3.1 Устойчивость к радиации лишайников

Лишайники являются симбионтами по крайней мере двух организмов - гетеротрофного (грибы) и автотрофного (водоросли). Поэтому очень важно было оценить способность и роль отдельных компонентов в накоплении радионуклидов. Живая и инактивированная грибная биомасса, обладают способность активно взаимодействовать с ионами тяжелых металлов и извлекать их из различных сред. Связывание ионов тяжелых металлов такой грибной биомассой может включать процессы, свойственные химическим сорбентам, т.е. ионный обмен, адсорбцию, комплексообразование, осаждение и кристаллизацию. Биомасса грибов выступает как химическая субстанция, как мембрана биологического происхождения, именно со структурными биополимерами(хитин) клеточной стенки грибов во многом связывают свойство биосорбции.

Лишайники остаются жизнеспособными даже при воздействии достаточно высоких доз облучения. При мощности дозы 300 Р/сут, из 47 видов лишайников в штате Нью-Йорк (США),12 погибли при 1250 Р/сут, а при 2250 Р/сут еще были живы представители 12 видов лишайников рода Cladonia. Результаты экспериментальных исследований в и натурных наблюдений свидетельствуют о значительной устойчивости лишайников к внешнему гамма-облучению. В связи с этим особый интерес представляет изучение влияния предварительного гамма-облучения на способность лишайников и их отдельных компонентов к последующему накоплению радионуклидов. Нативные слоевища лишайников в воздушно-сухом состоянии и культуры симбионтов облучали гамма-лучами ⁶⁰Со в дозах от 50 до 50 000 Гр на установке типа «Исследователь» дозой 0.45 Гр/с. Облученные 50-5000 Гр талломы кустистых лишайников Cladina arbuscula, С. stellaris и Cladonia amaurocraea накапливают ⁹⁰Sr примерно в одинаковых количествах: коэффициенты накопления нуклида находятся в пределах одного порядка величин и изменяются незначительно по мере увеличения дозы облучения. При максимальной дозе облучения 50 000 Гр коэффициенты накопления ⁹⁰Sr уменьшаются в 1.7-2.0 раза. Стабилизация уровней накопления ⁹⁰Sr у облученных и контрольных талломов устанавливается в течение первых суток опыта.

Наблюдения за 19 видами лишайников при мощности экспозиционной дозы до 1000 Р/сут показали, что через 9 месяцев лишь у 20% слоевищ были повреждения (обычно в форме изменения цвета), причем половина их приходилась на представителей рода Cladonia. Через 22 месяца общее число поврежденных слоевищ уменьшилось и появились зачатки новых талломов. Скорость роста представителей листоватого лишайника Parmelia sulcata (при мощности дозы 62–230 Р/сут) даже увеличилась по сравнению с контролем.

Содержание в лишайниках радиоизотопов, накопленных при разовых выбросах, со временем уменьшается. В большинстве случаев период полувыведения радионуклида (время, в течение которого его содержание в организме уменьшается вдвое) меньше периода его полураспада, поскольку уменьшение содержания нуклида обусловлено не только радиоактивным распадом, но и его вымыванием, удалением с отломившимися или съеденными животными частями слоевища. Оценки разными исследователями периода полувыведения из лишайников одного из основных загрязнителей, ¹³⁷Cs, лежат в интервале 3,4–17 лет. Нижние границы оценок, по-видимому, ошибочны. Лишайники, хоть и медленно, но растут, поэтому со временем у них увеличивается доля слоевища, не подвергшегося воздействию радиоактивного выброса. Следовательно, даже без вымывания и других процессов, приводящих к выведению нуклидов из талломов, их концентрации со временем будут уменьшаться. Кустистые виды вырастают за год на 2—7 мм крупнопластичные — на 1—3 см. В начале развития лишайники растут более интенсивно так как образуемые фикобионтом органические вещества равномерно распределяются по всему слоевищу. Далее рост замедляется или даже прекращается. Нередко слоевище в центральной части отмирает а на периферии рост продолжается.

У лишайников разных видов наблюдается широкий диапазон колебаний как минимальных, так и максимальных величин концентрации радионуклидов. В значительной степени это связано с разнообразием анатомо-морфологического строения, возрастной неоднородностью организмов и вертикальным распределением радионуклидов по слоевищам.

В тундровой зоне удельная активность ⁹⁰Sr в мохово-лишайниковом покрове варьирует от 40–50 до 130–150 Бк/кг, а ¹³⁷Cs – от 70-90 до 260–290 Бк/кг. Не отмечается достоверных различий в содержании радионуклидов в мохово-лишайниковом покрове арктических, северных и южных тундр. В зоне лесотундр минимальные концентрации ⁹⁰Sr в мохово-лишайниковом покрове составляют 50–70 Бк/кг, а максимальные достигают уровня 120–130 Бк/кг. Для ¹³⁷Cs эти значения равны соответственно 120-130 и 320–380 Бк/кг. В мохово-лишайниковом покрове северо- и среднетаежных лесов изученные радионуклиды накапливаются примерно в тех же количествах: содержание ⁹⁰Sr изменяется от 40–50 до 130–170 Бк/кг, а ¹³⁷Cs – от 120–140 до 350–400 Бк/кг.(Рис.2 Рис.3.).Масштаб колебаний концентраций радионуклидов в мохово-лишайниковом покрове определяется неоднородностью учетных площадок по видовому составу лишайников[13].

Рисунок 2 удельная активность ¹³⁷Cs в лишайниках.

Рисунок 3 Удельная активность ⁹⁰Sr в лишайниках.