Влияние радиации на рост растений. Радиобиология. Действие радиации на животных и растения. Полезная радиация. Действие ионизирующих излучений на беспозвоночных

Влияние радиации на клетки организма.

Растения Томской области, снижающие радиационное воздействие.

Выполнили:

Крутых Оксана

Филинова Анастасия

ЗАТО Северск

Цели работы

1. Выявить растения Томской области, эффективно снижающие влияние радиации на организм.

2. Выявить группы населения, в рационе которых содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие и распространить информацию о необходимости их употребления.

Задачи

1. Изучить механизм влияние радиации на клетки организм.

2. Рассмотреть последствия влияния радиационного излучения на организм (на примере населения городов Хиросимы и Нагасаки).

3. Выявить вещества, способные снизить воздействие радиации на организм.

4. Выявить растения Томской области, содержащие эти вещества.

5. Провести опрос населения.

6. Проверить на практике эффективность растений.

7. распространить информацию среди населения о необходимости употребления веществ, снижающие влияние радиации на организм.

Актуальность проблемы

Существует два вида радиоактивности: естественная и техногенная. Для техногенных источников радиации опасность облучения выражена гораздо сильнее, чем для естественных. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров. Все это приводит к увеличению дозы облучения, как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Поэтому становится очень важной защита человека от возрастающего влияния радиации на организм, которое ведет к различным нарушениям физиологических процессов и патологиям. В этом проекте рассмотрена возможность сохранения здоровья человека в данной ситуации с помощью самой природы. Используя доступные в нашем регионе растения постоянно, мы способны защититься от естественного радиационного фона, а совместно с медикаментозными средствами эффективно лечить серьезнейшие заболевания, возникающими при получении большой дозы радиации.

Радиация и организм человека

Влияние радиации на клетки организма

Все живые существа состоят из клеток - основных строительных «кирпичиков» жизни. Повреждением биологически важных макромолекул далеко не полностью объясняется радиационное поражение клетки. Клетка – слаженная динамическая система биологически важных макромолекул, которые скомпонованы в субклеточных образованьях, выполняющих определенные физиологические функции. Поэтому эффект действия радиации можно понять, только приняв во внимание изменения, происходящие как в самих клеточных органеллах, так и во взаимоотношениях между ними.

Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток организма млекопитающих являются ядро и митохондрии. Повреждения этих структур при малых дозах и проявляются в самые ранние сроки. Так, при облучении митохондрий лимфатических клеток дозой 50 Р. и более наблюдается угнетение процессов окислительного фосфорилирования в ближайшие часы после облучения. При этом обнаруживаются изменения физико-химических свойств нуклеопротеидных комплексов, в результате чего количественно и качественно изменяются ДНК, и разобщается процесс синтеза ДНК – РНК – белок. В ядрах радиочувствительных клеток почти тотчас же после облучения угнетаются энергетические процессы, происходит выброс в цитоплазму ионов натрия и калия, нарушается нормальная функция мембран. Одновременно возможны разрывы хромосом, выявляемые в период клеточного деления, хромосомные аберрации и точковые мутации, в результате которых образуются белки, утратившие свою нормальную биологическую активность. Более выраженной радиочувствительностью, чем ядра, обладают митохондрии.

Эффект воздействия ионизирующей радиации на клетку – результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. Радиационное поражение клетки осуществляется в три этапа. На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их.

Поглощенная энергия может мигрировать по макромолекулам, реализуясь в слабых местах. В ДНК - хромофорные группы тимина, в липидах - ненасыщенные связи. Указанный этап повреждения может быть назван физической стадией лучевого воздействия на клетку.

Второй этап – химические преобразования. Они соответствуют процессам взаимодействия радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды с биомолекулами и возникновению органических перекисей, вызывающих быстро протекающие реакции окисления, которые приводят к появлению множества измененных молекул. В результате этого начальный эффект многократно усиливается. Радикалы, возникающие в слоях упорядоченно расположенных белковых молекул, взаимодействуют с образованием «сшивок», в результате чего нарушается структура биологических мембран. Повреждение мембран приводит к высвобождению ряда ферментов. В результате повреждения лизосомных мембран наблюдается увеличение активности ДНК-азы, РНК-азы, и ряда других ферментов.

Третий этап – биохимический. Высвободившиеся ферменты путем диффузии достигают любой органеллы клетки и легко проникают в нее благодаря увеличению проницаемости мембран. Под воздействием этих ферментов происходит распад высокомолекулярных компонентов клетки, в том числе нуклеиновых кислот и белков.

Действие ничтожно малых количеств поглощенной энергии оказывается для клетки губительным из-за физического, химического и биохимического усиления радиационного эффекта, и основную роль в развитии этого эффекта играет повреждение над-молекулярных структур, обладающих высокой радиочувствительностью.

Последствия влияния радиационного излучения на организм

Последствия, которые вызывает воздействие излучения в живых организмах, в частности в человеке, можно классифицировать различными способами, зависящими главным образом от величины полученной дозы. Эти последствия перечислены в следующем порядке:

1. Изменения в соматических клетках, приводящие к возникновению рака;

2. Генетические мутации, оказывающие влияние на будущие поколения;

3. Влияние на зародыш и плод, вследствие облучения матери в период беременности;

Смерть непосредственно в момент облучения.

Нужно отметить, что у людей получивших облучение, по прошествии десятилетий начинают развиваться раковые опухоли. Раковая опухоль возникает в тот момент, когда соматическая клетка, выйдя из-под контроля организма, начинает неистово делиться, несмотря на создаваемую угрозу для живого существа в целом. В результате формируется одиночная крупная масса клеток или группа более мелких образований.

На рисунке 1 показаны коэффициенты радиационного риска в организме человека. На нем показано, что большей степенью риска подвержены половые органы (яичники или семенники), красный косный мозг.

Вследствие губительного влияния радиации на клетки (описанного выше) косного мозга у человека начинает развиваться серьезное заболевание – лейкоз.

Лейкоз (лейкемия, белокровие, рак крови) (от греческих слов leukos-белый и haima-кровь)- опухолевое заболевание красного костного мозга, системы крови и кроветворных органов неопластической природы, в основе которого лежит первичная патология родоначальных клеток кроветворения, сопровождающиеся нарушением процессов их пролиферации и дифференциации и возникновением патологических клонов опухолевых клеток. Изменения в одной и более стволовых клетках буквально наводняет организм неполноценными белыми клетками, что собственно и есть лейкоз. Люди, целиком, подвергшиеся облучению умирают от лейкоза примерно через 5-7 лет. Из всех злокачественных заболеваний, вызываемых действием радиации, лейкоз является для нас наиболее изученным, потому что промежуток времени между причиной смерти, его породившей, и развитием клинических симптомов относительно короткий. Связь между облучением организма и возникновением лейкоза хорошо доказана. Частота проявления лейкоза среди выживших жертв атомной бомбардировки зависела от того, на каком расстоянии от взрыва они находились, т.е. от полученной дозы излучения. Хотя именно лейкоз в представлении большинства людей связан с атомной бомбой, по прошествии многих лет стало очевидным, что он не является главной формой рака, вызываемого радиацией. Последующие обследования японцев, выживших после атомной бомбардировки, выявляли у них намного чаще, чем у остального населения рак легкого, молочной железы и, особенно, щитовидной железы. Данные типы раковых заболеваний развиваются гораздо медленнее. В настоящее время на каждый случай радиационного лейкоза приходится приблизительно 3 случая раковых опухолей. Это число продолжает расти и к тому времени, когда не станет людей, переживших атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, оно, возможно, станет равным 5.

Лейкозы протекают неравномерно. Различают несколько периодов: начальный, выраженных явлений, ремиссий и рецидивов. В начальной стадии больные чувствуют себя практически здоровыми, и диагноз устанавливается при случайном исследовании крови по поводу сопутствующих заболеваний. В период выраженных явлений все симптомы болезни проявляются в значительной степени, и болезнь начинает быстро прогрессировать.

В результате специфической терапии, а иногда и самопроизвольно наступает период улучшения в состоянии больного или стадия ремиссии. В этот период больной сохраняет трудоспособность.

Обострение всякого лейкоза сопровождается резким ухудшением общего состояния больного, появлением лихорадки, увеличением печени, селезенки и лимфатических узлов, развитием анемии, снижением тромбоцитов.

В период обострений лейкоз нередко переходит в конечную, кахектическую стадию.

Обратим внимание на влияние ионизирующей радиации на половые органы человека. Изменения в клетках организма, приводящие к возникновению рака, и мутации в половых клетках, оказывающие влияние на будущие поколения, являются биологическими последствиями в результате работы на атомных электростанциях. Воздействие радиации на развивающийся зародыш или плод представляет собой особый случай, заслуживающий специального обсуждения, поскольку все усилия надо направлять на его исключение. Возникновение смерти непосредственно в момент излучения связанно с получением огромной дозы радиации. Последнее возникает только в катастрофической ситуации, например при взрыве атомной бомбы или аварии на атомном реакторе.

Если мутация происходит в зародышевой клетке (в сперматозоиде или в яйцеклетке), последствия будут ощутимыми не только для индивидуума, который разовьется из этой клетки, но и в ком-то из будущих поколений. Слияние сперматозоида с яйцеклеткой образует крошечный организм, едва заметный, но несущий нить нашей наследственности. Каждая клетка мужская и женская содержит по 23 одиночные хромосомы. Когда эти две клетки сливаются вместе, 23 одиночные хромосомы отцовской зародышевой клетки попарно объединяются с 23 одиночными хромосомами материнской зародышевой клетки, образуя первую клетку нового человеческого, содержащую уже 23 пары хромосом, т. е. Всего 46 хромосом. (рис.2)

Хромосомы несут в закодированной форме все признаки, которые отличают организм человека от других животных. Они содержат информацию, необходимую для воспроизведения всех особенностей, «имеющихся данном роде». Хромосомы - длинные нитевидные структурные клетки, состоящие из сложного вещества, называемого дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), представляющей собой очень крупную молекулу. Основу ДНК образуют углеводы и остатки фосфорной кислоты, служащие в качестве скелета для удержания на определенном месте особых молекул, несущих наследственный код. Иногда участки генетического кода могут меняться местами, при этом порядок следования пар азотистых оснований нарушается. В хромосоме происходит дефект, который переходит во все дочерние клетки, получаемые при делении. Когда поврежденный ген или хромосома появятся в сперматозоиде или яйцеклетке, во всех клетках образованного зародыша повторится это повреждение. Если этот эмбрион не погибнет, а со временем вырастет и станет сам родителем, генетический дефект сможет перейти к его детям и проследовать через следующие поколения. Любая клетка, содержащая всевозможные нарушения в хромосомах и генах, называется мутированной клеткой. Посмотрим набор хромосом человека подвергнутого ионизирующему облучению. (Рис 3)

Мутация, возникшая в соматической клетке, будет оказывать влияние только на сам индивидуум, причем на протяжении всей его жизни. Мутация, возникшая в половой клетке, называется генетической мутацией и может передаваться последующим поколениям. Радиация может вызывать поломки и изменения в ДНК половых клеток и таким образом увеличить число мутаций по сравнению с тем, что происходит в ходе естественного развития. Мутации, вызванные ионизирующим излучением, не отличаются от естественных мутаций. Радиация не порождает каких-то новых, уникальных или необычных мутаций, а всего лишь увеличивает сферу вредного воздействия, с которой живые организмы так или иначе сталкиваются.

Различные виды мутаций, возникающие естественно и под влиянием радиации, можно подразделить на следующие категории:

1. Одиночные генные мутации;

2. Неправильный набор хромосом, т.е. слишком большое или малое их число или наличие хромосомных аберраций с неправильным присоединением осколков хромосом после их разрыва в момент деления клетки;

3. Частые, но небольшие мутации, подобные тем, что можно наблюдать у плодовых мушек дрозофил и которые нельзя идентифицировать по особым отличительным признакам и наблюдаемым изменениям в хромосомах.

Неправильный набор хромосом.

Генетические последствия могут заключаться в неправильном числе хромосом - их или больше, либо меньше нормы. Болезнь Дауна – наиболее известный пример заболевания, связанного с появлением дополнительной 21 хромосомы. Напротив, некоторые редко встречающиеся формы умственной отсталости происходят вследствие потери всего лишь одной хромосомы.

Люди, страдающие такими тяжелыми болезнями, редко имеют детей и поэтому денные мутации исчезают в популяции с той же частотой, с которой они спонтанно появляются. В отличие от генных мутаций, слишком незначительных по размерам, чтобы их можно было увидеть, некоторые из дефектов хромосом настолько явны, что их можно легко наблюдать при микроскопическом исследовании хромосом. У плода разрыва и перестройки хромосом, происходящие самопроизвольно или в результате облучения, обычно приводят к гибели, но если организм выживает, хромосомные нарушения могут стать причиной грубых физических аномалий или умственной отсталости, или того и другого порока одновременно.

Восстановление клеток от повреждений генетического аппарата.

Задается вполне закономерный вопрос: неужели клетки не могут восстанавливаться самостоятельно? Известно, что успешность восстановления зависит от степени поврежденности всей клетки в целом. В клетках при облучении возникают повреждения двух типов - локальные повреждения хромосом и генерализованное повреждение внехромосомных компонентов. Повреждения обоих типов обратимы, и клетки могут от них восстанавливаться. При этом успешность восстановления клеток от хромосомных повреждений в большей мере зависит от того, насколько глубоко повреждены внехромосомные системы и сможет ли клетка восстановиться в первую очередь от этих повреждений.

Повреждения, приводящие к мутациям, в значительной мере потенциальны, или обратимы. Клетки могут от них восстанавливаться. Клетки обладают системой ферментов, осуществляющих такое восстановление. Потенциальные повреждения не тождественны мутациям: они могут лишь приводить к мутациям. Чтобы потенциальное повреждение привело к мутации, или реализовалось, в клетке должны осуществляться определенные метаболические процессы. Следовательно, путь от первичного потенциального повреждения к мутации – метаболический путь, в котором принимают участие определенные ферменты. Изучение восстановления клеток от потенциальных повреждений направлено на выявление тех механизмов, с помощью которых клетки противостоят неблагоприятным факторам внешней среды и которые, возможно, участвуют в регуляции темпа естественного мутационного процесса. Изучение реализации потенциальных повреждений – это изучение путей и механизмов формирования наследственных изменений – мутаций генов, хромосом, плазмид.

Клетки могут восстановиться от повреждения молекул ДНК. В случае действия ионизирующих излучений – главным образом разрывы одной или обеих цепей ДНК, а при действии разных химических агентов – различные химические изменения молекулы ДНК или ДНК-белкового комплекса.

Еще в 1967 году ученым удалось выделить ферменты, способные воссоединять концы разорванной нити ДНК, т.е. восстанавливать ДНК от одиночных разрывов. Это – уже знакомые нам ферменты лигазы, а также сходные с ними силазы. Эти ферменты «работают» весьма интенсивно – процесс восстановления разорванных концов молекул ДНК начинается сразу после облучения и завершается очень быстро.

Как показали исследования А. И. Газиеват и других ученых, репарация с участками легаз возможна только в том случае, когда фосфордиэфирные связи в молекуле ДНК разрываются с образованием совершенно определенных концевых участков- 5 , фосфорильных (5 , РО) и 3 , гидроксильных (3 , ОН).

Вещества и элементы, снижающие влияние радиации на организм

Все вещества, способные снизить поражающее действие радиации делятся на две группы. Первая – это вещества, выводящие радионуклиды из организма, вторая – вещества, устраняющие последствия радиационного облучения, способствующие лечению заболевания (радиопротекторы).

Нуклидовыводящие вещества

Некоторые радиоактивные вещества по своему «поведению» напоминают необходимые человеку микро- и макроэлементы, благодаря чему накапливаются в организме, нарушая его физиологическую деятельность. Целый ряд элементов и веществ из продуктов растительного происхождения, способен выводить радионуклиды из организма или снижать их уровень. При этом повышается устойчивость человека к внутреннему облучению.

Кальций. Так в условиях кальциевой недостаточности организм активно усваивает радиоактивный стронций-90, который по своим свойствам и «поведению» в организме напоминает кальций. Соответственно активное потребление продуктов, содержащих кальций и его соединения и витамина D, без которого невозможно усвоение кальция, приведет к вытеснению радиоактивного стронция и выведению его из организма.

Магний, фосфор. Использование в питании продуктов, содержащих магний и фосфор, также значительно снижает всасывание радиоактивного стронция. Эффективным является их комплексное потребление с кальцием.

Калий. Калий способствует выведению радиоактивного цезия-137. Механизм этого процесса сходен с взаимодействием кальций – стронций.

Йод. При попадании в организм радиоактивных изотопов йода, они накапливается в щитовидной железе, вызывая изменения в ее работе. Это влияет на гипофиз, который регулирует иммунные ответы организма. У пострадавших ослабляется иммунитет, повышается степень подверженности эпидемическим заболеваниям. Для предотвращения таких последствий важно употребление йодсодержащих продуктов, йод которых замещает радиоактивный йод в щитовидной железе.

Пектиновые вещества. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что пектиновые вещества обладают способностью связывать (или обезвреживать каким-либо другим путем) некоторые радиоактивные вещества, например соединения свинца, цезия и кобальта.

Радиопротекторы

Витамин C . В связи с падением уровня иммунных реакций при поражении щитовидной железы радиоактивным йодом, важно предотвращение заражений вирусными заболеваниями и поддержка и восстановление иммунитета. Данная задача решает употреблением витаминов, решающую роль из которых играет витамин C, необходимый в значительных количествах.

Биофлавоноиды (вещества Р-витаминного действия) способствуют усвоению витамина C в организме. В последнее время было доказано, что отдельным представителям этой группы веществ свойственно противоопухолевое действие. Также флавоноиды защищают организм от поражения ионизирующими излучениями. Кроме того, витамин P уменьшает выраженную симптоматику лучевой болезни – уменьшает проницаемость и ломкость капилляров, их кровоточивость.

Бетаин . Наиболее доступный и эффективный продукт, служащий для профилактики онкологических заболеваний и помогающий выводить из организма радионуклиды и тяжелые металлы – красный краситель бетаин Он обеспечивает противоопухолевые свойства, тормозит рост рака и саркомы. Бетаин содержится только в красной столовой свекле. Еще в 1970 году японскими учеными был разработан и запатентовали препарат для лечения раковых опухалей на основе этого распространенного овоща.

Радиозащитными свойствами также обладают клетчатка (пищевые волокна) и каротин (провитамин A ).

Растения в п ротиворадиационном питании

Рассмотрим какие растения Томской области содержат вещества, уменьшающие влияние радиации на организм человека и используются медицине и противорадиционном питании.

Шиповник богат разнообразными витаминами и веществами. Он содержит пектиновые вещества, витамин C, биофлавоноиды, каротин. Применяется для комплексного лечения новообразований в качестве дополнительной терапии. Употребляются свежие плоды в любом виде, сухие и молотые, как отвар. В Томской области встречается почти повсеместно: по опушкам лесов на лесных суходольных и пойменных лугах, по берегам рек.

Облепиха. Плоды облепихи содержат уникальный комплекс витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ: витамин C, каротин, пектиновые вещества, биофлавоноиды. В коре облепихи содержится алкалоид серотонин (5-окситриптамин), задерживающий рост злокачественных опухолей. Применяется:

· при лучевом лечении рака пищевода – облепиховое масло внутрь;

· как противолучевое средство – плоды, сок, масло внутрь и наружно;

· в онкологической практике – спиртовые экстракты коры.

В Томской области облепиха в диком виде не встречается и выращивается только на приусадебных участках и в садоводческих товариществах.

Земляника. Плоды земляники лесной содержат йод, соли калия и клетчатку. Возможно использование в свежем виде, как нуклидовыводящее средство, но в больших количествах и при отсутствии аллергических реакций. Земляника растет в разреженных лесах, по опушкам и лесным лугам.

Очень хорошо выводят радионуклиды клюква, брусника и черника .

Брусника богата витамином C, биофлавоноидами, каротином. Используется как общеукрепляющее средство, восстанавливающее иммунитет. Брусника обитает по сосновым борам, а также в темнохвойных, смешанных с березой и осиной лесах. В Томской области встречается массивными зарослями.

Черника. Плоды черники содержат соли калия, флавоноиды, витамин C, содержащийся также и в листьях в большом количестве. Растет по сосновым борам, а также темнохвойным и смешанным, предпочитает более сырые места по сравнению с брусникой.

Красный сладкий перец. Эти овощи богаты витамином C, каротином, кальцием и обладают радиопротекторными свойствами.

Свекла. Корнеплод красной столовой свеклы содержит красный краситель бетаин и значительное число солей калия. Свекла является противолучевым средством. При лечении раковых опухолей свежий сок в большом количестве.

Морковь. Овощ содержит клетчатку и каротин, которым в особенности богаты листья растения. В лечении лучевой болезни и злокачественных опухолей используется так же, как и свекла.

Минусы в применении растений.

К сожалению не все, нужные для защиты от радиоактивных излучений, вещества содержатся в растениях в необходимом колличестве или эффективно усваиваются из растительных форм организмом человека. Так маленькое значение имеют растения в качестве источника солей кальция и фосфора. Кальций и фосфор плодов и ягод усваивается организмом человека хуже, чем соединения тех же элементов, поступающие с молочными продуктами. Это происходит, потому что усвоение фосфора и кальция идет в строгом соотношении с белком некоторыми другими веществами. Поэтому важно употребление разнообразной пищи, содержащей полный список витаминов, микро- и макроэлементов, других биологически активных веществ.

Опрос населения

Цель: Выявить группы населения, в рационе которых содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие.

Объект исследования : учащиеся и работники школы №198.

Задачи: Выяснить сколько человек в разных возрастных группах употребляют в своем рационе растения, снижающие влияние радиации на организм.

Описание: Из 8 наименований продуктов (шиповник, облепиха, земляника, черника, брусника, перец, морковь, свёкла) участникам было предложено выбрать те, которые они употребляют.

Статистическая обработка данных :

Всего опрошено 300 человек. Данные представлены в процентах.

Участники разделены на 4 возрастные группы:

1-4 класс

- 8-11класс

- 5-7 класс

Педагогический коллектив

Результат:

Выводы: проведя опрос, выявили, что группой населения, в рационе которой содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие, являются учащиеся 8-11 классов. Это объясняется тем, что за разнообразием рациона детей 1-7 классов следят родители. Педагоги сами понимают пользу разнообразного рациона. Старшеклассники предоставлены сами себе, не имеют свободного времени и не понимают смысл рационального питания.

Проверка эффективности растений, снижающих радиационное воздействие

Цель: Проверить на практике эффективность снижения радиационного воздействия растениями: шиповник, облепиха, брусника, морковь. И сравнить вред, наносимый радиацией девушкам и юношам, курящим и некурящим.

Объект исследования: Исходя из социологического опроса (см. выше), в эксперименте участвуют 6 человек из 8-11 классов.

Гипотеза: Мы предполагаем, что на детей, употребляющих растения: шиповник, облепиха, брусника, морковь радиационное воздействие будет меньше, чем на неупотребляющих. Также влияние радиации будет меньше на некурящих детей, чем на курящих, на юношей, чем на девушек.

Схема опыта:

В течение трех недель дополнительно к обычному рациону употребляли:

1. девушка – морковь

2. девушка – облепиху и чай с шиповником

3. девушка (не курящая) – бруснику.

Также в эксперименте участвовали:

4. Курящая девушка

5. Некурящий юноша

6. Курящий юноша.

Спустя установленное время у участников эксперимента Была взята кровь из вены (10 мл.). Взятую кровь (каждого участника), распределили по двум пробиркам по 5 мл.

В Северском биофизическом научном центре провели исследования на хромосомные аберрации (под руководством Васильевой Елены Олеговны)

Обработка полученных данных: ...................

Выводы: ............................

Выводы по исследовательской работе:

Проделав исследовательскую работу:

1. Изучили механизм влияния радиации на клетки организм.

2. Рассмотрели последствия влияния радиационного излучения на организм (на примере населения городов Хиросимы и Нагасаки).

3. Выявили вещества, позволяющие уменьшить вредное воздействие ионизирующего излучения, их специфика – деление на вещества, выводящие радионуклиды и устраняющие последствия облучения. Это витамины C, каротин, биофлавоноиды; минеральные вещества: кальций, калий, йод, магний, фосфор; органические вещества: клетчатка, пектиновые вещества, бетаин.

4. Выявили растения Томской области, содержащие эти вещества и используемые в лечении последствий радиационного облучения: шиповник, облепиха, земляника, черника, брусника, перец, морковь, свёкла.

5. Проведя опрос населения, выявили, что группой населения, в рационе которой содержится минимум продуктов, уменьшающих радиационное воздействие, являются учащиеся 8-11 классов.

7. Для распространения информации среди населения о необходимости употребления веществ, снижающие влияние радиации на организм, создана памятка с перечнем всех рекомендуемых продуктов(см. приложение.

Все выше сказанное позволяет говорить о выполнении поставленных задач и достижении целей.

Приложения

Название		Витамин C	Пектиновые вещества	Флавоноиды	Клетчатка	Химические элементы
Шиповник
Облепиха
Рябина черноплодная
Земляника						йод, калий
Брусника
Смородина черная
Рябина обыкновенная
Петрушка

2.Перечень продуктов в рационе человека для ежедневной защиты от естественной радиоактивности.

Шиповник Молоко

Облепиха Сыр

Рябина черноплодная Творог

Земляника Яйца

Петрушка Печень

Клюква Рыба

Черника Кальмары

Брусника Морская капуста

Смородина черная

Рябина обыкновенная

Литература

2. Кузин А. М. серия Человек и окружающая среда Невидимые лучи вокруг нас – Москва.

3. Лекарственные растения Томской области под редакцией Мордовина Л. Г. – Томск, 1972

4. Пашинский В.Г. Лечение травами – Томск, 1989.

5. Петерсон Б.Е. Онкология – Москва, 1980.

6. Чистякова Н. П. Фармакология с рецептурой – Москва, 1968.

7. Шапиро Д. К., Михайловская В. А., Манциводо Н. И Дикорастущие плоды и ягоды – Минск, 1981.

8. Eric J. HALL Радиация и жизнь в переводе Харченко М. И. – Москва.

9. Краткий медицинский энциклопедический словарь.

10. Советский энциклопедический словарь под редакцией Прохорова А. М. – Москва, 1983.

11. Химический энциклопедический словарь под редакцией Кнунянц И. Л. – Москва, 1983.

Цели, задачи, актуальность..............................................................................2

Радиация и организм человека.........................................................................3

Влияние радиации на клетки организма.................................................3

Последствия влияния радиационного излучения...................................5

Восстановление клеток от повреждения генетического аппарата.......9

Вещества и элементы, снижающие влияние радиации на организм.........10

Растения в противорадиационном питании.................................................12

Минусы в применении растений...................................................................13

Опрос населения.............................................................................................14

Проверка эффективности растений, снижающих радиационное

воздействие.....................................................................................................16

Выводы............................................................................................................17

Приложения....................................................................................................18

Литература......................................................................................................20

1
2
«Радиация и растения».

радиация

8
РАДИАЦИЯ
Любое низко интенсивное облучение сверх изменяет
структуру растений, грибов и микроорганизмов.
Такое облучение, сохраняющееся на протяжении
многих поколений, с одной стороны, ведет к развитию
радиоадаптации, а с другой, повышает чувствительность
популяции к действию любых повреждающих факторов не радиационной природы. Все это должно быть важным для
сохранения устойчивости и нормального
развития видов, экосистем
и биосферы в целом.
3

Результаты изучения местной биосферы показали, что целый ряд местных
растений смогли с успехом приспособиться к повышенному
уровню радиации, возникшему после этой крупнейшей
аварии ХХ века - Чернобыльской АЭС, произошедшей на
атомной электростанции.

Адаптация обусловлена мутацией
ряда
растительных
белков
растений. Вырастив посевы льна
на делянках, расположенных на
зараженных радиацией площадях
и сравнив со льном, выращенным
на
полях
с
естественным
радиационным фоном, результаты
анализа показали наличие только
одного
различия,
которое
заключалось в том, что содержание
одного
из
типов
белка
у
«радиоактивного»
льна
по
сравнению с чистым льном
оказалось большим на 5%.

38
40
"Вероятно, в растениях уже есть некие алгоритмы. На
Земле всегда присутствовала радиация – с первых же
этапов формирования нашей планеты. В те времена
уровень радиации на земной поверхности был намного
выше, чем сейчас. Судя по всему, растения столкнулись с
радиацией, когда жизнь на Земле только зарождалась, и в
силу этого выработали нынешний механизм".

Ионизирующее излучение в сельском хозяйстве
Радиационный мутант озимой пшеницы:
слева - сноп растений исходного сорта;
справа - мутант, неполегающий, с толстой
короткой соломой, с улучшенным качеством
клейковины.
Ионизирующее излучение активно применяется в
сельском хозяйстве. С его помощью проводят
дезинфекцию продуктов питания, облучают зерно, чтобы
оно быстрее прорастало, уничтожают вредителей.

Радиационный мутант у дыни:
справа - плод исходного сорта;
слева - мутант, крупноплодный, с
большим количеством сахара,
высокоароматный.
Однозначных результатов исследований о вреде таких
продуктов нет, однако многие ученые убеждены, что
обработанные таким образом продукты питания также
несут в себе микрозаряд, который при попадании в
организм человека наносит значительный ущерб его
здоровью, провоцирует развитие онкопатологий, вносит
изменения в структуру ДНК, приводит к мутациям и
нежизнеспособности последующих поколений.

А -схематический план
гамма-поля;Б- вид
облучаемых растений
на делянках гамма-поля.
Большие дозы радиации вредны растениям, а малые, напротив,
стимулируют их. Радиостимуляция сказывается в том, что растения
лучше развиваются, в них накапливается больше хлорофилла -
основного пигмента, необходимого для фотосинтеза. Они становятся
крепкими, лучше противостоят неблагоприятным климатическим
условиям. Стимуляция влияет не только на растения, но и на их семена.
Например, под воздействием малых доз радиации повысился урожай
растений.

Слева: долька плода
мутировавшего апельсина, подвергшегося
небольшому радиационному воздействию.
Среди растений, выросших из таких семян, или в их
потомстве обнаруживаются различные измененные формы.
Например, появляются растения с такими ценными
признаками, как скороспелость, устойчивость к полеганию,
крупнозерность, увеличенное количество белка, сахара,
крахмала, масла в семенах и плодах, устойчивость к
болезням, зимостойкость, устойчивость к повышенной
радиации и многие другие. Такие растения получили
название мутантов.

10.

Схема промышленной установки для облучения
пищевых продуктов радиоактивным
кобальтом:1- бассейн для загрузки
излучателя; 2- траншея, по которой источник
излучения передается в рабочий бассейн; 3 -
бассейн для хранения источника излучения в
нерабочем состоянии;4- кассеты с
радиоактивным кобальтом;5- корзина с
облучаемыми продуктами, передвигающаяся
на цепном транспортере; 6 - цепной
транспортер; 7 - поворотные звездочки; 8 -
место загрузки корзин продуктами. Внизу
слева - картофель необлученный, справа -
облученный.
Есть еще одна важная область применения ионизирующей радиации.
Очень важно, чтобы поступающие к нам продукты в значительной
мере были бы свободны от микробов. С этой целью продукты с
помощью ионизирующей радиации стерилизуют. При этом фрукты,
например, меньше портятся и поступают в продажу свежие, как будто
только что сорванные с ветки.

11. Мутации растений из-за радиации

МУТАЦИИ РАСТЕНИЙ ИЗ-ЗА РАДИАЦИИ
По последним исследованиям, это излучение практически
безвредно для человека, но очень неблагоприятно действует
на растения. Все потому, что их ДНК более уязвима при
воздействии ионизирующего излучения.
12
10

12.

16
При воздействии на клетки формирующие
ткани изменяют структуру и передают ее
следующим поколениям в виде генетических
мутаций.
Одной из причин мутации могут стать
13
загрязнений почвы и близкое соседство с автострадой.
17
Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
19

13.

Соматические мутации,
вызванные у растений
ионизирующей радиацией
(рентгеновские или гаммалучи): появление белой
окраски в красных цветках
табака (1) и двух сортов
львиного зева (2 и 3); на рис. 3
(слева) - нормальный цветок,
справа - мутировавший после
облучения.
http://dic.academic.ru/pictures/bse/jpg/0299339725.jpg

14. Наглядные примеры мутации растений из-за радиации.

НАГЛЯДНЫЕ ПРИМЕРЫ МУТАЦИИ РАСТЕНИЙ
ИЗ-ЗА РАДИАЦИИ.
20
21
22
23

15.

24
25
27
26

16.

28
Известно, что в первую очередь радиация
поражает генеративные органы, поэтому
способность к вегетативному
размножению помогает растениям
приспособиться к условиям с
повышенным радиационным фоном.
31Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
30
29

17. Грибы

32
ГРИБЫ
Грибы непосредственно поглощают
энергию ионизирующих излучений
и используют ее для своего роста,
подобно тому, как зеленые растения
поглощают энергию солнечного света
в видимом диапазоне.
36
34
35

18.

Исследователи установили,
что определенные виды грибов
не отягощены радиацией – они
могут жить благодаря
излучению! Другие виды
грибов собирают
высокотоксичные
радиоактивные изотопы –
такие как цезий-137 – и
обезвреживают тем самым
почву.
Журнал «Физика – Первое сентября» № 4/2013
Вид черного плесневого
гриба - Cryptococcus
neoformans - и другие
виды растут при
высоком воздействии
излучения быстрее, чем
родственные им грибы в
нормальных условиях.
Кажется, что грибы
используют меланин,
чтобы впитать в себя
энергию ионизирующего
излучения, подобно тому,
как растения
используют хлорофил,
чтобы усвоить
солнечные лучи.

19.

http://dimastuui.livejournal.com/42153.html
Мутировавшие грибы,
выросшие на развалинах
химического завода.
Радиационный фон чуть
выше естественного.
Цезий-137, которым они
"богаты", сильнее всего
действует на сердечнососудистую систему, печень,
частоту работы сердца.
Почки очень активно
накапливают радиоактивный
цезий, что приводит к
патологическим изменениям.
Радиоактивные вещества
снижают защитные функции
организма, поражают также
кроветворную, женскую
репродуктивную, нервную
систему человека.

20.

В рацион питания необходимо включать как можно больше
овощей, ягод и фруктов.
Замедленному всасыванию,
например, цезия-137
способствуют продукты,
содержащие большое
количество калия. Это неочищенный картофель,
курага, урюк, орехи.
Из круп предпочтение следует
отдавать гречке, как не
содержащей нитратов, и
овсяной.

21.

Наиболее полезны морковь, свёкла, редька, фасоль,
красный перец, гранаты, изюм, черноплодная рябина,
курага, яблоки, красный виноград, клюквa, орехи, хрен,
чеснок, лук, а также морская и белокочанная капуста.

22.

Кактус опунция.
Это растение из
семейства
кактусовых,
произрастающее в
Мексике, где это
растение в
большом почете
(элементы его
изображения
включены в
национальный герб
и флаг).
Опунция способна защитить человека от влияния радиации и
других негативных факторов, так как обладает ярко
выраженными свойствами: бактерицидным, антисептическим,
детоксикационным (выведение из организма токсинов, тяжелых
металлов, радионуклидов).

23. Успешно борется с радиацией одуванчик лекарственный. Целебными у него считаются и соцветия, и листья, и корни, и сок.

Успешно борется с радиацией одуванчик лекарственный.
Целебными у него считаются и соцветия, и листья, и корни, и сок.

24.

Китайские ученые
доказали, что
качественный
зеленый чай
эффективно
нейтрализирует
пагубное
воздействие
компьютерного
излучения на
организм. Чайные
листья содержат
компоненты,
которые снижают
негативное действие
радиации на клетки.

25. Водоросль хлорелла. Одноклеточная микроскопическая водоросль, которую можно увидеть только под микроскопом.

http://www.vedamost.info/2012/06/blog-post_3892.html
Водоросль хлорелла.
Одноклеточная
микроскопическая
водоросль, которую
можно увидеть только
под микроскопом.
Состав и строение хлореллы
достаточно хорошо изучено. Ее
стенки имеют особые
вещества, которые помогают
нашему организму выводить
токсичные элементы (тяжелые
металлы, пестициды),
защищают от разрушающего
влияния радиации и
электромагнитного излучения.
Комбинация нуклеиновых и
аминокислот, белков, пептидов
и витаминов препятствует
мутационным процессам
(другими словами защищают
генетический аппарат ДНК от
изменений) и способствует
регенерации тканей
организма.

26.

Леса очищают воздух от пыли, от газа и от многих других
веществ, лес повышает прозрачность атмосферы, но и в это
же время уменьшает вред от воздействие солнечной
радиации, снижая его в семь раз. Ученые высчитали, что
еловый лес задерживает солнечную радиацию до 99%, а
сосновый лес до 96%. Кравченко В.А.

Влияние «малых доз» гамма – излучения на рост и развитие Клевера лугового ( Trifolium pretense L .), и Тимофеевки луговой ( Phleum р r а tense L ).

Введение

Интенсивные испытания ядерного оружия в середине XX столетия, использования атомной энергии, ионизирующего излучения в народном хозяйстве привело к увеличению радиационного фона на планете. Эти процессы привели к изменению акцентов в радиобиологических исследованиях. Стали больше уделять внимания исследованиям действия радиации в относительно малых дозах, которые пролонгированы во времени.

Среди ученых в этом вопросе нет единодушия какие дозы облучения считать малыми. Б ольшинство считает, что диапазон малых доз находится выше природного фона и превышает его в десять раз. Верхняя граница диапазона малых доз является менее определенной, поскольку существует большая разница между разными организмами в радиочувствительности. Мерилом верхнего предела малых доз считают ту дозу радиации, при которой гибнет 50% особей данного вида на протяжении 30-60 дней (ЛД 50\30 ) или 100% за это же время (ЛД 100/30 ). Диапазон малых доз ограничивается «сверху» величиной, которая на 2 порядка (в сто раз) меньше чем ЛД 50\30 для определенного вида живых созданий (организмов). В случае когда малые дозы относят к человеку, то речь идет о дозах 4-5 рад (0,04 – 0,05 Гр) в условиях разового облучения.

Действие малых доз радиации реализуется на уровне отдельных ионизирующих частиц (квантов) при взаимодействии с ДНК (ДНК в данной ситуации рассматривается как мишень). Даже одно единственное попадание в биологическую мишень (взаимодействие) может привести к необратимому повреждению гена (к мутации). Изменение генетической информации может привести к гибели клетки. Таким образом, ионизирующая радиация – это не единственный, известный человечеству, физический агент, который не имеет порога эффекта. Поскольку даже при наименьшем воздействии (одна ионизирующая частичка) могут возникнуть серьезные биологические последствия (разумеется, что с очень низкой вероятностью). Вероятностный характер действия радиации осуществляется только на те биологические процессы, которые непосредственно связаны с функционированием генетического аппарата клетки. Такие эффекты развиваются по принципу «все или ничего» (ионизирующая частичка или попала, или не попала в «мишень»). С увеличением дозы радиации увеличивается количество таких элементарных событий, а не их величина. Все другие биологические эффекты облучения зависят от величины полученной дозы – с увеличением дозы облучения увеличивается выразительность эффекта. Например, с увеличением дозы облучения увеличивается длительность задержки деления клетки.
Более того, при малых дозах облучения, уровни которых граничат с природным фоном, учеными регистрируется стимулирующее действие радиации. Такое действие проявляется в увеличении частоты клеточных делений, ускоренное прорастание и улучшение схожести семян, и даже в увеличении урожайности сельскохозяйственных культур. Увеличивается выведение цыплят (уменьшается их смертность при вылупливании из яиц). Цыплята лучше набирают вес, а у кур улучшается яйценоскость. Увеличивается устойчивость животных к бактериальным и вирусным инфекциям. Таки образом не только у растений, но даже и у животных (даже в радиочувствительных видов млекопитающих) выделяют диапазон доз, которые вызывают стимуляцию жизнедеятельности (1-10-25 рад). Этот эффект ученые называют гормезисом.

В диапазоне значительных доз облучения четко регистрируется линейная зависимость частоты отдаленных последствий от дозы облучения. С уменьшением доз все труднее установить такую зависимость. Ктому же природный радиационный фон, который сосуществует с жизнью на Земле миллиарды лет играет роль «поставщика» мутаций. Репаративные системы ликвидируют основную массу мутаций, за исключение биологически необходимых. По этому в пределах малых доз облучения отсутствует линейная (прямая) зависимость в соотношении «доза-эффект», а наблюдается волнообразная зависимость или кривая выходит на плато. Только исходя с какой-то величины дозы (для каждого вида организмов она уникальна). Предполагается, что в пределах малых доз радиации возможны эффекты стимулирования физиологических функций клеток или целого организма (гормезис), а также мутагенные эффекты, которые являются сопоставимы с действием природного мутагенного фона.

Актуальность темы . Строительство атомной электростанции в Белоруссии требует дальнейших активных исследований влияния «малых доз» ионизирующих излучений на растительные организмы.

Научная новизна: Предложены новые механизмы для объяснения действия «малых доз» радиации.
Практическая значимость: В настоящее время проблема влияния низкоинтенсивного излучений на живые объекты чрезвычайно интересна не только в теоретическом, но и в практическом плане. Она становится жизненно важной не только для работающих на атомных заводах и станциях или проживающих вблизи них, но и для миллионов людей, находящихся за тысячи километров от мест аварий на предприятиях атомной промышленности.

Цель исследования – Проследить пострадиационный эффект облучения растений «малыми дозами» и предложить механизмы для объяснения действия «малых доз» радиации.

Материалы и методика

Объектом исследования служили растения Trifolium pratense L. (клевера лугового), выращенные из облученных семян. Облучение дозами 5, 10 и 20 Гр. проводилось на установке "Игур" при мощности дозы 360 Р/ч. Коэффициент пересчета экспозиционной дозы в поглощенную принимался равным единице. Содержание пигментов в листьях определялись спектрофотометрически. П роростки Ph.pratense, выращенные на торфяной почве в лабораторных условиях (18°С, 3500 лк) на установке “Гаммарид” (МЭД-80,160 и 300 мР/ч) облучались в дозах 0,07; 0,14; 0,28 Гр. Приблизительно такие дозы получают растения, произрастающие на территориях, загрязнённых радионуклидами Чернобыльского выброса. Статистическая обработка данных производилась по стандартным методикам.

Результаты и обсуждение

Семена Т. pratense L ., облученные дозой 5, 10 и 20 Гр, через четыре дня после облучения вместе с необлученным контролем были посажены на опытных делянках в 1 м 2 на территории Центрального ботанического сада г. Минска. Урожай первого укоса клевера, не вступившего в фазу цветения, показал, что опытные растения характеризуются более высокими показателями прироста вегетативной массы и содержанием пигментов (табл.1).

Таблица 1. Содержание фотосинтетических пигментов в листьях

(мг/г сырой массы) Trifolium pratense L ., выращенного

из облученных семян

Погло-

Концентрация в листьях (мгг)

масса

щенная

сухой

доза,

хлоро-

хлоро-

( а + b )

а  b

Кароти-

а + b

фито-

Гр

филл а

филл b

ноиды

карот

массы, г

фон

1,22

0,10

1,32

0,78

33,7

1,28

0,34

1,62

1,20

97,8

1,56

0,39

1,95

1,12

72,6

1,85

0,31

2,16

1,39

69,7

Примечание: значения средних арифметических достоверны при р<0,05.

На следующий год визуальная оценка темпов роста этих же растений в начале вегетации не оставляла сомнений в аналогичной тенденции. Однако, отбор образцов в период цветения дал неожиданные результаты, которые заключались в меньшем приросте фитомассы растений, выращенных из облученных семян. Биометрический анализ отобранных с каждой площадки 12 проростков, выявил: (табл.2):

Таблица 2 . Биометрические характеристики Т.pratense L ., выращенного из облученных семян

Доза,

Масса, г

Длина

Число

Гр

стеблей,

цветков,

листьев

цветков

стеблей

см

шт

Контроль

18,2

59,03

15,4

77,33

18,7

70,34

14,8

73,24

несмотря на большую длину стеблей опытных растений, их общая масса и масса листьев при дозе 10 Гр была почти одинаковой с контролем

при 5 и 20 Гр масса листьев, цветков, стеблей была меньшей, чем в контроле.

ветвистость стеблей, количество цветков было большим в контроле.

Третий укос - в фазе цветения также как и второй (табл.3).

Таблица 3. Количество цветков (шт) и их масса (г/м 2 ) у клевера лугового в фазе цветения

характеризовался меньшими значениями прироста вегетативной массы на опытных участках

показал более значительное превышение общего количества цветков и их массы на контрольной площадке

Четвертый укос - до фазы цветения показал более высокий прирост фитомассы на опытных участках по сравнению с контролем.

Общий же итог за двухсезонный период вегетации показывает, что указанные дозы в 5, 10 и 20 Гр понизили прирост биомассы клевера в условиях г. Минска.

Обнаруженные эффекты являются результатом не первичного, а отдалённого действия радиации, которое по–разному проявилось на разных этапах развития растений. Причина неодинакового проявления пострадиационного эффекта, по-видимому, обусловлена изменением радиацией генетической программы онтогенеза клевера. Эти изменения нарушили нормальный ход биохимических процессов, что и вызывало наблюдаемый эффект.

Пострадиационный эффект облучения семян по-разному проявлялся на разных этапах роста клевера лугового. Причина этого явления, вероятно, вызвана, нарушением ионизирующей радиацией генетической программы развития растений.

Суммарное снижение прироста биомассы за двулетний период роста, уменьшение количества цветков и их массы в фазе цветения указывает на сложный характер действия доз, называемых стимулирующими. Эта сложность определяется взаимовлиянием поглощенной дозы, ее мощностью, видовыми особенностями растений и условиями их произрастания.

Полученные результаты обоснованно приводят к мысли о том, что термины "стимулирующие дозы облучения" корректно применять по отношению к завершившему свой цикл развития целому растению, так как за стимуляцию можно принять вызванное облучением ускорение темпов роста организма на определенном этапе его развития.

Лиература:

Kravchenko V.A., Gaponenko V. I., Matsko V. P., Baribin L. M. The accumulation of Chernobyls accident by natural grasses and the radiations influense on their phisiological and biochemical parameters // Proceeding of the Belarus-Japan Simposium " Acute and late consequences of nuclear catastrophes: Hiroshima-Nagasaki and Chernobyl (Minsk, October,1994), Tokio,1994. P. 289-295.

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P. Physiological and biological effects in gamma-irradiated plants and accumulation of chernobyl caesium in them // Abstracts of the Belarus-Japan symposium "Acute and late consequences of nuclear catastrophes:" Hiroshima-Nagasaki and Chernobyl Minsk, 3-5 October, 1994. P. 59.

Kravchenko V.A., Gaponenko V.I., Matsko V.P., Bondar Yr.I. Peculiarities of radiocesium accumulation by plants and their physiological and biochemical characteristics after Chernobyl s catastrophe // Abstract of the 2-nd International conference "Radiobiological conseqences of nuclear accident", Moskow, 25-26 October, 1994.-P.125.

Кравченко В.А., Гапоненко В.И., Мацко В.П., Грушевская О.М. и др.

Эколого-физиологическое состояние некоторых видов естественной

растительности ПГРЭЗ // Вецi АН Беларусi. Сер. б i ял. навук.-1996.-

№2.- С.85-87.

Заболотный А.И., Будкевич Т.А., Бажанов Д.П., Кравченко В.А., Милевич Т.А. Влияние γ-облучения семян, эпибрассинолида на азотфиксацию и продуктивность люпина в условиях почвы, загрязнённой Pb // Тез. докладов 5-ой Международной научной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивность растений», Минск, Беларусь, 28- 30 ноября 2007г.-С.72.

А.И. Заболотный, Т.А. Будкевич, В.А. Кравченко Предпосевное γ - облучение семян и обработка растений 24 – эпибрассинолидом как факторы повышения устойчивости люпина к избытку свинца в почве // Материалы Международной конференции «биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды. Сыктывкар 28 сентября – 1 октября 2009г.- С.314-316.

Heldt H.-W., Piechulla B., Plant biochemistry, USA, 2011.-618p.

Влияние различных удобрений на фотосинтетические характеристики горчицы в вегетационных условиях на почве, загрязнённой кадмием. // J . Nanjing Agric . Univ .2007.30, №4, с.82-86.

Первичные реакции в сложном растительном организме начинаются с действия радиации на биологически активные молекулы, входящие в состав практически всех компонентов живой клетки. Биологические процессы, вызванные облучением растений, связаны с множеством обменных реакций в клетках. В зависимости от дозы облучения и фазы развития растений в момент воздействия излучений у вегетирующих растений наблюдается значительная вариабильность изменений обменных процессов. Реакция растительных объектов на действие гамма- и рентгеновского излучения проявляется в виде активации или подавления ростовых процессов, что вызывает изменение темпов клеточного деления.

У злаковых культур, подвергшихся облучению дозами 20-30 Гр, наблюдается торможение роста главного побега в высоту, а затем вследствие активации покоящихся центров начинается рост боковых побегов, что выражается в мощном кущении. Причем кустистость пшеницы может повыситься в 3 раза. Хроническое может привести к увеличению вегетативной массы к моменту уборки почти в 6 раз.

При действии повреждающих доз излучений в растениях возникают различные морфологические аномалии. Так, в листьях происходит увеличение или уменьшение количества и размеров, изменение формы, скручиваемость, ассиметричность, утолщение листовой пластинки, опухоли, появление некротических пятен. При поражении стеблей наблюдается угнетение или ускорение их роста, нарушается порядок расположения листьев, изменяется цвет, появляются опухоли и аэральные корни. Наблюдается также угнетение или ускорение роста корня, расщепление главного корня, отсутствие боковых корней, появление вторичного главного корня, опухолей. Происходит также изменение цветков, плодов, семян - ускорение или задержка цветения, увеличение или уменьшение количества цветков, изменение цвета, размеров и формы цветков; увеличение или уменьшение количества плодов и семян, изменение их цвета и формы и т.д.

В ряде случаев действие больших доз облучения на растения повышает темпы развития вследствие активации процессов старения - растение быстрее зацветает и созревает. Разнообразны и . В результате мутаций, например, у пшеницы встречаются высокорослые, низкорослые, карликовые формы, растения с ветвящимися или стелющимися стеблями. При больших дозах возможна гибель растений.

При действии излучений в невысоких дозах (5-10 Гр для семян и 1-5Гр для вегетирующих растений) наблюдается так называемая радиостимуляция - ускорение темпов роста и развития растений. Стимуляция наблюдается при действии гамма-, бета- и рентгеновских излучений (при действии альфа- излучений стимуляции не наблюдается). При действии больших доз уменьшается не только количество зерна в урожае, но заметно изменяется и его качество - обычно зерно оказывается щуплым.

Таким образом, реакция растений на действие излучений сложна и разнообразна. Процессы, происходящие на молекулярном и клеточном уровне, в целом сходны у всех живых организмов. На более высоких уровнях организации проявляются только характерные для растений изменения, зависящие от особенностей структуры и функций различных тканей и органов растительного организма.

Радиоактивные вещества поступают в растения двумя основными путями: загрязнения растений радиоактивными веществами, которые оседают из атмосферы непосредственно на растения и усвоения растениями радионуклидов из почвы. В вегетационный период загрязнения растений радионуклидами может происходить одновременно двумя путями.

Загрязнение сельскохозяйственных растений внекорневой путем поступления обусловливается природой радиоизотопов, условиями внешней среды, физико-химическими свойствами радиоактивных веществ и б биологическими свойствами росли.

Уровни радиоактивного загрязнения растений зависят от концентрации радионуклидов в атмосфере и интенсивности их оседания. Значительную роль играет дисперсность радиоактивных веществ, чем крупные частицы, т тем меньше их задерживается на растениях на степень фиксации растениями радионуклидов влияют химические свойства. У растения проникают наиболее подвижные радионуклиды, в первую очередь йод и цезийзій.

На степень радиоактивного загрязнения растений влияют морфологические особенности. Задержка растениями радиоактивных веществ увеличивается с ростом и развитием вегетативной массы, с горизонтальным размещен нням листьев и стеблей, наличием складок, морщинистости, опушености и смолистых отложенияхь.

На уровне радиоактивного загрязнения существенно влияют условия внешней среды. Повышенная влажность воздуха увеличивает степень задержания на растениях радиоактивных веществ, и наоборот, сильный дождь змы ивае их с рослин.

Уменьшение загрязнения растений радионуклидами со временем уменьшается благодаря действию всех факторов внешней среды: смыванию дождем, сдувания ветром, отряхивания животными, опадение с отмершим старым л листья.

Облучение растений происходит радиоактивными веществами, находящимися на растениях и на поверхности почвы

Радиационное поражение растений в основном происходит вследствие бета-излучения. Бета-лучи сильнее поглощаются органами растений: листьями, стеблями, точками роста, генеративными органами и семенами

В общей поглощенной растениями дозе излучения доля бета-излучения может в 10-15 раз превышать долю гамма-излучения в зависимости от вида и высоты растений, т.е. доза облучения, как ку получает, растение в 10-15 раз выше экспозиционной дозы гамма-излучения с дозиметрическими приборам.

При поражении радиоактивными веществами растений весной и летом в момент их активного роста содержание радионуклидов оказывается наиболее высоким в вегетативных органах - листьях и стеблях растений. Зерно забрю уднюеться меньше и неодинаково у разных культур и сортов: больше в колосовых за счет непосредственного попадания на них радиоактивных веществ, меньше - в бобовых и кукурузыи.

Лучевое поражение у растений проявляется в торможении и задержке роста, снижении урожайности, уменьшении репродуктивных свойств семян, клубней и корнеплодов. Снижаются пищевые качества урожая. Тяжелое е поражение приводит к полной остановке роста и гибели растений через несколько дней или недель после облученияня.

Облучение растений может быть внешним, внутренним и смешанным. При внешнем облучении растений бета-частицы равномерно облучают все органы. Внутреннее облучение растений происходит тогда, когда ра адиоактивни вещества попадают в растения через корневую систему и письмотя.

Наличие источников внешнего и внутреннего излучения дает смешанное облучение

Степень радиационного поражения (от едва заметного подавления роста к полной потере урожая и даже гибели всех растений) зависит в основном от следующих факторов: полученной дозы облучения и радиочу утливости растений при облучении.

Радиочувствительность растений количественно характеризуется величиной дозы, которая вызывает определенный эффект - угнетение роста, снижение урожайности, частичную или полную гибель. Различные сельскохозяйственные культуры г имеют различную радиочувствительность. В табл 19 приведены летальные дозы облучения сельскохозяйственных культур. Радиочувствительность растений значительно зависит от их фазы развития растения, которые формируют наземные пло ди, наиболее чувствительны к облучению в фазе закладки и формирования репродуктивных органеганів.

Таблица 19. Летальные дозы однократного облучения растений в фазе вегетации

Растения	Доза облучения, советов	Растения	Доза облучения, советов
Лук репчатый		Сахарная свекла
Кукуруза
		Сосна веймутова
		Ель сизая
Хлопчатник		Лиственница японская
Природные травы		Туя западная
Помидоры		Дуб красный
Картофель		Клен красный

Так, пшеница, рожь, ячмень и другие злаковые культуры наиболее чувствительны в фазе выхода в трубку (табл. 20), кукуруза - в фазе выбрасывания метелки, гречка, бобовые и семенники двухлетних культур - в ранней фаз с бутонизации, картофель и корнеплоды - в фазе проростковв.

Качество семян больше снижается при облучении в фазе колошения у зерновых и цветения - в бобовых. В овощных культур семенники наиболее радиочувствительны в фазе начала бутонизации

Таблица 20. Возможные потери урожая зерна озимой пшеницы, ржи и ячменя в зависимости от суммарной экспозиционной дозы облучения и фаз развития растений в момент выпадения радиоактивных веществ,%

Радиоактивные осадки, оседая на растения, не только поражают их, но и загрязняют урожай. Загрязненность урожая радиоактивными веществами зависит от следующих факторов: плотности осадка радиоактивных ве овин; первичного задержания радиоактивных осадков в момент их выпадения на поверхности растений, зависит от вида растений, размеров и растворимости частиц осадков; потерь радиоактивных частиц с заб руднених растений, которые обусловлены смыванием частиц из растений дождями, встряхиванием ветром, опадением отмерших загрязненных частей рослин.