15.8. Накопление 90Sr и i37Cs озимой пшеницей в богарных и орошаемых условиях, % (Алексахин и др.,

19о5)

Водный режим	^'Sr		,37Cs
	Зерно	Солома	Зерно	Солома

0,0005...0,001 0,005...0,01

Богарные условия (по отноше- 0,003 0,03

нию к содержанию радионукли­дов в почве)

0,7

2,5

Орошение дождеванием (по от- 0,05...0,25 0,2...0,7

ношению к количеству радио­нуклидов, вносимому с полив­ной водой)

15.4. Действие ионизирующих излучений на растения, животных и агроценозы

Действие ионизирующих излучений на растения. В большинстве радиологичес­ких ситуаций растения в среде их обита­ния подвергаются одновременно внеш­нему (от находящихся вне растений ис­точников излучений) и внутреннему (от инкорпорированных в тканях радио­нуклидов) облучению. В облучаемом фитоценозе внешними по отношению к рассматриваемому растению источни­ками излучения могут стать инкорпори­рованные (накопленные) радионукли­ды, содержащиеся в соседних растени­ях. Для отдельных органов растений внешними являются также источники, находящиеся в других частях этого рас­тения. Лишь в специальных условиях (обычно искусственно моделируемых) растения подвергаются только внешне­му (например, на гамма-полях) или внутреннему (например, при накопле­нии радионуклидов отдельными расте­ниями в лабораторных опытах) облуче­нию.

Первичные реакции в сложном рас­тительном организме начинаются с дей­ствия ионизирующей радиации на био­логически активные молекулы, входя­щие в состав практически всех компо­нентов живой клетки. Ранние радиобиологические процессы обуслов­ливаются в основном двумя видами дей­ствия ионизирующих излучений: пря­мым и косвенным. Биофизический анализ элементарных радиобиологи­ческих процессов, базирующийся на экспериментальных данных по зависи­мости эффекта от физических характе­ристик ионизирующего излучения (доза, мощность дозы, линейные поте­ри энергии в биологических тканях, фракционирование облучения) и мо­дифицирующих факторов (температу­ра, концентрация кислорода, содержа­ние воды и др.), позволил уже к середи­не 30-х годов сформулировать основ­ные принципы попадания, мишени и усилителя. Согласно принципам попа­дания и мишени основу биологических реакций при воздействии ионизирую­щих излучений составляют микроло­кальные события, затрагивающие

структуру ДНК и РНК, тогда как прин­цип усилителя заключается в том, что изменения в структуре ДНК и РНК влекут за собой изменения обмена ве­ществ в облученных клетках.

Концепция зависимости радиочув­ствительности растений от объема кле­точных ядер в интерфазе меристемати-ческих клеток является наиболее рас­пространенной. В самом общем виде ее можно сформулировать следующим об­разом. Для различных видов растений отмечается обратная связь среднего объема ядра с дозой облучения, необхо­димой для резкого замедления роста: растения с крупными хромосомами бо­лее чувствительны к облучению, чем ра­стения с мелкими хромосомами. Эта за­висимость радиорезистентности расте­ний от размеров клеточного ядра (раз­меров хромосом) не является универ­сальной для всего растительного мира. Она более строго выдерживается в пре­делах так называемых радиотаксонов — видов растений, характеризующихся филогенетической близостью.

Биологические процессы, иниции­рованные облучением растений, связа­ны со множеством обменных реакций в делящихся и специализированных клет­ках. Отличительная черта высших рас­тений (по сравнению, например, с по­звоночными животными) состоит в том, что органогенез у них не ограничивает­ся эмбриональным периодом, а проте­кает в течение всей жизни. Это возмож­но благодаря наличию у растений эмб­риональных тканей — меристем, сохра­няющих способность к клеточному делению на протяжении всего онтоге­неза. Радиочувствительность меристем в десятки и сотни раз выше, чем диффе­ренцированных и специализированных тканей.

На клеточном уровне радиационные изменения у растений выявляются в виде цитогенетических повреждений, оцениваемых по снижению митотичес-кой активности, увеличению числа хро­мосомных аберраций и изменению дли­тельности митотического цикла клеток апикальной меристемы. Изменения под влиянием облучения, происходящие на клеточном уровне, в дальнейшем про­являются на уровне целостного орга­низма и фитоценоза. В облучаемом фи-

312

тоценозе отмечаются выпадение наибо­лее радиочувствительных видов расте­ний, изменение числа растений и запа­сов фитомассы на единице площади, нарушение течения нормальных сук-цессионных процессов и т. п.

Ответные реакции растений на воз­действие ионизирующих излучений за­висят от дозы облучения. Поглощенные дозы облучения в радиобиологии при­нято измерять в греях (1 Гр = 1 Дж/кг), а экспозиционные дозы — в рентгенах (1 Р = 2,58 • 10~⁴ Кл/кг). Биологические эффекты облучения зависят от интен­сивности воздействия ионизирующих излучений — мощности дозы (изме­ренной, например, в Гр/мин). С учетом биологической эффективности разных видов ионизирующих излучений при­меняют единицу поглощенной энергии зиверт (1 Зв равен произведению еди­ницы поглощенной дозы, оцененной в греях, на величину ОБЭ — относитель­ной биологической эффективности). При воздействии ионизирующих излу­чений в интервале сравнительно невы­соких доз (5... 10 Гр для семян и 1...5 Гр для вегетирующих растений) темпы ро­ста и развития растений ускоряются. Это явление называется радиостимуля­цией (табл. 15.9).