Экосистемные реакции на радиационную деформацию среды

Исследования, выявляющие общие (интегративные) законо­мерности реакций экосистем на деформацию радиационного зве­на факторов стационарности среды, отсутствуют. Единичные ра­боты этого ряда указывают на сходстворадиогенных изменений с популяционными в их зависимости от техногенного фона радиа­ционных воздействий. Это подтверждается, в частности, чрезвы­чайно большим видовым разнообразием флоры в условиях ано­мальных экологически чистых радиационных воздействий. Такое разнообразие – ключ к резервной стабильности и эволюции эко­систем – превышает здесь этот показатель средних широт с нор­мальным радиационным фоном в 15 – 20 раз. Эти различия позво­лили выдвинуть положение (F. Soddy) о ключевой функции по­вышенного естественного радиационного фона в происхождении новых видов живого.

Все сельскохозяйственные злаковые мира произошли из вось­ми горных мест с высоким уровнем космического излучения. Счи­талось, что основным действующим началом здесь являлось ульт­рафиолетовое космическое излучение. Но сравнительная оценка генетических реакций в эксперименте позволила американскому биологу кандидату Нобелевской премии Дж. Миллеру прийти к выводу о ведущей роли в формировании этих эффектов нейтронного потока частиц.

Положения об исключительности естественного радиационного фона, в противоположность техногенному, также оказались, несостоятельными. Гибель растительности, грызунов в зонах атомного взрыва в Хиросиме, чернобыльской и кыштымской аварии непосредственно после состоявшихся инцидентов сменяется через полтора–два года бурным, превышающим дорадиационный период ростом и разнообразием живого.

Искусственное снижение радиационного фона в эксперименте ведет к противоположным реакциям – снижению скорости деления клеток, роста, размножения, что еще раз указывает на использование биотой «отобранных» в процессе эволюции радиационных воздействий в качестве фактора стационарности экосистем, колебания которого тем не менее требуют реорганизации экосистемных взаимодействий («ключ к замку») в биогеоценозах.

Помимо этой серии результатов, указывающих на био-, иммуностимулирующие функции фактора (А. М. Кузин), как правило, при его (не подчеркнутом в исследованиях) изолированном воз­действии – в горных районах, территориях радиационных инци­дентов, закрытых для человеческой деятельности, аналогичных экспериментальных облучений – имеется ряд не менее достовер­ных наблюдений, фиксирующих противоположные радиогенные реакции в районах с мощным техногенным фоном среды. К числу таких реакций, названных «эффектом Петко», относится широко рекламируемая деградация лесов вблизи АЭС, расположенных на территориях, крайне перенасыщенных тяжелыми металлами, ок­сидами азота, сернистым ангидридом и др., в непосредственной близости от Нью-Йорка, во Франции (в районах АЭС, располо­женных в Бретани), в Германии (вблизи Франкфурта) и др. Реак­ции подчеркиваются выявляемой здесь повышенной частотой ге­нетических дефектов новорожденных с последующей деградаци­ей интеллекта, ростом детской преступности.

Системные исследования экологических реакций на радиа­ционную загрязненность среды, близкую по составу к выбросам от АЭС, были впервые проведены Н. В. Тимофеевым-Ресовским. Наблюдения за сообществом биоценозов велись на грядках, в которые вносились радионуклиды ядерно-энергетического происхождения порядка 5 (малая радиоактивная загрязненность), 50 (средняя), 100 (высокая) мКи/м² или 0,5, 50, 100 кКи/км² почв соответственно. В микробассейны с озерной водой, водоросля­ми, инфузориями вносилось от 3 до 600 мкКи/л с аналогичным составом и шагом роста радио­активной загрязненности. Для всех трех видов сообществ (наземный фитоценоз, почвенный бактериоценоз и пресноводный перифитон) были получены принципиально сходные результаты. Малые радиоактивные воз­действия (порядка 5 мкКи/л) как в почвенных, так и в водных биоценозах ведут к стимулу роста и достоверному увеличе­нию биомассы, более выражен­ному в группах простейших, сапрофитной микрофлоры почв. Дальнейшее увеличение радиационных воздействий ведет к явному расслоению (рис. 4.3) реакций: продолжению роста и увеличению биомассы низших биологических видов, но при угне­тении пролиферации высших форм растений, организмов.

Коэффициенты радиорезистентности составляющих биоценозов (по кратности роста ЛД₅₀ относительно высших млекопитающих):

Высшие млекопитающие (человек, человекообразные и др.).......................................................................................................	1(контроль)
Грызуны (мыши, крысы и др.)..........................................................	4 – 5
Птицы, рыбы.......................................................................................	5 – 8
Змеи....................................................................................................	50 – 80
Насекомые...........................................................................................	4–40
Растения.............................................................................................	4–600
Простейшие........................................................................................	400–1200

Рисунок 4.3 – Эффект «расслоения» био­логических последствий радиаци­онных воздействий в экосистемах:

1 – плато реакций; 2 – простейшие; 3 – растительность; 4 – животный мир

Такие расслоения симбиотической активности составляющих биоценозов создают чрезвычайно сложные внутрисистемные изменения межвидовых трофических взаимодействий, объема зани­маемых сред, пространств, иерархичности межвидовых взаимо­действий, что в целом, по аналогии с популяционными реакци­ями, может быть определено как деформация экосистемного фе­нотипа. Такие реакции, прослеживаемые в настоящем по реакци­ям микробиоты почв и при более малых (порядка 40 Ки/км²) радиоактивных загрязнениях среды (С. П. Просянникова, 1995), ведут к активации олиготрофной (пассивной в дорадиационныи период) микрофлоры почв, снижению численности разрыхлите­лей почв, беспозвоночных, изменениям устоявшихся дорадиационных структур почвенных биоценозов, снижению плодородия почв. Изменения, судя по прослеженным закономерностям раз­вития фенотипических реакций на смену состава среды, времен­ные и предполагают в последующем, в том числе и при макси­мальных уровнях радиоактивного загрязнения среды, восстанов­ление экологического гомеостаза, особенно при отсутствии антро­погенных вмешательств в экологический метаболизм.

Вопросы для самоконтроля

1. Как радиационные воздействия среды влияют на клеточно-молекулярные реакции?

2. Как реагирует организм на радиационные воздействия?

3. Расскажите о популяционных реакциях.

4. Охарактеризуйте стохастические реакции на радиационные воздей­ствия.

5. Расскажите об экосистемных реакциях на радиационные воздей­ствия.