Действие на растения инкорпорированных радионуклидов
Радиочувствительность растений к облучению, создаваемому в результате накопления в тканях радионуклидов, изучена меньше, чем радиочувствительность к облучению от внешних источников. Главным образом это обусловлено тем, что большинство видов растений обладает более высокой по сравнению с млекопитающими радиоустойчивостью, и даже при накоплении радионуклидов в значительных количествах действие излучений у них проявляется гораздо в меньшей мере. Растениям обычно отводится роль переносчиков радионуклидов по пищевой цепочке "почва - растение - животное - человек" или "почва - растение - человек". Тем не менее при поступлении и накоплении радионуклидов в относительно радиочувствительных видах растений в зависимости от физико-химических характеристик радиоактивных веществ, их количества, мест локализации могут наблюдаться те же радиобиологические эффекты, что и при эквивалентных поглощенных дозах внешнего облучения: радиационная стимуляция, морфологические изменения, лучевая болезнь, ускорение старения и сокращение продолжительности жизни, гибель, генетическое действие. Однако поступившие внутрь растений радиоактивные вещества могут обладать повышенной по сравнению с внешним облучением опасностью, вызванной рядом причин:
1 способность некоторых радиоактивных веществ избирательно накапливаться в отдельных тканях и органах, что приводит к относительно высоким локальным уровням облучения;
2 увеличение опасности действия альфа-и бета-излучателей, которые мало влияют на растения в условиях внешнего облучения, но могут стать необычайно сильным источником ионизирующей радиации при поступлении внутрь клеток и клеточных структур;
3 длительные сроки облучения.
Ввиду специфики метаболизма растений радионуклиды, кумулируясь в тканях, практически не выводятся из них в отличие от животных. При огромных периодах полураспада 90Sr, 137Cs, 239Pu даже у многолетних растений эти радионуклиды будут обусловливать облучение в течение всего онтогенеза. Если механизмы поступления и усвоения радионуклидов одно- двухлетними травянистыми и многолетними древесными растениями в основном не различаются, то характер из накопления имеет принципиальные различия. Многолетние древесные способны к существенному накоплению радионуклидов во всех органах - листьях, ветках, коре, древесине. Многолетний замкнутый цикл радионуклидов по цепочке "листья - лесная подстилка - почва - корни - ствол - листья" и так далее может приводить к существенному радиоактивному загрязнению всех органов. У одного из самых радиочувствительных видов - сосны - это может приводить к самым различным типам нарушений. Повреждаться могут и другие виды. Ель, например, обладает более высокой радиоустойчивостью, но она является кальциефилом и способна накапливать Sr в больших количествах, чем сосна и другие виды. Различные радионуклиды не только по-разному накапливаются отдельными видами растений, но и по-разному концентрируются в различных органах, приводя к различной степени облучения. На радиоавтографах целых растений, полученных при введении различных радионуклидов, как правило, бывает хорошо определена неравномерность их распределения по отдельным органам. Четко прослеживаются места концентрации, сосредоточенные, как правило, в тканях, которые обладают высокой метаболической активностью (меристема и генеративные органы) и наиболее высокой радиочувствительностью. Именно поэтому как при внешнем, так и при внутреннем облучении радиобиологические эффекты, в первую очередь, проявляются на этих группах клеток. В частности, в меристемах наблюдаются замедление или ускорение деления клеток, формирование различного рода морфологических изменений, замедление роста органов и растения в целом, гибель меристем и др. Тем не менее, следует признать, что главная опасность накопления растениями радионуклидов состоит не в их традиционной угрозе для растений, а в том, что они являются главным звеном миграционной цепочки на пути передачи радионуклидов более радиочувствительным видам живых организмов - млекопитающим и, в первую очередь, человеку. Пораженные растения нельзя использовать в пищу и на корм скоту, так как они могут вызвать лучевую болезнь у человека и животных. Методы защиты растений мало разработаны.
Растения, по сравнению с животными, более радиоустойчивы. Облучение в небольших дозах может стимулировать жизнедеятельность растений - прорастание семян, интенсивность роста корешков, накопление зелёной массы и др. Большие дозы вызывают снижение выживаемости растений, появление уродств, мутаций, возникновение опухолей. Нарушения роста и развития растений при облучении в значительной степени связаны с изменениями обмена веществ и появлением первичных радиотоксинов, которые в малых количествах стимулируют жизнедеятельность, а в больших - подавляют и нарушают её. Так, промывка облученных семян в течение суток после облучения снижает угнетающий эффект на 50-70%.