6 Радиационное воздействие на сообщества живых организмов

Поступление радионуклидов во внешнюю среду неиз­бежно связано с дополнительным облучением живых организмов от искусственных источников ионизирующего излучения. Всесто­ронняя оценка последствий использования ядерной энергии предпо­лагает детальное исследование влияния облучения на объек­ты окружающей среды—микроорганизмы, растения и животных и их сообщества с целью анализа ра­диационной безопасности применения ионизирующих излучений в экологической перспективе.

При облучении природных экосистем реализация радиаци­онного воздействия осуществляется одновременно на различных уровнях интеграции биологических процессов, начиная от молеку­лярного и клеточного и кончая популяционным и биогеоценотическим.

Биогеоценотический уровень радиационных изменений в при­роде—это не просто суммирование радиационных эффектов отдельных организмов, их популяций, а специфически сложная система ответных реакций биогеоценоза, как целостного природного обра­зования (4).

Одним из факторов, определяющих особенности проявления радиационных эффектов в биогеоценозах, является режим облучения, который можно охарактеризовать мощностью поглощенной дозы, продолжительностью воздействия ионизирующих излучений (кумулятивной поглощенной дозой) и типом излучения.

Если источником излучения служат мигрирующие в природных сообществах радионуклиды, то распределение поглощенных доз в биогеоценозе выглядит очень сложно. При этом суммарная доза облучения живых организмов складывается из дозы внешнего облучения (от излучателей, находящихся вне объекта облучения) и дозы от инкорпорированных излучателей (от радионуклидов, которые включены в ткани растений и животных вследствие биологического усвоения). К внешнему облучению надо также отнести воздействие первично сорбированных на поверхностях растений и животных радионуклидов (4).

Если источником излучения являются оседающие из атмосферы радиоактивные вещества, то выпадающие радионуклиды представляют собой смеси радиоактивных продуктов деления различного возраста, а испускаемые ими излучения — смешанное β-и γ-излучение. В молодой смеси продуктов деления, возраст которой не превышает 10 суток, на каждый γ-квант приходится приблизительно 1 β-частица, а для более старых смесей это отношение в несколько раз ниже. Средние энергии β-частиц и γ-квантов для молодых смесей продуктов деления приблизительно одинаковы, а для выдержанных смесей общая энергия β -излучения в несколько раз выше (4).

Значимость действия β - и γ -излучений при радиоактивных выпадениях с экологической точки зрения существенно различна. Дело в том, что β -излучение—слабопроникающее, поэтому после оседания радионуклидов на внешние покровы животных излучение, воздействует лишь на поверхностные слои тканей животных и существенной опасности не представляет. Вклад β -излучения в поглощенную дозу внутренних органов животных относительно невелик, так как размеры крупных животных значительно превышают длину пробега β-частиц. Кроме того, при малом отношении площади поверхности тела животных к их массе количество задержанных радионуклидов на животных при оседании радиоактивных аэрозолей невелико. Для мелких животных, размеры которых сравнимы с длиной пробега β-частиц, значение этого вида излучения в лучевых эффектах возрастает.

Совершенно иную роль играет β -излучение в радиационном поражении растений. Растительный покров представляет в большинстве случаев хороший фильтр для оседающих из воздуха радиоактивных аэрозолей. У большинства растений отношение площади поверхности к массе значительно выше, чем у животных, поэтому относительная доля β-излучения, поглощенного в фитомассе, существенно выше доли γ-излучения. При воздушном выпадении смеси β-, γ -излучающих нуклидов основное значение в лучевом повреждении может иметь β-излучение, т.к. осевшие на открытые части растений β-излучатели производят облучение жизненно важных органов (4,49)

Дозы облучения различных компонентов природных биогеоценозов в поле излучений, созданном мигрирующими радионуклидами, варьируют в широких пределах. Причем, мощности доз облучения разных ингредиентов сообществ также изменяются во времени вследствие разнях темпов накопления радионуклидов растениями и животными и их очищения. При разовом поступлении радиоактивных аэрозолей в биогеоценоз в первый период после выпадении наибольшие поглощенные дозы наблюдаются в надземных частях растений, а также у животных, обитающих в этой части биогеоценоза (например, у птиц в гнездах, листогрызущих насекомых и т. п.). В последующий период, по мере миграции радиоактивных веществ на поверхность почвы, максимальные поглощенные дозы приходятся на нижние части стеблей, верхние части корней, семена растений, находящиеся в поверхностном слое почвы. Особенно важное значение для популяций растений имеет повышенное облучение почек, расположенных в верхнем слое почвы, что может снизить потенцию вегетативного размножения растений. В это время сильному облучению подвергаются также животные, обитающие в лесной подстилке и в верхнем горизонте почвы.

В разных типах лесных биогеоценозов (лиственных и хвойных) спустя одно и то же время после оседания радиоактивных аэрозолей для одной и той же точки расположения в надземной части растительного сообщества дозы облучения могут различаться в три раза.

Экологические последствия, связанные с неравномерностью распределения поглощенных доз, обусловленных мигрирующими в биогеоценозах радионуклидами, весьма разнообразен. Например, задерживание радионуклидов кронами лесных биогеоценозов приводит к снижению облучения подроста, повышая его выживаемость и обеспечивая лесовозобновление при поражении древостоев. Нахождение животных в норах обусловливает уменьшение дозовых нагрузок на них вследствие экранирующего влияния почвы и т. п.

При облучении биогеоценоза последствия воздействия ионизирующих излучений определяются, с одной стороны, непосред­ственным влиянием излучений на его отдельные компоненты (так называемые первичные радиационные эффекты), а с другой, они являются результатом вторичных процессов, начало которым кла­дут первичные радиационные изменения (эти радиационные эф­фекты принято считать вторичными) (4).

Наиболее характерными сдвигами в облучаемых сообществах растении являются исключение из биогеоценозов наиболее радиочувствительных видов растений, возвращение биогеоценоза к более ранним этапам сукцессии, смена форм-доминантов в результате первичных и вторичных радиационных эффектов, обеднение видового разнообразия сообществ.