ВЪВЕДЕНИЕ

При радиоактивния разпад на ядрата се излъчват b-, c- и g- лъчи, които имат йонизираща способност.Облъчваната среда се йонизира частично от погълнатите лъчи. Тези лъчи взаимодействат с атомите на облъчваното вещество, което води до възбуждане на атомите и изхвърляне на отделни електрони от техните електронни обвивки. В резултат на това атомът се превръща в положително зареден йон (първична йонизация).Избитите електрони от своя страна взаимодействат с насрещните атоми, причинявайки вторична йонизация.Електроните, изразходвайки цялата си енергия, се „залепват“ за неутрални атоми, образувайки отрицателно заредени йони. Нарича се броят двойки йони, създадени в дадено вещество от йонизиращи лъчи на единица дължина на пътя специфична йонизация,а разстоянието, изминато от йонизиращата частица от мястото на нейното образуване до мястото, където се губи енергията на движение, се нарича дължина на бягане.

Йонизиращата способност на различните лъчи не е еднаква. Най-висока е за алфа лъчите. Бета лъчите причиняват по-малка йонизация на материята. Гама лъчите имат най-ниска йонизираща способност. Проникващата способност е най-висока за гама лъчите, а най-ниска за алфа лъчите.

Не всички вещества абсорбират еднакво лъчите. Голяма абсорбционна способност имат оловото, бетонът и водата, които най-често се използват за защита от йонизиращи лъчения.

Фактори, които определят реакцията на растенията към облъчване

Степента на увреждане на тъканите и растителния организъм като цяло зависи от много фактори, които могат да бъдат разделени на три основни групи: генетични, физиологични и условия на околната среда. Генетичните фактори включват видове и сортови характеристики на растителен организъм, които се определят главно от цитогенетични показатели (размер на ядрото, хромозоми и количество ДНК). Цитогенетичните характеристики - размерът на ядрата, броят и структурата на хромозомите - определят радиорезистентността на растенията, която е тясно зависима от обема на клетъчните ядра. Физиологичните фактори включват фази и етапи на развитие на растенията в началото на облъчването, скоростта на растеж и метаболизма на растителния организъм. Факторите на околната среда включват метеорологичните и климатични условия по време на периода на облъчване, условията на минерално хранене на растенията и др.

Обемът на клетъчното ядро ​​отразява съдържанието на ДНК в него и има връзка между чувствителността на растенията към радиация и количеството ДНК в ядрата на техните клетки. Тъй като йонизационното число вътре в ядрото е пропорционално на обема му, колкото по-голям е обемът на ядрото, толкова повече хромозомни увреждания ще настъпят за единица доза. Въпреки това, няма обратно пропорционална зависимост между леталната доза и ядрения обем. Това се дължи на факта, че броят и структурата на хромозомите в растителните клетки от различни видове не са еднакви. Следователно, по-точен индикатор за радиочувствителност е ядреният обем на хромозома, т.е. съотношението на ядрения обем в интерфаза към броя на хромозомите в соматичните клетки (накратко наричан хромозомен обем). В логаритмичен мащаб тази зависимост се изразява като права линия с наклон, равен на 1, т.е. между тези характеристики има линейна зависимост (фиг.).

Радиочувствителност на различни растения при хронично облъчване (по А. Спароу)

Зависимост на радиочувствителността на дървесни (а) и тревисти (б) растения от обема на интерфазните хромозоми (според Sparrow, 1965): 1-остро облъчване (експозиция в R); 2--хронична радиация (експозиция в R/ден)

От това следва, че произведението на две величини - дозата (или мощността на дозата) и обема на хромозомата за дадена степен на радиационно увреждане - е постоянна стойност, т.е. с постоянно средно йонизационно число във всяка хромозома, се появява същата вероятност от увреждане на генетичния материал на клетката. Това означава, че за радиационното увреждане на растителните клетки е важна не толкова стойността на специфичната погълната доза (например на 1 g тъкан), а по-скоро количеството радиационна енергия, погълната от ядрения апарат. Обратната пропорционалност на изоефективните дози към размера на хромозомния апарат означава, че средното количество енергия, адсорбирано от хромозомите по време на експозиция, необходимо за предизвикване на даден ефект, е приблизително постоянно във всяка растителна група, т.е. за дървета и треви. Изоефективна доза-- доза, която има същия (подобен) ефект.

Устойчивостта на растенията към облъчване също се влияе от степента на плоидност на растителните организми. Диплоидните видове са по-чувствителни. Дозите, увреждащи полиплоидните видове, са по-високи. Полиплоидните видове са устойчиви на радиационно увреждане и други неблагоприятни фактори, тъй като имат излишък на ДНК.

От физиологичните фактори радиочувствителността на растенията се влияе от скоростта на растеж, т.е. скоростта на делене на клетките. При остро облъчване зависимостта на радиочувствителността от скоростта на делене се подчинява на закона на Бергоние-Трибондо: растенията имат по-голяма радиочувствителност на етапа на най-интензивен растеж; бавно растящите растения или отделните им тъкани са по-устойчиви на радиация от растенията или тъканите с ускорен растеж. При хронично облъчване се появява обратна връзка: колкото по-висока е скоростта на растеж, толкова по-малко се инхибират растенията. Това се дължи на интензивността на клетъчното делене. Бързо делящите се клетки натрупват по-малка доза по време на един акт на клетъчния цикъл и следователно се увреждат по-малко. Такива клетки са по-способни да издържат на радиация без значително функционално увреждане. Следователно, когато се облъчва в сублетални дози, всеки фактор, който увеличава продължителността на митозата или мейозата, трябва да засили радиационното увреждане, причинявайки увеличаване на честотата на индуцирани от радиация хромозомни пренареждания и по-силно инхибиране на скоростта на растеж.

Критерий за действието на йонизиращите лъчения върху растенията.Тъй като радиочувствителността е сложно, комплексно явление, обусловено от много фактори, трябва да се спрем на методите за оценка и критериите, по които се съди за степента на радиочувствителност на растенията. Обикновено се използват такива критерии: потискане на митотичната активност по време на клетъчното делене, процентът на увредените клетки при първата митоза, броят на хромозомните аберации на клетка, процентът на покълване на семена, депресия в растежа и развитието на растенията, радиоморфоза, процент на хлорофилни мутации, оцеляване на растенията и в крайна сметка резултатът е реколта от семена. За практическа оценка на намаляването на продуктивността на растенията от излагане на радиация обикновено се използват последните два критерия: оцеляване на растенията и техния добив.

Количествената оценка на радиочувствителността на растенията по критерия за оцеляване се установява чрез показателя LD 50 (или LD 50, LD 100). Това е стойността на дозата, при която 50% (или 70, 100%) от всички облъчени лица умират. Индикаторът LD 50 може да се използва и за оценка на загубите на реколта в резултат на радиационно увреждане на растенията. В този случай той показва при каква доза радиация на растенията добивът им намалява с 50%.

Радиочувствителност на растенията в различни периоди от тяхното развитие.В процеса на растеж и развитие радиочувствителността на растенията се променя значително. Това се дължи на факта, че през различните периоди на онтогенезата растенията се различават не само по морфологичния си строеж, но и по различното качество на клетките и тъканите, както и по характерните за всеки период физиологични, биохимични процеси.

Когато растенията са остро облъчени през различни периоди на онтогенезата, те реагират различно в зависимост от етапа на органогенезата в началото на облъчването (фиг.). Радиацията причинява увреждане на тези органи в растенията и изместване на онези процеси, които се образуват и протичат през периода на облъчване. В зависимост от големината на радиационната доза, тези промени могат да бъдат или стимулиращи, или увреждащи.

Радиационното увреждане на растенията в една или друга степен засяга всички органи и всички функционални системи на организма. Най-чувствителните „критични органи“, увреждането на които определя развитието и резултата от радиационно увреждане на растенията, са меристемните и ембрионалните тъкани. Качественият характер на реакцията на растенията към тяхното облъчване зависи от биологичната специфика на морфофизиологичното състояние на растенията през периода на натрупване на основната доза радиация.

Колебания в радиоустойчивостта на растенията по време на онтогенезата (Батигин, Потапова, 1969)

По отношение на увреждането на главния летораст всички култури показват най-голяма чувствителност към въздействието на радиацията през първия период на вегетация (етапи I и III на органогенезата). Облъчването на растенията през тези периоди инхибира процесите на растеж и нарушава взаимното съответствие на физиологичните функции, които определят формообразуващите процеси. При дози на облъчване, надвишаващи техните критични стойности за определена култура (LD 70), във всички случаи се наблюдава смъртта на главния издънка на житните растения.

Ако растенията са изложени на облъчване в ранните етапи на органогенезата (I и V), се образуват допълнителни издънки, които при благоприятни сезонни условия успяват да достигнат зрялост и да дадат реколта, компенсираща в една или друга степен загубите свързани със смъртта на главния летораст. Облъчването на растенията на VI етап от органогенезата - по време на образуването на поленовите майчини клетки (мейоза) - може да доведе до значителна стерилност и загуба на добив на зърно. Критична доза радиация (например 3 kR за пшеница, ечемик и грах) през този период причинява пълна стерилност на съцветията на основните издънки. Допълнителните издънки на братене или разклоняване, които се развиват в тези растения в сравнително късно време, нямат време да завършат своя цикъл на развитие и не могат да компенсират загубата на добив от основните издънки.

При облъчване на растенията в същия VI стадий на органогенезата по време на образуването на едноядрени поленови зърна устойчивостта на действието на йонизиращото лъчение в растенията се повишава значително. Например при облъчване на пшеница с доза 3 kR в периода на мейозата добивът на зърно е практически нулев, докато при облъчване на растенията по време на образуване на едноядрен прашец се наблюдава 50% намаление на добива. В следващите етапи на органогенезата устойчивостта на растенията към радиация се увеличава още повече. Облъчването на растенията по време на цъфтеж, ембриогенеза и напълване на зърното в същите дози не води до забележимо намаляване на тяхната продуктивност. Следователно най-чувствителните периоди включват покълването на семената и прехода на растенията от вегетативно състояние към генеративно състояние, когато се образуват плодни органи. Тези периоди се характеризират с повишена метаболитна активност и висока скорост на клетъчно делене. Растенията са най-устойчиви на радиация през периода на зреене и през периода на физиологичен покой на семената (таблица). Зърнените култури са по-радиочувствителни по време на фазите на закопчаване, братене и класиране.

Преживяемостта на зимните култури при облъчване през есенно-зимно-пролетния период се увеличава значително, когато зимните култури се засяват в най-ранните установени срокове. Това очевидно се обяснява с факта, че облъчените растения, преминавайки през зимата по-силни, в състояние на пълно братене, се оказват по-устойчиви на въздействието на радиацията.

Подобен модел на намаляване на добива на зърно, когато растенията се облъчват в различни фази на развитие, беше получен и за други култури. Зърнено-бобовите растения са най-чувствителни към радиоактивен изход през периода на бутонизация. Най-драматичното намаляване на добива на зеленчукови култури (зеле, цвекло, моркови) и картофи се наблюдава при излагане на йонизиращо лъчение по време на периода на поникване.

Всички зърнени култури имат максимална радиочувствителност във фазата на зареждане. В зависимост от биологичните характеристики на растенията се наблюдават някои разлики. По този начин овесът проявява максимална радиочувствителност в края на фазата на зареждане и по време на периода на поникване на метлица.

Намаляване на добива на зърно от зимни зърнени култури (пшеница, ръж, ечемик) в зависимост от облъчването на растенията с g-лъчи в различни фази на развитие на растенията, % от необлъчената контрола

Отрицателният ефект от външното g-облъчване има по-малък ефект върху продуктивността на зърнените култури, когато те се облъчват във фаза братене. Когато растенията са частично повредени, се получава повишено братене и като цяло намаляването на добива се компенсира от образуването на вторични братене. Облъчването на зърнени култури по време на млечна зрялост не предизвиква забележимо повишаване на стерилитета на класовете.

След радиоактивни утайки част от тях попада директно върху растенията, като ги засяга по един или друг начин в близко бъдеще, а част след това навлиза през кореновата система, причинявайки един или друг ефект. Нека разгледаме някои реакции на растенията към радиационно увреждане на примера на горски дървесни растения.

Бъбреци.Един от характерните признаци на радиационно увреждане на дървесни растения е увреждането и смъртта на растежните пъпки на апикалните и страничните издънки. Например при погълната доза от 20-40 Gy не всички бъбреци изсъхват. Някои от тях дават увеличение на издънките през първия вегетационен период след облъчването. Издънките са силно скъсени и без иглички или с редки единични иглички вместо гроздове.

Листа и игли.Увреждането на листата и иглите на дървесните растения по време на облъчване е един от най-важните радиационни ефекти, тъй като е свързано с увреждане и смърт на дървета. Например, при остро γ-облъчване, след 3 месеца при дози от 100-200 Gy започва увреждането на бора. 15-20 дни след облъчването цветът на иглите се променя от тъмнозелен до оранжево-жълт. Тогава този цвят се появява по цялата корона и дърветата изсъхват. В диапазона на абсорбираните дози от 70-100 Gy външните признаци на увреждане на бора се появяват след 6 месеца (иглите пожълтяват). При облъчване с 5-40 Gy се наблюдава пожълтяване на отделни снопчета игли на едногодишни леторасти. При дози от 10-60 Gy в горната част на короните на боровете двугодишните иглички пожълтяват на 1/2-1/4 от дължината на летораста. При дози от 60-100 Gy двугодишните игли напълно умират.

камбий.Дори при частично радиационно увреждане на камбия, дърветата се хвърлят от вятъра и се повреждат от вятъра. В експеримента повечето от дърветата са били счупени от вятъра в рамките на две години след облъчването.

Растеж.Инхибиране на растежа на леторастите на бора през есента се наблюдава при погълната доза от 10-30 Gy. През първата година след облъчването леторастите са 2-3 пъти по-къси, през втория вегетационен период значително по-малки, а през третия изчезват. Значително намаляване на продуктивността на бора се наблюдава при погълната доза над 5 Gy и е особено забележимо през втория и следващите периоди от вегетационния период след облъчване. При погълната доза над 25 Gy производителността пада до нула след 2 години Фенология. Отговорът на облъчването при широколистните дървета се проявява в изместване на началото на основните фенофази: забавяне на отварянето на листата през пролетта и по-ранно падане на листата. Практически няма съществени разлики в преминаването на пролетните фенофази при бреза и трепетлика в облъчени и необлъчени насаждения, а през есента при облъчени трепетлика и бреза листата пожълтяват и падат по-рано. При борови дървета с погълнати дози над 5 Gy се наблюдава ранно опадане на по-старите игли. При дози от 100-200 Gy забавянето на цъфтежа на листата на дърветата е 7-9 дни, през следващата година - 4-5 дни. След 5 години от момента на заразяването фенологичното изместване намалява, а след 7 години изчезва.

Ефектите на радиацията върху животните.

Ефектите от радиацията, нов екологичен фактор за животинските популации, се разделят на 2 периода:

1. За първи път населението се оказва в условия на силно радиоактивно замърсяване.Има драматично въздействие върху населението: възрастовата, половата и пространствената структура на населението се променят: смъртността се увеличава и намалява

2. Населението е живяло няколко години в условия на радиоактивно замърсяване,за което даде началото на редица нови поколения. В този случай в резултат на увеличаване на променливостта на индивидите в популацията и поради радиационна селекция настъпва радиоадаптация на популацията, която достига по-високо ниво на радиорезистентност. Ефектите от излагането на повишени радиоактивни фактори на околната среда през този период са по-малко забележими.

Смъртност и продължителност на живота.Радиоактивното лъчение в големи дози има вредно въздействие върху животните в биогеоценозите. Така при облъчване на смесена гора с мощност на дозата 0,5 Gy/ден. Наблюдава се намаляване на числеността и смърт на индивиди в популацията на птиците. Смъртта на птиците се характеризира със стойности на LD от 5o/30 в диапазона 4,6-30 Gy.

Плодовитост.Нивото на плодовитост е по-радиочувствителен параметър от нивото на смъртност. Минималните единични дози радиация, водещи до намаляване на скоростта на възпроизводство, могат да бъдат по-малко от 10% от дозите, които са пряка причина за смъртта на животните.

Продължителният прием на малки дози 90 Sr в тялото на мишките намалява размера на котилото им. Радиочувствителността на гонадите на различните видове варира значително; обаче женските мишки са сред най-радиочувствителните животни. Фертилитетът при мишки намалява след излагане на женските на дози от приблизително 0,2 Gy. Мъжките мишки са по-малко чувствителни и се нуждаят от дози над 3 Gy, за да се намали тяхната плодовитост. Персистиращо безплодие при женски мишки възниква след доза от 1 Gy.

Интензивност на възпроизвежданепада в замърсените райони поради по-бързата смърт на възрастни индивиди и размерът на пилото намалява.

развитие.Има изоставане в развитието и различни аномалии в потомството на животните. По този начин, когато пилетата са облъчени, те изостават в растежа и развитието на оперението, особено ако облъчването е настъпило на възраст от 2 дни, а мишките в зони, замърсени с 90 Sr, узряват по-рано и участват в размножаването.

Поведение на животните.Промяната в поведението на животните при облъчване с рентгенови лъчи и -γ-лъчи се състои в това, че организмите разпознават източника на радиация и го избягват. Характеристиките на поведението на мишки и плъхове, морски свинчета и маймуни в полето на γ-лъчение показват, че висшите гръбначни животни имат способността да определят местоположението на източника на радиация и да избягват

Първичните реакции в сложния растителен организъм започват с действието на радиацията върху биологично активните молекули, които изграждат почти всички компоненти на живата клетка. Биологичните процеси, причинени от облъчването на растенията, са свързани с много метаболитни реакции в клетките. В зависимост от дозата на облъчване и фазата на развитие на растенията към момента на излагане на радиация се наблюдава значителна вариабилност в промените в метаболитните процеси във вегетативните растения. Реакцията на растителни обекти към действието на гама и рентгеново лъчение се проявява под формата на активиране или потискане на процесите на растеж, което води до промяна в скоростта на делене на клетките.

При житни култури, облъчени с дози от 20-30 Gy, се наблюдава инхибиране на растежа на главния издънка във височина, а след това, поради активиране на пасивни центрове, започва растеж на страничните издънки, което се изразява в мощно братене. Освен това храстовидността на пшеницата може да се увеличи 3 пъти. Хроничното може да доведе до увеличаване на вегетативната маса почти 6 пъти до момента на прибиране на реколтата.

При излагане на увреждащи дози радиация в растенията възникват различни морфологични аномалии. По този начин в листата се наблюдава увеличаване или намаляване на броя и размера, промяна на формата, извиване, асиметрия, удебеляване на листната петура, тумори и появата на некротични петна. При увреждане на стъблата растежът им се забавя или ускорява, редът на листата се нарушава, цветът се променя, появяват се тумори и въздушни корени. Има също инхибиране или ускоряване на растежа на корените, разцепване на главния корен, липса на странични корени, поява на вторичен основен корен и тумори. Има и промяна в цветовете, плодовете, семената - ускоряване или забавяне на цъфтежа, увеличаване или намаляване на броя на цветовете, промени в цвета, размера и формата на цветовете; увеличаване или намаляване на броя на плодовете и семената, промяна в цвета и формата им и др.

В някои случаи ефектът от големи дози радиация върху растенията увеличава скоростта на развитие поради активирането на процесите на стареене - растението цъфти и узрява по-бързо. Разнообразен и... В резултат на мутации, например, при пшеницата има високи, ниски, джуджета, растения с разклонени или пълзящи стъбла. При големи дози е възможна смърт на растенията.

При излагане на радиация в ниски дози (5-10 Gy за семена и 1-5 Gy за вегетиращи растения) се наблюдава т. нар. радиостимулация - ускоряване на растежа и развитието на растенията. Стимулация се наблюдава под въздействието на гама, бета и рентгеново лъчение (под въздействието на алфа лъчение не се наблюдава стимулация). При излагане на големи дози не само количеството зърно в реколтата намалява, но и качеството му се променя значително - обикновено зърното се оказва слабо.

По този начин реакцията на растенията към действието на радиацията е сложна и разнообразна. Процесите, протичащи на молекулярно и клетъчно ниво, като цяло са сходни във всички живи организми. На по-високите нива на организация се появяват само характерни за растенията промени в зависимост от характеристиките на структурата и функциите на различни тъкани и органи на растителния организъм.

Кравченко В.А.

Влиянието на “ниските дози” гама-лъчение върху височина и развитие на червена детелина ( Трилистник преструвка Л .), и поляна Тимофеевка ( Флеум Р r А напрегнато Л ).

Въведение

Интензивните тестове на ядрени оръжия в средата на 20-ти век, използването на атомна енергия и йонизиращото лъчение в националната икономика доведоха до увеличаване на радиационния фон на планетата. Тези процеси доведоха до промяна в акцента в радиобиологичните изследвания. Те започнаха да обръщат повече внимание на изследванията на ефектите от радиацията в относително малки дози, които се удължават във времето.

Няма консенсус сред учените по този въпрос.какви дози радиация се считат за малки. бПовечето смятат, че диапазонът на ниските дози е над естествения фон и е десет пъти по-голям. Горната граница на обхвата на ниската доза е по-малко сигурна, тъй като има големи различия в радиочувствителността между различните организми. За мярка за горната граница на малки дози се приема дозата радиация, при която 50% от индивидите от даден вид умират в рамките на 30-60 дни (LD 50\30 ) или 100% за същото време (LD 100/30 ). Диапазонът на малките дози е ограничен „отгоре“ със стойност, която е 2 порядъка (сто пъти) по-малка от LD 50\30 за определен вид живи същества (организми). В случаите, когато се приписват малки дози на хора, става дума за дози от 4-5 rad (0,04 - 0,05 Gy) при условия на еднократно облъчване.

Ефект от ниски дози радиациясе реализира на ниво отделни йонизиращи частици (кванти) по време на взаимодействие с ДНК (ДНК в тази ситуация се разглежда като мишена). Дори едно единствено попадение в биологична цел (взаимодействие) може да доведе до необратимо увреждане на гена (мутация). Промяната на генетичната информация може да доведе до клетъчна смърт. Следователно йонизиращото лъчение не е единственият физически агент, известен на човечеството, който няма прагов ефект. Защото и при най-малкото въздействие (една йонизираща частица) могат да настъпят сериозни биологични последствия (разбира се, с много малка вероятност). Вероятният характер на въздействието на радиацията се извършва само върху онези биологични процеси, които са пряко свързани с функционирането на генетичния апарат на клетката. Такива ефекти се развиват на принципа „всичко или нищо“ (йонизираща частица или удря, или пропуска „целта“). С увеличаването на дозата на радиация се увеличава броят на такива елементарни събития, а не тяхната величина. Всички други биологични ефекти на радиацията зависят от големината на получената доза - с увеличаване на дозата на радиация, изразеността на ефекта нараства. Например, с увеличаване на дозата радиация, забавянето на клетъчното делене се увеличава.
Освен това при ниски дози радиация, чиито нива граничат с естествения фон, учените регистрират стимулиращия ефект на радиацията. Този ефект се проявява в увеличаване на честотата на клетъчните деления, ускорено покълване и подобряване на сходството на семената и дори в увеличаване на добивите. Излюпването на пиленца се увеличава (смъртността им при излюпване от яйца намалява). Пилетата наддават по-добре на тегло и производството на яйца се подобрява при пилетата. Повишава се устойчивостта на животните към бактериални и вирусни инфекции. Така не само при растенията, но дори и при животните (дори при радиочувствителните видове бозайници) има диапазон от дози, които предизвикват стимулиране на жизнената активност (1-10-25 rad). Учените наричат ​​този ефект хормезис.

В диапазона на значителните дози на радиация ясно се записва линейна зависимост на честотата на дълготрайните ефекти от дозата на радиация. С намаляване на дозите става все по-трудно да се установи такава зависимост. Защо естественият радиационен фон, който съществува заедно с живота на Земята от милиарди години, играе ролята на „доставчик” на мутации? Репаративните системи елиминират по-голямата част от мутациите, с изключение на биологично необходимите. Следователно в границите на ниските дози радиация няма линейна (директна) зависимост във връзката доза-ефект, а се наблюдава вълнообразна зависимост или кривата излиза на плато. Само въз основа на определена стойност на дозата (тя е уникална за всеки тип организъм). Предполага се, че в рамките на малки дози радиация са възможни ефекти на стимулиране на физиологичните функции на клетките или на целия организъм (хормезис), както и мутагенни ефекти, които са сравними с ефекта на естествен мутагенен фон.

Уместност на темата . Изграждането на атомна електроцентрала в Беларус изисква по-нататъшни активни изследвания на ефекта на „ниските дози“ йонизиращо лъчение върху растителните организми.

Научна новост: Предложени са нови механизми за обяснение на ефекта от „ниските дози“ радиация.
Практическо значение: Понастоящем проблемът за влиянието на радиацията с нисък интензитет върху живите обекти е изключително интересен не само от теоретична, но и от практическа гледна точка. То става жизненоважно не само за работещите в атомните централи и станции или живеещите в близост до тях, но и за милиони хора, намиращи се на хиляди километри от местата на авариите в предприятията на ядрената индустрия.

Цел на изследването – Проследете следрадиационния ефект от облъчването на растенията с „ниски дози“ и предложете механизми за обяснение на ефекта от „ниските дози“ радиация.

Материали и методи

Обект на изследване са растенията Trifolium pratense L. (ливадна детелина), отгледани от облъчени семена. Облъчване с дози от 5, 10 и 20 Gy. е проведено на инсталацията Игур при мощност на дозата 360 R/h. Коефициентът за превръщане на експозиционната доза в погълнатата доза беше приет равен на единица. Съдържанието на пигменти в листата се определя спектрофотометрично. ПКълновете Ph.pratense, отгледани върху торфена почва в лабораторни условия (18°C, 3500 lux) на инсталация Gammarid (MED-80,160 и 300 mR/h) бяха облъчени с дози от 0,07; 0,14; 0,28 Gy. Приблизително същите дози получават растенията, растящи в райони, замърсени с радионуклиди от изхвърлянето на Чернобил. Статистическата обработка на данните е извършена по стандартни методи.

Резултати и дискусия

T. pratense семена Л., облъчени с доза от 5, 10 и 20 Gy, четири дни след облъчването, заедно с необлъчена контрола, се засаждат в опитни участъци от 1 m. 2 на територията на Централната ботаническа градина в Минск. При прибирането на реколтата от първо откос детелина, която не е навлязла във фаза цъфтеж, опитните растения се характеризират с по-високи темпове на растеж на вегетативната маса и пигментно съдържание (табл. 1).

Таблица 1. Съдържание на фотосинтетични пигменти в листата

(mg/g мокро тегло) Trifolium pratenseЛ., пораснал

от облъчени семена

Абсорбция

Концентрация в листа (mgg)

тегло

кученце

суха

доза,

хлоро-

хлоро-

( А + b )

А  b

Кароти-

А + b

фито-

Гр

запълвам А

запълвам b

noids

морков

маса, g

заден план

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

Забележка: средните аритметични стойности са надеждни при p<0,05.

На следващата година визуална оценка на темповете на растеж на същите растения в началото на вегетационния период не остави съмнение за подобна тенденция. Вземането на проби по време на периода на цъфтеж обаче дава неочаквани резултати, които се състоят в по-малко увеличение на фитомасата на растенията, отгледани от облъчени семена. Биометричният анализ на 12 разсада, избрани от всяко място, разкрива: (Таблица 2):

таблица 2 . Биометрични характеристики на T.pratenseЛ., отгледани от облъчени семена

доза,

Тегло, g

Дължина

Номер

Гр

стъбла,

цветя,

листа

цветя

стъбла

см

настолен компютър

контрол

18,2

59,03

15,4

77,33

18,7

70.34

14,8

73,24

въпреки по-голямата дължина на стъблата на опитните растения, общото им тегло и теглото на листата при доза 10 Gy са почти същите като контролните

при 5 и 20 Gy масата на листата, цветята и стъблата е по-малка, отколкото в контролата.

разклонението на стъблата и броят на цветовете са по-големи в контролата.

Третият резник е във фаза цъфтеж, както и вторият (табл. 3).

Таблица 3. Брой цветя (бр) и тяхното тегло (g/m 2 ) при червена детелина във фаза цъфтеж

се характеризира с по-ниски стойности на прираст на вегетативна маса в опитните участъци

показаха по-значително превишаване на общия брой цветове и тяхната маса на контролното място

Четвъртото отрязване, преди фаза цъфтеж, показва по-голямо увеличение на фитомасата в опитните участъци в сравнение с контролата.

Общият резултат за двусезонния вегетационен период показва, че посочените дози от 5, 10 и 20 Gy намаляват растежа на биомасата на детелина в условията на Минск.

Откритите ефекти са резултат не от първичните, а от отдалечените ефекти на радиацията, които се проявяват по различен начин на различните етапи от развитието на растенията. Причината за нееднаквото проявление на следрадиационния ефект очевидно се дължи на промените в генетичната програма на онтогенезата на детелината от радиация. Тези промени нарушават нормалното протичане на биохимичните процеси, което предизвиква наблюдавания ефект.

Пострадиационният ефект от облъчването на семената се проявява различно на различните етапи на растеж на червената детелина. Причината за това явление вероятно е причинена от нарушаване на генетичната програма за развитие на растенията от йонизиращо лъчение.

Общото намаляване на растежа на биомасата за двугодишен период на растеж, намаляването на броя на цветята и тяхната маса във фазата на цъфтеж показва сложния характер на действието на дозите, наречени стимулиращи. Тази сложност се определя от взаимното влияние на погълнатата доза, нейната мощност, видовите характеристики на растенията и условията на тяхното отглеждане.

Получените резултати основателно водят до идеята, че термините „стимулиращи дози радиация” се прилагат правилно по отношение на цяло растение, което е завършило своя цикъл на развитие, тъй като стимулацията може да се приеме като ускоряване на скоростта на растеж на организма, причинено от облъчване на определен етап от неговото развитие.

Литература:

Кравченко В.А., Гапоненко В.И., Мацко В.П., Барибин Л.М. Натрупването на аварията в Чернобил от естествени треви и влиянието на радиацията върху техните физиологични и биохимични параметри // Сборник на белоруско-японския симпозиум „Остри и късни последици от ядрени катастрофи: Хирошима-Нагасаки и Чернобил (Минск, октомври 1994 г.), Токио, 1994 г. С. 289-295.

Кравченко В.А., Гапоненко В.И., Мацко В.П. Физиологични и биологични ефекти в гама-облъчени растения и натрупване на чернобилски цезий в тях // Резюмета на беларуско-японския симпозиум "Остри и късни последици от ядрени катастрофи:" Хирошима-Нагасаки и Чернобил Минск, 3-5 октомври 1994 г. P 59.

Кравченко В.А., Гапоненко В.И., Мацко В.П., Бондар Ю.И. Особености на натрупването на радиоцезий от растенията и техните физиологични и биохимични характеристики след катастрофата в Чернобил // Резюме на 2-ра международна конференция "Радиобиологични съображения за ядрена авария", Москва, 25-26 октомври 1994 г.-С.125.

Кравченко В.А., Гапоненко В.И., Мацко В.П., Грушевская О.М. и т.н.

Екологично и физиологично състояние на някои видове природни

растителност на PSRER // Vetsi AN Belarusi. сер. bазял. наук.-1996.-

No 2.- С.85-87.

Заболотни А.И., Будкевич Т.А., Бажанов Д.П., Кравченко В.А., Милевич Т.А. Ефект на γ-облъчване на семена, епибрасинолид върху фиксирането на азот и продуктивността на лупина в замърсени почвени условияPb// Резюме. доклади от 5-та международна научна конференция “Регулиране на растежа, развитието и продуктивността на растенията”, Минск, Беларус, 28-30 ноември 2007 г. - стр.72.

ИИ Заболотни, Т.А. Будкевич, В.А. Кравченко Предсеитбен γ - облъчване на семена и третиране на растения с 24 - епибрасинолид като фактори за повишаване на устойчивостта на лупина към излишък на олово в почвата // Доклади на международната конференция „биологични ефекти от ниски дози йонизиращо лъчение и радиоактивно замърсяване на околната среда. Сиктивкар 28 септември - 1 октомври 2009 г. - стр. 314-316.

Heldt H.-W., Piechulla B., Биохимия на растенията, САЩ, 2011.-618p.

Влиянието на различни торове върху фотосинтетичните характеристики на горчица при условия на отглеждане върху почва, замърсена с кадмий. // Дж. НанкинAgric. Унив..2007.30, № 4, стр. 82-86.

Начало > Учебно-методическо ръководство

2.2 Ефект на йонизиращото лъчение върху растенията

Като цяло растенията са по-устойчиви на излагане на радиация от птиците и бозайниците. Облъчването в малки дози може да стимулира жизнената активност на растенията - Фигура 3 - поникване на семена, интензивност на растеж на корените, натрупване на зелена маса и т.н. Трябва да се отбележи, че кривата на дозата, показана на тази фигура, със сигурност се повтаря в експерименти по отношение на широк разнообразие от растителни свойства за дози радиационно излагане , причинявайки инхибиране на процесите. По отношение на стимулацията дозовите характеристики на процесите не са толкова очевидни. В много случаи не се наблюдава проява на стимулация върху живи обекти.

Фигура 3 - Зависимост на броя на покълналите очи на сорта картофи от дозата на облъчване

Големите дози (200 - 400 Gy) причиняват намаляване на оцеляването на растенията, появата на деформации, мутации и появата на тумори. Нарушенията в растежа и развитието на растенията по време на облъчване до голяма степен са свързани с промени в метаболизма и появата на първични радиотоксини, които в малки количества стимулират жизнената дейност, а в големи количества я потискат и нарушават. По този начин измиването на облъчените семена в рамките на 24 часа след облъчването намалява инхибиращия ефект с 50-70%.

При растенията лъчевата болест възниква под въздействието на различни видове йонизиращи лъчения. Най-опасни са алфа частиците и неутроните, които нарушават метаболизма на нуклеиновите киселини, въглехидратите и мазнините в растенията. Корените и младите тъкани са много чувствителни към облъчване. Често срещан симптом на лъчева болест е забавянето на растежа. Например при млади растения от пшеница, фасул, царевица и други се наблюдава забавяне на растежа 20-30 часа след облъчване с доза над 4 Gy. В същото време различни изследователи са показали, че облъчването на изсушени на въздух семена на много култури с дози от 3-15 Gy не само не води до инхибиране на растежа и развитието на растенията, но, напротив, спомага за ускоряване на много биохимични процеси. процеси. Това се изрази в ускорено развитие и повишена производителност.

Установени са видови, сортови и индивидуални вътрешносортови различия в радиочувствителността на растенията. Например, симптомите на лъчева болест при tradescantia се появяват, когато се облъчва с доза от 40 r, при gladiolus - 6000 r. Смъртоносната доза радиация за повечето висши растения е 2000-3000 r (погълнатата доза е около 20-30 Gy), а за по-ниските растения, като дрожди, 30 000 r (300 Gy). Лъчевата болест също повишава чувствителността на растенията към инфекциозни заболявания. Засегнатите растения не могат да се използват за храна или храна за добитък, тъй като могат да причинят лъчева болест при хора и животни. Методите за защита на растенията от лъчева болест не са достатъчно разработени.

2.3 Ефект на йонизиращото лъчение върху безгръбначните

Радиочувствителността на безгръбначните варира в широки граници: полулеталната доза при някои асцидии, кишечнополостни, членестоноги и нематоди варира от 30 до 50 Gy. При мекотелите тя е от порядъка на 120-200 Gy, при амебите тази стойност достига до 1000 Gy, а при ресничките устойчивостта е близка до устойчивостта на микроорганизмите - LD 50 е в границите 3000 - 7000 Gy.

Радиочувствителността зависи както от съвкупността от свойства на организма и състоянието на околната среда, така и от периода на онтогенезата. Така при Drosophila полулеталната доза в стадия на имаго е 950 Gy, в стадия на какавидата 20-65 Gy, чувствителността на яйцата, в зависимост от времето, варира от 2 до 8 Gy, а в стадия на ларвата е 100-250 Gy.

2.4 Ефект на йонизиращото лъчение върху гръбначните животни

Чувствителността на гръбначните към радиационни ефекти е много по-висока от тази на предишните групи организми. Най-радиоустойчивите змии са тези, чиито LD 50 варира от 80 до 200 Gy, за тритони и гълъби съответства на стойности от 25-30 Gy, за костенурки - 15-20 Gy, за пилета - 10-15 Gy, за cyprinid риби - 5 -20 Gy, за гризачи 5-9 Gy. Бозайниците са още по-малко устойчиви на радиация. Полулеталната доза за кучета е 2,5-4 Gy, а за маймуни 2-5,5 Gy. Животните имат лъчева болест. най-изследван при опитомени бозайници и птици. Има остра и хронична лъчева болест. Острият възниква при еднократно общо облъчване с експозиционни дози: 1,5-2,0 Gy (леки), 2,0-4,0 Gy (умерени), 4,0-6,0 Gy (тежки) и над 6,0 Gr (изключително тежки). В зависимост от тежестта на лъчева болест. при животни, депресия, загуба на апетит, повръщане (при прасета), жажда, диария (може да е със слуз, кръв), краткотрайно повишаване на телесната температура, косопад (особено при овце), кръвоизливи по лигавиците, отслабване на сърдечната дейност, лимфопения и левкопения. В изключително тежки случаи се наблюдава нестабилност на походката, мускулни крампи, диария и смърт. Възстановяването е възможно при лека до умерена форма на заболяването. Хронична лъчева болест. развива се при продължително излагане на малки дози общо гама-лъчение или радиоактивни вещества, влизащи в тялото. Придружава се от постепенно отслабване на сърдечната дейност, дисфункция на ендокринните жлези, изтощение и отслабване на устойчивостта към инфекциозни заболявания. Третирането се предхожда от отстраняване на животните от замърсената зона, отстраняване на радиоактивни вещества от външните повърхности с вода, препарати и други средства. В началото на заболяването се препоръчват кръвопреливания или кръвозаместители, интравенозно приложение на 25-40% разтвор на глюкоза с аскорбинова киселина. При инфекция през храносмилателния тракт се използват адсорбенти (водна смес от костно брашно или бариев сулфат с калиев йодид), при инфекция през белите дробове се използват отхрачващи средства.

При вътрешно поражение на животните от тялото се отделят радиоактивни вещества, които замърсяват външната среда и могат да попаднат в човешкото тяло с хранителни продукти (мляко, месо, яйца). Продукти от животни, изложени на радиационно увреждане, не се използват като храна или храна за животни, тъй като могат да причинят лъчева болест при тях.

2.5 Влияние на йонизиращото лъчение върху човека

Голямото количество натрупан до момента материал, получен при опити върху животни, както и въз основа на обобщаване на дългогодишни данни за здравословното състояние на рентгенолози, рентгенолози и други лица, които са били изложени на йонизиращо лъчение, показва, че с еднократно равномерно гама облъчване на цялото тяло, възникват последствия, обобщени в Таблица 1. Таблица 1 – Последици от еднократно равномерно гама облъчване на цялото тяло

Доза, Gy *	Последствия
	смъртта настъпва в рамките на няколко часа или дни поради увреждане на централната нервна система.
	смъртта настъпва в рамките на една до две седмици поради вътрешни кръвоизливи.
	50% от изложените умират в рамките на един до два месеца поради увреждане на клетките на костния мозък.
	увреждане. Възможна смърт.
	по-ниско ниво на развитие на лъчева болест.
	краткотрайни незначителни промени в състава на кръвта.
	облъчване по време на флуороскопия на стомаха (еднократно).
	допустимо аварийно облъчване на персонала (еднократно).
	допустимо аварийно облъчване на населението (еднократно).
	допустима експозиция на персонала при нормални условия за година.
	допустима експозиция на населението при нормални условия за година.
	средна годишна еквивалентна доза радиация, дължаща се на всички източници на радиация.

* - за γ и електронно облъчване погълнатата доза (Gy) е равна на еквивалентната доза (Sv).

Лъчевата болест е заболяване, което възниква от излагане на различни видове йонизиращи лъчения. Хората, животните, микроорганизмите и растенията са постоянно изложени отвън на гама-лъчение от земната кора, космически лъчи, а отвътре са облъчени от радиоактивни вещества, намиращи се в човешкото тяло в минимални количества (46 K, 226 Ra, 222 Rn, 14°С и т.н.). Развитие на лъчева болест. възниква само когато общата доза на радиация започне да надвишава естествения радиоактивен фон. Способността на радиацията да причинява лъчева болест зависи от биологичните ефекти на йонизиращото лъчение; Колкото по-голяма е погълнатата доза радиация, толкова по-изразен е вредният ефект на радиацията.

При хората лъчевата болест може да бъде причинена от външно облъчване, когато източникът му е извън тялото, и вътрешно облъчване, когато радиоактивни вещества навлизат в тялото с вдишвания въздух, през стомашно-чревния тракт или кожата. Лъчевата болест може да се развие при относително равномерно облъчване на цялото тяло, всеки орган или част от тялото. Има остра лъчева болест, която възниква от еднократно общо излагане на относително големи дози (стотици рад) и хронична форма, която може да бъде резултат от остра лъчева болест или хронично излагане на малки дози (единици рад).

Общите клинични прояви на лъчева болест зависят главно от общата получена доза. При еднократна обща доза на облъчване до 100 r (около 1 Gy) настъпват относително леки промени, които могат да се разглеждат като състояние на така нареченото предболестно състояние. Дози над 100 r причиняват определени форми на лъчева болест (костно-мозъчна, чревна) с различна тежест, при които основните прояви и резултат от лъчева болест зависят главно от степента на увреждане на хемопоетичните органи.

Дози единично общо облъчване над 600 r (повече от 6 Gy) се считат за абсолютно смъртоносни; Смъртта настъпва в рамките на 1 до 2 месеца след облъчването. При най-типичната форма на остра лъчева болест, първоначално, след няколко минути или часове, тези, които са получили доза над 200 r, изпитват първични реакции (гадене, повръщане, обща слабост). След 3-4 дни симптомите изчезват и започва период на въображаемо благополучие. Обстойният клиничен преглед обаче разкрива по-нататъшното развитие на заболяването. Този период продължава от 14-15 дни до 4-5 седмици.

Впоследствие общото състояние се влошава, слабостта се увеличава, появяват се кръвоизливи, телесната температура се повишава. Броят на левкоцитите в периферната кръв след краткотрайно повишение прогресивно намалява, намалявайки (поради увреждане на хемопоетичните органи) до изключително ниски стойности (радиационна левкопения), което предразполага към развитие на сепсис и кръвоизливи. Продължителността на този период е 2-3 седмици.

Има и други форми на лъчева болест. Например, при общо облъчване в дози от 1000 до 5000 r (10-50 Gy) се развива чревна форма на лъчева болест, характеризираща се предимно с увреждане на червата, което води до нарушаване на водно-солевия метаболизъм (от тежка диария) и нарушения на кръвообращението. Човек с тази форма обикновено умира в рамките на първия ден, заобикаляйки обичайните фази на развитие на лъчева болест. След пълно облъчване в дози над 5000 r (повече от 50 Gy), смъртта настъпва след 1-3 дни или дори по време на самото облъчване от увреждане на мозъчната тъкан (тази форма на лъчева болест се нарича церебрална). Други форми на лъчева болест при хора и животни се определят главно от мястото на облъчване.

Характеристиките на хода и степента на нарушения при лъчева болест зависят от индивидуалната и възрастовата чувствителност; Децата и възрастните хора са по-малко устойчиви на радиация, така че могат да получат тежки наранявания от по-ниски дози радиация. По време на периода на ембрионално развитие тъканите на тялото са особено чувствителни към ефектите на радиацията, така че облъчването на бременни жени (например използването на лъчева терапия) е нежелателно дори в малки дози.

Процесът на възстановяване на тялото след облъчване в умерени дози протича бързо. При леки форми на лъчева болест може да липсват изразени клинични прояви. При по-тежки форми на лъчева болест периодът на пълно възстановяване понякога продължава до година и повече. Като дългосрочни прояви на лъчева болест се отбелязва безплодие при жените и липса на сперма при мъжете; тези промени често са временни. Много месеци и дори години след облъчването понякога се развива помътняване на лещата (т.нар. радиационна катаракта). След остра лъчева болест понякога остават устойчиви невротични прояви и фокални нарушения на кръвообращението; възможно е развитието на склеротични промени, злокачествени новообразувания, левкемия, поява на дефекти в развитието и наследствени заболявания в потомството.

Характерните особености на хроничната лъчева болест са продължителността и вълнообразното протичане. Това се дължи на прояви на увреждане, от една страна, и възстановителни и адаптивни реакции, от друга. При преобладаващо засягане на определен орган или тъкан има несъответствие между дълбочината на увреждане на увредените структури и слабо изразени или късно появяващи се признаци на общи реакции на организма.

В ранните етапи основните клинични прояви са различни нарушения на нервната регулация на функциите на вътрешните органи и на първо място на сърдечно-съдовата система. Могат да настъпят промени в ензимната активност и секреторно-моторната функция на стомашно-чревния тракт; нарушенията на физиологичната регенерация на хемопоезата предизвикват развитие на левкопения. При продължително облъчване и прогресиране на заболяването всички прояви се влошават.

Лечението на остра лъчева болест е насочено към нормализиране на кръвотворните органи (трансплантация на костен мозък, кръвопреливане, прилагане на препарати от нуклеинова киселина, хемопоетични стимуланти), борба с инфекцията (антибиотици), предотвратяване на хеморагии (витамини), намаляване на интоксикацията (кръвопускане, кръвозаместване), засягане на нервната система и др. При хронична лъчева болест. предписват диета, богата на протеини и витамини, продължително излагане на чист въздух, физиотерапия; симптоматични лекарства (сърдечни, невротропни, нормализиращи функцията на стомашно-чревния тракт и др.). Ако хематопоезата е нарушена, използвайте лекарства, които я стимулират.

Законодателно приетите стандарти за максимално допустими дози и концентрации на радиоизотопи за различни индустрии и професионални групи са установени въз основа на общо облъчване с доза не повече от 50 mSv/година (5 rad/година) и гарантират безопасността при работа с тези вещества. Опасността от облъчване може да възникне при нарушаване на правилата за защита на труда или при извънредни ситуации, във военно време (използване на атомни оръжия от противника).

Атомните експлозии рязко увеличават замърсяването на външната среда с радиоактивни продукти на делене, в резултат на което количеството радиоактивен йод (111 I), стронций (90 Sr), цезий (137 Cs), въглерод (14 C), плутоний (239 Pu) и други се увеличава. Съществува заплаха от облъчване с опасна за здравето радиация и увеличаване на броя на наследствените заболявания. В такива случаи защитата от йонизиращо лъчение е от решаващо значение за предотвратяване на развитието на лъчева болест.

2.5.1 Дози, получени от хора от различни източнициРадиационните въздействия върху човека са много разнообразни, като в зависимост от местоположението на източниците спрямо облъчвания организъм могат да бъдат: - външни; - вътрешни. Според произхода: - природни; - техногенни (антропогенни). агрегатно състояние.нуклиди: - газообразни; - течни; - твърди. В зависимост от активността: - високоактивни; - нискоактивни. В зависимост от местоположението на източника на йонизиращи лъчения: - земни; - космически. Дози, получени от човека от природни източници може да варира значително в зависимост от мястото на пребиваване и работа. По този начин жителите на планини и ландшафти с повишен радиационен фон могат да получат дози, няколко пъти по-високи от годишното натоварване на жителите на равнините. Пилотите и алпинистите също получават допълнително облъчване. Допустимите граници са дадени в параграф 10 - стандарти за радиационна безопасност, а диаграмата - Фигура - 4 показва стойностите на дозите, получени от човек от различни източници.Диаграмата показва стойностите на естествения радиационен фон, средните стойности на дозите, получени от телевизионни и компютърни екрани, стойността на допустимата радиационна експозиция, дозите, получени от рентгеновите лъчи на зъбите и стомаха, и накрая, планираната доза по време на аварийно облъчване. Съдържанието на някои радионуклиди от техногенен произход в хранителните продукти също е стандартизирана стойност. Това се отнася преди всичко за радионуклидите цезий-137 и стронций-90. Диаграмата - Фигура 5 - показва съдържанието на K-40 в хранителните продукти в сравнение с допустимото съдържание на Cs-137 и Sr-90 Както следва от диаграмата, в много хранителни продукти съдържанието на естествения радионуклид K 40 е значителна стойност спрямо допустимото съдържание на Cs -137 и Sr-90. В почвата на райони с високо антропогенно замърсяване с цезий и стронций съдържанието на калий-40 като правило е многократно по-високо от средните общи стойности на Cs 137 и Sr 90. Приносът на радиоактивния калий е 12,3% от общото средно фоново ниво на естествено облъчване на човешкия костен мозък и представлява основната част от вътрешното облъчване.

Естественото облъчване на човешкия костен мозък, един от най-чувствителните органи, се състои от облъчване от космически източници, чиято обща стойност достига 50 μR/година, стойността на литосферните и атмосферните източници също е равна на 50 μR/година.

От елементите, открити в тялото, значителна роля играе K 40, който дава 15 μR/година, по-малък принос имат други елементи, намиращи се вътре в човешкото тяло - Фигура 6 - радон - 222, адсорбиран в кръвта, дава 3 μR/година, въглерод - 14 - 1,6 микроР/година, радон - 226 и радон -228 и дъщерните продукти на техния разпад също дават общо 1,6 микроР/година, и накрая, полоний - 210 и дъщерният разпад продуктите дават 0,4 microR/година.

2.6 Сравнителни стойности на радиочувствителност

Таблица 2 - Радиочувствителност на различни групи организми

Предмет	LD 50 , Гр
Бактерии
Висши растения
Безгръбначни
Гръбначни

Както се вижда от таблицата, диапазонът на устойчивост на радиация в живата природа е доста широк. Микроорганизмите са най-устойчиви на действието на йонизиращите лъчения - дозите, които могат да причинят смъртта им, възлизат на стотици и хиляди грея. За безгръбначните животни обхватът на леталните дози обикновено е с порядък по-нисък от тези стойности, а за гръбначните те са десетки греи; тук бозайниците са най-чувствителни към радиационни ефекти. Въз основа на данните в таблица 2 можем да заключим, че с усложняването на биологичната организация на обектите тяхната устойчивост на радиация рязко намалява.

Обикновено животните, облъчени с доза от 5 - 10 Gy, живеят средно (с някои изключения) от няколко дни до няколко седмици. Радиационният синдром в този диапазон от дози радиация се нарича „костен мозък“ или „хемопоетичен“, тъй като увреждането на хемопоетичната система на тялото, предимно костния мозък, е решаващо за неговия изход. В резултат на дълбоко инхибиране на процесите на клетъчно делене настъпва разрушаване на костния мозък. Резултатът от лъчева болест се влияе значително от способността на хемопоетичните органи да се възстановяват, което зависи от броя на оцелелите стволови клетки.

В дозовия диапазон от 10 до 100 Gy средната продължителност на живота на бозайниците практически не зависи от погълнатата доза и е средно 3,5 дни. Ефектът от независимостта на средната продължителност на живота от дозата радиация беше наречен „3,5-дневен ефект“, а полученият радиационен синдром беше наречен „стомашно-чревен“. Смъртоносният изход от този синдром е свързан с увреждане на чревната и стомашната лигавица, висока чувствителност към радиация на бързо делящи се епителни клетки и излагане на вълни.

Облъчването в дози над 100 Gy води до смърт на бозайници, настъпваща през първите няколко дни или дори няколко часа. Умиращите животни показват ясни признаци на увреждане на централната нервна система, поради което този радиационен синдром се нарича "церебрален". Има рязко потискане на жизнената активност на нервните клетки, чиято реакция на облъчване е коренно различна от реакцията на костния мозък и червата при липса на клетъчни загуби.

Ако погълнатата доза достигне 1000 Gy или повече, животните умират незабавно „под лъча“. Механизмът на такова увреждане може да се дължи на факта, че възниква масивно структурно увреждане на макромолекулите. Радиационният синдром, причинен от излагане на такива високи дози йонизиращо лъчение, понякога се нарича молекулярна смърт.

В реакцията на организма към действието на йонизиращото лъчение могат условно да се разграничат три етапа, които се развиват последователно във времето; физически реакции, биофизични процеси и общи биологични промени. Физическият етап - поглъщане на енергия, йонизация и възбуждане на атоми и молекули, образуване на радикали - се случва в рамките на микро- и милисекунди. Биофизичните процеси - вътрешно- и междумолекулен пренос на енергия, взаимодействие на радикалите помежду си и с непокътнати молекули, вътрешномолекулни промени - протичат за секунди - милисекунди. Общи биологични промени в клетката и тялото - образуването на стабилни модифицирани молекули, нарушаване на генетичния код, транскрипция и транслация, биохимични, физиологични и морфологични промени в клетките и тъканите, понякога завършващи със смърт на организма, могат да настъпят за минути. - дни или се простират с години.

Установено е, че различните органи и тъкани силно се различават по своята чувствителност към йонизиращи лъчения, както и по ролята си в лъчевата патология и крайния изход на заболяването. Въз основа на морфологичните промени тяхната радиочувствителност е подредена (в ред на намаляване на чувствителността) в следната последователност:

Хематопоетични органи;

полови жлези;

Лигавици, слюнчени, потни и мастни жлези, космени папили, епидермис;

Стомашно-чревния тракт;

Дихателната система;

Ендокринни жлези (надбъбречни жлези, хипофизна жлеза, щитовидна жлеза, панкреатични острови, паращитовидна жлеза);

Отделителни органи;

Мускулна и съединителна тъкан;

Соматична костна и хрущялна тъкан;

Нервна тъкан.

Най-радиочувствителни са хемопоетичните органи, поражението на костния мозък, тимуса, далака и лимфните възли е една от най-важните прояви на острата лъчева болест. Във всички хемопоетични органи се наблюдават значителни морфологични и функционални нарушения, а промените в кръвоносната система могат да бъдат открити скоро след излагане на радиация и дори при относително малки дози радиация.

Обикновено процесът на клетъчно опустошаване се разделя на три етапа. Първият, с продължителност около 3 часа, се характеризира с относително постоянство на клетъчното съдържание в хемопоетичните тъкани. Вторият етап обхваща интервала от 3 до 7 часа след облъчването, характеризира се с рязко и дълбоко разрушаване на костния мозък и лимфоидните тъкани (броят на клетките в тъканта на костния мозък може да намалее с повече от половината). В третия етап скоростта на клетъчното опустошаване се забавя и настъпва по-нататъшно намаляване на броя на клетките в костния мозък в резултат на репродуктивна смърт, както и продължаващата диференциация на някои клетки и тяхната миграция в кръвта. Продължителността на третия етап е пропорционална на дозата на облъчване.