1.2 Предмет и задачи радиоэкологии

Выдающуюся роль в развитии представлений о роли радиоактивных веществ в жизни организмов и закономерностях их миграции в биосфере сыграли труды основоположника биогеохимии советского академика В.И.Вернадского и его учеников. Термин «радиоэкология» был предложен в 1956 г. независимо друг от друга советскими учеными А. М. Кузиным и А. А. Передельскимм и американским профессором Е.Одумом. Впервые развернутое определение задач радиоэкологии было сформулировано А. Передельским в 1957 г.:

«Радиоэкология - наука о взаимоотношениях в природе радиоактивной среды и организмов и их сообществ, о миграциях и концентрациях радиоэлементов вследствие деятельности организмов, об экологических цепях радиоактивного питания и индикаторных видах, указывающих на присутствие значительных залеганий радиоактивных руд и радиоактивных загрязнений, о качественных и количественных изменениях в растительном и животном населении под влиянием внешних и находящихся внутри организма изменений уровня радиоактивности»(74).

Радиоэкология — наука, изучающая особенности существования организмов и сообществ растений и животных в естественной среде обитания, загрязненной радиоактивными веществами. Радиоэкология является частью биоэкологии (55).

По мнению Е. Одума, задачи радиоэкологии заключаются в исследовании действия ионизирующего излучения на особи, популяции, сообщества и экосистемы, а также в изучении миграции радионуклидов в среде обитания и роли животных в их распределении.

В самых ранних радиоэкологических исследованиях основное внимание было обращено на изучение особенностей накопления тяжелых естественных радионуклидов (ура­на, радия, тория) растениями. Это объясня­лось, прежде всего, разработкой биогеохимического метода поисков урана. К этому же времени относится и начало изучения био­логического действия ионизирующего излу­чения на живые организмы в местах с повышенным содержанием естественных радио­нуклидов; определение доли естественной радиоактивности в общей облученности живых организмов; исследование миграции и концентрирования естественных радионуклидов в биосфере и установление роли естественной радиоактивности в жизненных процессах и общей эволюции живого. Было установлено, что живой ор­ганизм в процессе своего развития и жизнедеятельности всегда подвергался как внеш­нему облучению, так и внутреннему облучению(54).

Уже в первых исследованиях было выяв­лено, что накопление радионуклидов в тка­нях животных и растений происходит по-разному и выра­жает видовую специфику. Избирательность тканей по отношению к определенным радионуклидам наиболее отчетливо проявля­ется в животном мире, поскольку в тканях животных протекают более сложно дифференцированные процессы, чем в растительных организмах. Однако в полной мере ценность полученных резуль­татов выявилась после возникновения угро­зы радиоактивного загрязнения биосферы вследствие ядерных испытаний. С этого вре­мени начинается изучение радиоактивности окружающей среды и живых организмов (55).

В связи с созданием атомной (1945 г.), а затем и водородной бомбы и их испыта­ниями, когда в биосферу планеты стали по­ступать в большом объеме искусственные радионуклиды, получили развитие исследо­вания проблем воздействия искусственных радионуклидов на живые организмы. Выбра­сываемые во время взрыва в верхние слои атмосферы радионуклиды быстро распро­странялись с воздушными течениями по все­му земному шару, выпадая на поверхность суши и Мирового океана. Радиоактивный фон Земли, который в течение тысячеле­тий оставался относительно постоянным, стал из года в год возрастать, искусственные радионуклиды включались в биогеохими­ческие циклы миграции химических эле­ментов в наземных и водных экосистемах. Вследствие этого помимо облучения от ес­тественного радиоактивного фона все живые организмы, в том числе человек, стали объек­тами воздействия искусственных радионук­лидов. Кроме того, в конце 1950-х—начале 1960-х гг. произошли две крупные аварии на предприятиях ядерной промышленнос­ти: Кыштымская (сентябрь 1957 г., Россия), и на заводе в Уиндскейле (октябрь 1957 г., Великобритания). В результате увеличилось число территорий с высоким уровнем загрязнения радионуклидами искусственного происхождения. В это время основные проблемы радиоэкологии стали связывать с экологическими аспектами безопасного использования ядерной энергетики и начинающегося применения радиационных биотехнологий. После аварии на Чернобыльской АЭС произошло резкое ужесточение требований к системам безопасности АЭС, а также значительное расширение территорий, на которых мигрируют искусственные радионуклиды. Поэтому возрастает число исследований о воздействии ионизирующих излучений на все компоненты природных и агроэкосистем. Глобальный контроль за состоянием при­родной среды, который начал осуществлять­ся в этот период, позволил изучить законо­мерности миграции по пищевым цепочкам в различных экосистемах Земли стронция-90 и цезия-137 (основных долгоживущих ис­кусственных радионуклидов в составе сме­си продуктов деления). А также особеннос­ти накопления растениями и животными большого набора радиоактивных продуктов деления, радионуклидов с наведенной ак­тивностью, некоторых трансурановых эле­ментов. Были оценены закономерности на­копления искусственных радионуклидов в сельскохозяйственной продукции расти­тельного и животного происхождения в раз­личных биогеохимических условиях внеш­ней среды, получены данные о действии ионизирующего излучения на растения и животных, находящихся в естественных экосистемах с высоким уровнем радиоактивного загрязнения. Полученные результаты стали основой для определения дозовых нагрузок на население, животный и растительный мир и объективного анализа последствий загрязнения биосферы глобальными радиоактивными выпадениями после ядерных испытаний (55).

Современная радиоэкология представляет собой разветвленную отрасль науки, в которой с учетом специфических особенностей объектов природной среды, выделяют два крупных направления: радиоэкологию гидробиоценозов или водную радиоэкологию, и радиоэкологию наземных биогеоценозов. Основные задачи водной радиоэко­логии — изучение миграции радионуклидов в гидробиоценозах и действия ионизирую­щего излучения на гидробионты и околоводные сообще­ства растений и животных. Одна из приклад­ных задач этого направления — обеспечение охраны водной среды от радиоактивного загрязнения. Особенно важно изучение эко­логии рыб, обитающих в загрязненных радионуклидами водоемах, поскольку рыба яв­ляется существенным компонентом пище­вого рациона человека (9).

Один из разделов радиоэкологии назем­ных биогеоценозов — лесная радиоэколо­гия изучает закономерности миграции радионуклидов в лесных экологических системах и действие ионизирующих излучений на лесные биогеоценозы. Лесная радиоэкология разрабатывает научно-методические основы для обеспечения устойчивости лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения.

Появление лесной радиоэкологии, как и радиоэкологии в целом, связано с освоением атомной энергии и, как следствие, рассеиванием искусственных радионуклидов в биосфере. Первые радиоэкологические исследования в России были начаты по инициативе В. И. Вернадского еще в начале XX в. Существенный вклад в развитие лесной радиоэкологии был внесен А. X. Сперроу в Брукхевенской национальной лаборатории США. Совместно с Г. М. Вудвелом он изучил радиочувствительность более 200 видов древесных пород (49, 106,)

Лес служит своеобразным аккумулято­ром радионуклидов при глобальных выпа­дениях или выпадениях из переносимого ветром радиоактивного облака. Пиломате­риалы, дрова, грибы, ягоды и другие продук­ты леса при повышенном содержании в них радионуклидов могут стать источником об­лучения человека.

Расширение исследований по изучению поведения искусственных и естественных радионуклидов в пищевых цепочках, с учас­тием сельскохозяйственных растений и жи­вотных, привело к выделению в самостоя­тельный раздел сельскохозяйственной радиоэкологии (60).

Изучением закономерностей накопления, распределения, выведения и влияния на организм аккумулированных в нем радионук­лидов и внешнего облучения занимается экспериментальная радиоэкология. Здесь наименее изученным вопросом является ра­диочувствительность различных живых ор­ганизмов.

Успехи радиоэкологии в значительной степени зависят от разработки методов экологической дозиметрии, основная задача которой состоит в оценке доз излучения, получаемых организмами в среде их обита­ния.

Каждое направление современной ра­диоэкологии имеет свои задачи и перспек­тивы развития, но в практическом отноше­нии наиболее важным является изучение закономерностей миграции радионуклидов по пищевым цепочкам — в целях решения проблемы максимального снижения их по­ступления в организм человека.