en kraftig ökning av antalet mikrober i organ, vävnader och blod (denna period inträffar några dagar innan djurets död).

Under påverkan av stora doser av strålning, som orsakar partiell eller fullständig död för alla bestrålade djur, är kroppen obeväpnad både mot endogen (saprofytisk) mikroflora och exogena infektioner. Man tror att under höjden av akut strålningssjuka är både naturlig och artificiell immunitet kraftigt försvagad. Det finns dock data som indikerar ett mer gynnsamt resultat av förloppet av akut strålsjuka hos djur som utsatts för immunisering före exponering för joniserande strålning. Samtidigt har det experimentellt fastställts att vaccination av bestrålade djur förvärrar förloppet av akut strålsjuka, och av denna anledning är det kontraindicerat tills sjukdomen försvinner. Tvärtom, några veckor efter bestrålning i subletala doser, återställs produktionen av antikroppar gradvis, och därför, redan 1-2 månader efter strålningsexponering, är vaccination helt acceptabelt.

2.3 Dödsvillkor för djur efter exponering för strålning i dödliga doser

Med en enda bestrålning av husdjur i doser som orsakar en extremt allvarlig grad av akut strålsjuka (mer än 1000 R) dör de vanligtvis inom den första veckan efter strålningsexponering. I alla andra fall observeras dödliga utfall av akut strålsjuka oftast inom 30 dagar efter exponering.1! Dessutom, efter en enda bestrålning, dör de flesta av djuren mellan den 15:e och 28:e dagen (fig.); med fraktionerad bestrålning med dödliga doser inträffar djurens död inom två månader efter strålningsexponering (Fig.).

Som regel dör unga djur tidigare efter bestrålning i dödliga doser: dödligheten hos djur noteras vanligtvis på den 13-18:e dagen. För alla åldersgrupper av djur som bestrålas i dödliga doser är tidigare död karakteristisk vid de högsta doserna av strålningsexponering (Fig.). Detta fenomen kan dock ses mer som en trend än en regelbundenhet, eftersom det finns mycket experimentella data om djurs tidiga död när de bestrålas med relativt låga doser av strålning.

Dödlighet hos får efter yttre γ -exponering för dödliga doser (Peich et al., 1968)

Dödlighet hos getter som exponeras för fraktionerad röntgenstrålning (Tylor et al., 1971)

Man bör komma ihåg att med fraktionerad bestrålning beror tidpunkten för djurens död främst på doshastigheten. Så, med daglig bestrålning av åsnor i en dos av 400 R, dog alla djur mellan den 5:e och 10:e dagen. I experiment där dosen av daglig exponering var 50 och 25 R var medellivslängden efter påbörjad strålexponering 30 respektive 63 dagar. Dessutom påverkas livslängden starkt av djurens artegenskaper. Med fraktionerad daglig bestrålning av grisar i en dos av 50 R visade sig deras medellivslängd vara 205 dagar, vilket är 6,4 gånger högre än medellivslängden för åsnor under samma förhållanden för strålningsexponering.

Dödlighet hos kor vid olika tidpunkter efter γ-bestrålning (Brown et al., 1961)

2.4 Ekonomiskt användbara egenskaper hos djur som utsätts för joniserande strålning

I princip kan alla husdjur som utsätts för joniserande strålning delas in i två kategorier. Den första kategorin inkluderar djur som har fått dödliga doser av strålning. Deras livslängd från och med bestrålningsögonblicket är relativt kort, men i vissa situationer kan produktiviteten hos dödligt drabbade djur vara av visst intresse.

Kors mjölkproduktivitet under de första 10-12 dagarna efter exponering för strålning ändras något och sjunker sedan kraftigt, och redan 2 dagar före djurens död upphör laktationen helt. Djurens köttproduktivitet, som vanligtvis kännetecknas av dynamiken i levande vikt, förändras också obetydligt: ​​minskningen av kroppsvikten hos dödligt drabbade djur (om det inträffar), överstiger som regel inte 5-10%. Äggvärpning hos värphöns utsatta för dödliga doser av strålning upphör inom de närmaste 5-7 dagarna. Det finns ingen anledning att prata om ullproduktiviteten hos dödligt påverkade får, eftersom de har intensiv hårborttagning 7-10 dagar efter exponering för strålning.

Hos djur som överlever efter exponering för dödliga eller subletala doser (andra kategorin), minskar produktiviteten under en kort tid. Till exempel, när kor bestrålades 60 dagar före kalvning med en dos på 400 R, var deras mjölkproduktion under de första 10-12 veckorna lägre än kontrollen med 5-10%. Efter upprepad bestrålning med en dos på 350 R 18 veckor efter amningsstart minskade mjölkavkastningen med 16 % under den första veckan efter bestrålningen, med 8 % i vecka 5 och med 6 veckor
produktiviteten hos bestrålade kor återgick till det normala. Preliminärt kan man anse att bestrålning av kor i doser som kan orsaka partiell död hos en mjölkbesättning leder till en minskning av mjölkavkastningen per laktation med i genomsnitt 5-8%.

Överlevande djur som utsätts för strålning i halvdödliga doser (eller nära dem) har också andra negativa effekter. Så efter dubbel bestrålning av grisar (480 rad + 460 rad efter 4 månader) noterades en minskning av viktökningen: 2 år efter strålningsexponering hade de bestrålade djuren en kroppsvikt som var 45 kg lägre än kontrollgrisarna. Den förväntade livslängden för grisar minskar med i genomsnitt 3 % för varje 100 rad av extern exponering av djur (Fig.). Vid bestrålning av White Leghorn-kycklingar i en dos av 800 R (dödligheten hos kycklingar var i genomsnitt 20%), observeras en märkbar minskning av äggläggningen (Fig.).

Stråldoser som orsakar akut strålsjuka av lindrig eller måttlig svårighetsgrad påverkar vanligtvis inte lantbruksdjurens produktivitet nämnvärt. Till exempel, efter extern γ-bestrålning vid en dos av 240 R under de kommande 40 veckorna, hade tjurarna en ökning i kroppsvikt på 131 kg (i kontrollgruppen 118 kg). Grisar exponerade för kronisk bestrålning i doser på 360–610 R (doshastighet 1,4 R/h) hade en ganska hög genomsnittlig daglig ökning (500–540 g) under hela exponeringsperioden och de efterföljande 90 dagarna av experimentet, och i denna indikatorn skilde sig inte från kontrollgrupperna (cirka 470 g). En liknande bild observerades med fraktionerad bestrålning av grisar vid en dos av 50 R/dag. Ingen minskning av äggläggningen hittades hos kycklingar efter bestrålning vid en dos av 400 R, och vid en dos av 600 R minskade äggläggningen med cirka 20 % först under det första decenniet efter exponeringen.

När lantbruksdjur bestrålas i det subletala dosintervallet, observeras inga signifikanta förändringar i deras produktiva egenskaper (såvida inte djuren naturligtvis hålls under normala förhållanden och förses med lämplig diet). När djur bestrålas med absolut dödliga doser minskar produktiviteten, men kvaliteten på animalieprodukter är fortfarande ganska hög. Vid långvarig utfodring till djur av produkter som erhållits från får och kor som är dödligt drabbade av strålning, observeras inga patologiska förändringar både hos de som konsumerar dessa produkter och hos deras avkomma. Men när man använder produkter från strålningspåverkade djur för näring, rekommenderas det att utföra bakteriologiska studier och lämplig kulinarisk bearbetning med särskild omsorg.

2.5 Djurens reproduktionsförmåga

Djurens könskörtlar är mycket känsliga för verkan av joniserande strålning. När män bestrålas med subletala doser uppstår strålningsskador på sädesepitelet i seminiferösa tubuli, såväl som spermatogoni och spermatocyter; mogna och bildade spermier anses vara radioresistenta. Höga doser av strålning orsakar nästan fullständig förstörelse av sädesepitelet och efterföljande dämpning av spermieproduktionen, medan bestrålning av män med medelstora och låga doser initialt leder till en minskning av spermatogenesen, och sedan noteras dess gradvisa återhämtning (Fig.). En minskning av ejakulatets volym, en minskning av koncentrationen och rörligheten av spermier i ejakulatet, uppkomsten av ett stort antal fula spermier, en minskning av spermiernas biologiska användbarhet och dess befruktningsförmåga är mycket karakteristiska. Dessutom minskar vikten av testiklarna: med γ-bestrålning av galtar i en dos av 400 R, minskade vikten av testiklarna med 30%, och med bestrålning av hanar i en dos av 500 R, minskade den med 3 gånger jämfört med med vikten av testiklarna hos kontrollhanar.

Påverkan av yttre γ - exponering av kycklingar i en dos av 800 R för äggproduktion av överlevande kycklingar (Maloniy, Mrats, 1969)

Spermieproduktion av galtar exponerade för extern γ-bestrålning i subletala doser (Paquet et al., 1962).

Bestrålning vid en dos av 400 R hos vissa galtar orsakar långvarig infertilitet (galt nr 5)

Om stråldoserna inte är för höga, sker det med tiden en partiell eller fullständig återställning av reproduktionsfunktionen hos män. I experiment på baggar, till exempel, fann man att med bestrålning vid en dos av 100 R återställs spermiekvaliteten efter 4 månader, vid en dos av 430 R - först efter 12 månader. Observera att en liknande återhämtning av spermiekvalitet hos bestrålade galtar och tjurar observerades redan efter 56 månader, dvs ungefär dubbelt så snabbt som hos baggar.

Joniserande strålning påverkar också kvinnors reproduktionsfunktion. Hos bestrålade djur skadas alla typer av celler i en fungerande äggstock och dör delvis (särskilt primära och sekundära folliklar, mogna ägg), astrala cykler störs. Man bör dock komma ihåg att snart efter bestrålning (även med genomsnittliga dödliga doser) återställs honornas reproduktionsfunktion och de kan producera livskraftiga avkommor. Till exempel fanns det ingen minskning av fertiliteten hos vuxna kor som exponerades för dubbel (med ett uppehåll på 2 år) strålningsexponering vid doser på 400 R.

De allvarligaste konsekvenserna observeras när djur utsätts för joniserande strålning under sin prenatala utveckling. De flesta av embryona dör under pre-implantationsperioden, det vill säga under den period då det utvecklande befruktade ägget ännu inte har införts i tjockleken av livmoderslemhinnan (hos får och grisar - i de första 13, hos kor - i första 15 dagarna efter befruktning), eller genomgår resorption (resorption) omedelbart efter implantation. När dräktiga djur bestrålas under den huvudsakliga organogenesen (hos får - den 17-19:e, hos grisar - den 15-18:e, hos kor - den 22-27:e dagen), även vid relativt låga doser av strålningsexponering (200-300 R) i många fall är resorption av embryot möjlig, och överlevande embryon upplever tillväxthämning, uppkomsten av missbildningar, en ökning av neonatal dödlighet och en minskning av förväntad livslängd. Till exempel observerades fall av sammansmälta fingrar på fram- och bakbenen hos avkomman under bestrålning av gravida kvinnor på den 12-14:e dagen av graviditeten i en dos av 400 R. När djur bestrålas i senare skeden av dräktigheten minskar fostrets strålkänslighet något.

När man studerade konsekvenserna av verkan av joniserande strålning på kroppen under fosterutvecklingen fann man en exceptionellt hög känslighet hos fostrets reproduktionssystem för strålningsverkan. Under kronisk bestrålning av suggor under 108 dagars dräktighet (y-bestrålningsdoser från 1 till 20 rad/dag, varaktighet för daglig bestrålning 22 timmar), fortskred dräktigheten hos djur normalt, suggornas allmänna tillstånd, antalet levande smågrisar i kull och deras livsduglighet efter förlossningen skilde sig inte från samma indikatorer i kontrollgrupperna av djur. Samtidigt, även när dräktiga suggor bestrålas med en dos på 1 rad/dag, finns en signifikant minskning av det totala antalet könsceller (hos djur av båda könen) hos nyfödda smågrisar. Således, i boleter, var antalet gonocyter (de primära prekursorerna för könsceller) endast 3 % av kontrollen, och hos honor var antalet överlevande oocyter lika med 7 % av oocyterna hos kontrollgrisar. Bestrålning i livmoderns utveckling var orsaken till en minskning av spermieproduktionen (med 83%), en ökning av antalet defekta spermier från 2,8% (kontroll) till 11,4 °/o, vilket ledde till infertilitet hos 4 av 10 galtar. Trots en signifikant minskning av antalet primära och växande folliklar hos bestrålade gyltor, var deras reproduktionsförmåga i den första kullen densamma som hos kontrolldjur, men efter återparning visade sig 4 av 23 suggor vara infertila. Bestrålning av dräktiga suggor med en dos på 0,25 rad/dag påverkar praktiskt taget inte avkommans reproduktionsfunktion.

Bibliografi

1. Annenkov B.N., Yudinneva E.V. Fundamentals of agricultural radiology - M.: Agropromizdat, 1991. - 287 s.: ill.

2. Starkov V.D., Migunov V.I. Strålningsekologi. Tyumen: FGU IPP "Tyumen", 2003, 304 sid.

ANVÄNDBAR STRÅLNING

Om Herren Gud gjorde mig äran att fråga

min åsikt om världens skapelse, då skulle jag

rekommenderas att skapa det bättre, och viktigast av allt - enklare

KUNGEN ALFONSE AV CASTILIEN XIII-TAL

Förmodligen har var och en av oss upprepade gånger haft idén om hur komplex och genialiskt en levande cell är organiserad. Det verkar vara genomtänkt till slutet och så perfekt att det inte går att förbättra. Under evolutionsprocessen omarbetades alternativen för optimal celldesign miljontals gånger och miljontals alternativ förkastades. De mest genomarbetade, färdiga och perfekta proverna återstod. Men under de senaste decennierna har forskare på ett övertygande sätt bevisat möjligheten att förbättra växter och andra organismer med hjälp av joniserande strålning och radioaktiva isotoper.

I Paris, i distriktet Jardep do Plante, finns ett litet hus. Det tillhör Naturhistoriska nationalmuseet. Det finns en blygsam tavla på väggen och på den finns inskriptionen "I laboratoriet för tillämpad fysik från museet upptäckte Henri Becquerel radioaktivitet den 1 mars 1896." Tre kvarts sekel har gått sedan dess.Antog någon av Becquerels mest skarpsinniga landsmän att sjuttio år senare radioaktiva isotoper skulle komma att användas i stor utsträckning inom jordbruk, biologi, medicin? Att taggade atomer kommer att vara pålitliga assistenter för människan i att lösa de mest angelägna problemen? Och att det slutligen, med hjälp av inträngande strålning av vissa radioaktiva isotoper, kommer att vara möjligt att öka utbytet av spannmål?

Med joniserande strålning är det verkligen möjligt att förändra levande organismer i den riktning som är nödvändig för en person.

För några år sedan i Moldavien på våren kunde man på vägarna möta en skåpbil med en inskription på karossen "Atoms for the World" Detta är inte en enkel lastbil, utan en mobil bestrålare för behandling av frö före sådd. Dess "atom är ett hjärta" - en stor behållare med en gammaaktiv isotop av cesium -137 På tröskeln till sådden lämnar en skåpbil åkern En lastbil med majsfrön kör fram till den En bandtransportör är påslagen Frön hälls i en behållare med en radioaktiv isotop av cesium Helt isolerad från direktkontakt med isotopen, fröna bestrålas samtidigt med gammastrålar i erforderlig dos. Kontinuerlig jetkorn rinner genom bunkern. Sedan hamnar det på en annan transportör och hälls i påsar på en annan. bil Försådd bestrålning av frön är klar Frön kan sås.

Varför bestråla majsfrön? Träning för sådd av frön är en metod för att öka avkastningen av jordbruksgrödor. Den kan användas för att påskynda mognad av växter och förbättra deras användbara egenskaper.

Det finns tio krukor med majsplantor i olika höjder på laboratoriebordet. Under signaturen längst till vänster: "Kontroll", under var och en av de andra siffrorna - 100, 300, 500, 800 ... Och så vidare upp till 40 000. olika doser av strålning på vegetationens 13:e dag.

När frön bestrålas i dosen 100 och 300 röntgen är plantornas höjd densamma som i kontrollgruppen.Vid en bestrålningsdos på 500 röntgen är plantorna en och en halv gång högre än kontrollen. Men sedan, när dosen ökar, minskar storleken på plantorna.Vid en dos av 8000 röntgener verkar växterna vara dvärgar.Vid en dos av 40.000 syns de knappt.

Några sidor senare klistras ett fotografi in i samma laboratoriejournal Detta är rötterna till samma växter Nästan samma mönster Vid en viss dos gammastrålar en kraftig ökning av tillväxten och sedan en gradvis minskning Kl. höga doser hämmas rottillväxten kraftigt.

Först sätter de experiment i laboratoriet, sedan upprepas experimenten i fält. Experiment på fältet är som en generalrepetition på teatern, som den senaste tentamen, varefter resultaten av experimentella studier kommer att användas i praktiken under tre år visade att bestrålning av fröer vid en dos av 500 röntgener ökar utbytet av grön massa majs med 10-28 procent Ensilage som erhållits från sådana växter innehåller mer protein, fetter, kvävefria ämnen, fibrer, kolhydrater

Och om du bestrålar rädisafrön.

Det finns två klasar av rädisor av samma sort på försöksledarens bord. Mängden rädisa i varje knippe är densamma. Men rädisan till vänster är mycket tjockare och köttigare. Jämfört med den verkar rädisan till höger mager. Men det högra gänget är en vanlig, så att säga, "normal" rädisa. Den fylliga släktingen till vänster är en rädisa som odlats från bestrålade frön. När frön av denna sort bestrålas,! gammastrålar vid en dos av 500 röntgener ökade utbytet med 37 procent! Att samla in 100 eller 137 kg rädisa är en betydande skillnad Och det här är från samma mängd frön, på samma mark och med samma omsorg Och kostnaden för bestrålning är extremt låg

I andra varianter av rädisor - "Ruby", "Rosa med vit spets", "Sax" - ökade utbytet med bestrålning vid en dos av 1000 roentgens. Och den bestrålade "Saxen" var också saftigare och mognade tidigare än vanligt med 5 -6 dagar Försådd bestrålning av frön "Rubin" ökade inte bara avkastningen av rotgrödor, utan ökade också innehållet av vitamin C i dem. Med hjälp av joniserande strålning kan innehållet av vitamin A i rotgrödor också vara ökade till kontrollen ökade med 26 procent, och lagret av karoten - ett växtpigment som omvandlas till vitamin A i människokroppen - med 56.

Hur är det med majs? Bestrålning av frön i en dos av 500 röntgener ökade utbytet av grön massa med upp till 28 procent

Den stimulerande effekten av bestrålning av fröer före sådd har bevisats för gurkor, tomater, rödbetor, kål, salut, potatis, bomull, råg, korn...

Forskare har märkt en funktion. Dosen av joniserande strålning som orsakar stimuleringseffekten är olika inte bara för olika växtarter, utan även för olika sorter av samma art. Det visade sig dessutom inte vara samma sak för samma sort som sås i olika geografiska områden.

Således är den stimulerande dosen av bestrålning för gurkor av Nezhinsky-sorten, sådd i Moskva-regionen, 300 röntgener, och för att få samma resultat i Azerbajdzjan behövdes en dos på cirka 2000-4000 röntgener.

Låt oss ta majsfrön, massor av frön. Vi bestrålar dem under samma förhållanden med en dos gammastrålar som ger en stimulerande effekt. Vi kommer att dela upp dem i fyra lika stora grupper - 1000 stycken i varje. Vi kommer att så en grupp omedelbart efter bestrålning, den andra - om en vecka, den tredje - i två, den fjärde - om en månad. Låt oss nu vänta tålmodigt, fröna har spirat, plantorna har börjat utvecklas. Men vad är det? Växter som sås omedelbart efter bestrålning utvecklas snabbare än andra. I frön som såddes en vecka efter bestrålning var stimulanseffekten mindre uttalad. I frön sådda 2 veckor efter bestrålning observerades nästan inte utvecklingsacceleration. Frön som åldrats efter bestrålning i en månad grodde, men hade ingen stimulerande effekt. Så medan du lagrade något mystiskt ämne, försvann något slags stimulerande sakta.

Vad är problemet?

Vi går in i ett område där fakta fortfarande är vän med antaganden, där mycket ännu inte har utforskats. Det har fastställts att efter bestrålning bildas mycket aktiva fragment av molekyler, kallade Opi-radikaler, i fröna, som kan ingå reaktioner som är ovanliga för en frisk organism. Och det visade sig att efter bestrålning av frön minskar antalet radikaler gradvis med tiden. Det går några dagar och radikalerna försvinner helt. Ju högre temperatur och fuktighet som fröna lagras vid, desto snabbare försvinner radikalerna.

Vad händer när fröna faller ner i fuktig, solvarm jord? Näringsämnena som finns i fröna börjar passera till en löslig form och transporteras till embryot. I fröets så kallade aleuronlager aktiveras oxidativa processer, och produktionen av energirika föreningar börjar.Embryot vaknar, dess celler sväller och börjar dela sig. Processerna för tillväxt och utveckling av plantor börjar. Celler börjar dela sig och de behöver byggmaterial. Aktiviteten hos många enzymer ökar markant som ett resultat av bestrålning. Och när frön bestrålas börjar oxidativa processer fortskrida mycket mer intensivt. Och detta leder till snabbare utveckling och acceleration av fröns groning, till deras groning. Växter blir mer kraftfulla.

För inte så länge sedan publicerades en artikel i tidningen Courier, som ges ut av FN. Det stod att en av tre jordbrukare i Afrika faktiskt arbetade för fåglar, gnagare, skadedjur och mikroparasiter.

Naturligtvis är det svårt att intyga riktigheten i dessa siffror, men det faktum att förlusterna från skadedjur är enorma är ett faktum.

Experter har beräknat att skadedjur i jordbruket förstör så mycket spannmål på ett år att de skulle kunna föda 100 miljoner människor.

Hur kan joniserande strålning hjälpa jordbruket med skadedjursbekämpning?

Du vet redan: olika typer av växter har olika strålkänslighet. Vissa är ganska höga. Insekter är i allmänhet mycket strålningsresistenta. Bland dem finns det till och med märkliga förkämpar för radiostabilitet. Till exempel skorpioner. Men insekternas ägg och larver visade sig vara mer strålkänsliga. Och reproducerande insektsceller är också mer känsliga för strålning.

Systemet för att bekämpa skadeinsekter är enkelt. Spannmål passerar genom en transportör genom en behållare laddad med en radioaktiv isotop. Under en viss tid får den den dos av joniserande strålning som är nödvändig för att döda skadedjur. Sådant spannmål, naturligtvis , används inte som plantmaterial. Men det är helt ofarligt för människors näring. Efter bestrålning kommer spannmålen in i lagret - ett farligt skadedjur hotar det inte längre Samma metoder kan användas för att hantera skadedjur av torra frukter - insekter och deras larver, bestrålar "framtida kompotter" med gammastrålar i en dos på upp till 50 000 röntgener Och i Kanada föreslog de en metod för strålningskontroll av salmonella, kontaminerande äggpulver. Känner du till den sterila manliga metoden? Forskare har utvecklat det relativt nyligen. Insekter som utsätts för pontingstrålning under en viss utvecklingsperiod kan inte producera avkomma. "Sterila hanar" parar sig med normala honor. Honan kommer dock inte med avkomma Ju fler hanar kommer att steriliseras, desto fler möjligheter kommer honorna inte att ge avkomma. Om det finns många steriliserade insekter i flera generationer, så kommer avkomman att minska kraftigt. I vissa länder är ett farligt skadedjur liv - den så kallade spyflugan Den lägger sina ägg i saltlake av varmblodiga djur Ägg utvecklas till larver som orsakar sjukdomar och till och med dödsfall för boskap, vilda djur och vilt Spisflugan orsakar stor skada för ekonomin Och då bestämde de sig för att försöka metoden för strålningssterilisering på spyflugan De byggde en "fluga"-fabrik, där de födde upp och steriliserade flugor. Steriliserade insekter släpptes ut på det förorenade området. Resultatet var snabbt. Sjukdomen och dödligheten för boskap minskade dramatiskt. Kostnaden för "flugan"-fabriken inte bara lönade sig under det första året, utan gav också en lika stor vinst när det gäller kostnaderna. I USA, på ön Kurakoo, ett område på 435 kvadratkilometer, släpptes cirka 2 000 sterila spyflugor per kvadratkilometer. På ön förstörs blåsflugor praktiskt taget.

Idén om att konservera mat väcktes för länge sedan. Mat konserverades av de forntida egyptierna och ipki. Förmodligen är det äldsta sättet att konservera mat att torka den i solen. Med tiden har metoderna för konservering förändrats. Idag finns det ett kylskåp i nästan vilken stadslägenhet som helst. Men det modernaste sättet att konservera mat är att konservera dem med penetrerande strålning. Om till exempel färskt kött bestrålas med gammastrålar i en dos av 100 000 reptiler, då snarkar det. period i lagret är fem gånger längre kvaliteter Med hjälp av strålning förlängs hållbarheten på färsk fisk Bestrålad fisk i kylskåp behåller sina smakegenskaper i upp till 35 dagar, och utan strålbehandling under samma lagringsförhållanden - 7 - 10 dagar.

Nu letar de efter ett sätt att bevara kaviar, mjölk, frukt och skaldjur - krabbor, ostron, räkor med hjälp av gammastrålar.

Bestrålning av bär och frukter ger bra resultat. Bestrålade jordgubbar förvarade i kylskåp vid en temperatur på +4 grader förlorade inte sin fräschör eller arom under lång tid. Även erfarna smakare och experter kunde inte avgöra vilka av bären som bestrålades i " konserverande” doser. ? De har utmärkta smakegenskaper Och de kan odlas artificiellt under hela året Men under lagring försämras svamp snabbt, förlorar sin fräschör och smak, torkar ut och hatten vecklas ut, som gamla svampar Bestrålade champinjoner under långtidslagring såg ut som om de precis hade hämtats från ett växthus - åldrandet av svampar bromsades kraftigt, deras hattar vreds plötsligt, som hos unga svampar.

Nyligen kom ett reportage i pressen om strålkopiering av färger. De berömda holländska tulpanerna, bestrålade i en viss dos, placerade i en påse uppblåst med koldioxid, är lätta att transportera och kan lagras länge.Det verkade som att de precis hade plockats ur trädgården, deras kronblad var så färska .

Det är särskilt fördelaktigt att öka hållbarheten på grönsaker med hjälp av strålning.

Potatis har en allvarlig nackdel: under lagring gror de, knölarna skrumpnar och tappar sin smak. Många forskare vid olika forskningsinstitut i vårt land började arbeta med problemet med strålningskonservering av potatis. Många experiment har visat att bestrålning av knölar i en dos av 10 000 röntgener kraftigt saktar ner eller stoppar vårgroningen av potatis och inte minskar dess motståndskraft mot sjukdomar. Smakligheten hos bestrålad potatis försämras inte. Erfarna provare hittade inga förändringar i rätter tillagade av sådan potatis.

Problemet med bevarande av strålning utvecklas intensivt över hela världen. Och detta är naturligt, det medför alltför uppenbara ekonomiska fördelar. Vissa metoder för strålskydd har redan godkänts för praktisk användning. Andra har ännu inte lämnat laboratoriernas väggar, och viktigast av allt, många år av experiment pågår, som borde bevisa att bestrålade produkter är ofarliga för människor.

Växter är lättare att experimentera med än djur. Genom att arbeta med bestrålning av frön är det möjligt att utföra experiment på många tusen biologiska föremål samtidigt. Och det är därför statistiken hjälper en forskare avsevärt. Ja, och ekonomiskt är en sådan upplevelse mycket mer lönsam.

Har joniserande strålning använts för praktiska ändamål inom djurhållningen?

Djur är mycket känsligare för verkan av penetrerande strålning än växter. I vårt land utfördes ett sådant experiment på en av de moderna fjäderfägårdarna. Under flera timmar, under inkubationsprocessen, bestrålades kycklingägg i en dos av 1 -2 röntgen. Så små doser av strålning hade en stimulerande effekt: antalet kläckta kycklingar ökade och höns från bestrålade ägg hade större äggproduktion.

Kycklingar har "tur" eller är den stimulerande effekten av små doser joniserande strålning ett allmänt mönster?

Förmodligen gömmer sig även här generella mönster, i alla fall har läkare över hela världen sedan länge insett radonbadens helande effekt för människor.

Så den joniserande strålningen från radioaktiva isotoper kan rimligen användas av människor även inom jordbruket. Men den nyfikna läsaren har nog redan lagt märke till att det handlade om yttre källor till penetrerande strålar, i regel om gammastrålar som sänds ut av radioaktiv kobolt. Men det finns ett stort antal radioaktiva isotoper som avger till exempel "mjuka" beta-strålar, vars energi är låg. Radioaktivt kol C "och radioaktivt svavel B3®, biologiskt de viktigaste elementen, har just en sådan "mjuk" strålning. Energin från den penetrerande strålningen från en annan biologiskt viktig isotop - radioaktiv fosfor P3! är mycket högre, men den är också " mjukare" jämfört med "hårda" gammastrålar av kobolt Co0.

Möjligheterna att använda sådana "märkta" atomer i samhällsekonomin är också stora. Låt oss ge exempel.

För att besegra fienden måste du känna honom. För att framgångsrikt hantera farliga skadedjur inom jordbruket, med skadliga insekter, är det nödvändigt att studera deras liv väl.

Forskare märkte med radioaktiv fosfor sådana farliga insekter som gräshoppor, malariamyggor och fruktflugor. Denna metod användes för att bestämma gräshoppans flyghastighet och räckvidden för dess utbredning från de viktigaste avelscentra; fick reda på längden på flyg av malariamyggor. Fruktflugan visade sig vara en relativ hemmakropp. Den märktes med radioaktiv fosfor och släpptes ut i en apelsinlund. Under gynnsamma förhållanden rörde sig fruktflugorna inte mer än några hundra meter från sin livsmiljö.

Den information som erhölls gjorde det möjligt att beskriva platsen för barriärzonerna och utveckla ett system för försvar och kontroll av dessa insekter.

Insekticider - gifter för insekter, en av de moderna metoderna för att hantera dem. Låt oss införa en radioaktiv märkning i dessa kemiska föreningar. Indikatorn låter dig omedelbart svara på ett antal viktiga frågor. Hur beter sig dessa föreningar i insekters kropp, varför är de giftiga för dem? Hur gör man dem selektiva i handling - inte skadliga för människor, växter och nyttiga insekter? Kommer gifter in i jordbruksprodukter? När förlorar gifter sin toxicitet?

Experiment gjordes på våra äldsta vänner - bin. Till exempel matade de ett arbetsbi med radioaktiv fosfor, och det blev märkt. En räknare av radioaktiva partiklar placerades i kupan Och nu var det möjligt att fastställa hur många gånger om dagen ett arbetsbi flyger till jobbet, vad är dess arbetsdag och vad är flyghastigheten Eller gjorde det annorlunda Sockersötade lösningar med radioaktiv fosfor blandad med dem placerades på några fält. Ankomstbin rusade naturligtvis på det. Och sedan var det möjligt att avgöra exakt vilka fält som är mest populära bland bin. Och därav de praktiska lösningarna som kommer att bidra till att öka produktionen av outtröttliga arbetare .

Radioaktiva isotoper används i all forskning inom insekters biokemi och fysiologi. Betydelsen av dessa arbeten är tydlig, genom att studera till exempel aktiviteten hos hormoner och enzymer som styr utvecklingen och beteendet hos nyttiga insekter, kommer det att vara möjligt att använda insekter i människors intresse.

Forskare blev förvånade när de fick reda på hur snabbt vissa biokemiska processer sker i växter.

Flera blad av en växt placerades i en plexiglaslåda, en viss mängd koldioxid som är radioaktivt i form av kol injicerades i den och växten lämnades i solljus. Som ett resultat av fotosyntesen assimilerades koldioxid, passerade in i sammansättning av organiska ämnen och transporteras till olika delar av växten Prover togs med jämna mellanrum och mättes radioaktivitet Och det visade sig att rörelsehastigheten för nysyntetiserade föreningar med en uppåtgående ström är mycket betydande: dpem i solljus - 50- 100 centimeter per minut.Tidigare trodde man att allt kol i organiska ämnen bildas av stäpp från luftens koldioxid, även om det finns där hundradelar av en procept Först relativt nyligen, med hjälp av märkta atomer, var det möjligt att bevisa att koldioxid och kolsyrasalter som finns i jorden är intensiva.

Radioaktiv fosfor kan användas för att märka insekter och växter.

används av anläggningen. De transporteras aktivt från rötter till löv. Där, som ett resultat av fotosyntes, bildas kolhydrater från dem och organiska ämnen syntetiseras. Och härifrån följde en praktiskt viktig slutsats: för att öka avkastningen är det nödvändigt att berika jorden med koldioxid - att införa salter av kolsyra i jorden. Man kan även tillsätta så kallad gröngödsel i jorden, till exempel plöja in fleråriga gräs. Efter cirka 20-30 dagar börjar utsläppet av koldioxid, vilket fortsätter hela sommaren.

Så användningen av metoden för radioaktiva spårämnen visade sig vara användbar för vetenskapen om växtgödsel.

Vad och hur är det mer lönsamt att mata plantorna? Vilken tid? Vilken form av gödsel ska användas? Hur påverkas de av klimatförhållandena? Hur transporteras de i växter och var tas de upp?

Fosformärkt superfosfat, hydroxylapatit och andra gödningsmedel applicerades på jorden. Och det visade sig att majs 2,5 månader efter plantering absorberade fosfor bäst från trikalciumfosfat, sämre från superfosfat och ännu värre från hydroxiapatit. Man fann att bomull särskilt behöver matas med fosfor vid 10-20 dagars ålder och under blomningen.

Med hjälp av märkta atomer bestämdes mikroelementens roll i växternas liv - kobolt, mangan, zink, koppar. Det räcker till exempel att tillsätta 1-3 kilo bor per hektar åkermark till jorden, så kommer skörden av klöver att öka dramatiskt. Mangan ökar utbytet av sockerbetor, kopparsulfat - utbytet av spannmål på torvjordar.

En gång, vid en föreläsning om strålningsbiokemi, kom en student vid biologiska fakulteten vid Moskvas universitet fram till mig. Hon klagade över att det i vår tid hade bevisats omöjligheten av ett mirakel. "Det fanns visst hopp," sa hon, "när rapporter dök upp i pressen om existensen av en Bigfoot eller antagandet att det inte var Tunguska-meteoriten som föll till jorden, utan ett rymdskepp från okända planeter i en ojordisk civilisation. Så det gör du inte! Noggranna forskare visade snabbt att det inte kunde vara så.

Men hittade inte forskarna ett litet mirakel när de fann att enskilda träd i en skog kan byta näringsämnen med varandra genom sammansmälta rötter? I en eklund upptäcktes radioaktiv kaliumbromid som infördes i ett träd på 3 dagar i fem intilliggande ekar!

Kemiska föreningar märkta med radioaktivt kol, fosfor och svavel används särskilt ofta. Och naturligtvis, mikroelement och föreningar som kalium, natrium, järn ... Men du måste ha en god förståelse för forskningsproblemet för att kunna välja rätt radioisotop. Till exempel är halveringstiden för radioaktivt kol C "är cirka 6000 år. Denna radioisotop är för "ung" för att studera geologiska processer, men den är oumbärlig för studiet av metaboliska processer hos djur.

Med hjälp av radioaktivt kol kan du ta reda på vilka näringsförhållanden som är nödvändiga för att uppnå maximal produktivitet hos djuren eller hur näringsrikt foder smälts och vad som behöver införas i kossornas kost för att öka mjölkavkastningen.

Utan en bra teori kan det inte finnas någon bra praxis. Möjligheterna med metoden för radioaktiva isotoper för att lösa de mest komplexa teoretiska frågorna om biokemi, fysiologi och biofysik är obegränsade. Inom en arbetsdag kommer en forskare inte att ha tid att läsa även rubrikerna på artiklar och studier som beskriver användningen av radioaktiva isotoper för olika biologiska mål Även experter blir ofta förvånade över studier som använder märkta atomer.

Ibland löses komplexa biologiska problem helt enkelt. Ibland är det tvärtom: ett till synes enkelt biologiskt fenomen dechiffreras genom många års mödosamt arbete

Till exempel, från vilken beståndsdel, enklaste delar bildas komjölk och i vilka vävnader?

Frågan låter enkel, men det tog många dussintals forskare ansträngningar under många år för att besvara den.

För tre kvarts sekel sedan visste bara ett fåtal människor om förekomsten av radioaktiva isotoper. Idag har "nyttig strålning" blivit miljontals människors egendom. Albert Einstein sa: "Fenomenet radioaktivitet är den mest revolutionerande kraften i tekniska framsteg ända sedan den förhistoriska människan upptäckte elden."

Evgeny Romantsev. "Född av atomen"

Hem > Läromedel

2.2 Effekt av joniserande strålning på växter

I allmänhet är växter mer resistenta mot strålningsexponering än fåglar och däggdjur. Bestrålning i små doser kan stimulera växternas vitala aktivitet - Figur 3 - frögroning, rottillväxtintensitet, ansamling av grönmassa etc. Det bör noteras att den doskurva som visas i denna figur säkerligen upprepas i försök m.b.t. en mängd olika växtegenskaper för doser av strålningsexponering som orsakar hämning av processer. När det gäller stimulering är dosegenskaperna för processerna inte så uppenbara. I många fall observeras inte manifestationen av stimulering på levande föremål.

Figur 3 - Beroende av antalet grodda ögon av en potatissort på stråldosen

Stora doser (200 - 400 Gy) orsakar en minskning av växternas överlevnad, uppkomsten av deformiteter, mutationer och uppkomsten av tumörer. Störningar i växternas tillväxt och utveckling under bestrålning är till stor del förknippade med förändringar i ämnesomsättningen och uppkomsten av primära radiotoxiner, som stimulerar vital aktivitet i små mängder och undertrycker och stör den i stora mängder. Att tvätta bestrålade frön inom en dag efter bestrålningen minskar således den hämmande effekten med 50-70%.

Hos växter uppstår strålsjuka under påverkan av olika typer av joniserande strålning. De farligaste är alfapartiklar och neutroner som stör nuklein-, kolhydrat- och fettomsättningen i växter. Rötter och unga vävnader är mycket känsliga för strålning. Ett vanligt symptom på strålningssjuka är tillväxthämning. Till exempel, hos unga plantor av vete, bönor, majs och andra observeras tillväxthämning 20–30 timmar efter bestrålning med en dos på mer än 4 Gy. Samtidigt har olika forskare visat att bestrålning av lufttorka frön av många grödor med doser på 3-15 Gy inte bara leder till hämning av växternas tillväxt och utveckling, utan tvärtom bidrar till att accelerera många biokemiska processer. Detta tog sig uttryck i accelererande utveckling och ökad produktivitet.

Skillnader mellan arter, sorter och individuella växter i växternas strålkänslighet har fastställts. Till exempel uppstår symtomen på strålningssjuka i tradescantia när den bestrålas med en dos på 40 r, i gladiolus - 6000 r. Den dödliga dosen av bestrålning för de flesta högre växter är 2000-3000 r (absorberad dos i storleksordningen 20-30 Gy), och för lägre växter, såsom jäst, 30 000 r (300 Gy). Strålningssjuka ökar också växternas mottaglighet för infektionssjukdomar. Drabbade växter bör inte användas till mat och djurfoder, eftersom de kan orsaka strålsjuka hos människor och djur. Metoder för att skydda växter från strålsjuka har inte utvecklats tillräckligt.

2.3 Effekt av joniserande strålning på ryggradslösa djur

Strålningskänsligheten hos ryggradslösa djur varierar avsevärt: den halvdödliga dosen hos vissa ascidianer, coelenterater, leddjur och nematoder varierar från 30 till 50 Gy. Hos blötdjur är det i intervallet 120-200 Gy, i amöbor når detta värde 1000 Gy, och i ciliater är resistensen nära mikroorganismernas - LD 50 är i intervallet 3000-7000 Gy.

Strålningskänslighet beror både på organismens totala egenskaper och miljöns tillstånd, och på ontogenesperioden. Så i Drosophila är den halvdödliga dosen i vuxenstadiet 950 Gy, i puppstadiet 20-65 Gy, känsligheten hos ägg varierar beroende på tid från 2 till 8 Gy, och i larvstadiet är den 100 -250 Gy.

2.4 Effekt av joniserande strålning på ryggradsdjur

ryggradsdjurens känslighet för strålningsexponering är mycket högre än för de tidigare grupperna av organismer. De mest radioresistenta ormarna, där LD 50 ligger i intervallet från 80 till 200 Gy, hos salamander och duvor motsvarar det 25-30 Gy, hos sköldpaddor - 15-20 Gy, hos kycklingar - 10-15 Gy, för cyprinider - 5 -20 Gr, för gnagare 5-9 Gr. Däggdjur är ännu mindre resistenta mot strålning. Den halvdödliga dosen för hundar är 2,5-4 Gy och för apor 2-5,5 Gy. Djur har strålningssjuka. mest studerade i tama däggdjur och fåglar. Skilj mellan akut och kronisk strålsjuka. Akut inträffar vid en enda total exponering för exponeringsdoser: 1,5-2,0 Gy (mild), 2,0-4,0 Gy (medium), 4,0-6,0 Gy (svår) och över 6,0 Gr (extremt tung). Beroende på svårighetsgraden av förloppet av strålsjuka. hos djur, depression, aptitlöshet, kräkningar (hos grisar), törst, diarré (kan vara med slem, blod), en kortvarig ökning av kroppstemperaturen, håravfall (särskilt hos får), blödningar på slemhinnorna, försvagning av hjärtaktivitet, lymfopeni och leukopeni. Med ett extremt svårt förlopp - ostadig gång, muskelkramper, diarré och död. Återhämtning är möjlig med mild och måttlig sjukdomsförlopp. Kronisk strålningssjuka. utvecklas vid långvarig exponering för små doser av allmän gammastrålning eller radioaktiva ämnen som har kommit in i kroppen. Det åtföljs av en gradvis försvagning av hjärtaktivitet, dysfunktion av de endokrina körtlarna, utmattning, försvagning av resistens mot infektionssjukdomar. Behandlingen föregås av avlägsnande av djur från det förorenade området, avlägsnande av radioaktiva ämnen från ytterhöljena med vatten, rengöringsmedel och andra medel. Vid början av sjukdomen, en blodtransfusion eller blodersättning, rekommenderas intravenös administrering av en 25-40% glukoslösning med askorbinsyra. Vid infektion genom matsmältningskanalen används adsorbenter (en vattenhaltig blandning av benmjöl eller bariumsulfat med kaliumjodid), vid skador genom lungorna, slemlösande medel.

Med inre skador på djur frigörs radioaktiva ämnen från kroppen, förorenar den yttre miljön, och med mat (mjölk, kött, ägg) kan de komma in i människokroppen. Produkter från djur som genomgått strålskador används inte som mat eller foder till djur, eftersom de kan orsaka strålsjuka hos dem.

2.5 Effekten av joniserande strålning på människor

Det stora material som hittills ackumulerats, som erhållits i försök på djur, samt på basis av generalisering av långtidsdata om hälsotillståndet hos radiologer, radiologer och andra personer som exponerats för joniserande strålning, visar att med en enda enhetlig gammastrålning av hela kroppen, konsekvenser uppstår, sammanfattat i tabell 1

Dos, Gy *	Effekter
	döden inträffar inom några timmar eller dagar på grund av skador på det centrala nervsystemet.
	döden inträffar inom en till två veckor på grund av inre blödningar.
	50 % av de exponerade dör inom en till två månader på grund av skador på benmärgsceller.
	handikapp. Möjlig död.
	lägre nivå av utveckling av strålsjuka.
	kortvariga mindre förändringar i blodets sammansättning.
	bestrålning under fluoroskopi av magen (singel).
	tillåten nödexponering av personal (enkel).
	tillåten nödexponering av befolkningen (ensamstående).
	tillåten exponering av personal under normala förhållanden per år.
	tillåten exponering av befolkningen under normala förhållanden per år.
	den genomsnittliga årliga ekvivalentdosen på grund av alla strålkällor.

* - för γ- och elektronbestrålning är den absorberade dosen (Gy) lika med ekvivalentdosen (Sv).

Strålningssjuka, en sjukdom som uppstår vid exponering för olika typer av joniserande strålning. Människan, djur, mikroorganismer och växter utsätts ständigt utifrån för inverkan av gammastrålning från jordskorpan, kosmisk strålning och bestrålas från insidan av radioaktiva ämnen i människokroppen i försumbara mängder (46 K, 226 Ra, 222) Rn, 14°C, etc.). Utvecklingen av strålningssjuka. inträffar först när den totala stråldosen börjar överstiga den naturliga radioaktiva bakgrunden. Strålningens förmåga att orsaka strålsjuka beror på den biologiska effekten av joniserande strålning; ju större stråldos som absorberas, desto mer uttalad skadlig effekt av strålning.

Hos människor kan strålsjuka orsakas av extern strålning, när dess källa är utanför kroppen, och intern - när radioaktiva ämnen kommer in i kroppen med inandningsluft, genom mag-tarmkanalen eller huden. Strålningssjuka kan utvecklas med relativt likformig bestrålning av hela kroppen, vilket organ som helst eller del av kroppen. Det finns akut strålsjuka som härrör från en enda allmän exponering i relativt stora doser (hundratals rads), och en kronisk form, som kan vara resultatet av akut strålsjuka eller kronisk exponering för små doser (enheter av rads).

De allmänna kliniska manifestationerna av strålsjuka beror huvudsakligen på den totala dosen som tas emot. Med en enda total exponering för en dos på upp till 100 r (i storleksordningen 1 Gy) inträffar relativt små förändringar, vilket kan betraktas som ett tillstånd av den så kallade pre-illness. Doser över 100 r orsakar olika former av strålsjuka (benmärg, tarm) av varierande svårighetsgrad, där de huvudsakliga manifestationerna och resultatet av strålsjuka beror främst på graden av skada på de hematopoetiska organen.

Doser av en enstaka total exponering över 600 r (mer än 6 Gy) anses vara absolut dödlig; döden inträffar inom 1 till 2 månader efter bestrålning. I den mest typiska formen av akut strålsjuka, till en början, efter några minuter eller timmar, upplever de som fått en dos på mer än 200 r primära reaktioner (illamående, kräkningar, allmän svaghet). Efter 3-4 dagar avtar symtomen, en period av imaginärt välbefinnande börjar. En grundlig klinisk undersökning avslöjar dock den fortsatta utvecklingen av sjukdomen. Denna period varar från 14-15 dagar till 4-5 veckor.

Därefter förvärras det allmänna tillståndet, svagheten ökar, blödningar uppstår, kroppstemperaturen stiger. Antalet leukocyter i det perifera blodet efter en kortvarig ökning minskar progressivt, faller (på grund av skador på de hematopoetiska organen) till extremt låga antal (strålleukopeni), vilket predisponerar för utveckling av sepsis och blödningar. Varaktigheten av denna period är 2-3 veckor.

Det finns andra former av strålningssjuka. Till exempel, med total bestrålning i doser från 1000 till 5000 r (10-50 Gy), utvecklas en tarmform av strålningssjuka, som huvudsakligen kännetecknas av tarmskador, vilket leder till försämrad vatten-saltmetabolism (från riklig diarré) och nedsatt blod omlopp. En person med denna form dör vanligtvis inom den första dagen, förbi de vanliga faserna av utvecklingen av strålningssjuka. Efter total bestrålning i doser på mer än 5000 r (mer än 50 Gy) inträffar döden inom 1-3 dagar eller till och med vid själva bestrålningen från skada på hjärnvävnad (denna form av strålningssjuka kallas cerebral). Andra former av strålsjuka hos människor och djur bestäms huvudsakligen av exponeringsplatsen.

Kursens egenskaper och graden av störningar i strålningssjuka beror på individuell och ålderskänslighet; barn och äldre är mindre motståndskraftiga mot strålning, så allvarliga skador kan uppstå hos dem av lägre stråldoser. Under embryonal utveckling är kroppsvävnader särskilt känsliga för effekterna av strålning, så exponering av gravida kvinnor (till exempel användning av strålbehandling) är oönskad även i små doser.

Processen för återhämtning av kroppen efter bestrålning i måttliga doser sker snabbt. Vid milda former av strålsjuka kan uttalade kliniska manifestationer saknas. Vid mer allvarliga former av strålsjuka fördröjs perioden av fullständig återhämtning ibland upp till ett år eller mer. Som en avlägsen manifestation av strålningssjuka hos kvinnor noteras infertilitet, hos män - frånvaron av spermier; dessa förändringar är ofta tillfälliga. Efter många månader och till och med år, efter bestrålning, uppstår ibland grumling av linsen (den så kallade strålningsstarr). Efter akut strålsjuka kvarstår ihållande neurotiska manifestationer ibland fokala cirkulationsstörningar; det är möjligt att utveckla sklerotiska förändringar, maligna neoplasmer, leukemi, uppkomsten av missbildningar hos avkomman, ärftliga sjukdomar.

De karakteristiska egenskaperna hos kronisk strålningssjuka är varaktigheten och vågformningen av dess förlopp. Detta beror på manifestationer av skada, å ena sidan, och återställande och adaptiva reaktioner, å andra sidan. Med en övervägande lesion av ett eller annat organ eller vävnad finns det en diskrepans mellan djupet av skadan på de skadade strukturerna och tecknen på allmänna reaktioner i kroppen som är dåligt uttryckta eller dyker upp sent.

I de tidiga stadierna är de huvudsakliga kliniska manifestationerna olika störningar i nervregleringen av inre organs funktioner och först och främst det kardiovaskulära systemet. Det kan förekomma förändringar i den enzymatiska aktiviteten och sekretorisk-motoriska funktionen i mag-tarmkanalen; kränkningar av den fysiologiska regenereringen av hematopoiesis orsakar utvecklingen av leukopeni. Med fortsatt exponering och progression av sjukdomen förvärras alla manifestationer.

Behandling av akut strålsjuka syftar till att normalisera de hematopoetiska organen (benmärgstransplantation, blodtransfusion, administrering av nukleinsyror, hematopoetiska stimulantia), bekämpa infektioner (antibiotika), förhindra uppkomsten av blödningar (vitaminer), minska förgiftning (blödning, blod). ersättning), påverkar nervsystemet, etc. Vid kronisk strålningssjuka. ordinera en diet rik på proteiner och vitaminer, en lång vistelse i frisk luft, fysioterapiövningar; symtomatiska medel (hjärtat, neurotropa, normalisering av funktionen av mag-tarmkanalen, etc.). I strid med hematopoiesis - läkemedel som stimulerar det.

Lagstiftade normer för maximalt tillåtna doser och koncentrationer av radioisotoper för olika industrier och yrkesgrupper fastställs baserat på total exponering vid en dos på högst 50 mSv/år (5 rad/år) och garanterar säkerheten vid arbete med dessa ämnen. Exponeringsrisk kan uppstå vid brott mot arbetarskyddsregler eller i nödsituationer, under krigstid (användning av atomvapen av fienden).

Kärnexplosioner ökar kraftigt föroreningen av miljön med radioaktiva klyvningsprodukter, vilket leder till att mängden radioaktivt jod (111 I), strontium (90 Sr), cesium (137 Cs), kol (14 C), plutonium (239) Pu) och andra. Det finns ett hot om strålning som är farlig för hälsan och en ökning av antalet ärftliga sjukdomar. I sådana fall är skyddet mot joniserande strålning av avgörande betydelse för att förebygga utvecklingen av strålsjuka.

2.5.1 Doser till människor från olika källor Strålningspåverkan på människor är mycket olika, de kan, beroende på källornas placering i förhållande till organismen som utsätts för strålning, vara: - extern; - intern. Beroende på ursprung: - naturlig; - teknogen (antropogen). Beroende på fysiskt tillstånd nuklider: - gasformiga; - flytande; - fasta. Beroende på aktivitet: - mycket aktiva; - lågaktiva. Beroende på platsen för källan till joniserande strålning: - terrestrisk; - kosmisk. beroende på var du bor och arbetar . Således kan invånare i berg och landskap med en ökad strålningsbakgrund få doser flera gånger högre än de årliga belastningarna av invånare på slätten. Piloter och klättrare får också extra strålningsexponering. Tillåtna gränser anges i punkt 10 - strålsäkerhetsnormer, och på diagrammet - figur 4 visas de doser som en person tagit emot från olika källor. Diagrammet visar värdena för naturlig bakgrundsexponering, genomsnittliga doser mottagna från TV-skärmar och datorer, värdet av den tillåtna exponeringen, doser som erhållits från röntgenbilder av tänder och mage, och slutligen den planerade dosen för akut exponering. Det normaliserade värdet är också innehållet av vissa radionuklider av teknogent ursprung i livsmedel. Först och främst gäller detta radionuklider av cesium-137 och strontium-90. Diagrammet - figur 5 - visar innehållet av K-40 i livsmedel jämfört med det tillåtna innehållet av Cs-137 och Sr-90. Som följer av diagrammet är i många livsmedel halten av den naturliga radionukliden K 40 signifikant jämfört med det tillåtna innehållet i Cs -137 och Sr-90. I marken i territorier med hög antropogen förorening med cesium och strontium är innehållet av kalium-40 som regel många gånger högre än de genomsnittliga totala värdena för Cs 137 och Sr 90 . Bidraget från radioaktivt kalium är 12,3 % av det totala värdet av den genomsnittliga bakgrundsnivån för naturlig exponering av den mänskliga benmärgen och står för huvuddelen av den interna exponeringen.

Naturlig bestrålning av den mänskliga benmärgen, ett av de mest känsliga organen, består av exponering för kosmiska källor, vars totala värde når 50 μR / år, värdet av litosfäriska och atmosfäriska källor är också 50 μR / år.

Av grundämnena i kroppen spelar K 40 en betydande roll vilket ger 15 μR/år, andra grundämnen som finns inne i människokroppen ger ett mindre bidrag - Figur 6 - radon - 222 adsorberat i blodet ger 3 μR/år, kol - 14 - 1 ,6 μR/år, radon - 226 och radon -228 och deras dottersönderfallsprodukter ger också totalt 1,6 μR/år, och slutligen ger polonium - 210 och dottersönderfallsprodukter 0,4 μR/år.

2.6 Jämförelsevärden för strålkänslighet

Tabell 2 - Strålkänslighet för olika grupper av organismer

Ett objekt	LD 50 , Gr
bakterie
högre växter
Ryggradslösa djur
Ryggradsdjur

Som framgår av tabellen är intervallet för strålningsmotstånd hos vilda djur ganska brett. Mikroorganismer är mest motståndskraftiga mot verkan av joniserande strålning - de doser som kan orsaka deras död är hundratals och tusentals gråa. För ryggradslösa djur är intervallet för dödliga doser vanligtvis en storleksordning lägre än dessa värden, och för ryggradsdjur är de tiotals gråa, här är däggdjur mest känsliga för strålningsexponering. Baserat på data i tabell 2 kan vi dra slutsatsen att när den biologiska organisationen av objekt blir mer komplex, minskar deras motståndskraft mot strålning kraftigt.

Vanligtvis lever djur som bestrålas i en dos på 5 - 10 Gy i genomsnitt (med vissa undantag) från flera dagar till flera veckor. Strålningssyndrom i detta intervall av stråldoser kallas "benmärg" eller "hematopoetisk", eftersom nederlaget för kroppens hematopoetiska system, i första hand benmärgen, är av avgörande betydelse för dess resultat. Som ett resultat av djup hämning av celldelningsprocesser utarmas benmärgen. Resultatet av strålsjuka påverkas avsevärt av de hematopoetiska organens förmåga att återhämta sig, vilket beror på antalet bevarade stamceller.

I dosintervallet från 10 till 100 Gy är medellivslängden för däggdjur praktiskt taget oberoende av den absorberade dosen och är i genomsnitt 3,5 dagar. Effekten av oberoende av medellivslängden från storleken på stråldosen kallades "3,5-dagarseffekten", och det framväxande strålningssyndromet kallades "gastrointestinal". Det dödliga resultatet av detta syndrom är associerat med skador på tarmslemhinnan och magsäcken, hög känslighet för strålning från snabbt delande epitelceller och exponering av villi.

Bestrålning i doser som överstiger 100 Gy leder till att däggdjur dör, vilket inträffar under de första dagarna eller till och med några timmar. Hos döende djur finns det tydliga tecken på skador på det centrala nervsystemet, så detta strålningssyndrom kallas "cerebralt". Det finns ett kraftigt undertryckande av den vitala aktiviteten hos nervceller, vars reaktion på strålning i grunden skiljer sig från reaktionen från benmärgen och tarmarna genom frånvaron av cellförluster.

Om den absorberade dosen når 1000 Gy eller mer dör djuren omedelbart "under strålen". Mekanismen för sådan skada kan vara relaterad till det faktum att massiv strukturell skada på makromolekyler uppstår. Ibland kallas strålningssyndrom orsakat av exponering för så höga doser av joniserande strålning molekylär död.

I kroppens svar på verkan av joniserande strålning är det villkorligt möjligt att urskilja tre successivt utvecklande stadier i tiden; fysiska reaktioner, biofysiska processer och allmänna biologiska förändringar. Det fysiska stadiet - energiabsorption, jonisering och excitation av atomer och molekyler, bildandet av radikaler - sker inom mikro- och millisekunder. Biofysiska processer - intra- och intermolekylär energiöverföring, interaktion av radikaler med varandra och med intakta molekyler, intramolekylära förändringar - sker inom sekunder - millisekunder. Allmänna biologiska förändringar i cellen och kroppen - bildandet av stabila förändrade molekyler, brott mot den genetiska koden, transkription och översättning, biokemiska, fysiologiska och morfologiska förändringar i celler och vävnader, ibland slutar i kroppens död, kan inträffa inom några minuter - dagar eller sträcker sig i åratal.

Det har konstaterats att olika organ och vävnader skiljer sig mycket åt i deras känslighet för joniserande strålning, såväl som i deras roll i strålningspatologin och det slutliga resultatet av sjukdomen. Enligt morfologiska förändringar är deras strålkänslighet lokaliserad (enligt graden av minskande känslighet) i följande sekvens:

Organ för hematopoiesis;

könskörtlar;

Slemhinnor, spott-, svett- och talgkörtlar, hårpapiller, epidermis;

Mag-tarmkanalen;

Andningssystem;

Endokrina körtlar (binjurar, hypofys, sköldkörtel, pankreasöar, bisköldkörtel);

utsöndringsorgan;

Muskel- och bindväv;

Somatisk ben- och broskvävnad;

nervvävnad.

Hematopoetiska organ är de mest strålkänsliga, skador på benmärg, tymus, mjälte och lymfkörtlar är en av de viktigaste manifestationerna av akut strålsjuka. Betydande morfologiska och funktionella störningar observeras i alla hematopoetiska organ, och det är möjligt att upptäcka förändringar i blodsystemet strax efter exponering för strålning och även vid relativt låga doser av strålning.

Vanligtvis är processen med cellförödelse uppdelad i tre steg. Den första, som varar cirka 3 timmar, kännetecknas av en relativ konstanthet av innehållet av celler i de hematopoetiska vävnaderna. Det andra steget täcker tidsintervallet från 3 till 7 timmar efter bestrålning, det kännetecknas av en skarp och djup förödelse av benmärgen och lymfoida vävnader (antalet celler i benmärgsvävnaden kan minska med mer än hälften). I det tredje stadiet avtar cellförstörelsen och en ytterligare minskning av antalet celler sker i benmärgen till följd av reproduktionsdöd, såväl som den pågående differentieringen av vissa celler och deras migration till blodet. Varaktigheten av det tredje steget är proportionell mot stråldosen.

Salttolerans

Växter som är resistenta mot salthalt kallas halofyter (från grekiska galos - salt, Phyton - växt). De skiljer sig från glykofyter - växter av icke-salthaltiga vattenkroppar och jordar - i ett antal anatomiska och metaboliska egenskaper. Hos glykofyter minskar salthalten celltillväxt genom förlängning, stör kvävemetabolismen och ackumulerar giftig ammoniak.

Alla halofyter är indelade i tre grupper:

1. Äkta halofyter (euhalofyter) är de mest resistenta växterna som ackumulerar betydande mängder salter i vakuoler. Därför har de en stor sugkraft, vilket gör att de kan absorbera vatten från mycket salthaltig jord. Växter i denna grupp kännetecknas av bladens köttighet, som försvinner när de odlas på icke-salthaltiga jordar.

2. Saltproducerande halofyter (krinohalofyter), som absorberar salter, samlar dem inte inuti vävnaderna, utan tar bort dem från cellerna till bladytan med hjälp av sekretoriska körtlar. Separationen av salter med körtlar utförs med hjälp av jonpumpar och åtföljs av transport av stora mängder vatten. Saltet tas bort med de fallande löven. I vissa växter sker att bli av med överskottssalter utan absorption av stora mängder vatten, eftersom saltet släpps ut i vakuolen i bladhårets huvudcell, följt av att det bryts av och återställs.

3. Saltresistenta halofyter (glykohalofyter) växer på mindre salthaltiga jordar. Det höga osmotiska trycket i deras celler upprätthålls av produkterna från fotosyntesen, och cellerna är inte permeabla för salter.

Salttoleransen hos växter ökar efter förutsättning av fröhärdning. Fröna blötläggs i en timme i en 3% NaCl-lösning, följt av tvättning med vatten i 1,5 timmar. Denna teknik ökar växternas motståndskraft mot kloridsaltning. För härdning till sulfatsaltning, blötläggs fröna i en dag i en 0,2% lösning av magnesiumsulfat.

Det finns direkta och indirekta effekter av strålning på levande organismer. Den direkta effekten av strålningsenergi på en molekyl omvandlar den till ett exciterat eller joniserat tillstånd. Skador på DNA-strukturen är särskilt farlig: brott i socker-fosfatbindningar, deaminering av kvävehaltiga baser och bildning av dimerer av pyrimidinbaser. Den indirekta effekten av strålning är skador på molekyler, membran, cellorganeller orsakade av produkter från vattenradiolys. En laddad partikel av strålning, som interagerar med en vattenmolekyl, orsakar dess jonisering. Vattenjoner under en livstid på 10 -15 - 10 -10 sekunder kan bilda kemiskt aktiva fria radikaler och peroxider. Dessa starka oxidationsmedel under en livslängd på 10 -6 - 10 -5 sekunder kan skada nukleinsyror, enzymproteiner, membranlipider. Initial skada förstärks av ackumuleringen av fel i processerna för DNA-replikation, RNA och proteinsyntes.

Växters motstånd mot strålningsverkan bestäms av följande faktorer:

1. Den konstanta närvaron av enzymatiska DNA-reparationssystem. De hittar det skadade området, förstör det och återställer integriteten hos DNA-molekylen.

2. Närvaron i cellerna av ämnen - radioprotektorer (sulfhydrylföreningar, askorbinsyra, katalas, peroxidas, polyfenoloxidas). De eliminerar fria radikaler och peroxider som genereras av bestrålning.

3. Återställande på organismens nivå tillhandahålls i växter av: a) heterogeniteten hos populationen av delande meristemceller, som innehåller celler i olika faser av den mitotiska cykeln med ojämn radioresistens, b) närvaron av vilande celler i apikala meristem, som börjar dela sig när celldelningen av huvudmeristemet upphör, c) närvaron av vilande knoppar, som efter döden av de apikala meristem börjar fungera aktivt och återställer skador.

Efter radioaktivt nedfall kommer en del av det direkt in i växterna, vilket påverkar dem på ett eller annat sätt inom en snar framtid, och en del kommer sedan in genom rotsystemet, vilket orsakar en eller annan effekt. Låt oss överväga några växters reaktioner på strålningsskador med hjälp av exemplet med skogsväxter.

Njurar. Ett av de karakteristiska tecknen på strålningsskador på vedartade växter är skada och död av tillväxtknopparna på de apikala och laterala skotten. Till exempel, vid en absorberad dos på 20-40 Gy torkar inte alla njurar ut. Vissa av dem ger en ökning av skott under den första växtsäsongen efter bestrålning. Skotten är kraftigt förkortade och har inga nålar eller har sällsynta enstaka nålar istället för klasar.

Blad och barr. Skador på löv och barr av vedartade växter under bestrålning är en av de viktigaste strålningseffekterna, eftersom den är förknippad med skada och död av träd. Till exempel, med akut γ-bestrålning, efter 3 månader vid doser på 100-200 Gy, börjar tallskador. 15-20 dagar efter bestrålningen blir färgen på nålarna från mörkgrön orange-gul. Sedan dyker denna färg upp på hela kronan, och träden torkar ut. I intervallet för absorberade doser på 70-100 Gy uppträder yttre tecken på tallskada efter 6 månader (nålar gulnar). Vid bestrålning med 5-40 Gy observeras gulfärgning av enskilda nålar på årsskott. Vid doser på 10-60 Gy gulnar tvååriga barr i den övre delen av tallarnas kronor under 1/2-1/4 av skottlängden. Vid doser på 60-100 Gy dör tvååriga nålar helt.

Kambium.Även vid partiella strålskador på kambiet blir träden vindfall och vindskydd. I experimentet bröts de flesta av träden av vinden inom två år efter bestrålningen.

Tillväxt. Hämningen av tillväxten av tallskott på hösten observeras vid en absorberad dos på 10-30 Gy. Under det första året efter bestrålning var skotten 2-3 gånger kortare, under den andra växtsäsongen var de betydligt mindre och under den tredje försvann de. En signifikant minskning av tallproduktiviteten observeras vid en absorberad dos på mer än 5 Gy och är särskilt märkbar i den andra och efterföljande perioderna av vegetation efter bestrålning. Vid en absorberad dos på mer än 25 Gy sjunker produktiviteten till noll på 2 år Fenologi. Reaktionen på bestrålning i lövträd manifesteras i skiftningar i början av de viktigaste fenofaserna: en avmattning av lövblomningen på våren och tidigare lövfall. Det finns praktiskt taget inga signifikanta skillnader i passagen av vårfenofaser i björk och asp i bestrålade och icke-bestrålade plantager, och på hösten gulnar de på bestrålade asp- och björklöv och faller av tidigare. På tallar vid absorberade doser över 5 Gy noteras tidigt fall av nålar i äldre åldrar. Vid doser på 100-200 Gy är fördröjningen av lövblomningen i träd 7-9 dagar, nästa år - 4-5 dagar. Efter 5 år från föroreningsögonblicket minskar det fenologiska skiftet, och efter 7 år försvinner det.

Effekter av strålning på djur.

I påverkan av strålning, en ny ekologisk faktor för djurpopulationer, särskiljs två perioder:

1. Befolkningen exponerades för första gången för förhållanden med allvarlig radioaktiv kontaminering. Det är en kraftig påverkan på befolkningen: befolkningens ålder, kön och rumsliga strukturer förändras: dödligheten ökar och minskar

2. Befolkningen levde under förhållanden av radioaktiv kontaminering i flera år, för vilket gav ett antal nya generationer. I det här fallet, som ett resultat av en ökning av variabiliteten hos individer i befolkningen och på grund av strålningsurval, sker radioanpassning av befolkningen, vilket når en högre nivå av radioresistens. Effekterna av exponering för en ökad radioaktiv faktor i miljön under denna period är mindre märkbara.

Dödlighet och förväntad livslängd. Radioaktiv strålning i stora doser har en skadlig effekt på djur i biogeocenoser. Alltså vid bestrålning av en blandskog med en doshastighet på 0,5 Gy/dygn. det sker en minskning av antalet och döden av individer i fågelpopulationen. Fåglarnas död kännetecknas av LD-värden på 5o / 30 i intervallet 4,6-30 Gy.

Fertilitet. Fertiliteten är en mer strålkänslig parameter än dödligheten. De minsta enstaka doserna av strålning som leder till en minskning av reproduktionshastigheten kan vara mindre än 10 % av de doser som är den direkta orsaken till djurens död.

Kroniskt intag av små doser av 90 Sr i kroppen på möss minskar storleken på deras yngel. Strålningskänsligheten hos olika arters könskörtlar varierar mycket; honmöss är dock bland de mest strålkänsliga djuren. Fertiliteten hos möss minskar efter exponering av honor för doser på cirka 0,2 Gy. Hanmöss är mindre känsliga och doser över 3 Gy krävs för att minska deras fertilitet. Ihållande infertilitet hos honmöss inträffar efter en dos på 1 Gy.

Reproduktionsintensitet faller i förorenade områden på grund av vuxnas snabbare död, minskar storleken på yngeln.

Utveckling. Det finns utvecklingsförseningar och olika anomalier hos djurens avkommor. Sålunda, när kycklingar bestrålas, släpar de efter i tillväxten och utvecklingen av fjäderdräkt, särskilt om bestrålningen inträffade vid 2 dagars ålder, och möss i territorier som är förorenade med 90 Sr mognar tidigare och deltar i reproduktionen.

Djurens beteende. Förändringen i djurens beteende när de bestrålas med röntgenstrålar och -γ-strålar består i att organismer känner igen källan till strålning och att den undviks. Funktioner i beteendet hos möss och råttor, marsvin och apor inom γ-strålning indikerar att högre ryggradsdjur har förmågan att bestämma platsen för strålkällan och undvika