Влияние на живые организмы радиации

Влияние радиационного загрязнения окружающей среды на живые организмы Влияние радиационного загрязнения окружающей среды на живые организмы Современные живые организмы и среда их обитания находятся под постоянным антропогенным давлением. Это давление многолико и разнообразно. Но общим для него является уменьшение биологического разнообразия, изменение хода эволюции, генетическая эрозия и, как следствие, падение качества жизни самого человека. Хотя в атмосфере обнаружено свыше трех тысяч посторонних химических веществ, основными компонентами загрязнения являются озон, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, углеводороды и другие соединения, основными источниками которых являются ГРЭС и ТЭЦ, транспорт, пестициды и удобрения. Токсическим действием обладают также тяжелые металлы. Подсчитано, что количество отходов, загрязняющих среду обитания, ежегодно увеличивается в среднем на 4%. Особое место в загрязнении окружающей среды занимает радиоактивное загрязнение. В наше время радиация стала вездесущей, всепроникающей и в каком-то смысле бесконечной. Поражающим действием обладают не только высокие дозы радиации, но, как показали независимые исследования профессора Гофмана 1994малые дозы до 20 Гр также способны вызывать различные заболевания у человека, в том числе и рак. Источников радиоактивного загрязнения много, но главные из них добыча и обогащение урана; Действие загрязнителей на живые организмы ощущается на разных уровнях. Повышенные фоны загрязнения могут действовать на отдельные организмы, их органы и ткани, на клетки и отдельные внутриклеточные структуры, а также на более высокие уровни организации живых систем — популяции и сообщества. В многочисленных исследованиях показано, что загрязнение воздуха оказывает значительное влияние на рост и развитие разных видов растений. Общим эффектом этого действия является снижение продуктивности растений. Так, например, загрязнение воздуха окислителями на восточном побережье США снизило урожайность картофеля на 50% Marx, 1975. Токсичность озона проявляется в появлении хлоротических пятен и опадении листьев. Нередко на корнях поврежденных растений наблюдается образование колоний грибов в количествах больших, чем у здоровых растений. Озон и другие загрязнители ингибируют функциональную активность митохондрий и увеличивают проницаемость клеточных мембран. Под действием озона эпидермальные клетки лопаются, теряют протоплазму и разрушаются. Озон окисляет сульфогидрильные группы многих биологически активных соединений, участвующих в энергетических процессах организмов. Установлено, что устойчивость растений табака и лука к повреждающему действию озона контролируется доминантными генами, которые регулируют чувствительность мембран устьичных замыкающих клеток к озону. Бессонова 1992 исследовала влияние загрязнения среды тяжелыми металлами на древесные и кустарниковые растения. Она показала, что в условиях загрязнения наблюдаются различные нарушения в мейозе и, как следствие, образование стерильной пыльцы. В наших исследованиях установлено, что тяжелые металлы в количествах, превышающих ПДК предельно допустимые концентрациизатормаживают рост картофеля, этиолируют его листья, изменяют гелиотропизм. В то же время присутствие в питательной среде таких элементов, как кадмий и свинец в концентрациях, равных ПДК, стимулировало рост растений на 10—20% в сравнении с контролем. О действии радиации на живые организмы имеется огромная литература, так как изучение этого вопроса началось еще в начале ХХ столетия. Общебиологическое действие радиации в зависимости от дозы облучения может выражаться в стимуляции, угнетении и летальном эффекте. Ионизирующие излучения могут вызывать различные уродства на ранних стадиях развития организма. В стадии гаметогенеза — нарушения этого процесса, ведущие к стерильности. Радиация также действует на метаболизм растений и животных, затрагивая самые различные функции организмов. Действуя на физическую и химическую структуру хромосом, радиация вызывает наследственные изменения — мутации. Многочисленные исследования показали, что эффекты радиоактивного облучения в значительной степени зависят от радиочувствительности организмов, от вида радиации и от режима облучения, т. Преображенская 1971 изучила радиочувствительность у 700 видов и сортов растений и разделила их по этому свойству на три больших группы: радиочувствительные, выдерживающие дозы облучения от 150 до 250 Гр, среднечувствительные — 250—1000 Гр и радиоустойчивые — более 1000 Гр. По современным представлениям радиоустойчивость-радиочувствительность определяется следующими основными факторами: а объем и структурная организация генома; б активность природных защитных и сенсибилизирующих систем; в уровень активности ферментов репарации; г гетерогенность клеток и возможность репопуляции Кузин, Каушанский, 1981. Наиболее важной особенностью всех загрязнителей окружающей среды является их способность вызывать наследственные изменения — мутации. Для иллюстрации приведем лишь один пример из множества экспериментальных данных, полученных к настоящему времени. При оценке последствий воздействия ядерных испытаний и других антропогенных загрязнений было проведено сравнительное изучение популяций дикорастущих и культурных растений из чистых контрольных и подвергшихся радиоактивному загрязнению районов Алтайского края. При этом была установлена более высокая частота клеток с перестройками хромосом у гороха, житняка, гречихи, собранных в загрязненных районах, по сравнению с частотой перестроек у тех же видов, взятых из контрольных районов. Кроме того, методом электрофореза в полиакриламидном геле установлен широкий полиморфизм по спектру запасного белка семян дикорастущих популяций житняка гребенчатого Agropyron cristatum. При этом выявлено, что число вариантов запасного белка в популяциях из контрольных районов оказалось существенно ниже, чем в популяциях из загрязненных районов. Эти данные указывают на повышенный уровень мутационного процесса в растительных популяциях загрязненных районов Шумный и др. При рассмотрении эффектов действия загрязнителей, и в первую очередь действия радиации на природные популяции, выявляется сложное взаимодействие повышенного уровня мутирования и отбора, направленного на элиминацию вновь индуцированных мутаций, которые, как правило, понижают жизнеспособность. Однако действие отбора неоднозначно. Он направлен не только на элиминацию полулетальных и летальных мутаций, но и на поддержание мутаций, повышающих жизнеспособность и резистентность организмов к мутагенному фактору. Возникновение и отбор таких мутаций ведет к глубоким изменениям популяций, подвергнутых воздействию загрязнителей. В естественных условиях обитания растительные организмы представлены преимущественно в виде более или менее сложных сообществ фитоценозовв которых все составляющие тесно связаны друг с другом и с компонентами внешней среды. Общим биологическим эффектом загрязнителей среды является снижение биомассы фитоценоза и обеднение его видового состава. Краткий экскурс в проблему загрязнителей окружающей среды приводит нас к убеждению в том, что они являются не только факторами, ингибирующими жизнеспособность живых организмов, но и мощными факторами процесса формообразования. Они могут изменять направление и темпы формирования естественных популяций и культигенов, вплоть до биоценозов. К настоящему времени накопилось достаточно данных, свидетельствующих о том, что виды и популяции включают в свою структуру как устойчивые особи, так и восприимчивые к различным загрязняющим факторам. При этом наблюдается значительное варьирование по этому признаку. По данным Brennan, Hаlisky 1970изучивших устойчивость некоторых травянистых растений к озону и двуокиси серы, полевица и однолетний мятлик оказались наименее устойчивыми, свинорой был наиболее устойчив, а многолетний райграс и овсяница красная имели промежуточную реакцию. Анализ литературных данных показывает, что имеются существенные различия между видами растений по их способности концентрировать радионуклиды. При прочих равных условиях наиболее эффективными накопителями стронция-90 являются зернобобовые горох, люпин и бобовые травы, затем корнеплоды; в меньшей степени радионуклиды накапливают зерновые овес, пшеница и кормовые злаки Федоров и др. Проведенный нами полевой и лабораторный анализ различных видов дикорастущих растений позволил установить наличие внутривидового полиморфизма по способности концентрировать стронций-90. Было установлено, что популяции состоят из растений, эффективно и не эффективно концентрирующих этот радионуклид, причем первые концентрируют в 2—37 раз больше, чем вторые. Доля растений с высокой концентрирующей способностью может достигать 10%. Все это наталкивает на мысль о необходимости и возможности селекции на устойчивость к загрязняющим факторам среды. С другой стороны, способность некоторых форм концентрировать большие количества загрязнителей, и в первую очередь радионуклиды, порождает надежду на возможность создания форм растений-очистителей среды от активных изотопов, тяжелых металлов и других загрязнителей. Это предположение имеет под собой теоретическое обоснование. Вернадский 1940 указывал, что химический состав организмов может быть таким же видовым признаком, как их морфологические особенности, и различал виды организмов, богатые данным элементом, и обычные. Иными словами, способность концентрировать различные элементы в больших количествах детерминирована генетической системой вида, популяции и отдельных особей и, следовательно, они могут быть подвергнуты искусственному отбору. Автор не оригинален в постановке обсуждаемой задачи. Она была рассмотрена в книге А.



COPYRIGHT © 2010-2016 dahatsu.by