Радиоактивность – это самопроизвольный распад атомных ядер некоторых элементов, приводящий к изменению их атомного номера и массового числа Ионизирующие излучения – любые излучения, взаимодействия которых со средой приводят к образованию электрических зарядов разных знаков. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение к ионизирующим излучениям не относятся C. 1

Типы ионизирующих излучений альфа (α)-поток положительно заряженных частиц (α)(атомов гелия), движущихся со скоростью около 20000 км/с бета (β)-поток отрицательно заряженных частиц (β)(электронов), движущихся со скоростью света гамма (γ)-излучение – коротковолновое магнитное (γ)излучение, близкое по свойствам к рентгеновскому. Распространяется со скоростью света, в магнитном поле не отклоняется, характеризуется высокой энергией – от нескольких тысяч до нескольких миллионов электронвольт рентгеновское излучение, как и γ-излучение, не излучение имеет массы и электрического заряда. γ-лучи испускаются ядром, обычно в комбинации с α- или β-эмиссией, в то время как рентгеновские лучи исходят от электронной оболочки. γ- и рентгеновские лучи имеют короткие длины волн и высокую проникающую способность C. 2

Атом состоит из ядра и окружающего электронного "облака". Находящиеся в электронном облаке электроны несут отрицательный электрический заряд. Протоны, входящие в состав ядра, несут положительный заряд. В любом атоме число протонов в ядре в точности равно числу электронов в электронном облаке, поэтому атом в целом – нейтральная частица, не несущая заряда. Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужие электроны. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется ионом. Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро). C. 3

Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента называется массовым числом и обозначается буквой А. A=Z+N Здесь A – массовое число атома (сумма протонов и нейтронов), Z – заряд ядра (число протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре. Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов. Изотопы отличаются друг от друга только числом нейтронов в ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы. Нейтроны выбрасываются элементами, которые распадаются в результате самопроизвольного расщепления. В тканях нейтроны вызывают ионизацию не прямо, а путем выброса протона из ядра водородного атома и путем активации элементов через нейтронный захват, приводя в дальнейшем к γ-излучению. C. 4

Непосредственно ионизирующие излучение - излучение заряженных частиц (α-, β- и др.), которые, попадая в облучаемую среду, сами ионизируют ее атомы и молекулы Косвенно ионизирующие излучения (рентгеновское, γ-, нейтронное и др.) сами не производят ионизацию, при попадании в среду они взаимодействуют с атомом (атомным ядром или электронами его оболочки), передают энергию электрону (вторичному электрону) или атомному ядру (ядру отдачи). В дальнейшем ионизацию производят вторичный электрон или ядро отдачи C. 5

Радиационный фон Земли складывается из трех основных компонентов: vкосмическое излучение vестественные радионуклиды, содержащиеся в почве, воде, воздухе и других объект ах окружающей среды vискусственные радионуклиды, радионуклиды образовавшиеся в результате человеческой деятельности (например, при ядерных испытаниях), радиоактивные отходы, отдельные радиоактивные вещества, используемые в медицине, технике, сельском хозяйстве C. 6

КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Первичное Вторичное Первичное излучение включает: первичное галактическое излучение, первичное солнечное излучение, излучение заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли (радиационный пояс Земли). Первичное галактическое излучение состоит на 90% из протонов высоких энергий и на 10% – ионов гелия. C. 7

Первичное солнечное излучение происходит в виде вспышек на Солнце, что сопровождается освобождением большого количества энергии в области видимого, ультрафиолетового и рентгеновского спектров излучения. Наиболее сильные вспышки сопровождаются выбросом большого количества заряженных частиц, главным образом протонов и α-частиц. Первичное солнечное излучение обладает относительно низкой энергией, поэтому не приводит к существенному увеличению дозы внешнего излучения на поверхности Земли. Радиационный пояс Земли состоит из протонов и электронов с небольшим содержанием α-частиц, которые захватываются магнитным полем Земли и двигаются по спирали вокруг его силовых линий. C. 8

Вторичное космическое излучение является следствием образования космогенных радионуклидов. Последние возникают при взаимодействии частиц вторичного космического излучения с ядрами различных атомов, C. 9 присутствующих в атмосфере.

Естественные радионуклиды К естественным радионуклидам относятся космогенные радионуклиды, главным образом 3 H, 7 Be, 14 C, 23 Na, 24 Na и радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды с момента образования Земли. Основным источником облучения человека и загрязнения пищевых продуктов являются 40 К, 238 U, 232 Th – радионуклиды земного происхождения. Искусственные радионуклиды Испытание ядерного оружия – один из самых опасных источников радиоактивного загрязнения окружающей среды. C. 10

Основные источники загрязнения окружающей среды искусственными радионуклеидами испытание ядерного оружия добыча и переработка урановых и ториевых руд обогащение урана изотопом 235 U, т. е. получение уранового топлива работа ядерных реакторов переработка ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства хранение и захоронение радиоактивных отходов C. 11

Прямое повреждающее действие радиации на растения ü Состоит в радиационно-химических превращениях молекул в месте поглощения энергии излучения ü Поражающее действие связано с ионизацией молекулы ü Для клетки наиболее опасно нарушение облучением уникальной структуры ДНК ü Происходят разрывы связей сахар-фосфат, дезаминирование азотистых оснований, образование димеров пиримидиновых оснований и т. д. C. 12

Непрямое повреждающее действие радиации на растения Состоит в повреждениях молекул, мембран, органоидов, клеток, вызываемых продуктами радиолиза воды. Заряженная частица излучения, взаимодействуя с молекулой воды, вызывает ее ионизацию: γ → Н 2 О+ + ee- → Н 2 О - Ионы воды за время жизни 10 -15– 10 -1 с способны образовывать химически активные свободные радикалы и пероксиды: Н 2 О+ → Н+ +ОН Н 2 О- → Н+ +ОН ОН+ОН → Н 2 О 2 В присутствии растворенного в воде кислорода возникает также мощный окислитель НО 2 и новые пероксиды НО 2+Н → Н 2 О 2 и т. д. Эти сильные окислители за время жизни 10 -6 – 10 -5 с могут повредить многие биологические важные молекулы, что также способствует лучевому поражению молекул и структур клетки C. 13

Гормезис - стимулирующее влияние слабых воздействий на биологические объекты различных агентов, повреждающих при больших дозах Природный радиационный фон участвует Øв снятии покоя семян Øв увеличении прорастаемости неполноценных семян Øв делении растительных клеток и тем самым в росте и развитии проростков, их лучшем укоренении Øв ускорении синтеза как основных макромолекул растения, так и продуктов вторичного синтеза (хлорофилла, каротиноидов, антоцианов и др.) Øособое значение имеет для тенелюбивых растений, растений Севера, в условиях сокращенного светового дня C. 14

Основные этапы радиационного повреждения клеток и тканей (по Цирклю): 1) передача энергии ионизирующего излучения молекулам воды, образование ионов; 2) образование свободных радикалов; 3) образование пероксидов; 4) реакции пероксидов с геном определяющего значения; 5) суммирование инактиваций нескольких важных генов, ведущее к изменению состояния генома; 6) утрата генами способности контролировать синтез своих продуктов; 7) невозможность осуществления митоза. C. 15

Основные этапы радиационного повреждения клеток и тканей (Бак, Александер): 1) поглощение энергии ионизирующего излучения; 2) появление ионизированных и электронновозбужденных молекул; 3) индуцирование изменений в молекулах; 4) развитие биохимических повреждений; 5) формирование субмикроскопических повреждений; 6) проявление видимых повреждений клеток; 7) гибель клетки. C. 16

Нарушение коррелятивных физиологических связей в растительном организме при действии ионизирующей радиации (по Гродзинскому, 1989) Исходные повреждения биологической системы Инактивация меристемных клеток Изменения клеточных потоков Появление аномальных веществ, обладающих биологической активностью Нарушения коррелятивных связей в растительном организме Нарушения физиологических и, биохимических процессов Отдаленные последствия облучения C. 18

Механизмы устойчивости растений к действию радиации на молекулярном уровне Степень радиационного повреждения молекул ДНК в клетке уменьшают системы восстановления ДНК, независимые или зависимые от света. Системы темновой репарации (независимой от света), постоянно присутствующие в клетке, отыскивают поврежденный участок, разрушают его и восстанавливают целостность молекулы ДНК. Под влиянием света ферментативным или неферментативным путем устраняются димеры пиримидиновых оснований, возникающие в ДНК при действии ультрафиолетового света или ионизирующего излучения. Это способствует уменьшению повреждений (изменений) и в хромосомах. C. 20

Клеточные механизмы устойчивости растений к действию радиации Радиопротекторы гасят свободные радикалы, возникающие при облучении, создают локальный недостатка кислорода или блокируют реакции с участием продуктов – производных радиационнохимических процессов Функцию радиопротекторов выполняют: SH-соединения (глутатион, цистеин и др.) восстановители (аскорбиновая кислота; ионы металлов и элементы питания) ферменты и кофакторф (каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, NAD) ингибиторы метаболизма (фенолы, хиноны); активаторы (ИУК, ГК) и ингибиторы роста (АБК и др.) C. 21

Устойчивость к действию радиации на уровне целого растения обеспечивается: а) неоднородностью популяции делящихся клеток меристем б) асинхронностью делений в меристемах, из-за которой в каждый данный момент в них содержатся клетки на разных фазах митотического цикла с неодинаковой радиоустойчивостью в) существованием в апикальных меристемах фонда клеток типа покоящегося центра, они приступают к энергичному делению при остановке деления клеток основной меристемы и восстанавливают и инициальные клетки, и меристему г) наличием покоящихся меристем типа спящих почек, они при гибели апикальных меристем начинают активно функционировать и восстанавливают повреждение C. 22

Меры профилактики радиоактивного загрязнения окружающей среды Ø охрана атмосферного слоя Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц Ø соблюдение техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности C. 23

Пути уменьшения поступления радионуклидов в продовольственное сырье 1. проведение организационнохозяйственных и технологических мероприятий 2. изменение структуры посевных площадей 3. мелиорация загрязненных земель, направлен-ной на локализацию процессов миграции радиоактивных веществ 1. внесение повышенных доз удобрений и извести C. 24

После выпадения радиоактивных осадков часть их непосредственно попадает на растения, так или иначе влияя на них в ближайшее же время, а часть поступает затем через корневую систе­му, вызывая тот или иной эффект. Некоторые реакции растений на лучевые поражения рассмотрим на примере лесных древесных растений.

Почки. Одним из характерных признаков радиационного поражения древесных растений является повреждение и гибель ростовых почек верхушечных и боковых побегов. Например, при поглощенной дозе 20-40 Гр усыхают не все почки. Часть из них дает прирост побегов в первую вегетацию после облучения. Побеги сильно укорочены и не имеют хвои или имеют редкие одиночные хвоинки вместо пучков.

Листья и хвоя. Поражение листьев и хвои древесных растений при облучении - один из важнейших лучевых эффектов, т. к. связан с поражением и гибелью деревьев. Например, при остром γ-облучении через 3 месяца при дозах 100-200 Гр начинается поражение сосны. Через 15-20 дней после облучения окраска хвои из темно-зеленой становится оранжево-желтой. Затем эта окраска появляется на всей кроне, и деревья усыхают. В диапазоне поглощенных доз 70-100 Гр внешние признаки поражения сосны появляются через 6 месяцев (желтеет хвоя). При облучении 5-40 Гр наблюдается пожелтение отдельных пучков хвои на однолетних побегах. При дозах 10-60 Гр в верхней части крон деревьев сосны желтеет двухлетняя хвоя на 1/2-1/4 длины побега. При до­зах 60-100 Гр двухлетняя хвоя полностью погибает.

Камбий. Даже при частичном радиационном повреждении камбия деревья становятся ветровальными и буреломными. В эксперименте большая часть деревьев в течение двух лет после облучения была сломана ветром.

Прирост. Торможение роста побегов сосны осенью наблюдается при поглощенной дозе 10-30 Гр. В первый год после облучения побеги были короче в 2-3 раза, на второй вегетационный период они существенно меньше, а на третий - исчезают. Достоверное снижение продуктивности сосны наблюдается при поглощенной дозе свыше 5 Гр и особенно заметно во второй и последующие периоды вегетации после облучения. При поглощенной дозе свыше 25 Гр продуктивность уже через 2 года снижается до нуляФенология. Реакция на облучение у лиственных пород проявляется в сдвигах наступления основных фенофаз: замедление в распускании листьев весной и более ранний листопад. Существенных различий в прохождении весенних фенофаз у березы и осины облученных и необлученных насаждениях практически нет, а осенью на облученных осинах и березах листья раньше желтеют и опадают. На соснах при поглощенных дозах свыше 5 Гр отмечается раннее опадение хвои старших возрастов. При дозах 100- 200 Гр задержка сроков распускания листьев у деревьев составляет 7-9 дней, на следующий год - 4-5 дней. Через 5 лет с момента загрязнения фенологический сдвиг уменьшается, а через 7 лет исчезает.

Воздействие радиации на животных.

В воздействии радиации, нового для популяций животных экологического фактора, выделяют 2 периода:

1. Популяция попала впервые в условия сильного радиоактивного загрязнения. Наблюдается резкое воздействие на популяцию: изменяются возрастная, половая и пространственная структуры популяции: увеличивается смертность и снижается

2. Популяция прожила в условиях радиоактивного загрязнения в течение нескольких лет, за которые дала ряд новых поколений. В этом случае в результате увеличения изменчивости особей в популяции и благодаря радиационному отбору возникает радиоадаптация популяции, которая выходит на более высокий уровень по радио­резистентности. Эффекты воздействия на нее повышенного радиоактивного фактора среды обитания в этот период менее заметны.

Смертность и продолжительность жизни. Радиоактивное излучение в больших дозах губительно действует на животных в биогеоценозах. Так, при облучении смешанного леса мощностью дозы 0,5 Гр/сут. отмечается снижение численности и гибель особей в популяции птиц. Для гибели птиц характерны величины ЛД 5о / 30 в диапазоне 4,6-30 Гр.

Плодовитость. Уровень плодовитости - более радиочувствительный параметр, чем уровень гибели. Минимальные разовые дозы облучения, приводящие к снижению темпов воспроизводства, могут составлять менее 10% от доз, являющихся непосредственной причиной гибели животных.

Хроническое поступление малых доз 90 Sr в организм мышей снижает у них величину выводка. Радиочувствительность половых желез различных видов сильно колеблется; однако самки мышей относятся к числу наиболее радиочувствительных животных. Пло­довитость у мышей снижается после воздействия на самок доз око­ло 0,2 Гр. Самцы мышей менее чувствительны, и для снижения у них плодовитости требуются дозы выше 3 Гр. Стойкое бесплодие у самок мышей наступает после дозы 1 Гр.

Интенсивность размножения падает на загрязненных территориях из-за более быстрого отмирания взрослых особей, снижается величина выводка.

Развитие. Наблюдаются задержки в развитии и различные аномалии в потомстве животных. Так, при облучении птенцов они отстают по росту и развитию оперения, особенно если облучение произошло в возрасте 2-х дней, а мыши на загрязненных 90 Sr территориях раньше созревают и участвуют в размножении.

Поведение животных. Изменение поведения животных при их облучении рентгеновскими и -γ-лучами заключается в распознавании организмами источника излучения и его избегании. Особенности поведения мышей и крыс, морских свинок и обезьян в поле γ-излучения свидетельствуют о том, что высшие позвоночные обладают способностью определять местоположение источника излучения и избегать

Влияние радиации на клетки организма.

Растения Томской области, снижающие радиационное воздействие.

Выполнили:

Крутых Оксана

Филинова Анастасия

ЗАТО Северск

Цели работы

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

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

Задачи

Изучить механизм влияние радиации на клетки организм.

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

Выявить вещества, способные снизить воздействие радиации на организм.

Выявить растения Томской области, содержащие эти вещества.

Провести опрос населения.

Проверить на практике эффективность растений.

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:

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)влиянию ... снижающие накопления радиоактивных веществ в сельскохозяйственных растениях ...

Лекции по Безопасности жизнедеятельности

Реферат >> Безопасность жизнедеятельности

... растений и резкое увеличение численности вредителей растений на ... Рязанской области на нефтеперерабатывающем... влиянии на ... радиации на живой организм ... снижающие внутреннее облучение организма ... клетки на ... на радиохимическом заводе Сибирского химкомбината в г. Томске ...

Экология и экономика природопользования

Реферат >> Экология

... организмы на Земле - зеленые растения , ... влияние на выбор оказывает величина удельных затрат на очистку на ... ионизирующей радиации на данную... Омская, Томская и Тюменская области ; Ханты... на мероприятия, не снижающие выброс, но влияющие на степень их воздействия на ...

Исследование аварийной экотоксикологической ситуации и меры по ее устранению хром

Курсовая работа >> Экология

... растений ; - - негативного влияния выбросов на ... района, области ; ... влияния различных антропогенных факторов на живой организм , в частности на белки, в том числе и на ... клетки ... влияния нескольких элементов – эффектов их антагонистического (снижающегося ... 2001 ― Томск , ― ...

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.

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%.