Одум - Экология - т.1 (947506), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Пркборы., используемые для измерения ионизирующего нзлучення, <остоят из двух основных частеп: 1) детектора и 2) электронного счетчика. Для намеренна интенсивности бета-излучения обычно используются >аз<>вые детекторы, например счетчик Рейгера, а для взмеретшя интенсивности гамма- и друптх типов излучения широко прилтепяют твердые илк жпдкостные сциптплляцноштые детекторы (они содержат вещества, которые превращают невидимое излучение в видимый свет, регистрируемый фотоэлектрической системой).
В целом ионпзирутощее пзлучеппе оказывает ка более высокора,ипиые и сложные организмы более повреждавпцео илн губнтельноо действпе; человек отличается особой тувствительностью. На рис. 5.9 показана сравпнтельпая чувствнтельность представителей трех разных групп организмов к некоторым дозам рентге- ' Н Международной системе единиц поглощенная доза излучения измеряетсв в гнкоузях вв квлограмм, 1 рвд равен 0,0< Дж>кг. — 11рим иерее. Лпматярующпе факторы и фпзпческие факторы среды новского нлн гамма-излучения.
Большие дозы, получаомыо организмом ча короткое времн (минуты пли часы), называют острымп дозами в противоположность хронически и дозалг сублетального облучении, которые организм мог бы выдержать па протнжении всего своего жизненного цикла.
Вертикальные черточки слева указывают уровни, прн которых у более чувствптелыпзх видов данной группы могут возникнуть серьезные нарушения функции размножения (папрпхпр, временная пли постоянная стерильность). Черточки справа указывают уровни, которые вызывают немедленную 1о' ю' ю 1а лозе р,л Рпс. бхн Орав1тптельвлл чувствительность трех разных групп организмов в едпнкчпой острой доло рентгеновских яля гамма-лучей. Объяспепия см в тексте. гибель большей части особей (50ого и выше) более устойчивых видов.
Стрелки, направленные влево, угеазьгвают нижние границы доз, которые могут вызывать гибель плн повреждение чувствительных стадий жизненного цикла, например зародышей. Так, доза 200 рад вызывает гибель зародышей некоторых насекомых на стадии дробления. доза 5000 рад приводит к стерилыгостн некоторых видов насекомых, по для того, чтобы убить всех взрослых особей более устойчивых видов, потребовалась бы доза 100000 рад. В обгпехг млекопитающие обладают папбо|гьшей чувствительностью, а микроорганизмы наиболее устойчивы.
Семенные растения н низшие позвоночные находятся где-то между насекомыми и млекоаитающггмгь Как показывают данные большей части исследований, наиболее чувствительны к облучешпо быстро делящиеся клетки (зтпм объяспяетгя сгтпягепгге чувствительности с возрастом). Поэтому любой компонент системы (будь то часть организма, отгпа особь илп популяпия), претерпевающнй быстрый рост, окангется, вероятно, воспршпгчивым к сравнительно низкому уровню излучения независимо от своего систематического положения.
Вочдействпе низких хронических доз измерить сложнее, тап как онп могут вызывать отдаленные генетические и соматические последствия. Спарроу (Ярагготл, 1962) сообщает, что хроническое облучегше сосны (которая обладает сравнительно высокой чувст- 2?8 Глава Ь вптельностью) на протяжении 10 лет при дозе 1Р в 1 сут (суммарная доза 25000 Р) вызывает примерно такое же уменьшение скорости роста, как и острая доза 60 Р.
Любое повышение уровня излучения в среде над фоновым или даже высокий естественный фон может повысить частоту вредных мутаций (так же действуют многие химические вещества, вносимые в окружаюгцую среду, и пищевые добавки, вносимые в пищу человека) . У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению, как обнаружено, прямо пропорциональна размеру клеточного ядра, а точнее — объему хромосом или содержанию ДНК (Врагготч, 'гг'ообтче!1, 1962; Браггок е$ а1., 1963). В лабораторных опытах показано, что у равных растений объем хромосом, а с пим и чувствительность к облучению могут различаться на трн порядка.
В полевых условиях сравнительная чувствительность определяется другими факторами, в частности степенью экранированности чувствительных, растущих или регенерирутощих частей (они могут, например, находиться под землей). У высших животных не обнаружено такой простой или прямой зависимости между чувствительностью и строением клеток; для них более важное значение имеет чувствительность отдельных систем органов.
Так, млекопитающие очень чувствительны даже к гпзким дозам вследствие легкой повреждаемости облучением быстро делящейся кроветворной ткани костного мозга. Чувствителен и пищеварительный тракт, а повреждения в мозгу наблюдаются только при довольно высоких уровнях облучения. Даже очень низкие уровни хронически действующего ионизирующего излучения могут вызывать в костях и других чувствительных тканях опухолевый рост, что может проявиться лишь через много лет после облучения (как установлено для солдат, подвергшихся облучению при первых испытаниях атомного оружия).
Вопрос о том, существует лп какой-то порог, на котором можно основывать «допустимый уровень» нли любое превышение фоновой радиации опасно, еще не решен; он много обсуждается в рамках попыток оценить риск н пользу от мирного использования атомной энергии. С 1950 по 1970 г. во многих местах велось изучение влияния гамма-излучения на целые сообщества и экосистемы. Источники гамма-излучения, обычно кобальт-60 или цезий-$37 с активностью 10000 Км,пли выше, помещали на поля и в лес — в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде (%'ообтчеН 1962, 1965), в тропический дождевой лес в Пуэрто-Рико (Н.
Ойпш, Р1яеоп, 1970), в пустыню в Неваде (РгепЬ, 1965). Влияние неэкранированных реакторов, испускающих нейтроны и гамма-излучение на поля и леса, изучали в Джорджии (Р)ай, 1965) и в Ок-Ряди<ской национальной лаборатории в Теннесси (г(г1гЬегзрооп, 1965, 1969). В экологической лаборатории Саванна-Ривер (Южная Каролина) испольэовали переносной источник гамма-излучения Лимитирующие факторы и фпзические факторы среды 279 для анализа кратковременных воздействий на самые разные сообщества (МсСогш1с)с, Со!1еу, 1966; Моп1с, 1966Ь; МсСогш1ск, 1969). В Ок-Рнджской лаборатории много лет изучали донные сообщества озера, подвергавшегося слабому хроническому облучению от радиоактивных отходов.
Вблизи от этих мощных источников не может выжить ни одно высшее растение или животное. Замедление роста растений и уменьшение видового разнообразия животных отмечалось даже при таких низких уровнях, как 2 — 5 рад в сутки. Некоторые устойчивые лесные деревья или пустынные кустарники выживалн прн довольно высокой дозе облучения (10 — 40 рад в сутки), растительность в целом была угнетена и восприимчива к насекомьпт и болезням. Например, на второй год брукхейвенского эксперимента в зоне, получавшей дозу облучения около 10 рад в сутки, произошла вспышка численности дубовой тли.
В втой зоне тлей было более чем в 200 раз больше, чем в нормальном, необлученном дубовом лесу. Попадая в окружающую среду, радионуклиды часто рассеиваются и разбавляются, но они могут различными способами накапливаться в живых организмах при движении по пищевой цепи. Зги явления объединяют общим названием «биологнческое накопление». Радиоактивные вещества могут также просто накапливаться в воде, почве, осадках или в воздухе, если скорость их поступления превышает скорость естественного радиоактивного распада.
Поэтому небольшое и, казалось бы, безобидное количество радиоактивных веществ может вскоре стать смертельно опасным. Отношение содержания какого-либо радионуклида в организме к содержанию его в окружающей среде часто называют коэффиииеитом накопления. Химические свойства радноактивных изотопов, по существу, сходны с химическими свойствами нерадпоактивных изотопов того я е элемента. Следовательно, накопление радиоактивного изотопа в организме не связано с его радиоактивностью, а просто в измеримой форме демонстрирует разницу концентраций данного элемента в среде и в организме.
Так, радиоактивный иод ('а'1) накапливается в щитовидной железе точно так же, как иод нерадиоактивный. Кроме того, некоторые из искусственных радионуклидов накапливаются в организмах благодаря своему химическому сродству с биогепными элементами, которые в норме концентрируются в организмах. Чтобы продемонстрировать эту тенденцию к накоплению, рассмотрим два самых опасных долгоживущих радиоактивных изотопа, являющихся побочными продуктами деления ядер урана (далее мы будем называть их продуктами деления). Стронций-90 (ееЯг) включается в круговорот подобно калымно; цезттй-И7 ("тСз) ведет себя как калий. Па рнс.
5.10 показаны коэффициенты на- Глава 5 280 копления ВВЯг в рааличных частях пищевой сети озера, получагощего низкоактивные отходы. Поскольку, как уже отмечалось, кроветворная ткань костного мозга особенно чувствительна к бета-излучению ~Яг, увеличение концентрации стронция в костях в ОООΠ— 4000 раз имеет большие последствия. Оценивая воздействие СТРОНЦИЙ.ВО В ПИЩЕВОЙ СЕТИ ОЗЕРА ПЕРЧ-ПЕЙК Каст нсркн тоео Мнтк«е ткзнн скуню Кссн акунл Каст ба аст бабрз Кссж ндатры Ззое 1 1 д устаар зт к сл юскс УВО юс П Мел кзл рюба ЮВО О ерна еадз т д нюеасадкн гое Рве.
5.10. Накоялеяве стронция-90 в разных частях пищевой сети одного небольшого какадского озера, получающего ииакоактивиые отходы Цифры указывают средине коэффициенты накопления отностительио озерной воды, содержание стропция в которой принято за 1. (По Орйе!, 1963; иснользоваво с разрешрлвя Отдела бвологии и лндицпяской фиэикя компании Л1ош10 Епегзу о1 Оаттат1а 1 1г1, Чолк-Ривер, Октаркоб выпуска радиоактивных веществ в природу, следует учитывать эффекты экологического накопления.
Иоэффициенты накопления часто бывают больше в бедных биогеипыми элементамп почвах и водах, чем в богатьж. Более интенсивное накопление наблюдается также в скудной растительности, например на покрытьы лшнайпиками скалах арктической тундры. П сожалению, лапландцы и эсг имосы, питающиеся мясом северных оленей, илл карпбу, поглощагот болыне выпадатощих радионуклидов, чем любой из нас, питающийся от пищевой цепи «айовская кукуруза-свинина».
Из табл. 5.1 видно, что у оленей, обитающих на низменной песчаной прибрежной равнине, содержание выпавшего цезия-137 (опредеггенное для всего тела) гораадо выше, чем у оленей, обитающих в близлежащих горах Пидмонт, где почвы хорошо дрени- Лимитирующие факторы и физические факторы среды рованы и содержат много глины. Поскольку среднее количество осадков в этих районах одинаково, поступление радиоактивных веществ в почву, видимо, также одинаково. Содержание девин, пни нт влажной. массы Число оленей Район среднее и стан- дартнан ошибка» равброс ввачеинй~ Низменная прибрежная рав- нина Пндмонт 2076 †818 250 — 19 821 25 25 18 039~2 359 3007~968 Раалнчис между районами имеет 99%-вый уровеп» епачимости. Вода, физиологически необходимая для любой протоплазмы, с экологической точки зрения служит лимитирующим фактором как в наземных местообитаниях, так н в водных, где ее количество подвержено сильным колебания»ц или там, где высокая соленость способствует потере организмом воды через осмос, Количество осадков, влажпостгч иссушающие свойства воздуха п доступный запас поверхностных вод — основные ве.плчнпы, измеряемые при изучении этого фактора.
Рассмотрим кратко каждый из этих агпектов. Количество осадков зависит в основном от путей«и характера больших перемещенный воздушных масс, пди так называемых »погодных систем». Сравнительно простой пример показан па рис. ь)К Влажные ветры, дующие с океана, оставляют ббльшуто часть своей влаги на обращенных к океану склонах, н результате за горами создается «дождевая тень», способствутощая формированию пустыни. Как правило.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
