Влияние радиоактивного излучения на растения. Действие радиации на растение

ПОЛЕЗНАЯ РАДИАЦИЯ

Если бы Господь Бог сделал мне честь спросить

мое мнение при сотворении мира, то я бы ему

посоветовал сотворить его получше, а главное - попроще

КОРОЛЬ АЛЬФОНС КАСТИЛЬСКИЙ XIII ВЕК

Наверно, у каждого из нас неоднократно возникала мысль о том, насколько сложно и остроумно организована живая клетка. Кажется, она продумана до конца и так совершенна, что ее нельзя улучшить. В процессе эволюции миллионы раз были переработаны варианты оптимальных конструкций клетки И миллионы вариантов были забра­кованы Остались наиболее отработанные, законченные и совершенные образцы. Но за последние десятилетия уче­ные убедительно доказали возможность улучшения расте­ний и других организмов с помощью ионизирующей ра­диации и радиоактивных изотопов.

В Париже, в районе Жардеп до Плант, стоит неболь­шой дом Он - достояние Национального музея естествен­ной истории На его стене скромная доска, и на ней над­пись «В лаборатории прикладной физики Музея Анри Беккерель открыл радиоактивность 1 марта 1896 года». С тех пор прошло три четверти века Предполагал ли кто-нибудь даже из самых прозорли­вых соотечественников Беккереля, что семьдесят лет спу­стя радиоактивные изотопы станут широко использоваться в сельском хозяйстве, биологии, медицине? Что меченые атомы будут надежными помощниками человека при решении самых насущных задач? И что, наконец, с помощью проникающей радиации некоторых радиоактивных изото­пов можно будет повышать урожайность зерна?

Используя ионизирующую радиацию, действительно можно изменять в нужном для человека направлении жи­вые организмы

Несколько лет назад в Молдавии весной можно было встретить на дорогах автофургон с надписью на кузове" «Атом - миру» Это не простой грузовик, а передвижной облучатель для предпосевной обработки семян Его «атом- пое сердце» - большой контейнер с гамма-активным изо­топом цезия-137 Накануне сева автофургон выезжает в поле К нему подъезжает грузовик с семенами кукурузы Включается ленточпый транспортер Семена засыпаются в бункер с радиоактивным изотопом цезия Полностью изо- тарованные от непосредственного контакта с изотопом, се­мена в то же время облучаются гамма-лучами в нужной дозе Непрерывной струей бежит зерно через бункер По том оно попадает на другой транспортер и ссыпается в мешки на другой автомашине Предпосевное облучение се­мян закончено Семена можно высевать.

Для чего облучали семена кукурузы? Предпосевное об­учение семян - это метод повышения урожайности сель­скохозяйственных культур С его помощью можно уско­рить созревание растений и улучшить их полезные каче­ства.

На лабораторном столе стоят десять горшков с проро­стками кукурузы различной высоты Под крайним левым подпись: «Контроль», под каждым из остальных цифры- 100, 300, 500, 800.. И так до 40 000. В лабораторном жур­нале записано «Высота проростков кукурузы при разных дозах облучения на 13-й день вегетации».

При облучении семян в дозе 100 и 300 рентген высота проростков такая же, как в контрольной группе При дозе облучения 500 рентген растения выше контроля в полто­ра раза. Но потом, по мере увеличения дозы, величина проростков уменьшается При дозе 8000 рентген растения кажутся карликами При дозе 40 000 их еле видно.

Через несколько страниц в том же лабораторном жур­нале вклеена фотография Это корни тех же растений Почти такая же закономерность При определенной дозе гамма-лучей - резкое увеличение роста, а потом посте­пенное уменьшение При больших дозах рост корней резко затормаживается.

Сначала ставят опыты в лабораторных условиях Потом опыты повторяют в поле. Опыты в поле - это как гене­ральная репетиция в театре, как последний экзамен, после которого результаты экспериментальных исследований будут внедрены в практику Экспериментаторы облучали семена кукурузы сортов «Стерлинг» и «Воронежская-76», которые в Московской области выращивают для получения силосной массы Опыты в поле в течение трех лет показа­ли, что облучение семян в дозе 500 рентген увеличивает выход зеленой массы кукурузы на 10-28 процентов Си­лос, полученный из таких растений, содержит больше бел­ка, жиров, безазотистых веществ, клетчатки, углеводов

А если облучить семена редиса.

На столе экспериментатора два пучка редиса одного сорта. Количество редиса в каждом пучке одинаково Но редис слева значительно толще и мясистее По сравнению с ним редис справа кажется худосочным. А ведь правый пучок - это обычный, так сказать, «нормальный» редис Упитанный родственник слева - это редис, выращенный из облученных семян При облучении семян этого сорт,! гамма-лучами в дозе 500 рентген урожай повысился на 37 процентов! Собрать 100 или 137 кг редиса - существен­ная разница И это из одного количества семян, на одних землях и при одном и том же уходе А затраты на облуче­ние крайне невелики

У других сортов редиса - «Рубин», «Розовый с белым кончиком», «Сакс» - урожайность повышалась при облу­чении в дозе 1000 рентген А облученный «Сакс» был к то­му же и сочнее и вызревал раньше обычного на 5-6 дней Предпосевное облучение семян «Рубина» не только повы­шало урожай корнеплодов, но и увеличивало в них содер­жание витамина С. С помощью ионизирующей радиации в корнеплодах можно увеличить и содержание витамина А. Так, после облучения семян моркови сорта «Нантская» в дозе 4000 рентген урожайность корнеплодов по отношению к контролю увеличилась на 26 процентов, а запас кароти­на - растительного пигмента, который в организме чело­века превращается в витамин А,- на 56.

А кукуруза? Облучение семян в дозе 500 рентген уве­личивало урожай зеленой массы до 28 процентов

Стимулирующее действие предпосевного облучения се­мян доказано для огурцов, томатов, свеклы, капусты, са­люта, картофеля, хлопка, ржи, ячменя...

Ученые заметили одну особенность. Доза ионизирую­щей радиации, вызывающая эффект стимуляции, различ­на не только для разных видов растений, но даже для раз­ных сортов одного вида. Более того, она оказалась не оди­наковой для одного и того же сорта, высеваемого в разных географических зонах.

Так стимулирующая доза облучения для огурцов сорта «Нежинские», высеваемых в Московской области, равняет­ся 300 рентген, а для получения такого же результата в Азербайджане была необходима доза около 2000- 4000 рентген.

Возьмем семена кукурузы Много семян. Облучим их при одинаковых условиях дозой гамма-лучей, которая вы­зывает стимуляционный эффект. Разделим их на четыре равные группы - по 1000 штук в каждой Одну группу по­сеем сразу после облучения, вторую - через неделю, тре­тью - через две, четвертую - через месяц. Теперь будем терпеливо ждать Семена взошли, растения начали разви­ваться. Но что это? Быстрее других развиваются расте­ния, высеянные непосредственно после облучения. У семян, которые были высеяны через неделю после облуче­ния, стимуляционный эффект был выражен меньше. У се­мян, высеянных через 2 недели после лучевой обработки, ускорение развития почти не наблюдалось. Семена, выдер­жанные после облучения в течение месяца, прорастали, но стимуляционного эффекта не имели. Значит, при хра­нении какое-то таинственное вещество, какой-то стиму­лятор медленно исчезал.

В чем же дело?

Мы вступаем в область, где факты еще дружат с пред­положениями, где еще многое не исследовано. Установле­но, что после облучения в семенах образуются очень ак­тивные осколки молекул, называемые радикалами Опи способны вступать в необычные для здорового организма реакции. И вот оказалось, что после облучения семян ко­личество радикалов со временем постепенно убывает. Про­ходит несколько дней, и радикалы исчезают полностью. Чем выше температура и влажность, при которой хранят­ся семена, тем радикалы исчезают быстрее

Что же происходит, когда семена попадают во влаж­ную, прогретую солнцем почву? Питательные вещества, содержащиеся в семенах, начинают переходить в раство­римую форму и транспортируются к зародышу. В так на­зываемом алейроновом слое семени активизируются окис­лительные процессы, и начинается выработка соединений, богатых энергией Зародыш пробуждается, его клетки на­бухают и начинают делиться. Наступают процессы роста и развития проростков. Клетки начинают делиться, и им нужен строительный материал. Активность многих фер­ментов в результате облучения значительно возрастает. И вот при облучении семян окислительные процессы начи­нают протекать значительно интенсивнее. А это приводит к более быстрому развитию и ускорению всхожести семян, к их прорастанию. Растения становятся более мощными.

Не так давно в журнале «Курьер», который издается ООН, была напечатана статья. В ней говорилось, что каж­дый третий крестьянин в Африке работал фактически на птиц, грызунов, насекомых-вредителей и микропара­зитов.

За точность зтих цифр, естественно, поручиться труд­но, но то, что потери от вредителей огромны,- факт.

Специалисты подсчитали сельскохозяйственные вре­дители уничтожают за год столько зерна, что им можно было бы прокормить 100 миллионов человек.

Чем может помочь ионизирующая радиация сельскому хозяйству в борьбе с вредителями?

Вы уже знаете: различные виды растений обладают различной радиочувствительностью Некоторые - доволь­но высокой Насекомые, как правило, высокорадиоустойчивы. Среди них есть даже своеобразные чемпионы радио­устойчивости. Например, скорпионы. Но яйца и личинки насекомых оказались более радиочувствительными. И вос­производящие клетки насекомых тоже более чувствитель­ны к облучению.

Схема борьбы с насекомыми-вредителями проста Через бункер, заряженный радиоактивным изотопом, пропус­кается по конвейеру зерно За определенный промежуток времени оно получает необходимую для гибели вреди­телей дозу ионизирующей радиации Такое зерно, конеч­но, не используют как посадочный материал Но для пи­тания людей оно совершенно безвредно После облучения зерно поступает в хранилище - опасный вредитель ему уже не угрожает Этими же приемами можно бороться с вредителями сухих фруктов - насекомыми и их личинка­ми, облучая «будущие компоты» гамма-лучами в дозе до 50 ООО рентген А в Канаде предложили метод лучевой борьбы с сальмонеллами, заражающими яичный порошок Знаете ли вы о методе «стерильпых самцов»? Ученые разработали его сравнительно недавно Насекомые, облу­ченные понтирующей радиацией в определенный период ра шития, неспособны давать потомство «Стерильные сам­цы» спариваются с нормальными самками. Однако самка потомство не приносит Чем больше самцов будет стерили­зовано, тем больше возможностей, что самки не дадут по­томства Если стерилизованных насекомых будет много в течение нескольких поколений, то потомство резко сокра­тится В некоторых странах обитает опасный вредитель - так называемая мясная муха Она откладывает свои яйца в рапы теплокровных животных Из яиц развиваются ли­чинки, которые вызывают заболевание и даже гибель домашнего скота, диких зверей и дичи Мясная муха нано­сит большой вред хозяйству И тогда решили испробовать метод лучевой стерилизации на мясной мухе Построили «мушиную» фабрику, на которой разводили и стерилизова­ли мух Стерилизованных насекомых выпускали на зара­женную местность Результат сказался быстро Заболевание и падеж скота резко уменьшились Затраты на «мушиную» фабрику не только окупились в первый год, но и принесли равную по сумме затрат прибыль. В США на острове Куракоо, площадью в 435 квадратных километров, выпусти­ли около 2000 стерильных самцов мясной мухи на один квадратный километр На острове мясная муха практи­чески уничтожена.

Идея консервирования продуктов возпикла давно Продукты консервировали древние египтяне и ипки На­верное, самый древний способ сохранения продуктов - высушивание их па солнце Со временем способы консер­вирования менялись Сегодня холодильник имеется почти в любой городской квартире Но самый современный спо­соб сохранения пищевых продуктов - консервирование их с помощью проникающих излучений Если облучать, например, свежее мясо гамма-лучами в дозе 100000 репт- геп, то срок его храпепия на складе удлиняется в пять раз Если облученпое мясо хранить при температуре около нуля градусов, то оно сохраняется в течение нескольких месяцев, не теряя питательных и вкусовых качеств С по­мощью радиации удлиняются сроки хранения свежей рыбы Облученная рыба в рефрижераторах сохраняет свои вкусовые качества до 35 дней А без лучевой обработки при тех же условиях хранения - 7 - 10 дней.

Сейчас ищут способ консервировать с помощью гамма- лучей икру, молоко, фрукты И даров моря- крабов, устриц, креветок

Хорошие результаты дает облучепие ягод и фруктов Облученная клубника, хранившаяся в рефрижераторе при температуре +4 градуса, длительное время не теряла ни свежести, ни аромата Даже опытные дегустаторы и экс­перты не могли установить, какие из ягод были облучены в «консервирующих» дозах А грибы шампиньоны? Они обладают прекрасными вкусовыми качествами И их мож­но выращивать искусственно в течение всего года Но при хранении грибы быстро портятся теряют свежесть и вку­совые качества, сохпут и шляпка их разворачивается, как у старых грибов Облученные шампиньоны в течение дли тельного хранения выглядели так, будто их только что принесли из парника - старение грибов резко затормажи­валось, шляпки их были круто закручепы, как у молодых грибов.

Недавно в печати появилось сообщение о лучевом коп- сервировании цветов. Знаменитые голландские тюльпаны, облученные в определенной дозе, помещенные в пакет, на­дутый углекислым газом, удобны в транспортировке и мо­гут храниться длительный срок Казалось, что они только что сорваны с грядки, настолько свежими были их лепе­стки.

Особенно выгодно с помощью радиации увеличивать срок хранения овощей.

Картофель имеет один серьезный недостаток: при хра­нении он прорастает, клубни сморщиваются и теряют свои вкусовые качества. Над проблемой лучевой консервации картофеля начали работать многие ученые в различных научно-исследовательских институтах нашей страны. Мно­гочисленные опыты показали: облучение клубней в дозе 10 ООО рентген резко затормаживает или прекращает ве­сеннее прорастание картофеля и не понижает сопротивляе­мости его к заболеваниям. Вкусовые качества облученно­го картофеля не ухудшаются. Опытные дегустаторы не на­шли никаких изменений в блюдах, приготовленных из такого картофеля.

Проблема лучевой консервации интенсивно разрабаты­вается во всем мире. И это закономерно Слишком очевид­ные экономические выгоды она несет. Некоторые методы лучевого консервирования уже разрешены для практиче­ского использования. Другие еще не вышли из стен лабо­раторий И самое главное - идут многолетние опыты, ко­торые должны доказать: облученные продукты безвредны для человека.

На растениях легче экспериментировать, чем на живот­ных. Работая с облучением семян, можно ставить опыты сразу на многих тысячах биологических объектах. И поэто­му ученому заметно помогает статистика Да и экономиче­ски такой опыт значительно выгоднее.

А использовалась ли ионизирующая радиация для практических целей в животноводстве?

Животные намного чувствительнее к действию прони­кающей радиации, чем растения В нашей стране на одной из современных птицефабрик был поставлен такой опыт В течение нескольких часов в процессе инкубации кури­ные яйца облучали в дозе 1-2 рентген. Такие незначи­тельные дозы радиации оказали стимулирующее действие: количество вылупившихся цыплят увеличивалось, куры из облученных яиц обладали большей яйценоскостью.

Курам «повезло» или стимулирующее действие малых доз ионизирующей радиации - общая закономерность?

Наверное, тут таятся и общие закономерности Во вся­ком случае, врачи всего мира давно признают целебное действие радоновых ванн для человека.

Итак, ионизирующая радиация радиоактивных изотопов может разумно использоваться человеком и в сельском хо­зяйстве. Но любознательный читатель, наверно, уже заме­тил, что речь шла о внешних источниках проникающих лучей Как правило, о гамма-лучах, испускаемых радиоак­тивным кобальтом. Но существует огромное количество радиоактивных изотопов, которые испускают, например, «мягкие» бета-лучи, энергия которых невелика. Радиоак­тивный углерод С" и радиоактивная сера в3®, биологически наиболее важные элементы, обладают именно таким, «мягким», излучением. Энергия проникающего излучения другого биологически важного изотопа - радиоактивного фосфора Р3! значительно выше, но и она «мягче» по срав­нению с «жесткими» гамма-лучами кобальта Со0.

Возможности использования таких «меченых» атомов в народном хозяйстве тоже велики. Приведем примеры.

Чтобы врага победить, его надо знать. Чтобы успешно бороться с опасными вредителями сельского хозяйства, с вредными насекомыми, надо хорошо изучить их жизнь.

Ученые метили радиоактивным фосфором таких опас­ных насекомых, как саранча, малярийный комар, а также фруктовую муху. Этим способом определили скорость пе­релета саранчи и дальность ее распространения из главных очагов размножения; выяснили протяженность перелетов малярийных комаров. Фруктовая муха оказалась относи­тельным домоседом. Ее метили радиоактивным фосфором л выпускали в апельсиновой роще. При благоприятных усло­виях фруктовые мухи не удалялись от места обитания больше чем на несколько сот метров.

Полученные сведения позволили наметить расположе­ние заградительных зон и разработать систему обороны и борьбы с этими насекомыми.

Инсектициды - яды для насекомых, один из современ­ных способов борьбы с ними. Введем в эти химические со­единения радиоактивную метку. Индикатор сразу позволя­ет ответить на целый ряд важных вопросов. Как ведут себя эти соединения в организме насекомых, почему они ядовиты для них? Как сделать их избирательными по дей­ствию - не вредными для человека, растении и полезных насекомых? Не попадают ли яды в сельскохозяйственные продукты? Когда яды теряют свою токсичность?

На наших древнейших друзьях - пчелах были постав­лены опыты. Например, кормили радиоактивным фосфором рабочую пчелу, и она становилась меченой. В улей поме­щали счетчик радиоактивных частиц И вот удалось устано­вить, сколько раз в день вылетает на работу рабочая пче­ла, каков ее рабочий день и какова скорость полета Или по­ступали по-другому Подслащенные сахаром растворы с подмешанным к ним радиоактивным фосфором помещали на какое-нибудь поле Прилетающие на него пчелы, есте­ственно, метились И тогда можно было точно определить, какие поля пользуются у пчел наибольшей популярно­стью А отсюда и практические решения, которые помогут увеличить продукцию неутомимых тружеников.

Радиоактивные изотопы используются во всех исследо­ваниях по биохимии и физиологии насекомых. Значение этих работ понятно Изучив, например, деятельность гор­монов и ферментов, управляющих развитием и поведением полезных насекомых, можно будет использовать насекомых в интересах человека.

Ученые были поражены, когда узнали, с какой скоро­стью протекают в растениях некоторые биохимические процессы.

В коробочку из плексигласа помещали несколько листь­ев растения, впускали туда определенное количество ра­диоактивной по углероду углекислоты и оставляли растение на солнечном свету В результате процессов фотосинтеза углекислота усваивалась, переходила в состав органиче­ских веществ и транспортировалась в различные участки растения Через равные интервалы времени брали образцы и измеряли их радиоактивность И вот оказалось, что ско­рость передвижения вновь синтезированных соединений с восходящим током весьма значительна: дпем на солнечном свету - 50-100 сантиметров в минуту Раньше считали, что весь углерод в оргапических веществах образуется растепием из углекислоты воздуха, хотя его там сотые до­ли процепта Только сравнительно недавно с помощью меченых атомов удалось доказать, что углекислота и соли угольной кислоты, содержащиеся в почве, интенсивно.

Радиоактивным фосфором можно пометить насекомых и растения.

используются растением. Они активно транспортируются из корней в листья. Там, в результате фотосинтеза, из них образуются углеводы и идет синтез органических ве­ществ. А отсюда следовал практически важный вывод: для повышения урожайности необходимо обогащать почву углекислотой - вносить в почву соли угольной кислоты. Можно добавлять в почву и так называемые зеленые удоб­рения Например, запахивать многолетние травы. Пример­но через 20-30 дней начинается выделение углекисло­ты, которое продолжается все лето.

Так использование метода радиоактивных индикаторов оказалось полезным для науки об удобрениях растений.

Чем и как выгоднее подкармливать растения? В какие сроки? В какой форме вносить удобрения? Как на них влияют климатические условия? Как они транспортируют­ся в растениях и где усваиваются?

Меченый по фосфору суперфосфат, гидроксилапатит и другие удобрения вносили в почву. И оказалось, что куку­руза через 2,5 месяца после посадки лучше всего усваивала фосфор из трехкальциевого фосфата, хуже из суперфосфа­та и еще хуже из гидроксилапатита. Обнаружили, что хлопчатник особенно нуждается в подкормке фосфором в возрасте 10-20 дней и во время цветения.

С помощью меченых атомов определили роль в жизни растений микроэлементов - кобальта, марганца, цин­ка, меди. Достаточно, например, внести в почву 1-3 ки­лограмма бора на гектар пашни, и урожайность клевера резко возрастет. Марганец повышает урожайность сахар­ной свеклы, медный купорос - урожай зерновых на тор­фяных почвах.

Однажды на лекции по радиационной биохимии ко мне подошла студентка биологического факультета Москов­ского университета. Она жаловалась, что в наше время до­казана невозможность чуда. «Была какая-то надежда,- говорила она,- когда в печати появились сообщения о су­ществовании «снежного человека» или предположение, что на Землю упал не тунгусский метеорит, а прилетал кос­мический корабль с неведомых планет неземной цивили­зации. Так нет тебе! Дотошные ученые быстро доказали, что этого быть не может».

Но разве исследователи не нашли маленькое чудо, ко­гда установили, что отдельные деревья в лесу могут обме­ниваться между собой питательными веществами через сросшиеся корни? В дубовой роще радиоактивный броми­стый калий, введенный в дерево, через 3 дня обнаружи­вался у пяти рядом расположенных дубов!

Особенно часто используются химические соединения, меченые радиоактивным углеродом, фосфором, серой. И конечно, микроэлементы и такие соединения, как калий, натрий, железо... Но нужно хорошо представлять задачу исследования, чтобы правильно выбрать радиоизотоп На­пример, период полураспада радиоактивного углерода С" около 6000 лет. Этот радиоизотоп слишком «молод» для изучения геологических процессов, но он незаменим для исследования процессов обмена веществ в организме жи­вотных.

Пользуясь радиоактивным углеродом, можно узнать, какие условия питания необходимы для достижения мак­симальной продуктивности животных или как усваиваются питательные корма и что нужно ввести в рацион коров, чтобы увеличить удои молока.

Без хорошей теории не может быть и хорошей практи­ки Возможности метода радиоактивных изотопов для ре­шения самых сложных теоретических вопросов биохимии, физиологии, биофизики безграничны Ученый в течение одного рабочего дня не успеет прочитать даже одни заго­ловки статей и исследований, в которых рассказывается об использовании радиоактивных изотопов для различных биологических целей Даже специалистов нередко удивля­ют исследования, в которых используют меченые атомы.

Иногда сложные биологические задачи решаются про­сто Иногда наоборот: казалось бы, простое биологическое явление расшифровывается путем многолетней и кропот­ливой работы

Например, из каких составных, простейших частей об­разуется коровье молоко и в каких тканях?

Вопрос звучит просто, но для ответа на него потребо­вались усилия многих десятков ученых в течение многих

Три четверти века назад о существовании радиоактив­ных изотопов знало всего несколько человек. Сегодня «по­лезная радиация» стала достоянием миллионов людей. Альберт Эйнштейн сказал: «Явления радиоактивности - самая революционная сила технического прогресса за все время с тех пор, как доисторический человек открыл огонь».

Евгений Романцев. "Рожденная атомом"

Е.П. Семенова – заведующая лабораторией анализа почв и агрохимикатов.

Радиоактивность: самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия калифорния и других), приводящее к изменению их атомного номера и массового числа. Такие элементы называются радиоактивными.

Они легко включаются в биологический круговорот, попадая в организм человека, накапливаются в костях, тканях, вызывая неизлечимые болезни, которые в последствие протекают тихо и незаметно.

Поступление радиоактивных веществ во внешнюю среду и включение их в биологический круговорот веществ может происходить за счет ядерных взрывов и за счет утечки радиоактивных отходов с предприятий атомной промышленности или энергетических установок. Эти отходы имеют различные свойства и универсального способа защиты от них растений и животных пока не найдено.

В настоящее время данная проблема решается двумя диаметрально противоположенными путями:
1. Концентрацией и локализацией.
2. Рассредоточением и рассеиванием.

Попадание долгоживущих радионуклидов на сельскохозяйственные угодья может происходить в результате утечки их из хранилищ или при использовании для орошения воды, содержащей радиоактивные вещества. Переход стронция-90 и цезия-137 из почвы в растения, а из растений в организм животных определяется рядом условий, в том числе и наличием во внешней среде химических элементов близких по свойствам радиостронцию и радиоцезию. Радиоактивный стронций по химическим свойствам близок к кальцию, а радиоцезий – к калию. Поэтому содержание стронция-90 принято выражать по отношению к кальцию в стронциевых единицах (с.е.), а содержание цезия-137 по отношению к калию, в цезиевых единицах (ц.е.).

Накопления радиоактивных продуктов деления в урожае растений зависит от сочетания тех или иных условий, складывающихся в природной обстановке. При одном и том же уровне радиоактивных выпадений, при одинаковом содержании продуктов деления в различных почвах поступления их в растения и накопление в урожае зависит от свойства почвы, в частности, от ее механического и минералогического состава, кислотности почвенного раствора и ряда других показателей. На легких по механическому составу почв радиоизотопы в растениях значительно в больших количествах, чем у тяжелых суглинистых почв. В кислых почвах радионуклиды более подвижны, а, следовательно, и более доступны растениям, чем в слабокислых и нейтральных. Если сравнить коэффициенты накопления с/х культурами на черноземных, серых лесных почвах и почвах дерново- подзолистых, то они значительно выше у последних.

Поглощения стронция-90 растениями находится в обратной зависимости от содержания в ней кальция. Являясь конкурентом стронция-90 в процессе поступления в растения, кальций снижает его доступность. Поэтому при внесении извести в почве не только снижается кислотность почвенного раствора, улучшаются свойства почвы, но и уменьшается переход стронция-90 из почвы в растения. Используя это свойство кальция, при ведении растениеводства в условиях радиоактивного загрязнения на кислых почвах обязательным приемом очищения продукции является известкование.

Переход цезия-137 из почв в растения находится в обратной зависимости от содержания в ней калия, особенно в почвах, легких по механическому составу. Поэтому существенно снизить его поступление в растения можно путем внесения калийных удобрений. Агрономическое значение минеральных удобрений, таким образом, приобретает дополнительное качество, т.к. они способствуют уменьшению размеров поступления радиоактивных веществ из почвы в растения. Косвенное значение удобрений в очищении продукции заключается еще и в том, что увеличивая урожай, они как бы «разбавляют» содержание радионуклидов в продукции т.е. содержание их в единице массы.

Интенсивность поглощения радиоактивных продуктов деления растениями зависит в значительной степени от их биологических особенностей. Наблюдается закономерность в накоплении больших количествах стронция в растениях или органах содержащих много кальция, а растения, отличающиеся высоким содержанием калия, накапливают больше цезия. Наибольшим выносом радионуклидов обладают зерновые бобовые и бобовые травы, меньшими – злаковые зерновые и злаковые травы. Кроме того, вегетативные органы растения (масса трав, солома) накапливают радиоизотопы в больших количествах, чем репродуктивные (зерно).

Для наблюдения за содержанием долгоживущих радиоизотопов стронция-90 и цезия -137, как наиболее вероятными источниками радиоактивного загрязнения ФГУ «САС «Тарская» с 1992 года заложены стационарные участки. Участки расположены в Тарском, Большереченском, Муромцевском, Тевризском, Знаменском, Тюкалинском, Колосовском, Усть-Ишимском, Седельниковском районах, на разных типах почв, типичных для данной зоны, дерново-подзолистой, серой лесной, черноземах, пойменно-луговой, торфяно-болотной.

По данным исследований можно отметить, что гамма-фон на участках колеблется от 5 (болото) до 10 мкр/час (на всех остальных участках).

Наибольшее содержание радиоизотопов отмечается в почвах осушенных торфяникам стронция до 10,8 Бк/кг, цезия-137 до 18,6 Бк/кг.

В пахотном слое несколько выше содержание радионуклидов, чем в подпахотном. По плотности загрязнения почвы участки относятся к 1 группе: цезий-137 – 0,012 – 0,025 Ки/км2 , стронций-90 -0,015 0,030 ки/км2.

В растениях наибольшее накопление радиоизотопов, особенно цезия-137 наблюдается на многолетних травах: цезия-137 от 13-18 Бк/кт; стронция-90 5-6 Бк/кт или коэффициент накопления равен 1,3 и 2,2.

Коэффициент накопления в зерне 0,4-0,9, в соломе 0,6-1.5. Содержание радионуклидов во всех растительных образцах не превышает нормативные величины.

В связи с приобретением радиометра-спектрометра РСУ-01 СИГНАЛ-М определялись изотопы Торий, Калий-40, Радий-226.

Обследование почвы и растительных образцов на радиологические показатели показали, что превышений Предельно-допустимых концентраций не обнаружено, поэтому зона считается благоприятной для выращивания сельскохозяйственной продукции и развития животноводства.

Список литературы:

1. В. Гулякин, Е.В. Юдинцова. Сельскохозяйственная радиобиология М. «Колос» 1973.
2. Н.А. Корнеев, А.Н. Сироткин, Н.В. Корнеева. Снижение радиоактивности в растениях и продуктах животноводства. М. «Колос», 1977.
3. М.Т. Максимов, Г.О. Оджаров. Радиоактивные загрязнения и их измерение. М «Энергоатомиздат», 1989.
4. Е.В. Юдинцева, И.В. Гулякин – Агрохимия радиоактивных изотопов стронция и цезия. М «Атомиздат», 1968.

Радиоактивные вещества поступают в растения двумя основными путями: загрязнения растений радиоактивными веществами, которые оседают из атмосферы непосредственно на растения и усвоения растениями радионуклидов из почвы. В вегетационный период загрязнения растений радионуклидами может происходить одновременно двумя путями.

Загрязнение сельскохозяйственных растений внекорневой путем поступления обусловливается природой радиоизотопов, условиями внешней среды, физико-химическими свойствами радиоактивных веществ и б биологическими свойствами росли.

Уровни радиоактивного загрязнения растений зависят от концентрации радионуклидов в атмосфере и интенсивности их оседания. Значительную роль играет дисперсность радиоактивных веществ, чем крупные частицы, т тем меньше их задерживается на растениях на степень фиксации растениями радионуклидов влияют химические свойства. У растения проникают наиболее подвижные радионуклиды, в первую очередь йод и цезийзій.

На степень радиоактивного загрязнения растений влияют морфологические особенности. Задержка растениями радиоактивных веществ увеличивается с ростом и развитием вегетативной массы, с горизонтальным размещен нням листьев и стеблей, наличием складок, морщинистости, опушености и смолистых отложенияхь.

На уровне радиоактивного загрязнения существенно влияют условия внешней среды. Повышенная влажность воздуха увеличивает степень задержания на растениях радиоактивных веществ, и наоборот, сильный дождь змы ивае их с рослин.

Уменьшение загрязнения растений радионуклидами со временем уменьшается благодаря действию всех факторов внешней среды: смыванию дождем, сдувания ветром, отряхивания животными, опадение с отмершим старым л листья.

Облучение растений происходит радиоактивными веществами, находящимися на растениях и на поверхности почвы

Радиационное поражение растений в основном происходит вследствие бета-излучения. Бета-лучи сильнее поглощаются органами растений: листьями, стеблями, точками роста, генеративными органами и семенами

В общей поглощенной растениями дозе излучения доля бета-излучения может в 10-15 раз превышать долю гамма-излучения в зависимости от вида и высоты растений, т.е. доза облучения, как ку получает, растение в 10-15 раз выше экспозиционной дозы гамма-излучения с дозиметрическими приборам.

При поражении радиоактивными веществами растений весной и летом в момент их активного роста содержание радионуклидов оказывается наиболее высоким в вегетативных органах - листьях и стеблях растений. Зерно забрю уднюеться меньше и неодинаково у разных культур и сортов: больше в колосовых за счет непосредственного попадания на них радиоактивных веществ, меньше - в бобовых и кукурузыи.

Лучевое поражение у растений проявляется в торможении и задержке роста, снижении урожайности, уменьшении репродуктивных свойств семян, клубней и корнеплодов. Снижаются пищевые качества урожая. Тяжелое е поражение приводит к полной остановке роста и гибели растений через несколько дней или недель после облученияня.

Облучение растений может быть внешним, внутренним и смешанным. При внешнем облучении растений бета-частицы равномерно облучают все органы. Внутреннее облучение растений происходит тогда, когда ра адиоактивни вещества попадают в растения через корневую систему и письмотя.

Наличие источников внешнего и внутреннего излучения дает смешанное облучение

Степень радиационного поражения (от едва заметного подавления роста к полной потере урожая и даже гибели всех растений) зависит в основном от следующих факторов: полученной дозы облучения и радиочу утливости растений при облучении.

Радиочувствительность растений количественно характеризуется величиной дозы, которая вызывает определенный эффект - угнетение роста, снижение урожайности, частичную или полную гибель. Различные сельскохозяйственные культуры г имеют различную радиочувствительность. В табл 19 приведены летальные дозы облучения сельскохозяйственных культур. Радиочувствительность растений значительно зависит от их фазы развития растения, которые формируют наземные пло ди, наиболее чувствительны к облучению в фазе закладки и формирования репродуктивных органеганів.

Таблица 19. Летальные дозы однократного облучения растений в фазе вегетации

Так, пшеница, рожь, ячмень и другие злаковые культуры наиболее чувствительны в фазе выхода в трубку (табл. 20), кукуруза - в фазе выбрасывания метелки, гречка, бобовые и семенники двухлетних культур - в ранней фаз с бутонизации, картофель и корнеплоды - в фазе проростковв.

Качество семян больше снижается при облучении в фазе колошения у зерновых и цветения - в бобовых. В овощных культур семенники наиболее радиочувствительны в фазе начала бутонизации

Таблица 20. Возможные потери урожая зерна озимой пшеницы, ржи и ячменя в зависимости от суммарной экспозиционной дозы облучения и фаз развития растений в момент выпадения радиоактивных веществ,%

Радиоактивные осадки, оседая на растения, не только поражают их, но и загрязняют урожай. Загрязненность урожая радиоактивными веществами зависит от следующих факторов: плотности осадка радиоактивных ве овин; первичного задержания радиоактивных осадков в момент их выпадения на поверхности растений, зависит от вида растений, размеров и растворимости частиц осадков; потерь радиоактивных частиц с заб руднених растений, которые обусловлены смыванием частиц из растений дождями, встряхиванием ветром, опадением отмерших загрязненных частей рослин.

Радиоактивность – это самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению их атомного номера и массового числа Ионизирующие излучения – любые излучения, взаимодействия которых со средой приводят к образованию электрических зарядов разных знаков. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение к ионизирующим излучениям не относятся C. 1

Типы ионизирующих излучений альфа (α)-поток положительно заряженных частиц (α)(атомов гелия), движущихся со скоростью около 20000 км/с бета (β)-поток отрицательно заряженных частиц (β)(электронов), движущихся со скоростью света гамма (γ)-излучение – коротковолновое магнитное (γ)излучение, близкое по свойствам к рентгеновскому. Распространяется со скоростью света, в магнитном поле не отклоняется, характеризуется высокой энергией – от нескольких тысяч до нескольких миллионов электронвольт рентгеновское излучение, как и γ-излучение, не излучение имеет массы и электрического заряда. γ-лучи испускаются ядром, обычно в комбинации с α- или β-эмиссией, в то время как рентгеновские лучи исходят от электронной оболочки. γ- и рентгеновские лучи имеют короткие длины волн и высокую проникающую способность C. 2

Атом состоит из ядра и окружающего электронного "облака". Находящиеся в электронном облаке электроны несут отрицательный электрический заряд. Протоны, входящие в состав ядра, несут положительный заряд. В любом атоме число протонов в ядре в точности равно числу электронов в электронном облаке, поэтому атом в целом – нейтральная частица, не несущая заряда. Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужие электроны. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется ионом. Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро). C. 3

Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента называется массовым числом и обозначается буквой А. A=Z+N Здесь A – массовое число атома (сумма протонов и нейтронов), Z – заряд ядра (число протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре. Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов. Изотопы отличаются друг от друга только числом нейтронов в ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы. Нейтроны выбрасываются элементами, которые распадаются в результате самопроизвольного расщепления. В тканях нейтроны вызывают ионизацию не прямо, а путем выброса протона из ядра водородного атома и путем активации элементов через нейтронный захват, приводя в дальнейшем к γ-излучению. C. 4

Непосредственно ионизирующие излучение - излучение заряженных частиц (α-, β- и др.), которые, попадая в облучаемую среду, сами ионизируют ее атомы и молекулы Косвенно ионизирующие излучения (рентгеновское, γ-, нейтронное и др.) сами не производят ионизацию, при попадании в среду они взаимодействуют с атомом (атомным ядром или электронами его оболочки), передают энергию электрону (вторичному электрону) или атомному ядру (ядру отдачи). В дальнейшем ионизацию производят вторичный электрон или ядро отдачи C. 5

Радиационный фон Земли складывается из трех основных компонентов: vкосмическое излучение vестественные радионуклиды, содержащиеся в почве, воде, воздухе и других объект ах окружающей среды vискусственные радионуклиды, радионуклиды образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях), радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве C. 6

КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Первичное Вторичное Первичное излучение включает: первичное галактическое излучение, первичное солнечное излучение, излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли (радиационный пояс Земли). Первичное галактическое излучение состоит на 90% из протонов высоких энергий и на 10% – ионов гелия. C. 7

Первичное солнечное излучение происходит в виде вспышек на Солнце, что сопровождается освобождением большого количества энергии в области видимого, ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Наиболее сильные вспышки сопровождаются выбросом большого количества заряженных частиц, главным образом протонов и α-частиц. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли. Радиационный пояс Земли состоит из протонов и электронов с небольшим содержанием α-частиц, которые захватываются магнитным полем Земли и двигаются по спирали вокруг его силовых линий. C. 8

Вторичное космическое излучение является следствием образования космогенных радионуклидов. Последние возникают при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, C. 9 присутствующих в атмосфере.

Естественные радионуклиды К естественным радионуклидам относятся космогенные радионуклиды, главным образом 3 H, 7 Be, 14 C, 23 Na, 24 Na и радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли. Основным источником облучения человека и загрязнения пищевых продуктов являются 40 К, 238 U, 232 Th – радионуклиды земного происхождения. Искусственные радионуклиды Испытание ядерного оружия – один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды. C. 10

Основные источники загрязнения окружающей среды искусственными радионуклеидами испытание ядерного оружия добыча и переработка урановых и ториевых руд обогащение урана изотопом 235 U, т. е. получение уранового топлива работа ядерных реакторов переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства хранение и захоронение радиоактивных отходов C. 11

Прямое повреждающее действие радиации на растения ü Состоит в радиационно-химических превращениях молекул в месте поглощения энергии излучения ü Поражающее действие связано с ионизацией молекулы ü Для клетки наиболее опасно нарушение облучением уникальной структуры ДНК ü Происходят разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований и т. д. C. 12

Непрямое повреждающее действие радиации на растения Состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов, клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию: γ → Н 2 О+ + ee- → Н 2 О - Ионы воды за время жизни 10 -15– 10 -1 с способны образовывать химически активные свободные радикалы и пероксиды: Н 2 О+ → Н+ +ОН Н 2 О- → Н+ +ОН ОН+ОН → Н 2 О 2 В присутствии растворенного в воде кислорода возникает также мощный окислитель НО 2 и новые пероксиды НО 2+Н → Н 2 О 2 и т. д. Эти сильные окислители за время жизни 10 -6 – 10 -5 с могут повредить многие биологические важные молекулы, что также способствует лучевому поражению молекул и структур клетки C. 13

Гормезис - стимулирующее влияние слабых воздействий на биологические объекты различных агентов, повреждающих при больших дозах Природный радиационный фон участвует Øв снятии покоя семян Øв увеличении прорастаемости неполноценных семян Øв делении растительных клеток и тем самым в росте и развитии проростков, их лучшем укоренении Øв ускорении синтеза как основных макромолекул растения, так и продуктов вторичного синтеза (хлорофилла, каротиноидов, антоцианов и др.) Øособое значение имеет для тенелюбивых растений, растений Севера, в условиях сокращенного светового дня C. 14

Основные этапы радиационного повреждения клеток и тканей (по Цирклю): 1) передача энергии ионизирующего излучения молекулам воды, образование ионов; 2) образование свободных радикалов; 3) образование пероксидов; 4) реакции пероксидов с геном определяющего значения; 5) суммирование инактиваций нескольких важных генов, ведущее к изменению состояния генома; 6) утрата генами способности контролировать синтез своих продуктов; 7) невозможность осуществления митоза. C. 15

Основные этапы радиационного повреждения клеток и тканей (Бак, Александер): 1) поглощение энергии ионизирующего излучения; 2) появление ионизированных и электронновозбужденных молекул; 3) индуцирование изменений в молекулах; 4) развитие биохимических повреждений; 5) формирование субмикроскопических повреждений; 6) проявление видимых повреждений клеток; 7) гибель клетки. C. 16

Нарушение коррелятивных физиологических связей в растительном организме при действии ионизирующей радиации (по Гродзинскому, 1989) Исходные повреждения биологической системы Инактивация меристемных клеток Изменения клеточных потоков Появление аномальных веществ, обладающих биологической активностью Нарушения коррелятивных связей в растительном организме Нарушения физиологических и, биохимических процессов Отдаленные последствия облучения C. 18

Механизмы устойчивости растений к действию радиации на молекулярном уровне Степень радиационного повреждения молекул ДНК в клетке уменьшают системы восстановления ДНК, независимые или зависимые от света. Системы темновой репарации (независимой от света), постоянно присутствующие в клетке, отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК. Под влиянием света ферментативным или неферментативным путем устраняются димеры пиримидиновых оснований, возникающие в ДНК при действии ультрафиолетового света или ионизирующего излучения. Это способствует уменьшению повреждений (изменений) и в хромосомах. C. 20

Клеточные механизмы устойчивости растений к действию радиации Радиопротекторы гасят свободные радикалы, возникающие при облучении, создают локальный недостатка кислорода или блокируют реакции с участием продуктов – производных радиационнохимических процессов Функцию радиопротекторов выполняют: SH-соединения (глутатион, цистеин и др.) восстановители (аскорбиновая кислота; ионы металлов и элементы питания) ферменты и кофакторф (каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, NAD) ингибиторы метаболизма (фенолы, хиноны); активаторы (ИУК, ГК) и ингибиторы роста (АБК и др.) C. 21

Устойчивость к действию радиации на уровне целого растения обеспечивается: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем б) асинхронностью делений в меристемах, из-за которой в каждый данный момент в них содержатся клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью в) существованием в апикальных меристемах фонда клеток типа покоящегося центра, они приступают к энергичному делению при остановке деления клеток основной меристемы и восстанавливают и инициальные клетки, и меристему г) наличием покоящихся меристем типа спящих почек, они при гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение C. 22

Меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды Ø охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц Ø соблюдение техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности C. 23

Пути уменьшения поступления радионуклидов в продовольственное сырье 1. проведение организационнохозяйственных и технологических мероприятий 2. изменение структуры посевных площадей 3. мелиорация загрязненных земель, направлен-ной на локализацию процессов миграции радиоактивных веществ 1. внесение повышенных доз удобрений и извести C. 24

Первичные реакции в сложном растительном организме начинаются с действия радиации на биологически активные молекулы, входящие в состав многих компонентов ткани. При этом происходит онтогенетически усиления во времени в начале незаметных повреждений некоторых молекул до ярко выявленных биологических последствий на организменном уровне. Радиационное повреждение меристемы приводит к повреждению всего растения, а гибель этих тканей - к гибели всего организма.

В вегетирующих растениях установлена значительная вариабельность изменения обменных процессов, которая зависит от дозы излучения и фазы развития в момент воздействия излучения. Реакция растений на облучение зависит от таких факторов, как генетический потенциал сорта или гибрида и режим воздействия излучения. Постлучевого восстановления или, наоборот, усиление поражения зависят от условий, в которых находится растение после облучения.

Визуально обнаружен эффект подавления ростовых процессов у растений проявляется после однократного облучения обычно в первые 5-7 суток. У злаковых культур может наблюдаться торможение роста главного побега в высоту, а также увеличение вегетативной массы. Так, при остром облучении злаковых культур в фазе развития 2-4 листа общая кустистость может повышаться до 3 раз. Хроническое облучение в некоторых случаях способствует почти 25 -кратному увеличению кущения, что приводит к увеличению вегетативной массы в период уборки почти в 6 раз. При воздействии повреждающих доз излучения в растениях возникают различные морфологические аномалии.

В ряде случаев действие больших доз облучения на растения повышают темпы развития вследствие активизации процессов старения - растения быстрее начинают цвести и созревают. Ускоренное развитие облученных растений связывают с интенсивным притоком питательных веществ к поврежденным облучением мембран и накопления отдельных метаболитов.

В облученных злаковых и бобовых культур часто оказываются хлорофильных мутации, обусловленные нарушением синтеза хлорофилла в листьях, а также изменениями в соотношении отдельных компонентов хлорофилла и даже полным исчезновением пигмента.

Разнообразные и морфологические типы мутаций. У пшеницы, например, встречаются высокорослые, низкорослые, карликовые, полукарликовые формы, а также растения с гилкуватимы стеблями, стелющиеся с вегетативными стеблями, которые появляются из надземных узлов. В некоторых мутантов измененные формы и размер листьев и прилисникив, появляется или, наоборот, исчезает восковой налет. Возникают мутантные формы с измененной продолжительности вегетационного периода.

Острое лучевое поражение прорастающих семян или вегетирующих растений приводит к их отмиранию через несколько часов после облучения.

При воздействии излучения в интервале низких доз темпы роста вегетирующих растений ускоряются. Это явление называется радиостимуляции. Стимулирующий эффект может оказаться в результате того, что образованные продукты радиолиза и пострадиационного распада низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений при малых концентрациях возбуждающе влияют на клетки в результате слабой (стимулирующей) интоксикации.

Ростки и вегетирующие растения более чувствительны к действию излучения, чем семена, что приводит и значительно меньшие дозы, которые стимулируют рост и развитие. Стимулирующие дозы молодых растений в фазе активного метаболизма в 10-15 раз меньше, чем для семян, находящегося в покое.

Наиболее подходящим критерием радиочувствительности сельскохозяйственных растений принято считать выживание их до конца вегетационного периода. Этот показатель отражает высокую специфичность реакции популяции на воздействие излучения как фактора стресу.В этом случае учитывается способность тканей к регенерации и репарации радиационных повреждений. Как показатель выживания облученных растений, или растений, которые выращивают из облученного семян, используют летальную дозу облучения, при которой погибает 100 % растений ЛД100 и ЛД70 (гибель растений составляет 70 %). ЛД70 считают критической дозой облучения семян и чаще, чем ЛД100 , применяют для характеристики радиостийкости вида.

В большинстве сельскохозяйственных культур дозы радиации, вызывающих гибель 50-70 % растений, приводят к полной потере производительности. Существуют периоды развития растений, при которых. они наиболее чувствительны к облучению. Так, облучение растений в наиболее радиочувствительных период - кущение - выход в трубку приводит к отмиранию конуса нарастания главного побега.

При облучении вегетирующих растений основных злаковых культур в период их наибольшей чувствительности к действию излучения - в фазе выхода в трубку - потери урожая зерна находятся в прямой зависимости от радиочувствительности культуры. Наиболее чувствительный к излучению рожь, менее чувствительны - пшеница и ячмень, еще более радиорезистентных культурой является овес. К высокостойких против облучения культур принадлежит просо.

Одной из наиболее радиочувствительных сельскохозяйственных культур является горох. Чувствительная к излучению картофель. Высокую радиочувствительность имеют озимый и яровой рапс, подсолнечник.

Под влиянием облучения уменьшается не только количество зерна в урожае, но и заметно меняется его качество - конечно зерно из облученных растений оказывается щуплым. Это обусловлено снижением содержания основной запасной вещества эндосперма - крахмала, на долю которого в полноценном зерне приходится до 80 % массы зерновки. Снижение в зерновке содержания углеводов увеличивает содержание азотсодержащих веществ, в первую очередь, белков. При облучении растений в фазе выхода в трубку - колошения содержание белка в зерне мягкой пшеницы увеличивается на 2-4 % , а в зерне твердых пшениц - на 4-10 % , однако общий выход клейковины и ее качество в щуплый семенах обычно низкие, резко ухудшает хлебопекарные качества муки.

Влияние излучения на вегетирующие растения влияет на посевные качества сформированного из них семена. Оно, как правило, снижает энергию прорастания и лабораторную всхожесть. Максимальное уменьшение сходства у яровой пшеницы отмечается при облучении ее в фазах колошения и цветения.

Производительность облученных сельскохозяйственных культур подлежит существенному воздействию погодных условий, ухудшение которых, как правило, усиливает ингибируючий влияние облучения на ростовые процессы растений, замедляет темпы прохождения фенофаз, удлиняет период вегетации и, таким образом, негативно влияет на конечную производительность культуры. По данным, которые есть в опытах, с острым облучением гаммапроменямы яровой пшеницы, ухудшение погодных условий усиливало радиационной депрессию урожая до 4 раз.

Таким образом можно отметить, что реакция растений на излучений, как и на воздействие других факторов среды, сложная и разнообразная. Она включает процессы, происходящие на молекулярном и клеточном уровнях, которые в целом схожи во всех живых организмов. При переходе к более высоким уровням организации начинают проявляться особенности реакции на облучение, характерные только для растений и которые зависят от особенностей структуры и функций различных тканей и органов растительного организма.

Наличие в жизненном цикле растений такой особой стадии развития, как семена, заключает в себе зачатки нового организма и находится в состоянии своеобразного анабиоза, приводит еще одну особенность реакции растений на облучение, так как семена в связи с анабиотических состоянием своих структур значительно более радиоустойчивые, чем активно метаболируючий организм.

При онтогенетического развития у растений возникают многочисленные специализированные ткани и органы, радиационное поражение которых разное, имеет неодинаковое значение для растительного организма в целом и его хозяйственной производительности частности.

Для снижения концентрации радионуклидов в сельскохозяйственных растениях можно использовать различные приемы, которые делятся на две большие группы:
общепринятые (традиционные) в агропромышленном производстве меры, направленные на сохранение и увеличение плодородия почвы, рост урожайности, повышения качества растениеводческой продукции и одновременно способствующие уменьшению перехода радиоактивных веществ из почвы в растения;
специальные приемы (удаление верхнего загрязненного радиоактивными веществами слоя почвы, глубокая вспашка с погребением загрязненного слоя почвы, внесения в почву специальных мелиорантов, связывающих радионуклиды в труднодоступные для растений формы и др.). , которые иногда могут привести к определенному уменьшению урожайности растений и некоторого ухудшения плодородия почвы.

Аналогичным образом - на традиционные и специальные - могут быть классифицированы и приемы по технологической обработке растениеводческой продукции, используемых для снижения содержания в ней радиоактивных веществ.

Химизация земледелия (в первую очередь внесения удобрений и различных химических мелиорантов, улучшающие физико-химические свойства почвы и повышают ее плодородие) является одним из важнейших путей ограничения поступления радионуклидов в сельскохозяйственные растения, а затем в продукцию животноводства.

Применение минеральных и органических удобрений, извести, торфа и т.д. наиболее эффективные меры для уменьшения концентрации радионуклидов в урожае. Они составляют основу комплекса средств защиты по профилактике внутреннего, а иногда и внешнего облучения при ликвидации последствий радиационных аварий на загрязненных сельскохозяйственных угодьях.

Уменьшение содержания радионуклидов в урожае при внесении удобрений может быть обусловлено рядом факторов: улучшением условий питания растений и связанными с этим увеличением биомассы и тем самым « разбавлением » радионуклидов; улучшением концентрации в почве обменных катионов, в первую очередь калия и кальция; усилением антагонизма между ионами радионуклидов и ионами солей, которые вносят в почву, изменение доступности для корневых систем радионуклидов вследствие перевода их в труднодоступные соединения и обменной фиксации в результате реакции радионуклидов с удобрениями, вносятся.

Эффективным приемом для ограничения перехода радионуклидов в растения является вспашка почвы. В большинстве случаев радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклиды, выпавшие на поверхность грунтоворослинного покрова, сначала сосредоточиваются в верхнем слое почвы (0-2 см). Вспашка почвы способствует перераспределению радиоактивных веществ в корнеобитаемом слое почвы (как правило, 0-25 см).

Еще одним важным результатом пахоты почв является снижение мощности дозы гаммаизлучения за счет углубления радионуклидов (их распределение в пахотном слое) . Обычная вспашка почвы на глубину 18-20 см уменьшает мощность дозы гаммаизлучения в несколько раз. При возделывании почвы на глубину 28 см поступления стронция уменьшается по сравнению с контролем (ротационная обработка на глубину 11 см) у люцерны на 40 % , пшеницы - на 25 , а в сахарной свеклы - на 10 %. Глубокое запашки (на 30 см) снижает накопление стронция в растения с малой корневой системой более чем в три раза по сравнению с контролем, где радионуклид остается на поверхности, но не влияет на поглощение стронция растениями с глубокой корневой системой. Усвоение радионуклидов растениями при вспашке почвы на 30 см уменьшается на 20-30 % по сравнению с мелким обработкой почвы (на 15 см) , эффективность глубокой вспашки в снижении поступления радионуклидов в растения зависит от их биологических особенностей.

Одним из важных специальных приемов, направленных на уменьшение содержания радиоактивных веществ в почве, является механическое удаление поверхностного слоя почвы, который концентрирует основное количество радионуклидов. Однако этот способ дезактивации почвы очень трудоемкий и дорогостоящий. Снятие слоя 0-5 см с площади 1 га соответствует отчуждению около 500 т грунта, который по сути может рассматриваться как радиоактивные отходы. Видимо, этот прием можно использовать только на очень ограниченной территории, например на огородах.

К механической дезактивации почв может принадлежать и такой прием, как глубокая вспашка почв с заделкой верхнего, наиболее загрязненного слоя почвы на глубину 40-60 см и глубже.

В дополнение к пахоте с перемещением слоя почвы, содержащий радионуклиды, на глубину предлагается отделять новый верхний слой почвы от ниже лежащего с повышенной концентрацией радионуклидов экранным барьером из токсичных химических соединений, препятствующих проникновению корней растения в нижние слои почвы. Проведение этих работ связано с серьезными техническими трудностями и большими экономическими затратами.

Одним из способов, ограничивает аккумуляцию в растениях радионуклидов, является их перевод в трудноусвояемые формы. Для этого можно вносить в почвы различные химические реагенты. Например, для радиоактивного стронция в качестве фиксирующих химических соединений можно использовать большие дозы фосфатов, растворимых силикатов (калия, натрия) и т.д. . Можно также промывать грунт, применяя растворы кислот, щелочи, нейтральные соли, комплексоны. Большое значение на орошаемых землях имеет вымывание радионуклидов из почвы.

Важным является вопрос мелиорации лугов и пастбищ, которые радиоактивно загрязнены. Радионуклиды, выпавшие на поверхность лугов, более доступны растениям, чем в пахотных землях, в результате чего содержание радиоактивных веществ в кормах на естественных пастбищах и сенокосах существенно выше, чем в кормовых растениях на пашне.

Первоочередными задачами агромелиоративных мероприятий на загрязненных лугах является разрушение дернистого слоя и перемешивание радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы, т.е. перевод естественных пастбищ в искусственные. Для повышения производительности сенокосов и пастбищ применяют обычные агротехнические мероприятия: вспашки, известкование, подкормка минеральными удобрениями, пересев трав. Они дают возможность одновременно значительно уменьшить и радиоактивное загрязнение кормов.

При организации растениеводства для получения продукции с минимальным содержанием радиоактивных веществ можно использовать способность растений накапливать радионуклиды в различных концентрациях.

По содержанию радиоактивного цезия в продовольственной части урожая сельскохозяйственные культуры распределяются так: зерновые, бобовые и зернобобовые - люпин, овес, гречиха, горох, ячмень, пшеница, кукуруза, просо, соя, фасоль, картофель; овощные - капуста, свекла, морковь, огурцы, помидоры; травы - овсяница, райграс, клевер, тимофеевка. По аккумуляции радиоактивного цезия культуры можно разделить на три группы: зерновые (ячмень, пшеница и овес) - слабонагромаджуючи; крупяные (просо, чумиза и гречка) - середньонагромаджуючи; зернобобовые (фасоль, горох, бобы) - сильно накапливающие. Картофель занимает промежуточное место между горохом и бобами.

Учитывая биологическую способность растений аккумулировать химические элементы и радионуклиды, были высказаны предложения о биологическая очистка почв, подвергшихся радиоактивному загрязнению, с помощью отчуждения растительной массы. Этот прием называют фитомелиорации почв. Проведенные опыты показали, что он по эффективности и рядом других показателей не рационален. Отчуждение выращенной фитомассы не способствует заметному очищению почвы - с урожаем будет вынесено не более 3 % радиоактивного стронция и цезия, содержащегося в почве. Кроме того, если рассматривать фитомелиорация как способ дезактивации почвенного покрова, то неизбежно встает такая проблема, как утилизация загрязненных растений, которые являются, по сути, радиоактивными отходами, требующих захоронения. Кроме того, очистка почвы от радионуклидов с помощью растений будет также очисткой от химических аналогов стронция и цезия - биогенные важных кальция и калия, а также и от многих других биофильних веществ.

Значительно уменьшить количество радионуклидов в продукции растениеводства можно при переработке различных видов растительного сырья. К таким процессам относятся получение растительного масла подсолнечника и сои, крахмала и спирта из картофеля, сахара из сахарной свеклы. Чем меньше содержание химических элементов в конечном продукте, тем меньше будет в нем концентрация радионуклидов. Однако при переработке могут появиться такие продукты, в которых содержание радионуклидов больше, чем в начальных продуктах, например, в жмыхах растительного происхождения. Содержание радионуклидов в растениеводческой продукции может изменяться при консервировании продукции, солении и т.д. .

В условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий в основу ведения агропромышленного производства, в том числе и растениеводства, должен быть положен принцип зонального размещения различных отраслей АПК. Необходимость соблюдения этого принципа связана с тем, что допустимая концентрация радионуклидов в различных видах сельскохозяйственной продукции может изменяться в широких пределах.

В общем виде, в первой зоне (с наименьшим содержанием радионуклидов) агропромышленное производство можно вести практически без каких-либо ограничений и без мелиоративных мероприятий, направленных на снижение перехода радионуклидов в сельскохозяйственные растения.