close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ У РАСТЕНИЙ В СВЯЗИ С

код для вставкиСкачать
ЭФФЕКТЫ ХРОНИЧЕСКОГО
РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ПОПУЛЯЦИИ РАСТЕНИЙ
Гераськин С.А.
ВНИИ сельскохозяйственной
радиологии и агроэкологии
РАСХН, Обнинск, Россия
Различия антропоцентрического и экоцентрического
подходов к нормированию действия ионизирующего
излучения
Антропоцентрически
й
Экоцентрический
Поглощенные
человеком и
биотой дозы
Близки
Существуют радиоэкологические
ситуации, когда некоторые
представители биоты получают
дозу в 10-300 раз выше, чем
человек
Объект
нормирования
Человек
Системы надорганизменного
уровня (популяции, экосистемы,
биоценозы)
Показатели, по
которым
осуществляется
нормирование
Детерминистские и
стохастические
эффекты
Сохранение структуры и
устойчивое функционирование
систем надорганизменного уровня
Экосистемы
экологические эффекты
продуктивность ценоза, видовое
разнообразие, трофическая структура,
выпадение чувствительных видов
Популяции
изменение половозрастной и
генетической структуры популяции
репродуктивной способности,
радиоадаптация
репродуктивная функция
адаптация
Организмы
выживаемость, заболеваемость,
морфологические аномалии,
наследственные эффекты
смертность
заболеваемость
Клетки
мутации, изменение концентрации
внутриклеточных метаболитов,
мутации, трансформации, гибель клеток
Ионизирующее
излучение
клетка
генетические
эффекты
Какие процессы происходят в природных
популяциях, населяющих радиоактивно
загрязненные территории?
Каков мутагенный эффект хронического
радиационного воздействия в низких
дозах?
Какова судьба индуцированных мутаций
в измененных экологических условиях?
Исследования популяций растений, населяющих
радиоактивно загрязненные территории
Брянская обл., Россия, 2003
350 μR/h
Семипалатинский полигон, Казахстан, 2006
эпицентр Опытного поля, 3557 μR/h
Объект
Место и время
Загрязнение
Показатели
Рожь,
пшеница,
ячмень,
овес
10-км зона ЧАЭС (11.7454 МБк/м2), Украина,
1986-1989
Радионуклиды
Жизнеспособность семян,
цитогенетические нарушения в
интеркалярной меристеме и проростках
семян (Geras’kin et al., 2003a)
Сосна,
пырей
30-км зона ЧАЭС (2502690 мкР/ч), Украина,
1995
Радионуклиды
Цитогенетические нарушения в проростках
семян (Geras’kin et al., 2003b)
Сосна
Хранилище р/а отходов,
Ленинградская обл.,
1997-2002
Смешанное
Цитогенетические нарушения в проростках
семян и интеркалярной меристеме хвои
(Geras’kin et al., 2005)
Мышиный
горошек
Свалка отходов радиевого
промысла (73-3300
мкР/ч), Республика Коми,
2003-2007
Естественные
радионуклиды
Эмбриональные летали, цитогенетические
нарушения в проростках семян (Евсеева и
др., 2007; 2008)
Сосна
Брянская обл. (60-350
мкР/ч), 2003-2008
Радионуклиды
Цитогенетические нарушения в проростках
семян, полиморфизм изоферментных
локусов, доля абортивных семян
(Гераськин и др., 2008; Гераськин и др.,
2009)
Тонконог
Семипалатинский
полигон (74-3557 мкР/ч),
Казахстан, 2005-2008
Радионуклиды
Цитогенетические нарушения в
колеоптилях проростков (Гераськин и др.,
2009)
Сайты биоиндикационных исследований на территории СИП
Опытное поле:
1949-1964: 86 воздушных и
30 наземных ядерных
взрывов
Мощность поглощенной в
воздухе дозы более 30
мкГр/ч
Дегелен:
1961-1989: 215 ядерных
испытаний в горных
штольнях
Мощность поглощенной в
воздухе дозы более 60
мкГр/ч
Балапан:
1964-1989: 109
ядерных испытаний в
скважинах
Мощность
поглощенной дозы в
воздухе над отвалами
вокруг Атомного озера
более 20 мкГр/ч
Семипалатинский полигон, Казахстан, 2005-2008
Тонконог
2018 мкР/ч
Семипалатинский полигон, Казахстан, 2005-2008
Частота аберрантных клеток в колеоптилях проростков
тонконога
2005
3
2006
2007
Correlation
2005: r = 96.3, p<4%
2006: r = 97.7, p<3%
2007: r = 78.6, p<22%
2
1
0
EF3
EF4
EF1
EF2
2,9
2,7
4,6
251
С учетом однородности участков по почвенно-климатическим
условиям и содержанию тяжелых металлов, следует сделать
вывод о радиационной природе наблюдаемых в популяциях
тонконога цитогенетических эффектов
Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 3, в печати
Новозыбковский район, 2003-2008
200 мкР/ч
11 мкР/ч
300 мкР/ч
130 мкР/ч
60 мкР/ч
Популяции растений, населяющие участки с
относительно невысокими уровнями радиоактивного
загрязнения, характеризуются повышенной частотой
цитогенетических нарушений
Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. № 5. с. 584-595
В условиях хронического облучения в популяциях Pinus
sylvestris L. достоверно возрастает частота всех изученных
типов мутаций изоферментных локусов – нуль-аллели,
дупликации и изменение электрофоретической
подвижности
Частота нулевых мутаций
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0,13
7,4
15,3
28,3
37,8
Доза, мГр
Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 3, в печати
Внутрипопуляционное разнообразие на всех экспериментальных
участках достоверно превышает контрольный уровень и
увеличивается вместе с плотностью радиоактивного загрязнения
Индекс Животовского, усл. ед.
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0,13
7,4
15,3
28,3
37,8
Доза, мГР
Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 3, в печати
Повышенная по сравнению с контролем гетерозиготность и
превышение наблюдаемой гетерозиготности над ожидаемой
свидетельствует о селективном преимуществе гетерозигот в
условиях хронического облучения
Гетерозиготность, усл.ед.
0,6
Наблюдаемая
Ожидаемая
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,14
7,4
15,3
28,3
37,8
Доза, мГр
Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 3, в печати
Частота нулевых мутаций
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
7,4
2,5
Индекс Животовского, усл. ед.
0,13
15,3
28,3
37,8
Доза, мГр
2
1,5
В исследованных популяциях сосны
формируется семенное потомство с
высоким уровнем мутационной
изменчивости, а генетическая
дифференциация сравниваемых
популяций в значительной степени
обусловлена радиационным
воздействием
1
0,5
0
7,4
Гераськин и др. Радиационная
биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49.
№ 3, в печати
15,3
0,6
Доза, мГР
Гетерозиготность, усл.ед.
0,13
28,3
37,8
Наблюдаемая
Ожидаемая
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,14
7,4
15,3
Доза, мГр
28,3
37,8
В условиях хронического облучения формируется
семенное потомство, достоверно уступающее по
репродуктивным качествам контрольному уровню
Невыполненные семена, %
100
80
60
40
20
0
К
7,4
15,3
Доза, мГр
28,3
37,8
Aberrant cells, %
3
3
2
2
1
1
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Частота аберрантных клеток в корневой меристеме проростков семян
сосны обыкновенной. Ленинградская область, 1997-2002.
Места отбора проб:
1 – Большая Ижора (контроль); 2 – Сосновый Бор; 3 – ЛСК «Радон»
Geras’kin et al. Mutation Research. 2005. V. 583. p. 55-66
Контроль
ЛСК
0,8
0,7
II
0,6
I
2,5
I
2,0
III
III
II
1,5
0,5
1,0
0,4
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
Аппроксимация данных моделями: I – линейная;
техногенного
загрязнения
II и III
– полиномы 3-ейви исследуемом
4-ой степени.
Уровень
районе достаточен для нарушения присущих
интактным популяциям закономерностей саморазвития
Geras’kin et al. Mutation Research. 2005. V. 583. p. 55-66
Острое облучение семян
Aberrant cells, %
8
6
4
2
1
2
3
1 2 3
1 2 3
2000
2001
0
1999
Места отбора проб: повышенной частотой цитогенетических
Характеризующиеся
1 – Большая Ижора (контроль); 2 – Сосновый Бор; 3 – ЛСК «Радон»
нарушений
семена из подвергшихся техногенному воздействию
популяций демонстрируют достоверно большую устойчивость к
действию дополнительного острого -облучения
Geras’kin et al. Mutation Research. 2005. V. 583. p. 55-66
Свалка отходов радиевого промысла,
Республика Коми, 2003-2007
Мышиный горошек
3300 мкР/ч
Черные отвалы
Свалка отходов радиевого промысла,
Республика Коми, 2003-2007
Частота эмбриональных леталей и аберраций хромосом в корневой
меристеме проростков семян мышиного горошка, 2003
Chromosome aberrations, %
Embryonic lethals, %
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
9
73
758
2400
3300
1,5
1,0
0,5
0,0
9
73
758
2400
3300
Сопоставление
в 1980 и 2003 гг.
Doseрезультатов
rate, µR/h
Dose rate, полученных
µR/h
исследования свидетельствует о том, что до сих пор в
исследуемой популяции сохраняется высокий уровень
генетической и морфологической изменчивости
Евсеева и др. Радиационная биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. № 1. С. 54-62;
2008. Т. 48. № 4. С. 493-501
ВЫВОДЫ
Базовым уровнем построения системы
радиационной защиты биоты является популяция.
Поэтому уникальное значение для ее обоснования
имеет исследование популяций растений и
животных, населяющих контрастные по уровню и
спектру дозообразующих радионуклидов
территории. Особое внимание при этом следует
уделять эффектам популяционного уровня, не
сводимым к элементарным механизмам
биологического действия радионуклидов –
феномен радиоадаптации, изменение половой,
возрастной и генетической структуры популяций
ВЫВОДЫ-2
Даже относительно низкие уровни техногенного
загрязнения способны увеличивать генетическую
изменчивость и нарушать присущие интактным
популяциям закономерности саморазвития.
Хроническое радиационное воздействие способно
играть роль экологического фактора, меняя
генетическую структуру природных популяций.
В условиях экологического стресса в популяциях
растений происходит отбор на повышение
устойчивости к действующему фактору. Но
скорость и сама возможность осуществления этого
процесса может существенно различаться в разных
радиоэкологических условиях
Благодарим МНТЦ (проекты 3003 и К-1328); РФФИ
(проект 08-04-00631); Фонд экологической безопасности
энергетики (контракт № 5-18(359)-3-1802) и Роснауку
(контракт № 02.512.11.0012) за финансовую поддержку!
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
11
Размер файла
13 878 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа