ĮVADAS

Branduoliams radioaktyvaus skilimo metu išsiskiria b-, c- ir g-spinduliai, kurie turi jonizacijos gebėjimas. Apšvitinta terpė iš dalies jonizuojama absorbuotų spindulių. Šie spinduliai sąveikauja su apšvitintos medžiagos atomais, todėl atomai sužadinami ir atskiri elektronai ištraukiami iš jų elektronų apvalkalo. Dėl to atomas virsta teigiamai įkrautu jonu (pirminė jonizacija). Išmesti elektronai, savo ruožtu, patys sąveikauja su artėjančiais atomais, sukeldami antrinė jonizacija. Elektronai, išnaudoję visą savo energiją, „prilimpa“ prie neutralių atomų, sudarydami neigiamo krūvio jonus. Vadinamas jonų porų, susidarančių medžiagoje jonizuojančiais spinduliais, skaičius kelio ilgio vienetui specifinė jonizacija, o atstumas, kurį jonizuojanti dalelė nukeliauja nuo jos susidarymo vietos iki vietos, kur prarandama judėjimo energija, vadinamas bėgimo ilgis.

Skirtingų spindulių jonizuojantis gebėjimas nėra vienodas. Didžiausias jis yra alfa spinduliams. Beta spinduliai sukelia mažesnę medžiagos jonizaciją. Gama spinduliai turi mažiausią jonizacijos savybę. Prasiskverbimo gebėjimas yra didžiausias gama spinduliams, o mažiausias - alfa spinduliams.

Ne visos medžiagos vienodai sugeria spindulius. Švinas, betonas ir vanduo pasižymi dideliu sugeriamumu, kurie dažniausiai naudojami apsaugai nuo jonizuojančiosios spinduliuotės.

Veiksniai, lemiantys augalų reakciją į švitinimą

Audinių ir viso augalo organizmo pažeidimo laipsnis priklauso nuo daugelio veiksnių, kuriuos galima suskirstyti į tris pagrindines grupes: genetinių, fiziologinių ir aplinkos sąlygų. Genetiniai veiksniai apima augalo organizmo rūšis ir veisles, kurias daugiausia lemia citogenetiniai parametrai (branduolių dydis, chromosomos ir DNR kiekis). Citogenetinės charakteristikos – branduolių dydis, chromosomų skaičius ir struktūra – lemia augalų radiorezistenciją, kuri labai priklauso nuo ląstelių branduolių tūrio. Fiziologiniai veiksniai apima augalų vystymosi fazes ir etapus švitinimo metu, augalo organizmo augimo greitį ir metabolizmą. Aplinkos veiksniai yra oro ir klimato sąlygos švitinimo laikotarpiu, augalų mineralinės mitybos sąlygos ir kt.

Ląstelės branduolio tūris atspindi jame esantį DNR kiekį, yra ryšys tarp augalų jautrumo spinduliuotei ir DNR kiekio jų ląstelių branduoliuose. Kadangi jonizacijos skaičius branduolio viduje yra proporcingas jo tūriui, kuo didesnis branduolio tūris, tuo daugiau chromosomų bus pažeista viena dozė. Tačiau nėra atvirkštinio proporcingo ryšio tarp mirtinos dozės ir branduolio tūrio. Taip yra dėl to, kad skirtingų rūšių augalų ląstelėse chromosomų skaičius ir struktūra nėra vienoda. Todėl tikslesnis radiojautrumo rodiklis yra vienos chromosomos branduolio tūris, t.y., tarpfazėje esančio branduolio tūrio ir chromosomų skaičiaus somatinėse ląstelėse santykis (trumpai vadinamas chromosomų tūriu). Logaritminėje skalėje ši priklausomybė išreiškiama tiese, kurios nuolydis lygus 1, t.y., tarp nurodytų charakteristikų yra tiesinis ryšys (pav.).

Įvairių augalų jautrumas spinduliuotei, esant chroniškam švitinimui (pagal A. Sparrow)

Sumedėjusių (a) ir žolinių (b) augalų spinduliuotės jautrumo priklausomybė nuo tarpfazių chromosomų tūrio (pagal Sparrow, 1965): 1 - ūminis poveikis (paveiksmas R); 2--lėtinė spinduliuotė (ekspozicija R/d.)

Iš to išplaukia, kad dviejų dydžių – dozės (arba dozės galios) ir chromosomos tūrio sandauga, esant tam tikram radiacijos pažeidimo laipsniui, yra pastovi vertė, t. y. esant pastoviam vidutiniam jonizacijos skaičiui kiekvienoje chromosomoje, atsiranda ta pati tikimybė pažeisti ląstelės genetinę medžiagą. Tai reiškia, kad radiacinei žalai augalų ląstelėms svarbu ne tiek konkrečios sugertos dozės (pavyzdžiui, 1 g audinio), kiek branduolinio aparato sugertos spinduliuotės energijos kiekis. Atvirkštinis izoefektyvių dozių proporcingumas chromosomų aparato dydžiui reiškia, kad vidutinis chromosomų adsorbuotos energijos kiekis, reikalingas tam tikram poveikiui sukelti, yra maždaug pastovus kiekvienoje augalų grupėje, t. y. medžiams ir žolėms. Izoefektyvi dozė-- dozę, kuri turi tokį patį (panašų) poveikį.

Augalų atsparumui apšvitinimui įtakos turi ir augalų organizmų ploidiškumo laipsnis. Diploidinės rūšys yra jautresnės. Dozės, pažeidžiančios poliploidines rūšis, yra didesnės. Poliploidinės rūšys yra atsparios radiacinei žalai ir kitiems nepalankiems veiksniams, nes turi DNR perteklių.

Iš fiziologinių veiksnių augalų radiojautrumą įtakoja augimo greitis, t.y., ląstelių dalijimosi greitis. Ūminio švitinimo metu radiojautrumo priklausomybė nuo dalijimosi greičio paklūsta Bergonier-Tribondo dėsniui: augalai turi didesnį jautrumą radiacijai intensyviausio augimo tarpsniu, lėtai augantys augalai ar jų atskiri audiniai yra atsparesni spinduliuotei nei augalai ar audiniai pagreitėjęs augimas. Lėtinio švitinimo atveju atsiranda atvirkštinis ryšys: kuo didesnis augimo greitis, tuo mažiau slopinami augalai. Taip yra dėl ląstelių dalijimosi intensyvumo. Greitai besidalijančios ląstelės per vieną ląstelių ciklo veiksmą sukaupia mažesnę dozę, todėl yra mažiau pažeidžiamos. Tokios ląstelės geriau toleruoja spinduliuotę be reikšmingų funkcinių sutrikimų. Todėl švitinant subletalinėmis dozėmis, bet koks veiksnys, padidinantis mitozės ar mejozės trukmę, turėtų padidinti spinduliuotės žalą, sukeldamas radiacijos sukeltų chromosomų pertvarkymų dažnį ir stipresnį augimo greičio slopinimą.

Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio augalams kriterijus. Kadangi radiojautrumas yra sudėtingas, sudėtingas reiškinys, nulemtas daugelio veiksnių, reikėtų pasilikti ties vertinimo metodais ir kriterijais, kuriais remiantis sprendžiamas augalų radiojautrumo laipsnis. Paprastai naudojami tokie kriterijai: mitozinio aktyvumo slopinimas ląstelių dalijimosi metu, pažeistų ląstelių procentas pirmosios mitozės metu, chromosomų aberacijų skaičius ląstelėje, sėklų daigumo procentas, augalų augimo ir vystymosi slopinimas, radiomorfozė, procentas. chlorofilo mutacijos, augalų išlikimas ir galiausiai rezultatas – sėklų derlius. Praktiniam augalų produktyvumo mažėjimo dėl radiacijos poveikio vertinimui dažniausiai naudojami du paskutiniai kriterijai: augalų išlikimas ir jų derlius.

Augalų radiojautrumo kiekybinis įvertinimas pagal išgyvenimo kriterijų nustatomas rodikliu LD 50 (arba LD 50, LD 100). Tai dozės vertė, nuo kurios miršta 50 % (arba 70 100 %) visų apšvitintų asmenų. LD 50 indikatorius taip pat gali būti naudojamas norint įvertinti pasėlių nuostolius dėl radiacijos žalos augalams. Šiuo atveju parodoma, kokia apšvitos dozė augalams jų derlius sumažėja 50%.

Augalų radiojautrumas skirtingais jų vystymosi laikotarpiais. Augimo ir vystymosi proceso metu augalų radiojautrumas labai pasikeičia. Taip yra dėl to, kad skirtingais ontogenezės laikotarpiais augalai skiriasi ne tik savo morfologine sandara, bet ir skirtinga ląstelių bei audinių kokybe, taip pat kiekvienam periodui būdingais fiziologiniais, biocheminiais procesais.

Ūmiai apšvitinus augalus skirtingais ontogenezės laikotarpiais, jie reaguoja skirtingai, priklausomai nuo organogenezės stadijos švitinimo pradžioje (pav.). Spinduliuotė pažeidžia tuos augaluose esančius organus ir išstumia tuos procesus, kurie susidaro ir vyksta poveikio laikotarpiu. Priklausomai nuo spinduliuotės dozės dydžio, šie pokyčiai gali būti stimuliuojantys arba žalingi.

Radiacinė žala augalams vienokiu ar kitokiu laipsniu paveikia visus organus ir visas funkcines organizmo sistemas. Jautriausi „kritiniai organai“, kurių pažeidimai lemia augalų radiacinės žalos vystymąsi ir pasekmes, yra meristematiniai ir embrioniniai audiniai. Kokybinis augalų reakcijos į jų švitinimą pobūdis priklauso nuo augalų morfofiziologinės būklės biologinio specifiškumo pagrindinės spinduliuotės dozės kaupimosi laikotarpiu.

Augalų radiorezistencijos svyravimai ontogenezės metu (Batygin, Potapova, 1969)

Kalbant apie pagrindinio ūglio pažeidimą, pirmuoju vegetacijos periodu (I ir III organogenezės stadijos) visi pasėliai pasižymi didžiausiu jautrumu radiacijos poveikiui. Augalų švitinimas šiais laikotarpiais stabdo augimo procesus ir sutrikdo fiziologinių funkcijų, lemiančių formos formavimo procesus, tarpusavio nuoseklumą. Esant švitinimo dozėms, viršijančioms jų kritines vertes tam tikram derliui (LD 70), visais atvejais stebimas javų augalų pagrindinio ūglio žūtis.

Jei augalai apšvitinami ankstyvose organogenezės stadijose (I ir V), susidaro papildomi ūgliai, kurie, esant palankioms sezoninėms sąlygoms, subręsta ir užaugina derlių, kuris vienaip ar kitaip kompensuoja nuostolius. susijęs su pagrindinio ūglio mirtimi. Augalų švitinimas VI organogenezės stadijoje – žiedadulkių motininių ląstelių formavimosi metu (mejozė) – gali sukelti didelį sterilumą ir grūdų derliaus praradimą. Kritinė spinduliuotės dozė (pvz., 3 kR kviečiams, miežiams ir žirniams) šiuo laikotarpiu sukelia visišką pagrindinių ūglių žiedynų sterilumą. Papildomi dygstantys ar išsišakoję ūgliai, kurie šiuose augaluose išsivysto gana vėlai, nespėja užbaigti savo vystymosi ciklo ir negali kompensuoti pagrindinių ūglių derliaus praradimo.

Apšvitinus augalus toje pačioje VI organogenezės stadijoje, formuojantis monobranduoliniams žiedadulkių grūdams, augalų atsparumas jonizuojančiosios spinduliuotės poveikiui žymiai padidėja. Pavyzdžiui, kviečius mejozės laikotarpiu apšvitinus 3 kR doze, grūdų derlingumas praktiškai lygus nuliui, o augalus apšvitinus formuojantis vienabranduolėms žiedadulkėms, pastebimas 50% derliaus sumažėjimas. Vėlesniuose organogenezės etapuose augalų atsparumas radiacijai dar labiau padidėja. Augalų švitinimas žydėjimo, embriogenezės ir grūdų užpildymo metu tomis pačiomis dozėmis nesukelia pastebimo jų produktyvumo sumažėjimo. Vadinasi, jautriausiais laikotarpiais laikomi sėklų dygimas ir augalų perėjimas iš vegetatyvinės būsenos į generatyvinę, kai formuojasi vaisiaus organai. Šie laikotarpiai pasižymi padidėjusiu medžiagų apykaitos aktyvumu ir dideliu ląstelių dalijimosi greičiu. Augalai atspariausi spinduliuotei brandinimo ir fiziologinio sėklų ramybės laikotarpiu (lentelė). Javų pasėliai yra jautresni radiacijai sodinimo, dygimo ir sodinimo fazėse.

Rudens-žiemos-pavasario laikotarpiu apšvitintų žiemkenčių išgyvenamumas pastebimai padidėja, kai žiemkenčių pasėliai sėjami anksčiausiai nustatytais terminais. Tai akivaizdžiai paaiškinama tuo, kad apšvitinti augalai, stipriau pereidami į žiemą, visiškai sudygę, pasirodo atsparesni radiacijos poveikiui.

Panašus grūdų derliaus sumažėjimas, kai augalai apšvitinami skirtingose ​​vystymosi fazėse, buvo gautas ir kitiems augalams. Grūdinės ankštinės daržovės yra jautriausios radiacijai pumpuravimo laikotarpiu. Labiausiai pastebimas daržovių (kopūstų, burokėlių, morkų) ir bulvių derlingumo sumažėjimas, kai dygimo laikotarpiu juos veikia jonizuojanti spinduliuotė.

Visi grūdiniai augalai turi didžiausią radiojautrumą įkrovos fazėje. Atsižvelgiant į augalų biologines savybes, pastebimi tam tikri skirtumai. Taigi, avižos pasižymi didžiausiu radiojautrumu paleidimo fazės pabaigoje ir kailio atsiradimo laikotarpiu.

Žieminių grūdinių kultūrų (kviečių, rugių, miežių) grūdų derliaus sumažėjimas priklausomai nuo augalų švitinimo g-spinduliais skirtingose ​​augalų vystymosi fazėse, % neapšvitintos kontrolės

Neigiamas išorinės g-švitinimo poveikis grūdinių kultūrų produktyvumui turi mažesnį poveikį, kai jie apšvitinami dygimo fazėje. Kai augalai yra iš dalies pažeisti, padidėja derlingumas ir apskritai derliaus sumažėjimą kompensuoja antrinių ūglių formavimasis. Grūdinių kultūrų švitinimas pieno brandos metu nesukelia pastebimo varpų sterilumo padidėjimo.

Po radioaktyvių kritulių dalis jų tiesiogiai patenka ant augalų, artimiausiu metu vienaip ar kitaip paveikdama juos, o dalis vėliau patenka per šaknų sistemą, sukeldama vienokį ar kitokį poveikį. Panagrinėkime kai kurias augalų reakcijas į radiacijos žalą miško sumedėjusių augalų pavyzdžiu.

Inkstai. Vienas iš būdingų sumedėjusių augalų radiacinės žalos požymių yra viršūninių ir šoninių ūglių augimo pumpurų pažeidimas ir žūtis. Pavyzdžiui, esant 20-40 Gy sugertai dozei, išsausėja ne visi inkstai. Kai kurių iš jų ūgliai padidėja pirmąjį auginimo sezoną po švitinimo. Ūgliai labai sutrumpėję ir neturi spyglių arba turi retus pavienius spyglius vietoj kekių.

Lapai ir spygliai. Sumedėjusių augalų lapų ir spyglių pažeidimai švitinimo metu yra vienas iš svarbiausių radiacijos poveikių, nes jie susiję su medžių pažeidimais ir žūtimi. Pavyzdžiui, esant ūminiam γ-švitinimui, po 3 mėnesių 100-200 Gy dozėmis prasideda pušų pažeidimas. Praėjus 15-20 dienų po švitinimo, spyglių spalva tampa nuo tamsiai žalios iki oranžinės geltonos spalvos. Tada ši spalva atsiranda ant viso vainiko, o medžiai išdžiūsta. Esant 70-100 Gy absorbuotų dozių ribose, išoriniai pušies pažeidimo požymiai atsiranda po 6 mėnesių (spygliai pagelsta). Švitinant 5-40 Gy, stebimas atskirų spyglių kuokštelių pageltimas ant vienmečių ūglių. Esant 10-60 Gy dozėms viršutinėje pušų lajų dalyje, dvimečiai spygliai pagelsta ties 1/2-1/4 ūglio ilgio. Vartojant 60-100 Gy dozes, dvejų metų adatos visiškai žūva.

Kambis. Net ir esant dalinei kambio radiacinei žalai, medžiai tampa vėjo svaidomi ir pažeisti. Eksperimento metu daugumą medžių vėjas nulaužė per dvejus metus po apšvitinimo.

Augimas. Pušies ūglių augimo slopinimas rudenį stebimas esant 10-30 Gy sugertai dozei. Pirmaisiais metais po švitinimo ūgliai buvo 2-3 kartus trumpesni, antrąjį vegetacijos sezoną gerokai mažesni, o trečiaisiais išnyko. Žymus pušų produktyvumo sumažėjimas stebimas, kai sugerta dozė viršija 5 Gy, ir ypač pastebimas antruoju ir vėlesniais vegetacijos periodais po švitinimo. Kai sugerta dozė yra didesnė nei 25 Gy, po 2 metų produktyvumas nukrenta iki nulio Fenologija. Reakcija į apšvitą lapuočių medžiuose pasireiškia pagrindinių fenofazių pradžios poslinkiais: sulėtėja lapų atsidarymas pavasarį ir ankstyvesnis lapų kritimas. Apšvitintose ir nešvitintose želdiniuose beržuose ir drebulėse pavasario fenofazių praėjimo skirtumų praktiškai nėra, o rudenį apšvitintose drebulėse ir beržuose lapai pagelsta ir anksčiau nukrinta. Ant pušų, kurių sugertos dozės viršija 5 Gy, pastebimas ankstyvas senesnių spyglių nuskilimas. Vartojant 100-200 Gy dozes, medžių lapų žydėjimas vėluoja 7-9 dienas, kitais metais - 4-5 dienas. Po 5 metų nuo užteršimo momento fenologinis poslinkis mažėja, o po 7 metų išnyksta.

Radiacijos poveikis gyvūnams.

Radiacijos, naujo aplinkos veiksnio gyvūnų populiacijoms, poveikis skirstomas į 2 laikotarpius:

1. Pirmą kartą gyventojai atsidūrė didelės radioaktyviosios taršos sąlygomis. Yra dramatiškas poveikis gyventojams: keičiasi gyventojų amžius, lytis ir erdvinė struktūra: didėja ir mažėja mirtingumas

2. Gyventojai keletą metų gyveno radioaktyviosios taršos sąlygomis, kurioms ji davė pradžią daugybei naujų kartų. Tokiu atveju, padidėjus populiacijos individų kintamumui ir dėl radiacijos atrankos, įvyksta populiacijos radioadaptacija, kuri pasiekia aukštesnį radiacinio atsparumo lygį. Padidėjusių radioaktyvių aplinkos veiksnių poveikis šiuo laikotarpiu yra mažiau pastebimas.

Mirtingumas ir gyvenimo trukmė. Didelės radioaktyviosios spinduliuotės dozės turi žalingą poveikį gyvūnams biogeocenozėse. Taigi apšvitinant mišrų mišką 0,5 Gy/d. dozės galia. Paukščių populiacijoje mažėja individų skaičius ir žūva. Paukščių gaišimas pasižymi LD reikšmėmis 5o/30 4,6-30 Gy diapazone.

Vaisingumas. Vaisingumo lygis yra radiacijai jautresnis parametras nei mirtingumo lygis. Mažiausios vienkartinės spinduliuotės dozės, dėl kurių sumažėja dauginimosi greitis, gali būti mažesnės nei 10 % dozių, kurios yra tiesioginė gyvūnų mirties priežastis.

Nuolat vartojant mažas 90 Sr dozes į pelių kūną, sumažėja jų vados dydis. Įvairių rūšių lytinių liaukų radiojautrumas labai skiriasi; tačiau pelių patelės yra vienos jautriausių radiacijai gyvūnų. Pelių vaisingumas sumažėja po to, kai patelėms buvo skiriamos maždaug 0,2 Gy dozės. Pelių patinai yra mažiau jautrūs ir jų vaisingumui sumažinti reikia didesnės nei 3 Gy dozės. Nuolatinis pelių patelių nevaisingumas pasireiškia po 1 Gy dozės.

Dauginimosi intensyvumas iškrenta užterštose vietose dėl greitesnės suaugusių individų žūties, mažėja perų dydis.

Plėtra. Pasitaiko gyvūnų palikuonių vystymosi vėlavimo ir įvairių anomalijų. Taigi, švitinant jauniklius, jie atsilieka augant ir plunksnų vystymuisi, ypač jei švitinimas įvyko 2 dienų amžiaus, o pelės 90 Sr užterštose vietose anksčiau subręsta ir dalyvauja dauginantis.

Gyvūnų elgesys. Gyvūnų elgsenos pokytis, kai jie yra apšvitinti rentgeno ir -γ spinduliais, susideda iš to, kad organizmai atpažįsta spinduliuotės šaltinį ir jo vengia. Pelių ir žiurkių, jūrų kiaulyčių ir beždžionių elgesio y-radiacijos srityje ypatumai rodo, kad aukštesni stuburiniai gyvūnai turi galimybę nustatyti spinduliuotės šaltinio vietą ir išvengti

Pirminės reakcijos sudėtingame augalo organizme prasideda nuo radiacijos poveikio biologiškai aktyvioms molekulėms, kurios sudaro beveik visus gyvos ląstelės komponentus. Biologiniai procesai, kuriuos sukelia augalų švitinimas, yra susiję su daugybe medžiagų apykaitos reakcijų ląstelėse. Priklausomai nuo apšvitos dozės ir augalo vystymosi fazės spinduliuotės poveikio metu, vegetatyviniuose augaluose pastebimas reikšmingas medžiagų apykaitos procesų pokyčių kintamumas. Augalų objektų reakcija į gama ir rentgeno spindulių veikimą pasireiškia augimo procesų suaktyvėjimu arba slopinimu, dėl kurio pasikeičia ląstelių dalijimosi greitis.

Javų pasėliuose, apšvitintuose 20-30 Gy dozėmis, stebimas pagrindinio ūglio augimo į aukštį slopinimas, o tada, suaktyvėjus ramybės centrams, prasideda šoninių ūglių augimas, kuris išreiškiamas galingu augimu. Be to, kviečių krūmingumas gali padidėti 3 kartus. Dėl lėtinio augalo masė iki derliaus nuėmimo gali padidėti beveik 6 kartus.

Veikiant žalingoms radiacijos dozėms, augaluose atsiranda įvairių morfologinių anomalijų. Taigi, lapuose padidėja arba sumažėja jų skaičius ir dydis, keičiasi forma, vingiuoja, atsiranda asimetrija, sustorėja lapų ašmenys, atsiranda navikų, atsiranda nekrozinių dėmių. Pažeidus stiebus, stabdomas arba pagreitėja jų augimas, sutrinka lapų tvarka, keičiasi spalva, atsiranda auglių, oro šaknų. Taip pat yra šaknų augimo slopinimas arba pagreitėjimas, pagrindinės šaknies suskilimas, šoninių šaknų nebuvimas, antrinės pagrindinės šaknies atsiradimas ir navikai. Taip pat keičiasi žiedai, vaisiai, sėklos – paspartėja arba vėluoja žydėjimas, didėja arba sumažėja žiedų skaičius, keičiasi žiedų spalva, dydis ir forma; vaisių ir sėklų skaičiaus padidėjimas ar sumažėjimas, jų spalvos ir formos pasikeitimas ir kt.

Kai kuriais atvejais didelių apšvitos dozių poveikis augalams padidina vystymosi greitį, nes suaktyvėja senėjimo procesai – augalas greičiau žydi ir sunoksta. Įvairus ir... Dėl mutacijų, pavyzdžiui, kviečiuose atsiranda aukštų, žemų, žemaūgių formų, augalų šakojančiais ar šliaužiančiais stiebais. Didelėmis dozėmis augalas gali mirti.

Veikiant mažomis apšvitos dozėmis (5-10 Gy sėkloms ir 1-5 Gy vegetatyviniams augalams), stebima vadinamoji radiostimuliacija – augalų augimo ir vystymosi pagreitėjimas. Stimuliacija stebima veikiant gama, beta ir rentgeno spinduliuotei (alfa spinduliuotės įtakoje stimuliacija nepastebėta). Veikiant dideles dozes, ne tik sumažėja grūdų kiekis derliaus, bet pastebimai pakinta ir jų kokybė – dažniausiai grūdai būna smulkūs.

Taigi augalų reakcija į radiacijos poveikį yra sudėtinga ir įvairi. Molekuliniu ir ląstelių lygiu vykstantys procesai iš esmės yra panašūs visuose gyvuose organizmuose. Aukštesniuose organizavimo lygiuose atsiranda tik augalams būdingi pokyčiai, priklausantys nuo augalų organizmo įvairių audinių ir organų sandaros ir funkcijų ypatybių.

Kravčenka V.A.

Gama spinduliuotės „mažų dozių“ įtaka aukščio ir raudonųjų dobilų vystymasis ( Trifolium apsimetinėjimas L .), ir Timofejevkos pieva ( Fleumas R r A įsitempęs L ).

Įvadas

XX amžiaus viduryje intensyvūs branduolinių ginklų bandymai, atominės energijos ir jonizuojančiosios spinduliuotės panaudojimas šalies ūkyje lėmė planetos foninės radiacijos padidėjimą. Dėl šių procesų pasikeitė radiobiologinių tyrimų akcentai. Jie pradėjo daugiau dėmesio skirti spinduliuotės poveikio santykinai mažomis dozėmis, kurios ilgainiui užsitęsia, tyrimams.

Šiuo klausimu mokslininkai nesutaria.kokios radiacijos dozės laikomos mažomis. BDauguma mano, kad mažos dozės diapazonas viršija natūralų foną ir yra dešimt kartų didesnis. Viršutinė mažų dozių diapazono riba yra mažiau aiški, nes skirtingų organizmų spinduliuotės jautrumas labai skiriasi. Mažų dozių viršutinės ribos matas yra apšvitos dozė, nuo kurios per 30–60 dienų miršta 50 % tam tikros rūšies individų (LD). 50\30 ) arba 100% tiek pat laiko (LD 100/30 ). Mažų dozių diapazonas „iš viršaus“ ribojamas verte, kuri yra 2 eilėmis (šimtą kartų) mažesnė už LD 50\30 tam tikros rūšies gyvoms būtybėms (organizmams). Tuo atveju, kai žmonėms priskiriamos nedidelės dozės, kalbama apie 4-5 rad (0,04 - 0,05 Gy) dozes vienkartinio poveikio sąlygomis.

Mažų radiacijos dozių poveikisrealizuojamas atskirų jonizuojančių dalelių (kvantų) lygyje sąveikos su DNR metu (DNR šioje situacijoje laikoma taikiniu). Net vienas pataikymas į biologinį taikinį (sąveika) gali sukelti negrįžtamą geno pažeidimą (mutaciją). Genetinės informacijos pasikeitimas gali sukelti ląstelių mirtį. Taigi jonizuojanti spinduliuotė nėra vienintelis žmonijai žinomas fizinis veiksnys, neturintis slenksčio poveikio. Nes net ir esant mažiausiam poveikiui (viena jonizuojanti dalelė) gali atsirasti rimtų biologinių pasekmių (žinoma, su labai maža tikimybe). Tikimybinis spinduliuotės poveikio pobūdis atliekamas tik tiems biologiniams procesams, kurie yra tiesiogiai susiję su ląstelės genetinio aparato veikimu. Tokie efektai vystosi pagal principą „viskas arba nieko“ (jonizuojančioji dalelė pataiko į „taikinį“ arba nepataiko). Didėjant apšvitos dozei, didėja tokių elementarių įvykių skaičius, o ne jų dydis. Visi kiti biologiniai radiacijos poveikiai priklauso nuo gaunamos dozės dydžio – didėjant apšvitos dozei, poveikio išraiškingumas didėja. Pavyzdžiui, didėjant spinduliuotės dozei, didėja ląstelių dalijimosi delsimas.
Be to, esant mažoms radiacijos dozėms, kurių lygis ribojasi su natūraliu fonu, mokslininkai registruoja stimuliuojantį spinduliuotės poveikį. Šis poveikis pasireiškia padažnėjusiu ląstelių dalijimusi, pagreitėjusiu dygimu ir pagerėjusiu sėklų panašumu ir net pasėlių derliaus padidėjimu. Padaugėja viščiukų išsiritimo (mažėja jų mirtingumas, kai peri iš kiaušinių). Viščiukai geriau priauga svorio, pagerėja viščiukų kiaušinių gamyba. Didėja gyvūnų atsparumas bakterinėms ir virusinėms infekcijoms. Taigi ne tik augalams, bet net ir gyvūnams (net ir radiacijai jautrių rūšių žinduoliams) yra įvairių dozių, kurios sukelia gyvybinės veiklos stimuliavimą (1-10-25 rad). Mokslininkai šį poveikį vadina hormeze.

Reikšmingų apšvitos dozių diapazone aiškiai fiksuojama tiesinė ilgalaikio poveikio dažnio priklausomybė nuo radiacijos dozės. Mažėjant dozėms, nustatyti tokią priklausomybę darosi vis sunkiau. Kodėl natūralus radiacinis fonas, kuris milijardus metų egzistuoja kartu su gyvybe Žemėje, atlieka mutacijų „tiekėjo“ vaidmenį? Reparatyvinės sistemos pašalina didžiąją dalį mutacijų, išskyrus biologiškai būtinas. Todėl mažų spinduliuotės dozių ribose nėra tiesinės (tiesioginės) priklausomybės dozės ir poveikio santykyje, tačiau stebima banginė priklausomybė arba kreivė pasiekia plokščiakalnį. Tik remiantis tam tikra dozės verte (ji yra unikali kiekvienam organizmo tipui). Daroma prielaida, kad esant mažoms apšvitos dozėms, galimi ląstelių ar viso organizmo fiziologinių funkcijų stimuliavimo (hormezės) efektai, taip pat mutageniniai poveikiai, prilyginami natūralaus mutageninio fono poveikiui.

Temos aktualumas . Baltarusijoje statant atominę elektrinę reikia toliau aktyviai tirti „mažų dozių“ jonizuojančiosios spinduliuotės poveikį augalų organizmams.

Mokslinė naujovė: Buvo pasiūlyti nauji mechanizmai, paaiškinantys „mažų radiacijos dozių“ poveikį.
Praktinė reikšmė: Šiuo metu mažo intensyvumo spinduliuotės įtakos gyviems objektams problema yra itin įdomi ne tik teoriniu, bet ir praktiniu požiūriu. Ji tampa gyvybiškai svarbi ne tik dirbantiems atominėse elektrinėse ir stotyse ar gyvenantiems šalia jų, bet ir milijonams žmonių, esančių už tūkstančių kilometrų nuo branduolinės pramonės įmonių avarijų vietų.

Tyrimo tikslas – Stebėkite augalų švitinimo „mažomis dozėmis“ poveikį po spinduliuotės ir pasiūlykite mechanizmus, kaip paaiškinti „mažų dozių“ spinduliuotės poveikį.

medžiagos ir metodai

Tyrimo objektas – Trifolium pratense L. (pievų dobilų) augalai, išauginti iš apšvitintų sėklų. Švitinimas 5, 10 ir 20 Gy dozėmis. buvo atliktas Igur įrenginyje esant 360 R/h dozės galiai. Ekspozicijos dozės konvertavimo į sugertąją dozę koeficientas buvo lygus vienetui. Pigmentų kiekis lapuose nustatytas spektrofotometriškai. PPh.pratense daigai, išauginti durpinėje dirvoje laboratorinėmis sąlygomis (18°C, 3500 liuksų), Gammarid įrenginyje (MED-80,160 ir 300 mR/h) buvo apšvitinti 0,07 dozėmis; 0,14; 0,28 Gy. Maždaug tokias pat dozes gauna augalai, augantys teritorijose, užterštose Černobylio išmetimo radionuklidais. Statistinis duomenų apdorojimas buvo atliktas standartiniais metodais.

Rezultatai ir DISKUSIJA

T. pratense sėklos L., apšvitinti 5, 10 ir 20 Gy dozėmis, praėjus keturioms dienoms po švitinimo, kartu su nešvitintu kontroliniu mėginiu, buvo pasodinti į 1 m sklypus 2 Minsko centrinio botanikos sodo teritorijoje. Į žydėjimo fazę neįžengusių dobilų pirmojo auginio derlius parodė, kad eksperimentiniams augalams būdingi didesni vegetatyvinės masės augimo tempai ir pigmentų kiekis (1 lentelė).

1 lentelė. Fotosintetinių pigmentų kiekis lapuose

(mg/g šlapio svorio) Trifolium pratenseL., užaugę

iš apšvitintų sėklų

Absorbcija

Koncentracija lapuose (mgg)

svorio

šuniukas

sausas

dozė,

chloras

chloras

( A + b )

A  b

Karoti-

A + b

fito-

Gr

užpildyti A

užpildyti b

noids

carot

masė, g

fone

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

Pastaba: aritmetinio vidurkio reikšmės yra patikimos p<0,05.

Kitais metais vizualiai įvertinus tų pačių augalų augimo tempus vegetacijos pradžioje, nekilo abejonių dėl panašios tendencijos. Tačiau mėginių ėmimas žydėjimo laikotarpiu davė netikėtų rezultatų – mažesnis augalų, išaugintų iš apšvitintų sėklų, fitomasės padidėjimas. Iš kiekvienos vietos atrinktų 12 sodinukų biometrinė analizė atskleidė: (2 lentelė):

2 lentelė . T.pratense biometrinės charakteristikosL., išaugintas iš apšvitintų sėklų

Dozė,

Svoris, g

Ilgis

Skaičius

Gr

stiebai,

gėlės,

lapai

gėlės

stiebai

cm

PC

Kontrolė

18,2

59,03

15,4

77,33

18,7

70,34

14,8

73,24

nepaisant didesnio eksperimentinių augalų stiebų ilgio, jų bendras svoris ir lapų svoris, vartojant 10 Gy dozę, buvo beveik toks pat kaip kontrolinio.

esant 5 ir 20 Gy, lapų, žiedų ir stiebų masė buvo mažesnė nei kontrolinėje.

stiebų išsišakojimas ir žiedų skaičius buvo didesnis kontrolėje.

Trečiasis auginys yra žydėjimo fazėje, kaip ir antrasis (3 lentelė).

3 lentelė. Gėlių skaičius (vnt) ir jų svoris (g/m 2 ) raudonuosiuose dobiluose žydėjimo fazėje

pasižymėjo mažesnėmis vegetatyvinės masės augimo reikšmėmis eksperimentiniuose ploteliuose

parodė didesnį bendro žiedų skaičiaus ir jų masės perviršį kontrolinėje vietoje

Ketvirtasis auginys, prieš žydėjimo fazę, parodė didesnį fitomasės padidėjimą eksperimentiniuose ploteliuose, palyginti su kontroliniu.

Bendras dviejų sezonų vegetacijos periodo rezultatas rodo, kad nurodytos 5, 10 ir 20 Gy dozės sumažino dobilų biomasės augimą Minsko sąlygomis.

Pastebėtas poveikis yra ne pirminio, o nuotolinio spinduliuotės poveikio, kuris įvairiais augalų vystymosi tarpsniais pasireiškė skirtingais būdais, rezultatas. Nevienodo postradiacinio poveikio pasireiškimo priežastis, matyt, yra dėl genetinės dobilų ontogenezės programos pasikeitimo spinduliuojant. Šie pokyčiai sutrikdė normalią biocheminių procesų eigą, o tai ir sukėlė pastebėtą efektą.

Sėklų švitinimo postradiacinis poveikis įvairiais raudonųjų dobilų augimo tarpsniais pasireiškė skirtingai. Šio reiškinio priežastis greičiausiai yra genetinės augalų vystymosi programos sutrikimas dėl jonizuojančiosios spinduliuotės.

Bendras biomasės augimo sumažėjimas per dvejų metų augimo laikotarpį, žiedų skaičiaus ir jų masės sumažėjimas žydėjimo fazėje rodo sudėtingą dozių, vadinamų stimuliuojančia, veikimo pobūdį. Šį sudėtingumą lemia abipusė sugertos dozės įtaka, jos galia, augalų rūšinės savybės ir jų augimo sąlygos.

Gauti rezultatai pagrįstai leidžia manyti, kad terminai „stimuliuojančios spinduliuotės dozės“ yra teisingai taikomi visam augalui, kuris baigė savo vystymosi ciklą, nes stimuliavimas gali būti laikomas organizmo augimo greičio pagreitėjimu, kurį sukelia švitinimas tam tikrame jo vystymosi etape.

Literatūra:

Kravchenko V.A., Gaponenko V. I., Matsko V. P., Baribin L. M. Černobylio avarijos kaupimasis natūraliomis žolėmis ir radiacijos įtaka jų fiziologiniams ir biocheminiams parametrams // Baltarusijos ir Japonijos simpoziumo eiga " Ūminės ir vėlyvosios branduolinių katastrofų pasekmės ir Černobylis (Minskas, 1994 m. spalis), Tokio, 1994, p. 289-295.

Kravčenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P. Fiziologinis ir biologinis poveikis gama apšvitintuose augaluose ir černobylio cezio sankaupos juose // Baltarusijos ir Japonijos simpoziumo „Ūmūs ir vėlyvieji branduolinių katastrofų padariniai:“ Hirosima-Nagasakis ir Černobylis Minskas, 1994 m. spalio 3–5 d., santraukos. 59.

Kravčenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Bondar Yr.I. Radiocezio kaupimosi augaluose ypatumai ir jų fiziologinės bei biocheminės charakteristikos po Černobylio katastrofos // 2-osios tarptautinės konferencijos „Branduolinės avarijos radiobiologinės pasekmės“ santrauka, Maskva, 1994 m. spalio 25-26 d.-P.125.

Kravčenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Grushevskaya O.M. ir kt.

Kai kurių natūralių rūšių ekologinė ir fiziologinė būklė

PSRER augmenija // Vetsi AN Belarusi. Ser. bi yal. navuk.-1996.-

Nr.2.- P.85-87.

Zabolotny A.I., Budkevičius T.A., Bažanovas D.P., Kravčenka V.A., Milevičius T.A. Sėklų, epibrassinolido γ-švitinimo įtaka azoto fiksacijai ir lubinų produktyvumui užterštoje dirvojePb// Santrauka. 5-osios tarptautinės mokslinės konferencijos „Augalų augimo, vystymosi ir produktyvumo reguliavimas“, Minskas, Baltarusija, 2007 m. lapkričio 28-30 d. pranešimai - p.72.

A.I. Zabolotny, T.A. Budkevičius, V.A. Kravčenko γ prieš sėją - sėklų švitinimas ir augalų apdorojimas 24-epibrassinolidu kaip veiksniai, didinantys lubinų atsparumą švino pertekliui dirvožemyje // Tarptautinės konferencijos „Biologinis mažų jonizuojančiosios spinduliuotės dozių ir radioaktyviosios taršos poveikis“ medžiaga. aplinkos. Syktyvkaras 2009 m. rugsėjo 28 - spalio 1 d. - 314-316 p.

Heldt H.-W., Piechulla B., Augalų biochemija, JAV, 2011.-618p.

Įvairių trąšų įtaka garstyčių fotosintezės savybėms auginimo sąlygomis kadmiu užterštoje dirvoje. // J. NankinasAgric. Univ..2007.30, Nr.4, p.82-86.

Pradžia > Mokomasis ir metodinis vadovas

2.2 Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis augalams

Apskritai augalai yra atsparesni radiacijos poveikiui nei paukščiai ir žinduoliai. Švitinimas nedidelėmis dozėmis gali paskatinti augalų gyvybinę veiklą – 3 pav. – sėklų dygimas, šaknų augimo intensyvumas, žaliosios masės kaupimasis ir kt. Reikia pažymėti, kad šiame paveikslėlyje parodyta dozės kreivė tikrai kartojasi atliekant eksperimentus su plačiu mastu. įvairių augalų savybių apšvitos dozėms, sukeliančių procesų slopinimą. Kalbant apie stimuliavimą, procesų dozės charakteristikos nėra tokios akivaizdžios. Daugeliu atvejų gyvų objektų stimuliacijos pasireiškimas nepastebimas.

3 pav. Bulvių veislės sudygusių akių skaičiaus priklausomybė nuo švitinimo dozės

Didelės dozės (200 - 400 Gy) sukelia augalų išgyvenimo sumažėjimą, deformacijų atsiradimą, mutacijas, auglių atsiradimą. Augalų augimo ir vystymosi sutrikimai švitinimo metu daugiausia susiję su medžiagų apykaitos pokyčiais ir pirminių radiotoksinų atsiradimu, kurie nedideliais kiekiais skatina gyvybinę veiklą, o dideliais – slopina ir sutrikdo. Taigi apšvitintas sėklas išplovus per 24 valandas po švitinimo slopinamasis poveikis sumažėja 50-70%.

Augaluose spindulinė liga pasireiškia įvairių rūšių jonizuojančiosios spinduliuotės įtakoje. Pavojingiausios yra alfa dalelės ir neutronai, kurie sutrikdo nukleino, angliavandenių ir riebalų apykaitą augaluose. Šaknys ir jauni audiniai yra labai jautrūs spinduliuotei. Dažnas spindulinės ligos simptomas yra augimo sulėtėjimas. Pavyzdžiui, jaunų kviečių, pupų, kukurūzų ir kitų augalų augimo sulėtėjimas stebimas praėjus 20–30 valandų po švitinimo didesne nei 4 Gy doze. Tuo pačiu metu įvairūs mokslininkai įrodė, kad daugelio pasėlių ore išdžiovintų sėklų švitinimas 3-15 Gy dozėmis ne tik nesustabdo augalų augimo ir vystymosi, bet, priešingai, padeda pagreitinti daugelį biocheminių procesus. Tai buvo išreikšta plėtros pagreitėjimu ir produktyvumo didėjimu.

Nustatyti augalų rūšiniai, veisliniai ir individualūs intraveislės skirtumai tarp augalų radiojautrumo. Pavyzdžiui, tradekantijos spindulinės ligos simptomai pasireiškia apšvitinus 40 r doze, kardelių - 6000 r. Daugumos aukštesniųjų augalų mirtina spinduliuotės dozė yra 2000-3000 r (sugerta dozė yra apie 20-30 Gy), o žemesniems augalams, pavyzdžiui, mielėms, 30 000 r (300 Gy). Radiacinė liga taip pat padidina augalų jautrumą infekcinėms ligoms. Pažeisti augalai negali būti naudojami maistui ar gyvulių pašarams, nes jie gali sukelti žmonių ir gyvūnų spindulinę ligą. Augalų apsaugos nuo spindulinės ligos metodai nėra pakankamai išplėtoti.

2.3 Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis bestuburiams

Bestuburių radiacijos jautrumas labai įvairus: pusiau mirtina dozė kai kuriems ascidiniams, koelenteratams, nariuotakojams ir nematodams svyruoja nuo 30 iki 50 Gy. Moliuskams jis yra 120-200 Gy intervale, amebose ši vertė siekia 1000 Gy, o blakstienų atsparumas artimas mikroorganizmų atsparumui - LD 50 yra 3000 - 7000 Gy ribose.

Radiojautrumas priklauso ir nuo organizmo savybių visumos ir aplinkos būklės, ir nuo ontogenezės laikotarpio. Taigi Drosofiloje pusiau mirtina dozė imago stadijoje yra 950 Gy, lėliukės stadijoje 20-65 Gy, kiaušinėlių jautrumas, priklausomai nuo laiko, svyruoja nuo 2 iki 8 Gy, o lervos stadijoje – 100-250 Gy.

2.4 Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis stuburiniams gyvūnams

Stuburinių gyvūnų jautrumas radiacijos poveikiui yra daug didesnis nei ankstesnių organizmų grupių. Radiacijai atspariausios gyvatės yra tos, kurių LD 50 svyruoja nuo 80 iki 200 Gy, tritonams ir balandžiams atitinka 25-30 Gy vertes, vėžliams - 15-20 Gy, viščiukams - 10-15 Gy, balandžiams. žuvis - 5 -20 gr, graužikams 5-9 gr. Žinduoliai dar mažiau atsparūs radiacijai. Pusiau mirtina dozė šunims yra 2,5-4 Gy, o beždžionėms 2-5,5 Gy. Gyvūnai serga spinduline liga. labiausiai ištirtas prijaukinti žinduoliai ir paukščiai. Yra ūminės ir lėtinės spindulinės ligos. Ūmus pasireiškia vienkartiniu bendruoju apšvitinimu, kai apšvitos dozės: 1,5–2,0 Gy (lengva), 2,0–4,0 Gy (vidutinio stiprumo), 4,0–6,0 Gy (sunki) ir daugiau kaip 6,0 Gr (labai sunkios). Priklausomai nuo spindulinės ligos sunkumo. gyvūnams depresija, apetito praradimas, vėmimas (kiaulėms), troškulys, viduriavimas (gali būti su gleivėmis, krauju), trumpalaikis kūno temperatūros padidėjimas, plaukų slinkimas (ypač avims), kraujavimas ant gleivinės, nusilpimas. širdies veikla, limfopenija ir leukopenija. Ypatingai sunkiais atvejais yra netvirta eisena, raumenų mėšlungis, viduriavimas ir mirtis. Išgijimas įmanomas sergant lengva ar vidutinio sunkumo liga. Lėtinė spindulinė liga. išsivysto ilgai veikiant mažoms bendrosios gama spinduliuotės ar į organizmą patenkančių radioaktyviųjų medžiagų dozėms. Jį lydi laipsniškas širdies veiklos susilpnėjimas, endokrininių liaukų funkcijos sutrikimas, išsekimas ir atsparumo infekcinėms ligoms silpnėjimas. Prieš gydymą gyvūnai pašalinami iš užterštos zonos, radioaktyviosios medžiagos pašalinamos nuo išorinių paviršių vandeniu, plovikliais ir kitomis priemonėmis. Ligos pradžioje rekomenduojamas kraujo perpylimas arba kraujo pakaitalai, į veną leisti 25-40% gliukozės tirpalo su askorbo rūgštimi. Užsikrėtus per virškinamąjį traktą, naudojami adsorbentai (vandeninis kaulų miltų arba bario sulfato mišinys su kalio jodidu), užsikrėtus per plaučius – atsikosėjimą lengvinantys vaistai.

Gyvūnams pažeidžiant vidų, iš organizmo išsiskiria radioaktyvios medžiagos, teršiančios išorinę aplinką, kurios gali patekti į žmogaus organizmą su maistu (pienu, mėsa, kiaušiniais). Gaminiai iš gyvūnų, paveiktų radiacijos, nenaudojami kaip maistas ar pašaras, nes gali sukelti jiems spindulinę ligą.

2.5 Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis žmonėms

Iki šiol sukauptas didelis medžiagos kiekis, gautas atliekant eksperimentus su gyvūnais, taip pat remiantis ilgalaikių radiologų, radiologų ir kitų asmenų, patyrusių jonizuojančiąją spinduliuotę, sveikatos būklės duomenų apibendrinimu, rodo, kad vienkartinis vienodas viso kūno gama apšvitinimas, atsiranda pasekmės, apibendrintos 1 lentelėje. 1 lentelė. Vieno vienodo viso kūno gama apšvitinimo pasekmės

Dozė, Gy *	Pasekmės
	mirtis įvyksta per kelias valandas ar dienas dėl centrinės nervų sistemos pažeidimo.
	mirtis ištinka per vieną ar dvi savaites dėl vidinių kraujavimų.
	50% nukentėjusiųjų miršta per vieną ar du mėnesius dėl kaulų čiulpų ląstelių pažeidimo.
	negalia. Galima mirtis.
	žemesnis radiacinės ligos išsivystymo lygis.
	trumpalaikiai nedideli kraujo sudėties pokyčiai.
	švitinimas skrandžio fluoroskopijos metu (vienkartinis).
	leistina avarinė personalo apšvita (vienkartinė).
	leistina avarinė gyventojų apšvita (vienkartinė).
	leistina personalo apšvita normaliomis sąlygomis per metus.
	leistina gyventojų apšvita normaliomis sąlygomis per metus.
	vidutinė metinė ekvivalentinė radiacijos dozė dėl visų spinduliuotės šaltinių.

* - γ ir elektronų švitinimo atveju sugertoji dozė (Gy) yra lygi ekvivalentinei dozei (Sv).

Radiacinė liga yra liga, kuri atsiranda dėl įvairių rūšių jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio. Žmones, gyvūnus, mikroorganizmus ir augalus iš išorės nuolat veikia žemės plutos gama spinduliuotė, kosminiai spinduliai, o iš vidaus juos apšvitina radioaktyviosios medžiagos, kurios žmogaus organizme randamos nedideliais kiekiais (46 K, 226 Ra, 222). Rn, 14 C ir kt.). Radiacinės ligos vystymasis. atsiranda tik tada, kai bendra apšvitos dozė pradeda viršyti natūralų radioaktyvųjį foną. Spinduliuotės gebėjimas sukelti spindulinę ligą priklauso nuo jonizuojančiosios spinduliuotės biologinio poveikio; Kuo didesnė sugertoji spinduliuotės dozė, tuo ryškesnis žalingas spinduliuotės poveikis.

Žmonėms spindulinę ligą gali sukelti išorinė spinduliuotė, kai jos šaltinis yra už kūno, ir vidinė spinduliuotė, kai radioaktyviosios medžiagos patenka į organizmą su įkvepiamu oru, per virškinamąjį traktą ar odą. Spindulinė liga gali išsivystyti santykinai vienodai apšvitinus visą kūną, bet kurį organą ar kūno dalį. Yra ūminė spindulinė liga, atsirandanti dėl vienos bendros apšvitos santykinai didelėmis dozėmis (šimtai radi), ir lėtinė forma, kuri gali būti ūminės spindulinės ligos arba lėtinio mažų dozių (radų vienetų) poveikio.

Bendrosios klinikinės spindulinės ligos apraiškos daugiausia priklauso nuo visos gautos dozės. Kai vienkartinė bendra dozė yra iki 100 r (maždaug 1 Gy), atsiranda palyginti nedideli pakitimai, kurie gali būti laikomi vadinamosios priešligos būsena. Didesnės nei 100 r dozės sukelia įvairias įvairaus sunkumo spindulinės ligos formas (kaulų čiulpų, žarnyno), kurių pagrindiniai spindulinės ligos pasireiškimai ir baigtis daugiausia priklauso nuo kraujodaros organų pažeidimo laipsnio.

Vienkartinio bendro poveikio dozės, didesnės nei 600 r (daugiau nei 6 Gy), laikomos absoliučiai mirtinomis; Mirtis įvyksta per 1–2 mėnesius po švitinimo. Būdingiausia ūminės spindulinės ligos forma iš pradžių, po kelių minučių ar valandų, gavusiesiems didesnę nei 200 r dozę, pasireiškia pirminės reakcijos (pykinimas, vėmimas, bendras silpnumas). Po 3-4 dienų simptomai atslūgsta, prasideda įsivaizduojamos gerovės laikotarpis. Tačiau išsamus klinikinis tyrimas atskleidžia tolesnę ligos raidą. Šis laikotarpis trunka nuo 14-15 dienų iki 4-5 savaičių.

Vėliau pablogėja bendra būklė, didėja silpnumas, atsiranda kraujavimas, pakyla kūno temperatūra. Leukocitų skaičius periferiniame kraujyje po trumpalaikio padidėjimo laipsniškai mažėja, mažėja (dėl kraujodaros organų pažeidimo) iki itin mažo skaičiaus (radiacinė leukopenija), o tai lemia sepsio ir kraujavimo vystymąsi. Šio laikotarpio trukmė yra 2-3 savaitės.

Yra ir kitų spindulinės ligos formų. Pavyzdžiui, apšvitinus nuo 1000 iki 5000 r (10-50 Gy) dozėmis, išsivysto žarnyno spindulinės ligos forma, kuriai daugiausia būdingas žarnyno pažeidimas, dėl kurio sutrinka vandens-druskų apykaita (dėl gausaus viduriavimo) ir pablogėja kraujotaka. tiražu. Šia forma sergantis žmogus paprastai miršta per pirmąją dieną, apeidamas įprastas spindulinės ligos vystymosi fazes. Visiškai apšvitinus didesnėmis kaip 5000 r (daugiau nei 50 Gy) dozėmis, mirtis įvyksta po 1–3 dienų arba net paties švitinimo metu dėl smegenų audinio pažeidimo (ši spindulinės ligos forma vadinama smegenų liga). Kitas žmonių ir gyvūnų spindulinės ligos formas daugiausia lemia apšvitos vieta.

Spindulinės ligos eigos ir sutrikimų laipsnio ypatumai priklauso nuo individualaus ir amžiaus jautrumo; Vaikai ir pagyvenę žmonės yra mažiau atsparūs spinduliuotei, todėl nuo mažesnės spinduliuotės dozės gali patirti sunkių traumų. Embriono vystymosi laikotarpiu kūno audiniai yra ypač jautrūs radiacijos poveikiui, todėl nėščiųjų švitinimas (pavyzdžiui, spindulinės terapijos taikymas) yra nepageidautinas net mažomis dozėmis.

Kūno atsigavimo procesas po švitinimo vidutinėmis dozėmis vyksta greitai. Esant lengvoms spindulinės ligos formoms, ryškių klinikinių apraiškų gali nebūti. Sergant sunkesnėmis spindulinės ligos formomis, visiško pasveikimo laikotarpis kartais trunka iki metų ar ilgiau. Kaip ilgalaikės spindulinės ligos apraiškos, pastebimas moterų nevaisingumas, o vyrams – spermos trūkumas; šie pokyčiai dažnai yra laikini. Praėjus daugeliui mėnesių ir net metų po švitinimo, kartais atsiranda lęšiuko drumstumas (vadinamoji radiacinė katarakta). Po ūmios spindulinės ligos kartais išlieka nuolatinių neurozinių apraiškų, židininių kraujotakos sutrikimų; gali išsivystyti skleroziniai pokyčiai, piktybiniai navikai, leukemija, atsirasti palikuonių vystymosi defektų ir paveldimų ligų.

Būdingi lėtinės spindulinės ligos požymiai yra jos eigos trukmė ir banguotumas. Taip yra dėl žalos apraiškų, viena vertus, ir atkuriamųjų bei adaptacinių reakcijų, kita vertus. Kai daugiausia pažeidžiamas konkretus organas ar audinys, atsiranda neatitikimas tarp pažeistų struktūrų pažeidimo gylio ir silpnai išreikštų ar vėlai atsirandančių bendrų organizmo reakcijų požymių.

Ankstyvosiose stadijose pagrindinės klinikinės apraiškos yra įvairūs vidaus organų funkcijų ir visų pirma širdies ir kraujagyslių sistemos nervų reguliavimo sutrikimai. Gali pasikeisti virškinimo trakto fermentinis aktyvumas ir sekrecinė-motorinė funkcija; fiziologinės kraujodaros regeneracijos sutrikimai sukelia leukopenijos vystymąsi. Toliau švitinant ir progresuojant ligai, visos apraiškos pablogėja.

Ūminės spindulinės ligos gydymas skirtas kraujodaros organų normalizavimui (kaulų čiulpų transplantacija, kraujo perpylimas, nukleorūgščių preparatų, kraujodaros stimuliatorių skyrimas), kova su infekcija (antibiotikais), kraujavimo prevencija (vitaminai), intoksikacijos (kraujo nutekėjimo) mažinimas, kraujo pakeitimas), veikiantys nervų sistemą ir kt. Lėtinės spindulinės ligos gydymui. paskirti dietą, kurioje gausu baltymų ir vitaminų, ilgalaikį buvimą gryname ore, fizinę terapiją; simptominiai vaistai (širdies, neurotropiniai, normalizuojantys virškinamojo trakto funkciją ir kt.). Jei kraujodaros sutrikimas, vartokite ją stimuliuojančius vaistus.

Įstatymais priimti radioizotopų didžiausių leistinų dozių ir koncentracijų standartai įvairioms pramonės šakoms ir profesinėms grupėms nustatomi atsižvelgiant į bendrą ne didesnės kaip 50 mSv/metų (5 rad/metų) dozės apšvitą ir garantuoja darbo su šiomis medžiagomis saugumą. Apšvitos pavojus gali kilti pažeidus darbo apsaugos taisykles arba ekstremaliomis situacijomis, karo sąlygomis (priešo panaudojimas atominiais ginklais).

Atominiai sprogimai smarkiai padidina išorinės aplinkos taršą radioaktyviaisiais skilimo produktais, dėl to radioaktyviojo jodo (111 I), stroncio (90 Sr), cezio (137 Cs), anglies (14 C), plutonio (239) kiekis. Pu) ir kiti didėja. Kyla grėsmė sveikatai pavojingos spinduliuotės poveikiu ir daugėja paveldimų ligų. Tokiais atvejais apsauga nuo jonizuojančiosios spinduliuotės yra labai svarbi siekiant užkirsti kelią spindulinės ligos vystymuisi.

2.5.1 Dozės, kurias žmonės gauna iš įvairių šaltinių Radiacijos poveikis žmogui yra labai įvairus; priklausomai nuo šaltinių vietos, palyginti su spinduliuote veikiančiu kūnu, jis gali būti: - išorinis; - vidinis. Priklausomai nuo kilmės: - natūralus; - technogeninis (antropogeninis). Priklausomai nuo fizinė būsena.nuklidai: - dujiniai; - skysti; - kieti. Priklausomai nuo aktyvumo: - labai aktyvus; - mažas aktyvumas. Priklausomai nuo jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinio vietos: - antžeminis; - kosminis. Dozės, kurias žmogus gauna iš natūralių šaltinių gali labai skirtis priklausomai nuo gyvenamosios ir darbo vietos. Taigi kalnų ir kraštovaizdžių su padidėjusia fonine spinduliuote gyventojai gali gauti kelis kartus didesnes dozes nei metinė lygumų gyventojų apkrova. Pilotai ir alpinistai taip pat gauna papildomą radiacijos apšvitą. Leistinos ribos pateiktos 10 punkte – radiacinės saugos normos, o diagramoje – paveiksle – 4 pateikiamos žmogaus iš įvairių šaltinių gautų dozių reikšmės. dozių, gautų iš televizoriaus ir kompiuterių ekranų, leistinos apšvitos vertės, dozių, gautų iš dantų ir skrandžio rentgeno spindulių, ir, galiausiai, planuojama dozė avarinės apšvitos metu. Kai kurių technogeninės kilmės radionuklidų kiekis maisto produktuose taip pat yra standartizuota vertė. Tai visų pirma taikoma radionuklidams ceziui-137 ir stronciui-90. Diagramoje – 5 pav. – parodytas K-40 kiekis maisto produktuose, lyginant su leistinu Cs-137 ir Sr-90. Kaip matyti iš diagramos, daugelyje maisto produktų natūralaus radionuklido K 40 kiekis yra lygus. reikšminga vertė, palyginti su leistinu Cs -137 ir Sr-90 kiekiu. Teritorijų, kuriose yra didelis antropogeninis užterštumas ceziu ir stronciu, dirvožemyje kalio-40 kiekis, kaip taisyklė, daug kartų viršija vidutines bendras Cs 137 ir Sr 90 vertes. Radioaktyviojo kalio indėlis sudaro 12,3 % viso vidutinio žmogaus kaulų čiulpų natūralaus foninio apšvitinimo lygio ir sudaro didžiąją dalį vidinio apšvitinimo.

Natūralus žmogaus kaulų čiulpų, vieno jautriausių organų, apšvitinimas susideda iš kosminių šaltinių, kurių bendra vertė siekia 50 μR/metus, litosferinių ir atmosferinių šaltinių vertė taip pat lygi 50 μR/metus.

Iš organizme randamų elementų reikšmingą vaidmenį atlieka K 40, kuris duoda 15 μR/metus, mažesnį indėlį įneša kiti elementai, esantys žmogaus kūno viduje – 6 pav. – radonas – kraujyje adsorbuotas 222 duoda 3 μR/metus, anglis - 14 - 1,6 mikroR/metus, radonas - 226 ir radonas -228 ir dukteriniai jų skilimo produktai taip pat iš viso duoda 1,6 mikroR/metus, galiausiai polonis - 210 ir dukterinis skilimas produktai duoda 0,4 mikroR/metus.

2.6 Lyginamosios radiojautrumo vertės

2 lentelė. Įvairių organizmų grupių radiojautrumas

Objektas	LD 50 , gr
Bakterijos
Aukštesni augalai
Bestuburiai
Stuburiniai gyvūnai

Kaip matyti iš lentelės, gyvosios gamtos atsparumo spinduliuotei diapazonas yra gana platus. Mikroorganizmai yra atspariausi jonizuojančiosios spinduliuotės poveikiui – dozės, galinčios sukelti jų mirtį, siekia šimtus ir tūkstančius pilkų. Bestuburiams gyvūnams mirtinų dozių diapazonas paprastai yra eilės tvarka mažesnis už šias vertes, o stuburiniams – dešimtys pilkų, čia žinduoliai yra jautriausi radiacijos poveikiui. Remiantis 2 lentelės duomenimis, galime daryti išvadą, kad sudėtingėjant biologinei objektų organizacijai, jų atsparumas radiacijai smarkiai mažėja.

Paprastai gyvūnai, apšvitinti 5–10 Gy doze, gyvena vidutiniškai (su kai kuriomis išimtimis) nuo kelių dienų iki kelių savaičių. Radiacinis sindromas šioje apšvitos dozių diapazone vadinamas „kaulų čiulpais“ arba „hematopoetiniu“, nes jo baigtį lemia organizmo kraujodaros sistemos, pirmiausia kaulų čiulpų, pažeidimas. Dėl didelio ląstelių dalijimosi procesų slopinimo įvyksta kaulų čiulpų sunaikinimas. Spindulinės ligos baigčiai didelės įtakos turi kraujodaros organų gebėjimas atsistatyti, kuris priklauso nuo išlikusių kamieninių ląstelių skaičiaus.

Dozių diapazone nuo 10 iki 100 Gy žinduolių vidutinė gyvenimo trukmė praktiškai nepriklauso nuo sugertos dozės ir vidutiniškai yra 3,5 dienos. Vidutinės gyvenimo trukmės nepriklausomybės nuo apšvitos dozės poveikis buvo vadinamas „3,5 dienos efektu“, o atsiradęs radiacijos sindromas – „virškinimo trakto“. Mirtina šio sindromo baigtis siejama su žarnyno ir skrandžio gleivinės pažeidimu, dideliu greitai besidalijančių epitelio ląstelių jautrumu spinduliuotei ir gaurelių apšvitimu.

Švitinimas didesnėmis kaip 100 Gy dozėmis sukelia žinduolių mirtį, kuri įvyksta per pirmąsias kelias dienas ar net kelias valandas. Mirštantiems gyvūnams būdingi aiškūs centrinės nervų sistemos pažeidimo požymiai, todėl šis radiacijos sindromas vadinamas "smegenų". Yra staigus nervinių ląstelių gyvybinės veiklos slopinimas, kurio reakcija į švitinimą iš esmės skiriasi nuo kaulų čiulpų ir žarnyno reakcijos, kai nėra ląstelių nuostolių.

Jei sugerta dozė pasiekia 1000 Gy ar daugiau, gyvūnai iškart miršta „po spinduliu“. Tokios žalos mechanizmas gali būti susijęs su tuo, kad makromolekulėms daroma didžiulė struktūrinė žala. Radiacinis sindromas, kurį sukelia tokių didelių jonizuojančiosios spinduliuotės dozių poveikis, kartais vadinamas molekuline mirtimi.

Organizmo reakcijoje į jonizuojančiosios spinduliuotės veikimą galima sąlygiškai išskirti tris stadijas, kurios laikui bėgant vystosi nuosekliai; fizinės reakcijos, biofiziniai procesai ir bendrieji biologiniai pokyčiai. Fizinis etapas – energijos absorbcija, atomų ir molekulių jonizacija ir sužadinimas, radikalų susidarymas – vyksta per mikro ir milisekundes. Biofiziniai procesai – vidinės ir tarpmolekulinės energijos perdavimas, radikalų sąveika tarpusavyje ir su nepažeistomis molekulėmis, intramolekuliniai pokyčiai – vyksta per sekundes – milisekundes. Bendrieji biologiniai pokyčiai ląstelėje ir organizme – stabilių modifikuotų molekulių susidarymas, genetinio kodo, transkripcijos ir transliacijos sutrikimas, biocheminiai, fiziologiniai ir morfologiniai pokyčiai ląstelėse ir audiniuose, kartais pasibaigiantys organizmo mirtimi, gali įvykti per kelias minutes. - dienų arba ištempti metus.

Nustatyta, kad skirtingi organai ir audiniai labai skiriasi savo jautrumu jonizuojančiai spinduliuotei, taip pat savo vaidmeniu radiacinėje patologijoje ir galutinėje ligos baigtyje. Atsižvelgiant į morfologinius pokyčius, jų radiojautrumas (jautrumo mažėjimo tvarka) išdėstomas tokia seka:

Hematopoetiniai organai;

Lytinės liaukos;

Gleivinės, seilių, prakaito ir riebalinės liaukos, plaukų papilės, epidermis;

Virškinimo trakto;

Kvėpavimo sistema;

Endokrininės liaukos (antinksčiai, hipofizė, skydliaukė, kasos salelės, prieskydinės liaukos);

Išskyrimo organai;

Raumenys ir jungiamasis audinys;

Somatinis kaulų ir kremzlių audinys;

Nervinis audinys.

Kraujodaros organai yra jautriausi radiacijai, kaulų čiulpų, užkrūčio liaukos, blužnies, limfmazgių pažeidimas yra vienas iš svarbiausių ūminės spindulinės ligos pasireiškimų. Reikšmingi morfologiniai ir funkciniai sutrikimai pastebimi visuose kraujodaros organuose, kraujo sistemos pakitimus galima nustatyti netrukus po apšvitos ir net esant santykinai mažoms apšvitos dozėms.

Paprastai ląstelių sunaikinimo procesas skirstomas į tris etapus. Pirmajam, trunkančiam apie 3 valandas, būdingas santykinis ląstelių kiekio pastovumas kraujodaros audiniuose. Antrasis etapas apima laiko intervalą nuo 3 iki 7 valandų po švitinimo, jam būdingas aštrus ir gilus kaulų čiulpų ir limfoidinių audinių sunaikinimas (ląstelių skaičius kaulų čiulpų audinyje gali sumažėti daugiau nei per pusę). Trečiajame etape ląstelių sunaikinimo greitis sulėtėja ir toliau mažėja ląstelių skaičius kaulų čiulpuose dėl reprodukcinės mirties, taip pat vykstančios kai kurių ląstelių diferenciacijos ir migracijos į kraują. Trečiojo etapo trukmė proporcinga apšvitos dozei.