3. Вертикальная миграция радионуклидов.

В лесных экосистемах процесс переноса радионуклидов, составная часть биологического круговорота веществ.

Миграция техногенных радионуклидов в системе «почва-растение» является определяющей в процессах их распределения в наземных экологических системах.

Искусственные радионуклиды попадают в природную среду, в т. ч. в лесные экосистемы, не только при радиационных авариях, испытаниях ядерного оружия, но и при работе в штатном режиме объектов ядерно-топливного цикла, в основном АЭС.

Значительная часть радионуклидов (от 60 до 90 %), поступающих из атмосферы, задерживается в кронах деревьев.

Затем начинается их вертикальная миграция (перемещение на поверхность почвы) под воздействием атмосферных осадков и ветра, гравитационных сил, а также вследствие опадания листьев, хвои, ветвей и коры.

При разложении опада связанные в его массе радиоактивные элементы переходят в легкоподвижные соединения и в таком виде поступают в корне обитаемый слой почвы. Через 2--3 года после выпадения наблюдается активное поглощение радионуклидов корнями с повышением их концентрации во внутренних тканях и ассимилирующих органах растений. Поэтому поток радионуклидов, ежегодно поступающих на поверхность почвы с растительным опадом, сохраняется до полного распада радиоизотопов. В этом процессе участвуют все компоненты лесных биогеоценозов. Их вклад в загрязнение биоты и интенсивность вовлечения радионуклидов в биологический круговорот зависят от общей биологической массы, годичной продукции, величины возврата органической массы с опадами отпадом. В целом, в лесных биогеоценозах интенсивность вовлечения радионуклидов в биологический круговорот многократно превышает их вынос за пределы корнеобитаемой толщи почвы и попадание в грунтовые воды.

Интенсивность миграции техногенных радионуклидов в лесных биогеоценозах и их концентрация (содержание, удельная активность, Бк/кг) в древесных, пищевых, кормовых и лекарственных ресурсах зависит не только от плотности радиоактивного загрязнения почвы, но и от многих экологолесоводственных и природно-климатических факторов, среди которых наиболее значимыми являются: видовые биоморфогенетические свойства древесно-кустарниковой, травянистой растительности, грибов и условия местопроизрастания.

Большой научный и практический интерес представляют данные по нормированным концентрациям, или коэффициентам перехода (КП) радионуклидов в растения. Величина этого показателя характеризует, в основном, различия в биологической доступности радионуклидов в лесных экосистемах и рассчитывается по формуле:

КП = удельная активность растений (Бк/кг)/плотность загрязнения почв (Бк/м²).

При расчете КП содержание радионуклидов в растении приводится к единице плотности загрязнения, что нивелирует влияние последней и позволяет выявить зависимость накопления радионуклидов от почвенно-экологических условий, видовых особенностей растений и др. факторов.

4. Влияние экологических факторов на облучение организмов в биоценозах. Нарушения в облученных ценозах.

На территории 30Aкм зоны отчуждения ЧАЭС, которая в ходе аварии подверглась интенсивному загрязнению радионуклидами, объекты биоты – растения, грибы, низшие и высшие животные, микроорганизмы и вирусы – с первых же дней после аварии и поныне испытывают влияние

хронического облучения.

Крайним проявлением действия облучения на биоту стала гибель соснового леса. По реакции сосны на облучение в Зоне отчуждения выделяют четыре зоны:

• летального,

• сублетального,

• среднего проявления радиационного повреждения и

• слабого поражения деревьев.

В зоне летального повреждения наблюдалась полная гибель деревьев сосны всех возрастов.

На отдельных участках «рыжего леса» оказались погибшими и более радиоустойчивые виды деревьев, в частности, березы и ольхи черной, что свидетельствует о том, что поглощенные дозы для древесных

пород, произраставших на этих участках леса, превышали 200–300 Гр.

В зоне сублетального повреждения сосны, начиная со второго года после аварии, наблюдалимассовое нарушение формообразовательных процессов, проявлявшееся в появлении гигантских размеров листьев, фасциацией стеблей, во внеплановом ветвлении, потери геотропической ориентации органов. Средние значения доз облучения биоты в этой зоне к 1991 году достигали 50 Гр

Зоны среднего и слабого повреждения сосны занимают территорию свыше сотни тысяч га.

В этой зоне демонстрируется заметное угнетение роста деревьев, несвоевременное опадение хвои,частое образование радиоморфозов и усиленное ветвление.

Радиация индуцировала гибель разных видов и растений, и животных. В местах с очень высоким уровнем поверхностного загрязнения оставались лишь очень радиоустойчивые виды, среди которых выделялись лишайники и некоторые виды мхов.

Гибель сосны в «рыжем лесу» сопровождалась существенными изменениями видового состава биоты, так как выпадение из биоценоза этого доминантного вида нарушает трофические связи, начинаются сукцессии, формируются новые трофические цепочки, что существенно изменяет структуру биоценозов.

Значительное влияние на состояние биоты оказало прекращение хозяйственной деятельности, а также отселение жителей из ряда населенных пунктов. На ранее пахотных землях началось восстановление естественной растительности. Уход людей из населенных пунктов сопровождался резким уменьшением численности так называемых синантропных видов животных и постепенным исчезновением растений синантропной флоры. Вместе с тем наблюдалось возрастание биологического разнообразия за счет увеличения численности тех видов, нормальному развитию которых мешала хозяйственная деятельность человека, в частности охота. Поэтому увеличилась численность прежде редко встречающихся видов растений

и животных.

На территориях, характеризующихся радионуклидным загрязнением, наибольшая активность радиоактивных веществ, главным образом фитоценозов, сосредоточена в остатках опавших листьев и поверхностном слое почвы, поэтому наиболее интенсивному облучению подвергаются

организмы, которые обитают в поверхностном слое почвенного покрова. Именно в этом слое сосредоточиваются многочисленные виды почвенной мезофауны, грибов и микроорганизмов.

Таким образом, на первый взгляд биота в Зоне отчуждения пребывает как бы в состоянии расцвета, обусловленного ослабленным антропогенным давлением. Тем не менее, специальные радиобиологические исследования на клеточном и субклеточном уровнях организации биологических систем выявляют существенные нарушения ряда процессов. Так, у многих видов животных и растительных организмов четко обнаруживаются цитогенетические повреждения клеток.

Среди реакций на облучение прослеживается ослабление защитных, иммунных систем.

В связи с этим в биоценозах, которые испытали радионуклидное загрязнение, возрастает степень повреждений растений различными видами грибковых заболеваний, чаще обычного образуются разной этиологии наросты и галлы, проявляется бактериальный рак.

С первого года аварии по настоящее время за видимым внешним благополучием скрываются генетические дефекты: существенное увеличение частоты хромосомных аберраций в клетках меристем растений, лимфоцитах крови и образовательных тканей животных.

Вследствие того, что облучению подвержены очень крупные популяции, отрицательные эффекты неизменно должны будут проявляться на протяжении многих десятилетий.

Многочисленные морфологические аномалии в виде гигантизма или карликовости органов, которые наблюдались у растений в первые годы после аварии, проявляются и поныне в местах обитаниях, характеризующихся высокой плотностью радионуклидного загрязнения.