Радиоэкология
Радиационная экология - наука, изучающая закономерности миграции радионуклидов в биосфере и последствия воздействия ионизирующих излучений на живые организмы в среде их обитания и на экосистемы в целом.
Также она изучает источники ионизирующего излучения в экосистемах и их происхождение; содержание радионуклидов в отдельных элементах экосистем; степень облучения живых организмов; особенности поступления радионуклидов в живые организмы, их депонирование и выведение.
Радиоэкология подразделяется на общую, теоретическую и экспериментальную:
-Общая изучает источники и виды ионизирующего излучения природного и антропогенного происхождения; пути поступления и общие закономерности распределения радионуклидов между компонентами биосферы в зависимости от физической и химической формы радиоактивного вещества, особенностей природных компонентов и их взаимосвязи.
-Теоретическая радиоэкология анализирует процессы миграции радионуклидов в экосистемах с использованием методов математического моделирования; прогнозирует изменение содержания радионуклидов в элементах экосистем и степени облучения с учётом характера загрязнения, скорости их распада и условий миграции. Также она выявляет экосистемы, которые накапливают радионуклиды, системы с интенсивной миграцией радионуклидов, организмы и их сообщества, испытывающие наибольшее влияние ионизирующего излучения.
-Экспериментальная разрабатывает способы защиты животных организмов от ионизирующего излучения по направлениям: снижения поглощения радионуклидов биотой, разработки способов выведения радионуклидов из организма, повышения устойчивости биосистем к облучению с использованием радиопротекторов.
На начальных стадиях исследований большее внимание уделялось накоплению тяжёлых радионуклидов, например, урана, радия, тория, растительными сообществами. При этом изучали месторождения этих веществ и их влияние в больших концентрациях на организмы.
После применения ядерного оружия и поступления большого количество радиоактивных веществ в окружающую среду началось изучение перемещения радионуклидов в пространстве.
Основоположником радиоэкологии сельскохозяйственных животных в России является В.М.Клечковский. Он участвовал в определении основных задач нового научного направления.
В настоящее время радиоэкология достаточно развита. Основными направлениями являются радиоэкология гидробиоценозов и радиоэкология наземных биоценозов. Общая цель всех направлений - создание безопасной и комфортной среды обитания.
Методами исследований радиоэкологии являются наблюдение и эксперимент. Мониторинг проводят для оценки состояния радиационной обстановки и прогноза ее изменений в будущем, для наблюдения за естественным радиационным фоном, фоном в районах нахождения потенциальных источников радиоактивного загрязнения, а также за загрязнением почвы, воздуха и воды. Для этого с определённой частотой отбирают пробы почвы, воды, растений и подвергают их радиометрическому, радиохимическому и спектрометрическому анализам.
Экспериментальные методы применяются для получения сведений о миграции нуклеотидов в различных биоценозах.На основании полученных данных получают сведения о переходе радионуклидов из почвы воздуха и воды в различные организмы. Также устанавливаются предельно допустимые уровни содержания радионуклидов в кормах, сельскохозяйственной и промысловой продукции и в рационе человека [4].
К источникам ионизирующих излучений относятся:
1. Естественные радионуклиды, которые встречаются в природе: космические и солнечные;
2. Искусственные радионуклиды, полученные человеком в реакторах и ускорителях;
3. Генераторы тормозного электромагнитного излучения: рентгеновские установки для получения излучений до 0,5 МеВ и ускорители для получения мегавольтного тормозного излучения от 5 до 100 МеВ;
4. Ускорители корпускулярных излучений: электронов, нейтронов,протонов и т.д.
Установлено, что радиоактивные вещества, которые попадают на поверхность земли, концентрируются в почве, растениях и водохранилищах, затем поступают в подземные воды. При этом скорость их передвижения зависит от количества, физико-химических свойств как самих элементов, так и почвы. Затем растения и вода попадают в организм животных, тем самым попадают и радиоактивные вещества [3]
Действие ионизирующих излучений на репродуктивную систему, эмбрион и плод
Реакция животных на действие радиационного излучения разнообразна и определяется как параметрами излучения, так и особенностями организма. Также имеет значение видовая принадлежность, возраст, пол, упитанность и др.
Причины различной радиочувствительности у животных не имеют общепринятого научного обоснования. Известно, что обладают наибольшей чувствительностью млекопитающие, в том числе и человек. Степень радиочувствительности органов и тканей связана с их функционально-биохимическими показателями.
Малые дозы радиации не оказывают заметного влияния на организм животных. А облучение сублетальными и летальными дозами приводит к резкому снижению резистентности организма к инфекциям и к поражению внутренних органов.
Очень важное значение имеет то, как именно облучается тело: равномерно или же какая-то часть организма получает большее облучение. Основываясь на радиочувствительности органов и систем выделяются три группы:
1-чувствительная;
2-умеренно чувствительная;
3-резистентная или устойчивая к облучению.
Репродуктивная система человека и животных относится к 1 группе, то есть половые органы являются чувствительными к воздействию радиоактивных веществ.
При облучении самцов сублетальными дозами происходит лучевое поражение семяродного эпителия в семенных канальцах, а также сперматогониев, спермацитов; при этом созревшие и сформированные сперматозоиды являются радиорезистентными. Высокие дозы радиации вызывают почти полное уничтожение семяродного эпителия и последующее затухание спермопродукции, а облучение средними и низкими дозами сначала приводит к снижению сперматогенеза, а затем наблюдается его восстановление.
Для самцов также характерны уменьшение объёма эякулята, снижение концентрации и подвижности спермиев в эякуляте, появление в большом количестве видоизменённых сперматозоидов, падение биологической полноценности спермы и её оплодотворяющей способности. Также уменьшается масса семенников, например, при гамма-облучении хряков в дозе 400 Р масса тестикулов снижается на 30%, но у некоторых вызывается длительное бесплодие. При облучении петухов в дозе 500 Р она уменьшается в 3 раза по сравнению с массой при нормальном состоянии.
Если дозы облучения низки, то с течением времени наблюдается частичное или полное восстановление воспроизводительной функции самцов. Установлено, что при облучении в дозе 100 Р у баранов качество спермы восстанавливается уже через 4 месяца, в дозе 430 Р - через 12 месяцев. Аналогичное восстановление качества спермы у облучённых хряков и быков наблюдается вдвое быстрее - через 5-6 месяцев.
Репродуктивная система самок также претерпевает изменения при облучении радиоактивными веществами. У облучённых самок повреждаются и частично гибнут все виды клеток функционирующего яичника, особенно первичные и вторичные фолликулы, зрелые яйцеклетки; нарушаются астральные циклы. Если произошло облучение даже среднелетальными дозами, то воспроизводительная функция самок восстанавливается, и они могут приносить жизнеспособное потомство. Например, при двукратном радиационном воздействии в дозе 400 Р с перерывом в 2 года у коров плодовитость не снижается. У кур-несушек при воздействии летальными дозами радиации яйцекладка прекращается в течение 5-7 дней.
Наиболее тяжёлые последствия наблюдаются при воздействии ионизирующего излучения на животных в период их внутриутробного развития. Большая часть зародышей погибает в предимплантационный период, когда ещё не произошло внедрение развивающегося оплодотворённого яйца в толщу слизистой оболочки матки. У свиней и овец это происходит в первые 13 дней, у коров - 15 дней. Зародыши могут подвергаться резорбции (рассасыванию) сразу же после имплантации.
При облучении беременных животных в период основного органогенеза даже при невысоких дозах, например, 200-300 Р, во многих случаях возможна резорбция эмбриона, а у выживших эмбрионов наблюдается отставание в росте, появление пороков развития, увеличение смертности новорождённых, сокращение продолжительности жизни. У овец это происходит на 17-19 день, у свиней - на 15-18 день, у коров - на 22-27 день. При облучении в дозе 400 Р сукрольных самок на 12-14 день беременности наблюдаются случаи сросшихся пальцев последних и задних конечностей у потомства. При облучении животных на более поздних стадиях беременности радиочувствительность плодов несколько снижается [2].