Под влиянием радиации у живых организмов развивается лучевая болезнь. В зависимости от дозы, длительности и кратности облучения различают острую и хроническую лучевую болезнь. Техногенные катастрофы на Чернобыльской и Фукусимской АЭС, произошли в 1986 и 2011 годах соответственно. Что стало печальным опытом для человечества из-за большой разрушительной силы атома.
На Фукусиме-1 и сейчас продолжают бороться с перегреванием радиоактивного топлива в расплавленных реакторах, а в Чернобыле вот уже почти 40 лет выделена зона отчуждения, в которой никто не живет.
В 1996 году в г. Славутиче был создан Чернобыльский центр по проблемам ядерной безопасности, радиоактивных отходов и радиоэкологии. Ученые этого центра занимаются исследованиями экологии 30-километровой зоны вокруг атомного реактора. Уже сделаны некоторые выводы о долгосрочном влиянии радиации.
В статье рассмотрим проявления лучевой болезни у животных, какие изменения происходят в органах и структуре генов под влиянием ионизирующего излучения. На примере Чернобыльской зоны отчуждения проанализируем результаты длительных экспериментов по наблюдению за жизнью животных в условиях повышенного радиоактивного фона.
- Проявления лучевой болезни у животных
- Что происходит на уровне генов и какие изменения в крови
- Морфологические изменения сосудов и внутренних органов
- Цели и методы долгосрочного эксперимента
- Что удалось обнаружить в результате наблюдений
- Изменения во внешнем виде и образе жизни лесных обитателей
- Какие открытия сделали ученые
Проявления лучевой болезни у животных
Проявления зависят от вида излучения, которому подвергся живой организм (фотонное или корпускулярное), его проникающей и ионизирующей способности. Например, поток α-частиц задерживается в наружных слоях кожи и вызывает ожоги,
а γ-излучение, протонные и нейтронные потоки способны привести к необратимым изменениям внутри органов и тканей.
При высокой разовой дозе радиации развивается острая фаза, которая может привести к гибели крупных млекопитающих в течение 24 часов. Ее классифицируют в зависимости от тяжести развития патологических изменений на 4 степени: легкую (I), среднюю (II), тяжелую (III) и крайне тяжелую (IV).
Течение болезни, независимо от ее степени, подразделяют на 4 периода, различающиеся по внешним клиническим признакам:
- первоначальных проявлений;
- период скрытого течения без проявления признаков (латентный);
- разгар заболевания;
- период восстановления (разрешение или реконвалесценция).
Внешние проявления, например у крупного рогатого скота, на каждом этапе складываются из множественных некрозов, воспалений кожи и слизистых оболочек, общего истощения. В тяжелых случаях наблюдается частая рвота, повышение температуры тела, судороги, возбуждение, сменяющееся подавлением активности.
У лошадей и коров замечали воспаление и помутнение роговицы глаза.
Что происходит на уровне генов и какие изменения в крови
Ионизация, создаваемая радиацией внутри пространства клеток, в особенности половых, приводит к образованию свободных радикалов, которые вызывают разрушение целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот).
Разрушение последовательности цепочки ДНК может привести как к массовой гибели самих клеток, так и появлению опухолевых процессов или мутаций. Это в равной степени относится к стволовым клеткам эмбрионам. Сдвиги в структуре ДНК у будущего поколения способны доминировать или оставаться в рецессивном состоянии. При доминировании у новорожденных отмечаются морфологические изменения в строении органов и частей тела.
В анализах крови резко падает количество лейкоцитов (преимущественно лимфоцитов), так называемая лейкопения.
Существуют определенные закономерности реакций организмов на разные дозы радиации. Это дало возможность ученым разработать метод биологической дозиметрии острой лучевой болезни животных, который помогает спасать домашний скот при техногенных авариях.
Морфологические изменения сосудов и внутренних органов
На диафрагме, плевре и в грудной полости происходит накопление экссудата (жидкости) серозного, серозно-фибринозного и геморрагического характера. По ходу кровеносных и венечных сосудов, в тканях сердца (миокарде, эндокарде, под эпикардом) множественные кровоизлияния. Такие же реакции в верхних и нижних дыхательных путях. В результате переполнения геморрагическим содержимым и отека легкие резко увеличиваются, развивается пневмония и некроз тканей.
Брюшная полость после воздействия радиации оказывается наполненной экссудатом, в просвете кишечника множественные кровотечения, которые с течением времени превращаются в сгустки. Органы выделения подвергаются таким же изменениям в виде геморрагий и отека. Селезенка уменьшается, а лимфатические узлы увеличиваются. В разгар болезни в тяжелых случаях резко нарастает полиорганная недостаточность (внутренние органы «отказываются» работать в обычном режиме)
Цели и методы долгосрочного эксперимента
Целью наблюдений в Чернобыльской зоне отчуждения являлось установление влияния потребления животными радиоактивно зараженного корма и воды на выживаемость и способность к размножению. Одним из главных методов стала фото- видеорегистрация. В 2014 году в зоне отчуждения было установлено 42 видеокамеры, активирующиеся на 15-метровое тепловое поле.
Как указывают сами ученые, на результаты эксперимента существенно повлияло два фактора:
- успешно воплощенная российская программа по реинтродукции животных в Брянские леса, куда были завезены бурые медведи, рыси, енотовидные собаки, лошади Пржевальского и другие виды;
- отсутствие антропогенной деятельности, охоты и истребления фауны в Чернобыльском лесу.
Что удалось обнаружить в результате наблюдений
Чаще других в объективы фотоловушек попадали бурые медведи. Из Беларуси в Чернобыльский лес пришли зубры, сильно выросло поголовье оленей.
Истинными хозяевами леса чувствуют себя волки, которые ведут стайный образ жизни. В зоне отчуждения замечены редкие птицы – черные аисты, насчитывается 14 видов летучих мышей, три из которых занесены в международную «Красную книгу». Это «гигантская посиделка», «широкоушка» и «прудовая ночница». Здесь замечены американские норки и евразийские выдры. В водоемах обитает не менее 20 наименований рыб.
Результатами наблюдений за сельскохозяйственными животными в науке радиобиологии установлено, что после действия излучения в зависимости от дозы радиации возникает два типа эффектов: четко определенные (детерминированные) и рассеянные (стохастические). Отличие состоит в том, что рассеянные эффекты не имеют четкой границы в дозе и могут проявляться даже при небольшой экспозиции.
С увеличением облученности эти эффекты проявляются чаще. Время их выхода на поверхность предсказать невозможно: они могут возникнуть даже спустя много лет в виде опухолей и системных заболеваний, а иногда лишь в последующих поколениях в виде мутаций, если особь подверглась поражению в молодом возрасте.
Изменения во внешнем виде и образе жизни лесных обитателей
Среди птиц увеличилась частота появления альбиносов, то есть особей с отсутствием пигмента. Установлено, что жизненный цикл насекомых в Чернобыльском лесу короче, по сравнению с представителями этих же видов из других частей света. Замечено, что грызуны дают меньшее потомство.
Животных с мутациями частей тела на фотоснимках замечено не было. По словам ученых в условиях, которые сформировались в Чернобыльском лесу, они ожидают не рост внешних мутаций строения тела, а увеличение приспособительных реакций и изменчивости живых организмов.
Совсем новые организмы вряд ли удастся увидеть, но вот насекомых, которые раньше ползали по земле, а теперь смогут легко лазить по вертикальным поверхностям или даже летать – вполне. Не всегда эти мутации отрицательны, напротив, они повышают выживаемость вида.
Какие открытия сделали ученые
- Много животных погибло в результате разового выброса радиации высокой мощности.
- Представители животного мира, которые были защищены от воздействия радиации естественными преградами, смогли адаптироваться и дают потомство.
- Биоразнообразие радиоактивного леса увеличилось за счет притока особей из соседних мест обитания и отсутствия антропогенных воздействий.
- Наличие радиоактивно зараженного корма привело к тому, что на генном уровне появилось большое количество «нейтральных» с точки зрения выживания мутаций.
- Появление вредных мутаций отмечается непрерывно, но из-за большой численности популяций как травоядных, так и хищных животных, летальные мутации быстро отбраковываются из общего набора генов.
Выводы, сделанные учеными, говорят о том, что животный мир постепенно освобождается от того урона, который нанесла радиация. Популяции животных растут, а кормовая база достаточна для выживания всех особей.
