مقدمة

أثناء التحلل الإشعاعي للنواة، تنبعث الأشعة b، وc، وg، والتي لها قدرة التأين.يتأين الوسط المشعع جزئيًا بواسطة الأشعة الممتصة. وتتفاعل هذه الأشعة مع ذرات المادة المشععة مما يؤدي إلى إثارة الذرات وطرد الإلكترونات المنفردة من أغلفتها الإلكترونية. ونتيجة لذلك تتحول الذرة إلى أيون موجب الشحنة (التأين الأولي).وتتفاعل الإلكترونات المعطوبة بدورها مع الذرات القادمة، مسببة التأين الثانوي.الإلكترونات، بعد أن استنفدت كل طاقتها، "تلتصق" بالذرات المحايدة، وتشكل أيونات سالبة الشحنة. يسمى عدد أزواج الأيونات المتكونة في المادة بواسطة الأشعة المؤينة لكل وحدة طول المسار تأين محدد،وتسمى المسافة التي يقطعها الجسيم المؤين من مكان تكوينه إلى المكان الذي فقدت فيه طاقة حركته طول المدى.

القدرة المؤينة للأشعة المختلفة ليست هي نفسها. وهو أعلى بالنسبة لأشعة ألفا. تسبب أشعة بيتا تأينًا أقل للمادة. تمتلك أشعة جاما أقل قدرة على التأين. قدرة الاختراق هي الأعلى بالنسبة لأشعة جاما، والأدنى بالنسبة لأشعة ألفا.

ليست كل المواد تمتص الأشعة بالتساوي. يتمتع الرصاص والخرسانة والماء بقدرة امتصاص عالية، والتي تستخدم غالبًا للحماية من الإشعاعات المؤينة.

العوامل التي تحدد استجابة النباتات للإشعاع

تعتمد درجة الضرر الذي يلحق بالأنسجة والكائن النباتي ككل على العديد من العوامل، والتي يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات رئيسية: الظروف الوراثية والفسيولوجية والبيئية. تشمل العوامل الوراثية الأنواع والخصائص المتنوعة للكائن النباتي، والتي يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال المؤشرات الوراثية الخلوية (حجم النواة والكروموسومات وكمية الحمض النووي). تحدد الخصائص الوراثية الخلوية - حجم النوى وعدد الكروموسومات وبنيتها - المقاومة الإشعاعية للنباتات، والتي تعتمد بشكل وثيق على حجم نواة الخلية. تشمل العوامل الفسيولوجية مراحل ومراحل نمو النبات عند بداية التشعيع ومعدل النمو والتمثيل الغذائي للكائن النباتي. تشمل العوامل البيئية الظروف الجوية والمناخية خلال فترة التشعيع، وظروف التغذية المعدنية للنباتات، وما إلى ذلك.

ويعكس حجم نواة الخلية محتوى الحمض النووي الموجود فيها، وهناك علاقة بين حساسية النباتات للإشعاع وكمية الحمض النووي الموجودة في نواة خلاياها. وبما أن عدد التأين داخل النواة يتناسب مع حجمها، فكلما زاد حجم النواة، زاد تلف الكروموسومات لكل وحدة جرعة. ومع ذلك، لا توجد علاقة تناسبية عكسية بين الجرعة المميتة والحجم النووي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن عدد وبنية الكروموسومات في الخلايا النباتية من أنواع مختلفة ليست هي نفسها. ولذلك، فإن المؤشر الأكثر دقة للحساسية الإشعاعية هو الحجم النووي لكل كروموسوم، أي نسبة الحجم النووي في الطور البيني إلى عدد الكروموسومات في الخلايا الجسدية (يسمى لفترة وجيزة حجم الكروموسوم). على المقياس اللوغاريتمي، يتم التعبير عن هذا الاعتماد كخط مستقيم بميل يساوي 1، أي أن هناك علاقة خطية بين هذه الخصائص (الشكل).

الحساسية الإشعاعية للنباتات المختلفة تحت التشعيع المزمن (حسب أ. سبارو)

اعتماد الحساسية الإشعاعية للنباتات الخشبية (أ) والعشبية (ب) على حجم كروموسومات الطور البيني (وفقًا لعصفور، 1965): 1- التشعيع الحاد (التعرض في R)؛ 2--الإشعاع المزمن (التعرض في R / يوم)

ويترتب على ذلك أن حاصل ضرب كميتين - الجرعة (أو معدل الجرعة) وحجم الكروموسوم لدرجة معينة من الضرر الإشعاعي - هو قيمة ثابتة، أي مع متوسط ​​عدد تأين ثابت في كل كروموسوم، وتظهر نفس احتمالية تلف المادة الوراثية للخلية. وهذا يعني أنه بالنسبة للأضرار الإشعاعية التي تلحق بالخلايا النباتية، فإن قيمة الجرعة الممتصة المحددة (على سبيل المثال، لكل 1 جرام من الأنسجة) ليست هي المهمة بقدر ما هي مهمة كمية الطاقة الإشعاعية التي يمتصها الجهاز النووي. إن التناسب العكسي للجرعات المتساوية الفعالية مع حجم جهاز الكروموسومات يعني أن متوسط ​​كمية الطاقة التي تمتصها الكروموسومات أثناء التعرض اللازم لإحداث تأثير معين يكون ثابتًا تقريبًا داخل كل مجموعة نباتية، أي بالنسبة للأشجار والأعشاب. جرعة إسو فعالة- جرعة لها نفس التأثير (المشابه).

تتأثر أيضًا مقاومة النباتات للإشعاع بدرجة صبغية الكائنات النباتية. الأنواع ثنائية الصبغية أكثر حساسية. الجرعات الضارة بالأنواع متعددة الصيغ الصبغية أعلى. الأنواع متعددة الصيغ الصبغية مقاومة للضرر الإشعاعي والعوامل غير المواتية الأخرى لأنها تحتوي على فائض من الحمض النووي.

ومن العوامل الفسيولوجية، تتأثر الحساسية الإشعاعية للنباتات بمعدل النمو، أي معدل انقسام الخلايا. أثناء التشعيع الحاد، يخضع اعتماد الحساسية الإشعاعية على معدل الانقسام لقانون بيرجونير-تريبوندو: تتمتع النباتات بحساسية إشعاعية أكبر في مرحلة النمو الأكثر كثافة؛ والنباتات التي تنمو ببطء أو أنسجتها الفردية أكثر مقاومة للإشعاع من النباتات أو الأنسجة ذات النمو المتسارع. مع التشعيع المزمن، تظهر علاقة عكسية: كلما زاد معدل النمو، قل تثبيط النباتات. ويرجع ذلك إلى شدة انقسام الخلايا. تتراكم الخلايا سريعة الانقسام جرعة أصغر خلال فصل واحد من دورة الخلية، وبالتالي تكون أقل ضررًا. تكون هذه الخلايا أكثر قدرة على تحمل الإشعاع دون حدوث خلل وظيفي كبير. ولذلك، عند تشعيعها بجرعات دون مميتة، فإن أي عامل يزيد من مدة الانقسام أو الانقسام الاختزالي ينبغي أن يعزز الضرر الإشعاعي، مما يسبب زيادة في تواتر إعادة ترتيب الكروموسومات الناجمة عن الإشعاع وتثبيط أقوى لمعدل النمو.

معيار تأثير الإشعاعات المؤينة على النباتات.نظرًا لأن الحساسية الإشعاعية هي ظاهرة معقدة ومعقدة، وتحددها عوامل عديدة، فيجب أن نتناول طرق ومعايير التقييم التي يتم من خلالها الحكم على درجة الحساسية الإشعاعية للنباتات. عادة، يتم استخدام هذه المعايير: قمع النشاط الانقسامي أثناء انقسام الخلايا، والنسبة المئوية للخلايا التالفة في الانقسام الأول، وعدد الانحرافات الصبغية لكل خلية، والنسبة المئوية لإنبات البذور، والاكتئاب في نمو النبات وتطوره، والتشكل الإشعاعي، والنسبة المئوية. طفرات الكلوروفيل، وبقاء النبات، والنتيجة في النهاية هي حصاد البذور. من أجل التقييم العملي لانخفاض إنتاجية النبات نتيجة التعرض للإشعاع، عادة ما يتم استخدام المعيارين الأخيرين: بقاء النبات وإنتاجيته.

يتم تحديد التقييم الكمي للحساسية الإشعاعية للنبات وفقًا لمعيار البقاء على قيد الحياة بواسطة المؤشر LD 50 (أو LD 50، LD 100). هذه هي قيمة الجرعة التي يموت عندها 50% (أو 70، 100%) من جميع الأفراد الذين تعرضوا للإشعاع. يمكن أيضًا استخدام مؤشر LD 50 لتقييم خسائر المحاصيل نتيجة للأضرار الإشعاعية التي تلحق بالنباتات. في هذه الحالة، يظهر مقدار جرعة الإشعاع للنباتات التي ينخفض ​​إنتاجها بنسبة 50٪.

الحساسية الإشعاعية للنباتات في فترات مختلفة من تطورها.خلال عملية النمو والتطور، تتغير الحساسية الإشعاعية للنباتات بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه خلال فترات مختلفة من التطور، تختلف النباتات ليس فقط في بنيتها المورفولوجية، ولكن أيضًا في الجودة المختلفة للخلايا والأنسجة، وكذلك في العمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية المميزة لكل فترة.

عندما تتعرض النباتات للإشعاع بشكل حاد خلال فترات مختلفة من التطور، فإنها تتفاعل بشكل مختلف اعتمادًا على مرحلة تكوين الأعضاء في بداية التشعيع (الشكل 1). ويتسبب الإشعاع في تلف تلك الأعضاء في النباتات وإزاحة تلك العمليات التي تتشكل وتحدث خلال فترة التعرض. اعتمادًا على حجم جرعة الإشعاع، يمكن أن تكون هذه التغييرات إما محفزة أو ضارة.

يؤثر الضرر الإشعاعي الذي يلحق بالنباتات بدرجة أو بأخرى على جميع أعضاء الجسم وجميع أجهزة الجسم الوظيفية. إن "الأعضاء الحرجة" الأكثر حساسية، والتي يحدد تلفها تطور ونتيجة الضرر الإشعاعي للنباتات، هي الأنسجة المرستمية والجنينية. تعتمد الطبيعة النوعية لاستجابة النباتات لتشعيعها على الخصوصية البيولوجية للحالة المورفولوجية الفيزيولوجية للنباتات خلال فترة تراكم جرعة الإشعاع الرئيسية.

التقلبات في المقاومة الإشعاعية للنبات أثناء تكوين الجنين (باتيجين، بوتابوفا، 1969)

من حيث الأضرار التي لحقت بالفرع الرئيسي، تظهر جميع المحاصيل أكبر حساسية لتأثيرات الإشعاع في الفترة الأولى من موسم النمو (المرحلتان الأولى والثالثة من تكوين الأعضاء). إن تشعيع النباتات خلال هذه الفترات يمنع عمليات النمو ويعطل الاتساق المتبادل للوظائف الفسيولوجية التي تحدد عمليات تشكيل الشكل. عند جرعات تشعيع تتجاوز قيمها الحرجة لمحصول معين (LD 70)، في جميع الحالات يلاحظ موت الفرع الرئيسي لنباتات الحبوب.

إذا تعرضت النباتات للإشعاع في المراحل المبكرة من تكوين الأعضاء (I و V)، يتم تشكيل براعم إضافية، والتي، في ظل الظروف الموسمية المواتية، تتمكن من الوصول إلى مرحلة النضج وإنتاج محصول يعوض، بدرجة أو بأخرى، عن الخسائر المرتبطة بوفاة تبادل لاطلاق النار الرئيسي. يمكن أن يؤدي تشعيع النباتات في المرحلة السادسة من تكوين الأعضاء - أثناء تكوين الخلايا الأم لحبوب اللقاح (الانقسام الاختزالي) - إلى عقم كبير وفقدان محصول الحبوب. جرعة حرجة من الإشعاع (على سبيل المثال، 3 كيلو آر للقمح والشعير والبازلاء) خلال هذه الفترة تسبب العقم الكامل لنورات البراعم الرئيسية. براعم الحراثة أو المتفرعة الإضافية التي تتطور في هذه النباتات في وقت متأخر نسبيًا ليس لديها الوقت الكافي لإكمال دورة تطورها ولا يمكنها تعويض فقدان العائد من البراعم الرئيسية.

عندما يتم تشعيع النباتات في نفس المرحلة السادسة من تكوين الأعضاء أثناء تكوين حبوب اللقاح أحادية النواة، فإن مقاومة عمل الإشعاع المؤين في النباتات تزداد بشكل كبير. على سبيل المثال، عندما يتم تشعيع القمح بجرعة 3 كيلو رايدر خلال فترة الانقسام الاختزالي، يكون محصول الحبوب صفرًا تقريبًا، بينما عندما يتم تشعيع النباتات أثناء تكوين حبوب اللقاح وحيدة النواة، يلاحظ انخفاض بنسبة 50٪ في المحصول. وفي المراحل اللاحقة من تكوين الأعضاء، تزداد مقاومة النبات للإشعاع بشكل أكبر. لا يؤدي تشعيع النباتات أثناء الإزهار والتكوين الجنيني وتعبئة الحبوب بنفس الجرعات إلى انخفاض ملحوظ في إنتاجيتها. وبالتالي، فإن الفترات الأكثر حساسية تشمل إنبات البذور وانتقال النباتات من الحالة الخضرية إلى الحالة التوليدية، عندما تتشكل الأعضاء الثمرية. وتتميز هذه الفترات بزيادة النشاط الأيضي وارتفاع معدلات انقسام الخلايا. تكون النباتات أكثر مقاومة للإشعاع خلال فترة النضج وأثناء فترة السكون الفسيولوجي للبذور (الجدول). تكون محاصيل الحبوب أكثر حساسية للإشعاع أثناء مراحل التمهيد والحرث والتوجيه.

يزداد بقاء المحاصيل الشتوية عند تشعيعها في فترة الخريف والشتاء والربيع بشكل ملحوظ عندما تزرع المحاصيل الشتوية في أقرب مواعيد محددة. من الواضح أن هذا يرجع إلى حقيقة أن النباتات المشععة، التي تدخل فصل الشتاء بشكل أقوى، في حالة الحراثة الكاملة، تصبح أكثر مقاومة لتأثيرات الإشعاع.

كما تم الحصول على نمط مماثل من الانخفاض في إنتاجية الحبوب عندما يتم تشعيع النباتات في مراحل مختلفة من النمو بالنسبة للمحاصيل الأخرى. تكون البقوليات أكثر حساسية للإشعاع خلال فترة التبرعم. لوحظ الانخفاض الأكثر دراماتيكية في إنتاجية محاصيل الخضروات (الملفوف والبنجر والجزر) والبطاطس عند تعرضها للإشعاع المؤين خلال فترة الإنبات.

تتمتع جميع محاصيل الحبوب بأقصى قدر من الحساسية الإشعاعية في مرحلة التمهيد. اعتمادا على الخصائص البيولوجية للنباتات، لوحظت بعض الاختلافات. وبالتالي، يظهر الشوفان أقصى حساسية إشعاعية في نهاية مرحلة التمهيد وأثناء فترة ظهور الذعر.

انخفاض محصول الحبوب من محاصيل الحبوب الشتوية (القمح والجاودار والشعير) اعتمادًا على تشعيع النبات بالأشعة السينية في مراحل مختلفة من نمو النبات، النسبة المئوية للمكافحة غير المشععة

إن التأثير السلبي للتشعيع الخارجي له تأثير أقل على إنتاجية محاصيل الحبوب عندما يتم تشعيعها في مرحلة الحراثة. عندما تتضرر النباتات جزئيا، تحدث زيادة في الحراثة، وبشكل عام، يتم تعويض الانخفاض في المحصول عن طريق تكوين براعم الحراثة الثانوية. لا يسبب تشعيع محاصيل الحبوب أثناء نضج الحليب زيادة ملحوظة في عقم الأذنين.

بعد التساقط الإشعاعي، يسقط بعض منه مباشرة على النباتات، فيؤثر عليها بشكل أو بآخر في المستقبل القريب، ومن ثم يدخل البعض الآخر من خلال نظام الجذر، مسببًا تأثيرًا أو آخر. دعونا نفكر في بعض ردود أفعال النباتات تجاه الضرر الإشعاعي باستخدام مثال النباتات الخشبية الحرجية.

الكلى.من العلامات المميزة للضرر الإشعاعي للنباتات الخشبية تلف وموت براعم نمو البراعم القمية والجانبية. على سبيل المثال، مع جرعة ممتصة تتراوح بين 20-40 غراي، لا تجف كل الكلى. بعضها ينتج زيادة في البراعم في موسم النمو الأول بعد التشعيع. يتم تقصير البراعم إلى حد كبير ولا تحتوي على إبر أو تحتوي على إبر مفردة متناثرة بدلاً من العناقيد.

الأوراق والإبر.يعد تلف أوراق وإبر النباتات الخشبية أثناء التشعيع من أهم التأثيرات الإشعاعية، حيث يرتبط بتلف الأشجار وموتها. على سبيل المثال، مع التشعيع الحاد، بعد 3 أشهر بجرعات 100-200 غراي، يبدأ تلف الصنوبر. بعد 15-20 يومًا من التشعيع، يتحول لون الإبر من الأخضر الداكن إلى الأصفر البرتقالي. ثم يظهر هذا اللون على التاج بأكمله وتجف الأشجار. في نطاق الجرعات الممتصة 70-100 غراي، تظهر العلامات الخارجية لتلف الصنوبر بعد 6 أشهر (تتحول الإبر إلى اللون الأصفر). عند التشعيع بـ 5-40 غراي، يلاحظ اصفرار خصلات الإبر الفردية على البراعم السنوية. عند تناول جرعات تتراوح بين 10-60 غراي في الجزء العلوي من تيجان أشجار الصنوبر، تتحول الإبر البالغة من العمر عامين إلى اللون الأصفر عند 1/2-1/4 من طول اللقطة. عند تناول جرعات تتراوح بين 60-100 غراي، تموت الإبر البالغة من العمر عامين تمامًا.

كامبيوم.حتى مع الضرر الإشعاعي الجزئي للكامبيوم، تتعرض الأشجار للرياح وتتلفها الرياح. في التجربة، تحطمت الرياح معظم الأشجار في غضون عامين بعد التشعيع.

نمو.لوحظ تثبيط نمو براعم الصنوبر في الخريف عند تناول جرعة ممتصة تتراوح بين 10-30 غراي. في السنة الأولى بعد التشعيع، كانت البراعم أقصر بمقدار 2-3 مرات، وفي موسم النمو الثاني كانت أصغر بكثير، وفي الموسم الثالث اختفت. ولوحظ انخفاض كبير في إنتاجية الصنوبر عند تناول جرعة ممتصة تزيد عن 5 غراي، ويُلاحظ بشكل خاص في الفترات الثانية واللاحقة من موسم النمو بعد التشعيع. ومع جرعة ممتصة تزيد عن 25 غراي، تنخفض الإنتاجية إلى الصفر بعد عامين علم الفينولوجيا. تتجلى الاستجابة للإشعاع في الأشجار المتساقطة في التحولات في بداية المراحل الظاهرية الرئيسية: تباطؤ في فتح الأوراق في الربيع وسقوط الأوراق المبكر. لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية عمليًا في مرور الطور الربيعي في أشجار البتولا والحور الرجراج في المزارع المشععة وغير المشععة، وفي الخريف على الحور الرجراج المشعع وأوراق البتولا تتحول إلى اللون الأصفر وتتساقط مبكرًا. وفي أشجار الصنوبر التي تحتوي على جرعات ممتصة أعلى من 5 غراي، لوحظ انقطاع مبكر للإبر القديمة. عند تناول جرعات تتراوح بين 100-200 غراي، يكون تأخير ازدهار أوراق الأشجار 7-9 أيام، في العام التالي - 4-5 أيام. وبعد 5 سنوات من لحظة التلوث ينخفض ​​التحول الفينولوجي، وبعد 7 سنوات يختفي.

آثار الإشعاع على الحيوانات.

تنقسم تأثيرات الإشعاع، وهو عامل بيئي جديد على تجمعات الحيوانات، إلى فترتين:

1. لأول مرة وجد السكان أنفسهم في ظروف تلوث إشعاعي شديد.هناك تأثير كبير على السكان: يتغير العمر والجنس والبنية المكانية للسكان: يزداد معدل الوفيات وينخفض

2. عاش السكان في ظروف التلوث الإشعاعي لعدة سنوات،مما أدى إلى ظهور عدد من الأجيال الجديدة. في هذه الحالة، نتيجة لزيادة التباين بين الأفراد في السكان وبسبب اختيار الإشعاع، يحدث التكيف الإشعاعي للسكان، والذي يصل إلى مستوى أعلى من المقاومة الإشعاعية. وتكون تأثيرات التعرض للعوامل البيئية المشعة المتزايدة خلال هذه الفترة أقل وضوحًا.

الوفيات ومتوسط ​​العمر المتوقع.الإشعاع المشع بجرعات كبيرة له تأثير ضار على الحيوانات في التكاثر الحيوي. وهكذا، عند تشعيع غابة مختلطة بمعدل جرعة 0.5 غراي/يوم. هناك انخفاض في أعداد وموت الأفراد في مجموعة الطيور. ويتميز موت الطيور بقيم LD تبلغ 5o/30 في حدود 4.6-30 غراي.

خصوبة.يعد مستوى الخصوبة معلمة أكثر حساسية للإشعاع من مستوى الوفيات. وقد يكون الحد الأدنى لجرعات الإشعاع المنفردة التي تؤدي إلى انخفاض معدل التكاثر أقل من 10% من الجرعات التي تكون السبب المباشر في نفوق الحيوانات.

إن تناول جرعات صغيرة مزمنة قدرها 90 ريالاً في جسم الفئران يقلل من حجم فضلاتها. تختلف الحساسية الإشعاعية للغدد التناسلية للأنواع المختلفة بشكل كبير؛ ومع ذلك، تعتبر إناث الفئران من بين أكثر الحيوانات حساسية للإشعاع. تنخفض الخصوبة لدى الفئران بعد تعرض الإناث لجرعات تبلغ حوالي 0.2 غراي. ذكور الفئران أقل حساسية وتتطلب جرعات أعلى من 3 غراي لتقليل خصوبتها. يحدث العقم المستمر عند إناث الفئران بعد جرعة قدرها 1 غراي.

كثافة التكاثريقع في المناطق الملوثة بسبب الموت السريع للأفراد البالغين، ويتناقص حجم الحضنة.

تطوير.هناك تأخيرات في النمو وشذوذات مختلفة في نسل الحيوانات. وبالتالي، عندما يتم تشعيع الكتاكيت، فإنها تتأخر في النمو وتطور الريش، خاصة إذا حدث التشعيع في عمر يومين، وتنضج الفئران في المناطق الملوثة بـ 90 Sr في وقت مبكر وتشارك في التكاثر.

سلوك الحيوان.إن التغير في سلوك الحيوانات عند تعريضها للأشعة السينية وأشعة جاما يتمثل في إدراك الكائنات الحية لمصدر الإشعاع وتجنبه. تشير سمات سلوك الفئران والجرذان والخنازير الغينية والقرود في مجال إشعاع جاما إلى أن الفقاريات العليا لديها القدرة على تحديد موقع مصدر الإشعاع وتجنبه

تبدأ التفاعلات الأولية في كائن نباتي معقد بفعل الإشعاع على الجزيئات النشطة بيولوجيًا التي تشكل جميع مكونات الخلية الحية تقريبًا. ترتبط العمليات البيولوجية الناجمة عن تشعيع النباتات بالعديد من التفاعلات الأيضية في الخلايا. اعتمادا على جرعة الإشعاع ومرحلة نمو النبات في وقت التعرض للإشعاع، لوحظ تباين كبير في التغيرات في عمليات التمثيل الغذائي في النباتات النباتية. يتجلى رد فعل الكائنات النباتية لعمل إشعاع جاما والأشعة السينية في شكل تنشيط أو قمع عمليات النمو، مما يؤدي إلى تغيير في معدل انقسام الخلايا.

في محاصيل الحبوب المشععة بجرعات تتراوح بين 20-30 غراي، لوحظ تثبيط نمو البراعم الرئيسية في الارتفاع، وبعد ذلك، بسبب تنشيط المراكز النائمة، يبدأ نمو البراعم الجانبية، وهو ما يتم التعبير عنه في الحراثة القوية. علاوة على ذلك، فإن شجيرة القمح يمكن أن تزيد 3 مرات. يمكن أن يؤدي المزمن إلى زيادة الكتلة الخضرية بنحو 6 مرات بحلول وقت الحصاد.

عند التعرض لجرعات ضارة من الإشعاع، تنشأ تشوهات شكلية مختلفة في النباتات. وهكذا يحدث في الأوراق زيادة أو نقصان في العدد والحجم وتغير في الشكل والتجعد وعدم التناسق وسماكة نصل الورقة والأورام وظهور بقع نخرية. عندما تتضرر السيقان، يتم تثبيط نموها أو تسريعه، ويتعطل ترتيب الأوراق، ويتغير اللون، وتظهر الأورام والجذور الهوائية. هناك أيضًا تثبيط أو تسريع نمو الجذر، وانقسام الجذر الرئيسي، وغياب الجذور الجانبية، وظهور جذر رئيسي ثانوي، والأورام. هناك أيضًا تغير في الأزهار والفواكه والبذور - تسارع أو تأخير الإزهار، زيادة أو نقصان في عدد الأزهار، تغيرات في لون وحجم وشكل الأزهار؛ زيادة أو نقصان في عدد الثمار والبذور وتغير في لونها وشكلها ونحو ذلك.

في بعض الحالات، يؤدي تأثير جرعات كبيرة من الإشعاع على النباتات إلى زيادة معدل التطور بسبب تنشيط عمليات الشيخوخة - يزهر النبات وينضج بشكل أسرع. متنوعة و... نتيجة للطفرات، على سبيل المثال، في القمح هناك أشكال طويلة وقصيرة وقزمة ونباتات ذات سيقان متفرعة أو زاحفة. بجرعات كبيرة، موت النبات ممكن.

عند التعرض للإشعاع بجرعات منخفضة (5-10 غراي للبذور و1-5 غراي للنباتات النباتية)، يتم ملاحظة ما يسمى بالتحفيز الإشعاعي - تسريع نمو وتطور النباتات. يتم ملاحظة التحفيز تحت تأثير إشعاعات جاما وبيتا والأشعة السينية (لم يتم ملاحظة أي تحفيز تحت تأثير إشعاع ألفا). عند التعرض لجرعات كبيرة، لا تنخفض كمية الحبوب في المحصول فحسب، بل تتغير جودتها أيضًا بشكل ملحوظ - وعادةً ما تكون الحبوب ضعيفة.

وبالتالي، فإن رد فعل النباتات لعمل الإشعاع معقد ومتنوع. العمليات التي تحدث على المستوى الجزيئي والخلوي متشابهة بشكل عام في جميع الكائنات الحية. في المستويات العليا من التنظيم، تظهر فقط التغييرات المميزة للنباتات، اعتمادًا على خصائص بنية ووظائف الأنسجة والأعضاء المختلفة للكائن النباتي.

كرافشينكو ف.

تأثير "الجرعات المنخفضة" من أشعة جاما على ارتفاع وتطوير البرسيم الأحمر ( تريفوليوم ادعاء ل .) ومرج تيموفيفكا ( الفليوم ر ص أ متوتر ل ).

مقدمة

أدى الاختبار المكثف للأسلحة النووية في منتصف القرن العشرين، واستخدام الطاقة الذرية، والإشعاع المؤين في الاقتصاد الوطني إلى زيادة الإشعاع الخلفي على الكوكب. وقد أدت هذه العمليات إلى تغيير في التركيز على البحوث البيولوجية الإشعاعية. بدأوا في إيلاء المزيد من الاهتمام لدراسات آثار الإشعاع بجرعات صغيرة نسبيًا، والتي تطول بمرور الوقت.

لا يوجد إجماع بين العلماء حول هذه المسألة.ما هي جرعات الإشعاع التي تعتبر صغيرة. بيعتقد معظمهم أن نطاق الجرعة المنخفضة أعلى من الخلفية الطبيعية وهو أكبر بعشر مرات. الحد الأعلى لنطاق الجرعة المنخفضة أقل تأكيدًا بسبب وجود تباين كبير في الحساسية الإشعاعية بين الكائنات الحية المختلفة. يعتبر قياس الحد الأعلى للجرعات الصغيرة هو جرعة الإشعاع التي يموت عندها 50٪ من أفراد نوع معين خلال 30-60 يومًا (LD) 50\30 ) أو 100% لنفس الوقت (LD 100/30 ). نطاق الجرعات الصغيرة محدود "من الأعلى" بقيمة تقل بمقدار أمرين (مائة مرة) عن LD 50\30 لنوع معين من الكائنات الحية (الكائنات الحية). في حالة نسب جرعات صغيرة إلى البشر، فإننا نتحدث عن جرعات تتراوح بين 4-5 راد (0.04 - 0.05 غراي) في ظل ظروف التعرض الفردي.

تأثير الجرعات المنخفضة من الإشعاعيتم تحقيق ذلك على مستوى الجسيمات المؤينة الفردية (الكميات) أثناء التفاعل مع الحمض النووي (يعتبر الحمض النووي في هذه الحالة هدفًا). حتى ضربة واحدة لهدف بيولوجي (التفاعل) يمكن أن تؤدي إلى ضرر لا يمكن إصلاحه للجين (الطفرة). تغيير المعلومات الوراثية يمكن أن يؤدي إلى موت الخلايا. وبالتالي، فإن الإشعاع المؤين ليس هو العامل الفيزيائي الوحيد المعروف للبشرية والذي ليس له تأثير عتبة. لأنه حتى مع أصغر تأثير (جسيم مؤين واحد)، يمكن أن تحدث عواقب بيولوجية خطيرة (بالطبع، مع احتمال منخفض للغاية). يتم تنفيذ الطبيعة الاحتمالية لتأثير الإشعاع فقط على تلك العمليات البيولوجية التي ترتبط مباشرة بعمل الجهاز الوراثي للخلية. تتطور مثل هذه التأثيرات وفقًا لمبدأ "كل شيء أو لا شيء" (إما أن يصيب الجسيم المؤين "الهدف" أو يخطئه). ومع زيادة الجرعة الإشعاعية، يزداد عدد هذه الأحداث الأولية، وليس حجمها. تعتمد جميع التأثيرات البيولوجية الأخرى للإشعاع على حجم الجرعة المتلقاة - مع زيادة جرعة الإشعاع، يزداد التعبير عن التأثير. على سبيل المثال، مع زيادة جرعة الإشعاع، يزداد التأخير في انقسام الخلايا.
علاوة على ذلك، عند تناول جرعات منخفضة من الإشعاع، حيث تقترب مستوياتها من الخلفية الطبيعية، يسجل العلماء التأثير المحفز للإشعاع. ويتجلى هذا التأثير في زيادة وتيرة انقسامات الخلايا، والإنبات المتسارع وتحسين تشابه البذور، وحتى في زيادة غلة المحاصيل. يزداد فقس الكتاكيت (ينخفض ​​معدل وفياتها عند الفقس من البيض). يزداد وزن الدجاج بشكل أفضل، ويتحسن إنتاج البيض في الدجاج. تزداد مقاومة الحيوانات للعدوى البكتيرية والفيروسية. وبالتالي، ليس فقط في النباتات، ولكن حتى في الحيوانات (حتى في أنواع الثدييات الحساسة للإشعاع) هناك مجموعة من الجرعات التي تسبب تحفيز النشاط الحيوي (1-10-25 راد). يسمي العلماء هذا التأثير بالهرمون.

وفي نطاق الجرعات الإشعاعية الكبيرة، يُسجل بوضوح الاعتماد الخطي لتكرار التأثيرات طويلة المدى على جرعة الإشعاع. مع انخفاض الجرعات، يصبح إثبات مثل هذا الاعتماد أكثر صعوبة. لماذا تلعب الخلفية الإشعاعية الطبيعية، التي تتعايش مع الحياة على الأرض منذ مليارات السنين، دور "المورد" للطفرات؟ تقضي الأنظمة التعويضية على الجزء الأكبر من الطفرات، باستثناء الطفرات الضرورية بيولوجيًا. لذلك، في حدود الجرعات المنخفضة من الإشعاع، لا يوجد اعتماد خطي (مباشر) في العلاقة بين الجرعة والتأثير، ولكن يتم ملاحظة اعتماد يشبه الموجة أو يصل المنحنى إلى الهضبة. فقط بناءً على قيمة جرعة معينة (وهي فريدة لكل نوع من الكائنات الحية). من المفترض أنه من خلال جرعات صغيرة من الإشعاع، من الممكن حدوث تأثيرات تحفيز الوظائف الفسيولوجية للخلايا أو الكائن الحي بأكمله (الهرمون)، بالإضافة إلى التأثيرات المطفرة التي يمكن مقارنتها بتأثير الخلفية المطفرة الطبيعية.

أهمية الموضوع . يتطلب بناء محطة للطاقة النووية في بيلاروسيا إجراء المزيد من الأبحاث النشطة حول تأثير "الجرعات المنخفضة" من الإشعاعات المؤينة على الكائنات النباتية.

الجدة العلمية: تم اقتراح آليات جديدة لشرح تأثير "الجرعات المنخفضة" من الإشعاع.
أهمية عملية: في الوقت الحالي، تعد مشكلة تأثير الإشعاع منخفض الكثافة على الكائنات الحية مثيرة للاهتمام للغاية ليس فقط من الناحية النظرية، ولكن أيضًا من الناحية العملية. لقد أصبحت ذات أهمية حيوية ليس فقط لأولئك الذين يعملون في المحطات والمحطات النووية أو الذين يعيشون بالقرب منها، ولكن أيضًا لملايين الأشخاص الموجودين على بعد آلاف الكيلومترات من مواقع الحوادث في مؤسسات الصناعة النووية.

الغرض من الدراسة – تتبع التأثير ما بعد الإشعاع لتشعيع النباتات “بالجرعات المنخفضة” واقتراح آليات لتفسير تأثير “الجرعات المنخفضة” من الإشعاع.

المواد والأساليب

كان الهدف من الدراسة هو نباتات Trifolium pratense L. (مرج البرسيم) المزروعة من البذور المشععة. التشعيع بجرعات 5 و10 و20 غراي. تم تنفيذه على تركيب Igur بمعدل جرعة 360 دورة / ساعة. تم أخذ معامل تحويل جرعة التعرض إلى الجرعة الممتصة مساوياً للوحدة. تم تحديد محتوى الصبغات في الأوراق بطريقة طيفية. صتم تشعيع براعم Ph.pratense المزروعة في تربة الخث في ظروف المختبر (18 درجة مئوية، 3500 لوكس) في منشأة القمريد (MED-80,160 و300 ميلي آر/ساعة) بجرعات قدرها 0.07؛ 0.14؛ 0.28 جراي. وتتلقى النباتات التي تنمو في المناطق الملوثة بالنويدات المشعة نفس الجرعات تقريبًا من إطلاق تشيرنوبيل. تم إجراء المعالجة الإحصائية للبيانات باستخدام الطرق القياسية.

النتائج والمناقشة

T. بذور براتنس ل، المشععة بجرعة 5 و 10 و 20 غراي، بعد أربعة أيام من التشعيع، مع مجموعة تحكم غير مشععة، تم زرعها في قطع تجريبية تبلغ مساحتها 1 متر مربع. 2 على أراضي الحديقة النباتية المركزية في مينسك. أظهر حصاد القطة الأولى من البرسيم، والتي لم تدخل مرحلة التزهير، أن النباتات التجريبية تميزت بمعدلات أعلى لنمو الكتلة الخضرية ومحتوى الصباغ (الجدول 1).

الجدول 1. محتوى أصباغ التمثيل الضوئي في الأوراق

(مجم/جم من الوزن الرطب) تريفوليوم براتنسل.، نابعة

من البذور المشععة

استيعاب

التركيز في الأوراق (ملجمجم)

وزن

جرو

جاف

جرعة،

الكلورو-

الكلورو-

( أ + ب )

أ  ب

كاروتي-

أ + ب

نباتي-

غرام

يملأ أ

يملأ ب

noids

جزرة

الكتلة، ز

خلفية

1,22

0,10

1,32

0,78

33,7

1,28

0,34

1,62

1,20

97,8

1,56

0,39

1,95

1,12

72,6

1,85

0,31

2,16

1,39

69,7

ملحوظة: القيم المتوسطة الحسابية موثوقة عند p<0,05.

في العام التالي، لم يترك التقييم البصري لمعدلات نمو نفس النباتات في بداية موسم النمو أي شك في وجود اتجاه مماثل. ومع ذلك، فإن أخذ العينات خلال فترة الإزهار أعطى نتائج غير متوقعة، والتي تمثلت في زيادة أقل في الكتلة النباتية للنباتات المزروعة من البذور المشععة. كشف التحليل البيومتري لـ 12 شتلة مختارة من كل موقع: (الجدول 2):

الجدول 2 . الخصائص البيومترية لـ T.pratenseل، نمت من البذور المشععة

جرعة،

الوزن (جرام

طول

رقم

غرام

السيقان،

زهور،

أوراق

زهور

السيقان

سم

الكمبيوتر

يتحكم

18,2

59.03

15,4

77.33

18,7

70.34

14,8

73.24

على الرغم من الطول الأكبر لسيقان النباتات التجريبية، إلا أن وزنها الإجمالي ووزن الأوراق عند جرعة 10 غراي كانا تقريبًا نفس وزن المجموعة الضابطة.

عند 5 و 20 غراي، كانت كتلة الأوراق والزهور والسيقان أقل مما كانت عليه في السيطرة.

وكان تفرع السيقان وعدد الأزهار أكبر في السيطرة.

القطع الثالث يكون في مرحلة التزهير، تماما مثل الثاني (الجدول 3).

جدول 3. عدد الزهور (قطع) ووزنها (جم/م2). 2 ) في البرسيم الأحمر في مرحلة التزهير

تميزت بانخفاض قيم نمو الكتلة الخضرية في القطع التجريبية

أظهر فائضًا أكثر أهمية في العدد الإجمالي للزهور وكتلتها في موقع التحكم

أظهرت القطع الرابعة، قبل مرحلة التزهير، زيادة أعلى في الكتلة النباتية في قطع الأرض التجريبية مقارنة بالمجموعة الضابطة.

تظهر النتيجة الإجمالية لموسم النمو المكون من موسمين أن الجرعات المشار إليها البالغة 5 و10 و20 غراي قللت من نمو الكتلة الحيوية للبرسيم في ظل ظروف مينسك.

إن التأثيرات المكتشفة ليست نتيجة للتأثيرات الأولية، بل للتأثيرات البعيدة للإشعاع، والتي تتجلى بشكل مختلف في مراحل مختلفة من تطور النبات. يبدو أن سبب المظهر غير المتكافئ لتأثير ما بعد الإشعاع يرجع إلى التغيرات في البرنامج الوراثي لتكوين البرسيم عن طريق الإشعاع. أدت هذه التغييرات إلى تعطيل المسار الطبيعي للعمليات البيوكيميائية، مما تسبب في التأثير الملحوظ.

تجلى تأثير تشعيع البذور بعد الإشعاع بشكل مختلف في مراحل مختلفة من نمو البرسيم الأحمر. من المحتمل أن يكون سبب هذه الظاهرة هو تعطيل البرنامج الوراثي لنمو النبات عن طريق الإشعاعات المؤينة.

يشير الانخفاض الإجمالي في نمو الكتلة الحيوية خلال فترة نمو مدتها سنتان، وانخفاض عدد الأزهار وكتلتها في مرحلة الإزهار، إلى الطبيعة المعقدة لعمل الجرعات التي تسمى التحفيز. يتم تحديد هذا التعقيد من خلال التأثير المتبادل للجرعة الممتصة وقوتها وخصائص أنواع النباتات وظروف نموها.

تؤدي النتائج التي تم الحصول عليها بشكل معقول إلى فكرة أن مصطلحات "جرعات الإشعاع المنشطة" يتم تطبيقها بشكل صحيح فيما يتعلق بالنبات بأكمله الذي أكمل دورة نموه، حيث يمكن اعتبار التحفيز بمثابة تسريع لمعدل نمو الكائن الحي الناجم عن التشعيع في مرحلة معينة من تطوره.

الأدب:

Kravchenko V.A.، Gaponenko V.I.، Matsko V.P.، Baribin L.M. تراكم حادث تشيرنوبيل بواسطة الأعشاب الطبيعية والإشعاعات التي تؤثر على معاييرها الفسيولوجية والكيميائية الحيوية // وقائع الندوة البيلاروسية اليابانية "العواقب الحادة والمتأخرة للكوارث النووية: هيروشيما-ناجازاكي" وتشيرنوبيل (مينسك، أكتوبر 1994)، طوكيو، 1994. ص 289-295.

كرافشينكو ف.أ.، جابونينكو ف.ي.، ماتسكو ف.ب. التأثيرات الفسيولوجية والبيولوجية في النباتات المشععة بأشعة غاما وتراكم سيزيوم تشيرنوبيل فيها // ملخصات الندوة البيلاروسية اليابانية "العواقب الحادة والمتأخرة للكوارث النووية:" هيروشيما-ناغازاكي وتشيرنوبيل مينسك، 3-5 أكتوبر 1994. ص 59.

كرافشينكو في.إي.، غابونينكو في.آي.، ماتسكو في.بي.، بوندار واي آر.آي. خصوصيات تراكم السيزيوم المشع في النباتات وخصائصها الفسيولوجية والكيميائية الحيوية بعد كارثة تشيرنوبيل // ملخص المؤتمر الدولي الثاني "الاعتبارات البيولوجية الإشعاعية للحادث النووي"، موسكو، 25-26 أكتوبر 1994.-ص 125.

Kravchenko V.A.، Gaponenko V.I.، Matsko V.P.، Grushevskaya O.M. وإلخ.

الحالة البيئية والفسيولوجية لبعض الأنواع الطبيعية

الغطاء النباتي لـ PSRER // Vetsi AN Belarusi. سر. بأنايال. نافوك.-1996.-

رقم 2.- ص85-87.

Zabolotny A.I.، Budkevich T.A.، Bazhanov D.P.، Kravchenko V.A.، Milevich T.A. تأثير تشعيع البذور بالإيبراسينوليد على تثبيت النيتروجين وإنتاجية الترمس في ظروف التربة الملوثةالرصاص// خلاصة. تقارير المؤتمر العلمي الدولي الخامس "تنظيم نمو وتطور وإنتاجية النباتات"، مينسك، بيلاروسيا، 28-30 نوفمبر 2007 - ص 72.

منظمة العفو الدولية. زابولوتني ، ت. بودكيفيتش، ف. كرافشينكو ما قبل البذر γ - تشعيع البذور ومعالجة النباتات بـ 24 - إبيبراسينوليد كعوامل لزيادة مقاومة الترمس للرصاص الزائد في التربة // وقائع المؤتمر الدولي "الآثار البيولوجية للجرعات المنخفضة من الإشعاعات المؤينة والتلوث الإشعاعي من البيئة. سيكتيفكار 28 سبتمبر - 1 أكتوبر 2009 - الصفحات 314-316.

هيلدت إتش دبليو، بيتشولا بي، الكيمياء الحيوية النباتية، الولايات المتحدة الأمريكية، 2011.-618 صفحة.

تأثير الأسمدة المختلفة على خصائص التمثيل الضوئي للخردل تحت ظروف النمو في التربة الملوثة بالكادميوم. // ج. نانجينغالزراعية. جامعة..2007.30، رقم 4، الصفحات من 82 إلى 86.

الرئيسية > الدليل التربوي والمنهجي

2.2 تأثير الإشعاعات المؤينة على النباتات

بشكل عام، النباتات أكثر مقاومة للإشعاع من الطيور والثدييات. التشعيع بجرعات صغيرة يمكن أن يحفز النشاط الحيوي للنباتات - الشكل 3 - إنبات البذور، وكثافة نمو الجذور، وتراكم الكتلة الخضراء، وما إلى ذلك. وتجدر الإشارة إلى أن منحنى الجرعة الموضح في هذا الشكل يتكرر بالتأكيد في التجارب المتعلقة بنطاق واسع. تنوع خصائص النبات لجرعات التعرض للإشعاع مما يسبب تثبيط العمليات. فيما يتعلق بالتحفيز، فإن خصائص الجرعة للعمليات ليست واضحة للغاية. في كثير من الحالات، لا يلاحظ مظهر التحفيز على الكائنات الحية.

الشكل 3 - اعتماد عدد العيون النابتة لصنف البطاطس على جرعة التشعيع

الجرعات الكبيرة (200 - 400 جراي) تسبب انخفاض في بقاء النبات وظهور التشوهات والطفرات وحدوث الأورام. ترتبط الاضطرابات في نمو وتطور النباتات أثناء التشعيع إلى حد كبير بالتغيرات في عملية التمثيل الغذائي وظهور السموم المشعة الأولية، والتي تحفز النشاط الحيوي بكميات صغيرة، وبكميات كبيرة تقمعه وتعطله. وبالتالي، فإن غسل البذور المشععة خلال 24 ساعة بعد التشعيع يقلل من التأثير المثبط بنسبة 50-70%.

يحدث مرض الإشعاع في النباتات تحت تأثير أنواع مختلفة من الإشعاعات المؤينة. وأخطرها جسيمات ألفا والنيوترونات، التي تعطل عملية التمثيل الغذائي للحمض النووي والكربوهيدرات والدهون في النباتات. الجذور والأنسجة الشابة حساسة للغاية للإشعاع. من الأعراض الشائعة لمرض الإشعاع هو تأخر النمو. على سبيل المثال، في النباتات الصغيرة من القمح والفاصوليا والذرة وغيرها، لوحظ تأخر النمو بعد 20-30 ساعة من التشعيع بجرعة تزيد عن 4 غراي. في الوقت نفسه، أظهر العديد من الباحثين أن تشعيع البذور المجففة بالهواء للعديد من المحاصيل بجرعات تتراوح بين 3-15 غراي لا يؤدي فقط إلى تثبيط نمو النبات وتطوره، بل على العكس من ذلك، يساعد في تسريع العديد من العمليات البيوكيميائية. العمليات. وقد تم التعبير عن ذلك في التطوير المتسارع وزيادة الإنتاجية.

تم تحديد الاختلافات بين الأنواع والأصناف والفردية في الحساسية الإشعاعية للنباتات. على سبيل المثال، تظهر أعراض مرض الإشعاع في Tradescantia عندما يتم تشعيعها بجرعة 40 ص، في الزنبق - 6000 ص. تبلغ الجرعة المميتة من الإشعاع لمعظم النباتات العليا 2000-3000 دورة (الجرعة الممتصة حوالي 20-30 غراي)، وللنباتات السفلية، مثل الخميرة، 30000 دورة (300 غراي). كما يزيد المرض الإشعاعي من قابلية النباتات للإصابة بالأمراض المعدية. لا يمكن استخدام النباتات المتضررة في الغذاء أو علف الماشية، لأنها يمكن أن تسبب مرض الإشعاع لدى البشر والحيوانات. لم يتم تطوير طرق حماية النباتات من مرض الإشعاع بشكل كافٍ.

2.3 تأثير الإشعاعات المؤينة على اللافقاريات

تختلف الحساسية الإشعاعية لدى اللافقاريات بشكل كبير: تتراوح الجرعة شبه المميتة في بعض الزواحف والتجويفات المعوية والمفصليات والديدان الخيطية من 30 إلى 50 غراي. في الرخويات تتراوح بين 120-200 غراي، وفي الأميبا تصل هذه القيمة إلى 1000 غراي، وفي الشركات الهدبية تكون المقاومة قريبة من مقاومة الكائنات الحية الدقيقة - LD 50 في حدود 3000-7000 غراي.

تعتمد الحساسية الإشعاعية على مجمل خصائص الكائن الحي وحالة البيئة وعلى فترة التطور. وهكذا، في ذبابة الفاكهة تكون الجرعة شبه المميتة في مرحلة الصورة 950 غراي، وفي مرحلة العذراء 20-65 غراي، وتتراوح حساسية البيض حسب الوقت من 2 إلى 8 غراي، وفي مرحلة اليرقات تكون 100-250 جراي.

2.4 تأثير الإشعاعات المؤينة على الفقاريات

إن حساسية الفقاريات لتأثيرات الإشعاع أعلى بكثير من حساسية المجموعات السابقة من الكائنات الحية. أكثر الثعابين مقاومة للإشعاع هي تلك التي يتراوح LD 50 من 80 إلى 200 غراي، بالنسبة للسمندر المائي والحمام يتوافق مع قيم 25-30 غراي، للسلاحف - 15-20 غراي، للدجاج - 10-15 غراي، لسيبرينيد الأسماك - 5-20 غراي، للقوارض 5-9 غراي. الثدييات أقل مقاومة للإشعاع. الجرعة شبه المميتة للكلاب هي 2.5-4 غراي، وللقردة 2-5.5 غراي. الحيوانات تعاني من مرض الإشعاع. تمت دراسة معظمها في الثدييات والطيور المستأنسة. هناك أمراض الإشعاع الحادة والمزمنة. تحدث الحالة الحادة عند تشعيع عام واحد بجرعات تعرض: 1.5-2.0 غراي (خفيف)، 2.0-4.0 غراي (معتدل)، 4.0-6.0 غراي (شديد) وأكثر من 6.0 غراي (شديد للغاية). اعتمادا على شدة مرض الإشعاع. في الحيوانات: اكتئاب، فقدان الشهية، قيء (في الخنازير)، عطش، إسهال (قد يكون مع مخاط، دم)، زيادة قصيرة المدى في درجة حرارة الجسم، تساقط الشعر (خاصة في الأغنام)، نزيف في الأغشية المخاطية، ضعف. من نشاط القلب ونقص اللمفاويات ونقص الكريات البيض. في الحالات الشديدة للغاية، هناك عدم ثبات في المشي، وتشنجات العضلات، والإسهال والوفاة. الشفاء ممكن مع مرض خفيف إلى متوسط. مرض الإشعاع المزمن. يتطور مع التعرض لفترات طويلة لجرعات صغيرة من إشعاع جاما العام أو المواد المشعة التي تدخل الجسم. ويصاحبه ضعف تدريجي لنشاط القلب وخلل في الغدد الصماء والإرهاق وضعف مقاومة الأمراض المعدية. يسبق العلاج إزالة الحيوانات من المنطقة الملوثة، وإزالة المواد المشعة من الأسطح الخارجية بالماء والمنظفات وغيرها من الوسائل. في بداية المرض، يوصى بنقل الدم أو بدائل الدم، عن طريق الحقن الوريدي لمحلول الجلوكوز بنسبة 25-40٪ مع حمض الأسكوربيك. في حالة العدوى عن طريق الجهاز الهضمي، يتم استخدام الممتزات (خليط مائي من وجبة العظام أو كبريتات الباريوم مع يوديد البوتاسيوم)، في حالة العدوى عن طريق الرئتين، يتم استخدام مقشعات.

عندما تصاب الحيوانات داخليا، تنطلق مواد مشعة من الجسم، تلوث البيئة الخارجية، ويمكن أن تدخل إلى جسم الإنسان مع المنتجات الغذائية (الحليب، اللحوم، البيض). لا يتم استخدام منتجات الحيوانات المعرضة للضرر الإشعاعي كغذاء أو علف للحيوانات، لأنها يمكن أن تسبب مرضًا إشعاعيًا فيها.

2.5 تأثير الإشعاعات المؤينة على الإنسان

إن الكمية الكبيرة من المواد المتراكمة حتى الآن، والتي تم الحصول عليها في التجارب على الحيوانات، وكذلك على أساس تعميم البيانات طويلة المدى حول الحالة الصحية لأخصائيي الأشعة وأخصائيي الأشعة وغيرهم من الأشخاص الذين تعرضوا للإشعاعات المؤينة، تظهر أنه مع تشعيع جاما واحد موحد للجسم كله، وتحدث العواقب، ملخصة في الجدول 1. الجدول 1 - عواقب تشعيع جاما واحد موحد للجسم كله

جرعة ، جي *	عواقب
	وتحدث الوفاة خلال ساعات أو أيام قليلة بسبب تلف الجهاز العصبي المركزي.
	تحدث الوفاة خلال أسبوع إلى أسبوعين بسبب النزيف الداخلي.
	يموت 50% ممن يتعرضون للفيروس خلال شهر إلى شهرين بسبب تلف خلايا نخاع العظم.
	عجز. الموت المحتمل.
	انخفاض مستوى تطور مرض الإشعاع.
	تغييرات طفيفة قصيرة المدى في تكوين الدم.
	التشعيع أثناء التنظير الفلوري للمعدة (مرة واحدة).
	التعرض الطارئ المسموح به للموظفين (مرة واحدة).
	التعرض الطارئ المسموح به للسكان (مرة واحدة).
	التعرض المسموح به للموظفين في ظل الظروف العادية سنويا.
	التعرض المسموح به للسكان في ظل الظروف العادية سنويا.
	متوسط ​​الجرعة الإشعاعية المكافئة السنوية لجميع مصادر الإشعاع.

* - بالنسبة لتشعيع γ والإلكترون، فإن الجرعة الممتصة (Gy) تساوي الجرعة المكافئة (Sv).

مرض الإشعاع هو مرض يحدث نتيجة التعرض لأنواع مختلفة من الإشعاعات المؤينة. يتعرض الإنسان والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والنباتات باستمرار من الخارج لأشعة جاما الصادرة من القشرة الأرضية والأشعة الكونية، ومن الداخل يتعرضون للإشعاع بواسطة المواد المشعة الموجودة في جسم الإنسان بكميات دقيقة (46 ك، 226 رع، 222). Rn، 14 C، إلخ.). تطور مرض الإشعاع. يحدث فقط عندما تبدأ الجرعة الإشعاعية الإجمالية في تجاوز الخلفية الإشعاعية الطبيعية. تعتمد قدرة الإشعاع على التسبب في مرض الإشعاع على التأثيرات البيولوجية للإشعاع المؤين؛ كلما زادت جرعة الإشعاع الممتصة، كلما كان التأثير الضار للإشعاع أكثر وضوحا.

في البشر، يمكن أن يحدث المرض الإشعاعي بسبب الإشعاع الخارجي، عندما يكون مصدره خارج الجسم، والإشعاع الداخلي، عندما تدخل المواد المشعة الجسم مع الهواء المستنشق، من خلال الجهاز الهضمي أو الجلد. يمكن أن يتطور مرض الإشعاع عند تعرض الجسم بأكمله للإشعاع بشكل منتظم نسبيًا، أو أي عضو أو جزء من الجسم. هناك مرض إشعاعي حاد، يحدث نتيجة التعرض العام لمرة واحدة لجرعات كبيرة نسبيًا (مئات الراد)، والشكل المزمن، والذي يمكن أن يكون نتيجة لمرض الإشعاع الحاد أو التعرض المزمن لجرعات صغيرة (وحدات راد).

تعتمد المظاهر السريرية العامة لمرض الإشعاع بشكل أساسي على الجرعة الإجمالية المتلقاة. مع جرعة تشعيع إجمالية واحدة تصل إلى 100 دورة (حوالي 1 غراي)، تحدث تغيرات خفيفة نسبيًا، والتي يمكن اعتبارها حالة ما يسمى بمرحلة ما قبل المرض. تسبب الجرعات التي تزيد عن 100 ص أشكالًا معينة من مرض الإشعاع (نخاع العظام والأمعاء) متفاوتة الخطورة، حيث تعتمد المظاهر الرئيسية ونتائج مرض الإشعاع بشكل أساسي على درجة الضرر الذي يلحق بالأعضاء المكونة للدم.

تعتبر جرعات الإشعاع الكلي الفردي التي تزيد عن 600 دورة (أكثر من 6 غراي) مميتة تمامًا؛ تحدث الوفاة خلال شهر إلى شهرين بعد التشعيع. في الشكل الأكثر شيوعًا لمرض الإشعاع الحاد، في البداية، بعد بضع دقائق أو ساعات، يعاني أولئك الذين تلقوا جرعة تزيد عن 200 دورة من ردود الفعل الأولية (الغثيان والقيء والضعف العام). بعد 3-4 أيام، تهدأ الأعراض، وتبدأ فترة من الرفاهية الوهمية. ومع ذلك، فإن الفحص السريري الشامل يكشف عن مزيد من التطور للمرض. تستمر هذه الفترة من 14-15 يومًا إلى 4-5 أسابيع.

وبعد ذلك تتفاقم الحالة العامة ويزداد الضعف وتظهر النزيف وترتفع درجة حرارة الجسم. عدد الكريات البيض في الدم المحيطي، بعد زيادة قصيرة المدى، يتناقص تدريجيا، وينخفض ​​(بسبب تلف الأعضاء المكونة للدم) إلى أعداد منخفضة للغاية (نقص الكريات البيض الإشعاعي)، مما يهيئ لتطوير الإنتان والنزيف. مدة هذه الفترة 2-3 أسابيع.

هناك أشكال أخرى من مرض الإشعاع. على سبيل المثال، مع التشعيع العام بجرعات تتراوح من 1000 إلى 5000 دورة (10-50 غراي)، يتطور شكل معوي من مرض الإشعاع، يتميز في المقام الأول بتلف الأمعاء، مما يؤدي إلى تعطيل استقلاب الماء والملح (من الإسهال الشديد) و اضطرابات الدورة الدموية. عادة ما يموت الشخص المصاب بهذا الشكل خلال اليوم الأول، متجاوزًا المراحل المعتادة لتطور مرض الإشعاع. بعد التشعيع الكلي بجرعات تزيد عن 5000 دورة (أكثر من 50 غراي)، تحدث الوفاة بعد 1-3 أيام أو حتى في وقت التشعيع نفسه بسبب تلف أنسجة المخ (يسمى هذا النوع من مرض الإشعاع بالدماغ). يتم تحديد الأشكال الأخرى من مرض الإشعاع لدى البشر والحيوانات بشكل أساسي حسب موقع التعرض.

تعتمد خصائص مسار ودرجة الاضطرابات في مرض الإشعاع على حساسية الفرد والعمر؛ الأطفال وكبار السن أقل مقاومة للإشعاع، لذلك يمكن أن يتعرضوا لإصابات خطيرة نتيجة لجرعات أقل من الإشعاع. خلال فترة التطور الجنيني، تكون أنسجة الجسم حساسة بشكل خاص لتأثيرات الإشعاع، لذا فإن تشعيع النساء الحوامل (على سبيل المثال، استخدام العلاج الإشعاعي) غير مرغوب فيه حتى بجرعات صغيرة.

تتم عملية تعافي الجسم بعد التشعيع بجرعات معتدلة بسرعة. في الأشكال الخفيفة من مرض الإشعاع، قد تكون المظاهر السريرية الواضحة غائبة. في الأشكال الأكثر شدة من مرض الإشعاع، تستمر فترة الشفاء التام أحيانًا لمدة تصل إلى عام أو أكثر. كمظاهر طويلة الأمد لمرض الإشعاع، يلاحظ العقم عند النساء، ونقص الحيوانات المنوية عند الرجال؛ غالبًا ما تكون هذه التغييرات مؤقتة. بعد عدة أشهر وحتى سنوات من التعرض للإشعاع، يتطور أحيانًا عتامة العدسة (ما يسمى بإعتام عدسة العين الإشعاعي). بعد مرض الإشعاع الحاد، تبقى المظاهر العصبية المستمرة واضطرابات الدورة الدموية البؤرية في بعض الأحيان؛ من الممكن تطور التغيرات المتصلبة والأورام الخبيثة وسرطان الدم وظهور عيوب النمو والأمراض الوراثية في النسل.

السمات المميزة لمرض الإشعاع المزمن هي مدة وتموج مساره. ويرجع ذلك إلى مظاهر الضرر من ناحية، وردود الفعل التصالحية والتكيفية من ناحية أخرى. عندما يتأثر عضو أو أنسجة معينة بشكل رئيسي، يكون هناك تناقض بين عمق الضرر الذي يلحق بالهياكل المتضررة والعلامات الضعيفة أو المتأخرة الظهور لردود الفعل العامة للجسم.

في المراحل المبكرة، المظاهر السريرية الرئيسية هي اضطرابات مختلفة في التنظيم العصبي لوظائف الأعضاء الداخلية، وقبل كل شيء، نظام القلب والأوعية الدموية. قد تحدث تغييرات في النشاط الأنزيمي والوظيفة الإفرازية الحركية للجهاز الهضمي. اضطرابات التجدد الفسيولوجي لتكوين الدم تسبب تطور نقص الكريات البيض. مع استمرار التشعيع وتطور المرض، تتفاقم جميع المظاهر.

يهدف علاج مرض الإشعاع الحاد إلى إعادة أعضاء المكونة للدم إلى طبيعتها (زرع نخاع العظم، نقل الدم، إعطاء مستحضرات الحمض النووي، منشطات المكونة للدم)، مكافحة العدوى (المضادات الحيوية)، منع حدوث النزيف (الفيتامينات)، تقليل التسمم (إراقة الدماء)، استبدال الدم)، مما يؤثر على الجهاز العصبي، وما إلى ذلك. لمرض الإشعاع المزمن. وصف نظام غذائي غني بالبروتينات والفيتامينات، والتعرض لفترات طويلة للهواء النقي، والعلاج الطبيعي. أدوية الأعراض (القلب، العصبي، تطبيع وظيفة الجهاز الهضمي، وما إلى ذلك). إذا كان هناك ضعف في تكون الدم، فاستخدم الأدوية التي تحفزه.

يتم وضع المعايير المعتمدة تشريعيًا للجرعات القصوى المسموح بها وتركيزات النظائر المشعة لمختلف الصناعات والمجموعات المهنية على أساس التعرض الإجمالي لجرعة لا تزيد عن 50 ملي سيفرت / سنة (5 راد / سنة) وضمان سلامة العمل مع هذه المواد. يمكن أن ينشأ خطر التعرض من انتهاك قواعد حماية العمل أو في حالات الطوارئ، في ظروف الحرب (استخدام العدو للأسلحة الذرية).

تزيد الانفجارات الذرية بشكل حاد من تلوث البيئة الخارجية بمنتجات الانشطار المشع، ونتيجة لذلك كمية اليود المشع (111 I)، السترونتيوم (90 Sr)، السيزيوم (137 C)، الكربون (14 C)، البلوتونيوم (239). Pu) وغيرها يزيد. هناك خطر التعرض للإشعاع الذي يشكل خطرا على الصحة وزيادة في عدد الأمراض الوراثية. وفي مثل هذه الحالات، تعد الحماية من الإشعاعات المؤينة أمرًا بالغ الأهمية لمنع تطور مرض الإشعاع.

2.5.1 الجرعات التي يتلقاها البشر من مصادر مختلفةتتنوع تأثيرات الإشعاع على البشر بشكل كبير، ويمكن أن تكون اعتمادًا على موقع المصادر بالنسبة للجسم المعرض للإشعاع: - خارجي؛ - داخلي. اعتمادًا على المنشأ: - طبيعي؛ - تكنولوجي (بشري المنشأ). اعتمادًا على المنشأ: - طبيعي؛ - تكنولوجي (بشري المنشأ). الحالة الفيزيائية. النويدات: - غازية؛ - سائلة؛ - صلبة. حسب النشاط: - شديدة النشاط؛ - نشاط منخفض. حسب موقع مصدر الإشعاع المؤين: - أرضي؛ - كوني. الجرعات التي يتلقاها الإنسان من مصادر طبيعية يمكن أن تختلف بشكل كبير حسب مكان الإقامة والعمل. وبالتالي، يمكن لسكان الجبال والمناظر الطبيعية الذين يعانون من زيادة إشعاع الخلفية أن يتلقوا جرعات أعلى بعدة مرات من الحمولة السنوية لسكان السهول. يتلقى الطيارون والمتسلقون أيضًا تعرضًا إضافيًا للإشعاع. الحدود المسموح بها موضحة في الفقرة 10 - معايير السلامة من الإشعاع، والرسم البياني - الشكل - 4 يوضح قيم الجرعات التي يتلقاها الشخص من مصادر مختلفة، ويوضح الرسم البياني قيم إشعاع الخلفية الطبيعية، متوسط ​​القيم ​الجرعات الواردة من شاشات التلفاز والكمبيوتر، وقيمة التعرض الإشعاعي المسموح به، والجرعات الواردة من أشعة الأسنان والمعدة، وأخيراً الجرعة المخططة أثناء التعرض الطارئ. يعد محتوى بعض النويدات المشعة ذات الأصل التكنولوجي في المنتجات الغذائية أيضًا قيمة موحدة. وينطبق هذا في المقام الأول على النويدات المشعة السيزيوم 137 والسترونتيوم 90. يوضح الرسم البياني - الشكل 5 - محتوى K-40 في المنتجات الغذائية مقارنة بالمحتوى المسموح به من Cs-137 وSr-90. وكما يلي من الرسم البياني، فإن محتوى النويدات المشعة الطبيعية K 40 في العديد من المنتجات الغذائية هو وهي قيمة كبيرة مقارنة بالمحتوى المسموح به من Cs-137 وSr-90. في تربة المناطق ذات التلوث البشري العالي بالسيزيوم والسترونتيوم، يكون محتوى البوتاسيوم -40، كقاعدة عامة، أعلى بعدة مرات من متوسط ​​​​القيم الإجمالية لـ Cs 137 وSr 90. تبلغ مساهمة البوتاسيوم المشع 12.3% من إجمالي متوسط ​​مستوى الخلفية للإشعاع الطبيعي لنخاع العظم البشري ويمثل الجزء الأكبر من الإشعاع الداخلي.

يتكون التشعيع الطبيعي لنخاع العظم البشري، وهو أحد الأعضاء الأكثر حساسية، من إشعاعات من مصادر كونية تصل قيمتها الإجمالية إلى 50 ميكروراد/سنة، وقيمة المصادر الصخرية والجوية تساوي أيضًا 50 ميكروراد/سنة.

من بين العناصر الموجودة في الجسم، يلعب K 40 دورًا مهمًا، حيث يعطي 15 ميكروR/السنة، ويتم تقديم مساهمة أصغر بواسطة العناصر الأخرى الموجودة داخل جسم الإنسان - الشكل 6 - الرادون - 222 الممتز في الدم يعطي 3 μR/سنة، الكربون - 14 - 1.6 ميكروR/سنة، الرادون - 226 والرادون -228 ونواتج اضمحلالهما تعطي أيضًا إجمالي 1.6 ميكروR/سنة، وأخيرًا، البولونيوم - 210 واضمحلال الابنة تعطي المنتجات 0.4 ميكروريال/سنة.

2.6 القيم المقارنة للحساسية الإشعاعية

الجدول 2 - الحساسية الإشعاعية لمجموعات مختلفة من الكائنات الحية

شيء	إل دي 50 ، غرام
بكتيريا
النباتات العليا
اللافقاريات
الفقاريات

كما يتبين من الجدول، فإن نطاق مقاومة الإشعاع في الطبيعة الحية واسع جدًا. الكائنات الحية الدقيقة هي الأكثر مقاومة لعمل الإشعاعات المؤينة - الجرعات التي يمكن أن تسبب موتها تصل إلى مئات وآلاف من الرمادي. بالنسبة للحيوانات اللافقارية، عادة ما يكون نطاق الجرعات المميتة أقل من هذه القيم، وبالنسبة للفقاريات فهي عشرات من الرمادي؛ وهنا الثدييات هي الأكثر حساسية لتأثيرات الإشعاع. استنادا إلى البيانات الواردة في الجدول 2، يمكننا أن نستنتج أنه عندما يصبح التنظيم البيولوجي للأشياء أكثر تعقيدا، فإن مقاومتها للإشعاع تنخفض بشكل حاد.

عادة، تعيش الحيوانات المشععة بجرعة تتراوح من 5 إلى 10 غراي في المتوسط ​​(مع بعض الاستثناءات) من عدة أيام إلى عدة أسابيع. تسمى متلازمة الإشعاع في هذا النطاق من جرعات الإشعاع "نخاع العظم" أو "المكونة للدم"، لأن تلف نظام المكونة للدم في الجسم، وفي المقام الأول نخاع العظم، هو العامل الحاسم في نتائجها. نتيجة للتثبيط العميق لعمليات انقسام الخلايا، يحدث تدمير النخاع العظمي. تتأثر نتيجة المرض الإشعاعي بشكل كبير بقدرة الأعضاء المكونة للدم على التعافي، الأمر الذي يعتمد على عدد الخلايا الجذعية الباقية.

وفي نطاق الجرعة من 10 إلى 100 غراي، يكون متوسط ​​العمر المتوقع للثدييات مستقلاً عمليا عن الجرعة الممتصة ويبلغ متوسطه 3.5 أيام. وكان تأثير استقلال متوسط ​​العمر المتوقع عن جرعة الإشعاع يسمى "تأثير 3.5 يوم"، وكانت متلازمة الإشعاع الناتجة تسمى "الجهاز الهضمي". وترتبط النتيجة المميتة لهذه المتلازمة بتلف الغشاء المخاطي في الأمعاء والمعدة، والحساسية العالية للإشعاع من الخلايا الظهارية سريعة الانقسام، والتعرض للزغابات.

يؤدي التشعيع بجرعات تتجاوز 100 غراي إلى موت الثدييات، ويحدث ذلك خلال الأيام القليلة الأولى أو حتى بضع ساعات. تظهر الحيوانات المحتضرة علامات واضحة على تلف الجهاز العصبي المركزي، ولهذا السبب تسمى متلازمة الإشعاع هذه "الدماغية". هناك قمع حاد للنشاط الحيوي للخلايا العصبية، ويختلف رد فعلها تجاه التشعيع بشكل أساسي عن تفاعل نخاع العظم والأمعاء في حالة عدم وجود خسائر خلوية.

وإذا وصلت الجرعة الممتصة إلى 1000 غراي أو أكثر، تموت الحيوانات على الفور "تحت الشعاع". قد تكون آلية هذا الضرر بسبب حدوث أضرار هيكلية هائلة للجزيئات الكبيرة. تسمى متلازمة الإشعاع الناتجة عن التعرض لمثل هذه الجرعات العالية من الإشعاعات المؤينة أحيانًا بالموت الجزيئي.

في استجابة الجسم لعمل الإشعاعات المؤينة، من الممكن التمييز بشكل مشروط ثلاث مراحل تتطور باستمرار مع مرور الوقت؛ التفاعلات الفيزيائية والعمليات الفيزيائية الحيوية والتغيرات البيولوجية العامة. المرحلة الفيزيائية - امتصاص الطاقة، والتأين وإثارة الذرات والجزيئات، وتكوين الجذور - تحدث خلال الميكرو والميلي ثانية. العمليات الفيزيائية الحيوية - نقل الطاقة داخل الجزيئات وبينها، وتفاعل الجذور مع بعضها البعض ومع الجزيئات السليمة، والتغيرات داخل الجزيئات - تحدث في غضون ثوانٍ - ميلي ثانية. التغيرات البيولوجية العامة في الخلية والجسم - تكوين جزيئات معدلة مستقرة، وتعطيل الشفرة الوراثية، والنسخ والترجمة، والتغيرات الكيميائية الحيوية والفسيولوجية والمورفولوجية في الخلايا والأنسجة، والتي تنتهي أحيانًا بموت الكائن الحي، يمكن أن تحدث في غضون دقائق. - أيام أو تمتد لسنوات.

لقد ثبت أن الأعضاء والأنسجة المختلفة تختلف اختلافًا كبيرًا في حساسيتها للإشعاعات المؤينة، وكذلك في دورها في علم الأمراض الإشعاعي والنتيجة النهائية للمرض. بناءً على التغيرات المورفولوجية، يتم ترتيب حساسيتها الإشعاعية (حسب تناقص الحساسية) بالتسلسل التالي:

الأعضاء المكونة للدم.

الغدد الجنسية

الأغشية المخاطية والغدد اللعابية والعرقية والدهنية وحليمات الشعر والبشرة.

الجهاز الهضمي؛

الجهاز التنفسي؛

الغدد الصماء (الغدد الكظرية، الغدة النخامية، الغدة الدرقية، الجزر البنكرياسية، الغدة الدرقية)؛

فارز الأجهزة؛

العضلات والأنسجة الضامة.

العظام الجسدية والأنسجة الغضروفية.

أنسجة عصبية.

الأعضاء المكونة للدم هي الأكثر حساسية للإشعاع؛ يعد تلف نخاع العظم والغدة الصعترية والطحال والغدد الليمفاوية أحد أهم مظاهر مرض الإشعاع الحاد. لوحظت اضطرابات مورفولوجية ووظيفية كبيرة في جميع الأعضاء المكونة للدم، ويمكن اكتشاف التغيرات في نظام الدم بعد وقت قصير من التعرض للإشعاع وحتى عند تناول جرعات صغيرة نسبيًا من الإشعاع.

عادة، تنقسم عملية تدمير الخلايا إلى ثلاث مراحل. الأول، الذي يستمر حوالي 3 ساعات، يتميز بالثبات النسبي لمحتوى الخلية في الأنسجة المكونة للدم. تغطي المرحلة الثانية الفترة الزمنية من 3 إلى 7 ساعات بعد التشعيع، وتتميز بتدمير حاد وعميق لنخاع العظم والأنسجة اللمفاوية (يمكن أن ينخفض ​​عدد الخلايا في أنسجة نخاع العظم بأكثر من النصف). وفي المرحلة الثالثة، يتباطأ معدل الخراب الخلوي ويحدث انخفاض إضافي في عدد الخلايا في نخاع العظم نتيجة الموت الإنجابي، بالإضافة إلى التمايز المستمر لبعض الخلايا وهجرتها إلى الدم. مدة المرحلة الثالثة تتناسب مع جرعة الإشعاع.