Последствия Чернобыльской катастрофы

  Таким образом, последствия аварии на Чернобыльской АЭС для растительных сообществ носили разнообразный характер - от поражения на экосистемном уровне до повышенной частоты мутагенеза. Тяжесть радиационных эффектов зависела от полученной в первый период аварии дозы. В подвергшихся значительному радиационному воздействию растительных сообществах наблюдалось зависящее от дозы изменение видовой структуры и снижение биологического разнообразия. Во всех исследованных популяциях растений из чернобыльской зоны в первые годы после аварии выявлен повышенный уровень мутагенеза. В большинстве исследованных случаев зависимость доза-эффект имела нелинейный характер, а выход мутаций на единицу дозы был выше при облучении в низких дозах и с низкой мощностью. В последующие годы снижение мощности радиационного фона происходило быстрее, чем уменьшение частоты мутаций в населяющих радиоактивно загрязненные территории популяциях растений.

  Эффекты радиационного воздействия  на почвенные организмы

  Информация  о радиационных эффектах у представителей животного мира в условиях Чернобыльской катастрофы более фрагментарна и менее достоверна. Это связано с мобильным образом жизни большинства животных, что значительно усложняет экспериментальную работу с ними и, одновременно, делает гораздо менее точной оценку полученной дозы.

  Авария на ЧАЭС совпала с наиболее радиочувствительными фазами в развитии обитателей почвы, наступившими с ее весенним прогревом: период размножения и линек беспозвоночных после зимнего оцепенения. Обитатели лесной подстилки сильно пострадали на расстоянии 3-7 км от станции. Численность почвенных клещей и находившихся на ранних стадиях развития представителей мезофауны к середине июля 1986 г. сократилась в 30 раз. Значительно меньше, в 2-3 раза, сократилась численность мезофауны в толще пахотных почв.

  Радиоактивное загрязнение нарушило процесс нормального воспроизводства почвенных обитателей. Среди почвенного населения сосновых лесов отсутствовали личинки и нимфы микрофауны первых возрастов. Доза 30 Гр вызвала катастрофические, 8 Гр - достоверно диагностируемые изменения в сообществах микрофауны. У населяющей пахотные почвы фауны эти процессы были менее выражены, но численность молодых дождевых червей была в 4 раза ниже, чем на контрольных участках. Даже при дозе 86 Гр на поверхности животные в толще пахотных почв пострадали слабо, так как были хорошо защищены от β-излучения, вклад которого в общую дозу в 1986 г. составлял 94%.

  Через год после аварии началось восстановление почвенной фауны леса за счет сохранившихся  форм и активного заселения насекомыми извне. Через 2.5 года общая численность мезофауны восстановилась, но видовое разнообразие на загрязненных радионуклидами участках даже через 10 лет после аварии составляло 80% от контрольного уровня.

  Эффекты радиационного воздействия  на амфибии

  В 7 популяциях бурых лягушек, населяющих загрязненные радионуклидами районы Белоруссии, частота аберрантных метафаз и нагруженность клеток костного мозга аберрациями были достоверно выше контроля. Спектр аберраций указывал на радиационную природу выявленных аномалий. Радиоактивное загрязнение обследованных участков менялось в пределах 180-2330 кБк/м² по ¹³⁷Cs и 3.7-280 кБк/м² по ⁹⁰Sr. В качестве контрольных были выбраны популяции из Березинского биосферного заповедника и из прибрежной зоны Заславского водохранилища. Снижения уровня цитогенетических нарушений в 1989 г. по сравнению с 1986 г. не обнаружено. Только в первые годы после аварии наблюдалась связь между уровнем цитогенетических нарушений в клетках костного мозга и накоплением остеотропных радионуклидов в теле животных, после 1990 г. достоверная связь частоты цитогенетических нарушений с накоплением отдельных радионуклидов и общей дозовой нагрузкой отсутствовала. В популяциях бурых лягушек из загрязненных радионуклидами районов до 1991 г. число микроядер в эритроцитах периферической крови было выше, чем в контроле. Уменьшение с течением времени плотности радиоактивного загрязнения сопровождалось увеличением выхода аберраций на единицу дозы в 5-6 раз, т.е. наблюдавшееся в 1990-1994 гг. снижение частоты аберрантных клеток в костном мозге не соответствовало снижению дозовых нагрузок. После острого γ-облучения в дозе 2 Гр не наблюдалось различий по частоте цитогенетических нарушений в клетках костного мозга животных из контрольного и радиоактивно загрязненного участков. Обитающие на загрязненных радионуклидами территориях животные отличались от контрольных частотой клеток костного мозга с повреждением хроматина и скоростью процессов апоптоза после дополнительного радиационного воздействия. В ходе проведенного в 1988— 1991 гг. обследования 2500 лягушек двух видов из 13 биотопов было обнаружено семь особей с новообразованиями костной ткани, пять из них были отловлены в одном районе (окрестности г. Чериков Могилевской обл.). В последующие годы опухоли не были зарегистрированы. Судя по размерам лягушек с опухолями костной ткани, все они в момент аварии были в возрасте одного года и находились в стадии усиленного роста.

  Эффекты радиационного воздействия  на гидробионтов

  При оценке радиоэкологических последствий для водоемов наибольший интерес представляют рыбы - самые радиочувствительные организмы из холоднокровных гидробионтов. К моменту аварии в водоеме-охладителе ЧАЭС водилось более 30 видов рыб. Полученные ими дозы зависят от субстрата, на котором происходит развитие икры, продолжительности эмбриогенеза, а при переходе на самостоятельное питание - от характера трофики. У хищных видов концентрация цезия в тканях и органах была на порядок больше, чем у фитофагов. Исходя из этих критериев, к критическим видам в пруде-охладителе относятся судак и жерех. Согласно оценкам, поглощенные некоторыми распространенными в водоеме-охладителе видами рыб дозы к 1995 г. составили 10-17 Гр. Уровень флуктуирующей асимметрии числа лучей в грудных плавниках молоди судака 1986 г. был в 30 раз выше, чем в контроле. В Киевском водохранилище, где дозы были ниже, изменчивость морфологических признаков у этого вида рыб не выходила за пределы видового диапазона.

  Незадолго до аварии в водоеме-охладителе ЧАЭС было создано рыбоводное хозяйство. Радиационное воздействие привело к повышенной частоте аномалий воспроизводительной системы населяющих водоем-охладитель рыб. Находившиеся в садках пруда-охладителя в момент аварии мальки белого толстолобика к 1988 г. достигли половой зрелости, накопленная к 1991 г. доза составила 9-11 Гр. 5.6% толстолобиков были полностью стерильны (в контроле - 0.25%), у 15.4% отмечена частичная стерильность. Асимметричное развитие гонад наблюдали у 11.2% особей (в контроле -2.9%). Среди других аномалий репродуктивных органов можно выделить разрушение стенок семенных канальцев, разрастание соединительной ткани, деструктивные изменения половых клеток. Однако судя по тому, что плодовитость самок превышала контрольную на 40%, деструктивные изменения затрагивали лишь часть клеток. Оплодотворенными были 94% икринок, из них с аномалиями развития -11 %. Концентрация ¹³⁷Cs в овулировавшей икре составляла 15 кБк/кг. В потомстве толстолобика отмечено замедление темпов роста, повышенная вариабельность линейных и весовых показателей, увеличение числа особей с нарушением морфологии половых желез и клеток, деструктивными изменениями ооцитов, сперматогониев и сперматоцитов, появление бисексуальных и стерильных особей. У самцов нарушения воспроизводительной системы были выражены сильнее. Изменчивость морфометрических показателей у потомства карпа, густеры и толстолобика была значимо выше, чем у их родителей. У рыб, икра которых основную дозу получает от накапливающих радионуклиды водных растений, отмечены нарушения в системе крови (серебряный карась), репродуктивной системы (окунь и карп), а также цитогенетические аномалии (карп).

  Особенно  сильное радиационное воздействие  испытали бентосные организмы, в  частности, моллюски. В населяющих пруд-охладитель ЧАЭС популяциях моллюсков в 1986-1987 гг. было выявлено состояние депрессии, но к 1991 г. ситуация выровнялась.

  При исследовании интенсивности и характера  размножения олигохет в водоеме  вблизи п. Янов мощность дозы на поверхности  донных отложений 14 мкГр/ч) обнаружена статистически достоверная связь между тяжестью цитогенетического поражения червей и количеством особей в популяции, переходящих к половому размножению. Бесполое размножение, сохраняя ценные гетерозиготные типы и обеспечивая тем самым высокую жизнеспособность, ограничивает возможности генетической изменчивости и снижает адаптивные потенции популяций в меняющейся среде. Неблагоприятные условия стимулируют переход к половому размножению, которое увеличивает адаптивные возможности популяций.

  Эффекты радиационного воздействия  на млекопитающих

  Среди животных наиболее радиочувствительным классом являются млекопитающие. На радиоактивно загрязненной в результате аварии на ЧАЭС территории самым распространенным семейством млекопитающих были мышевидные грызуны. Мышевидные грызуны, в силу высокой численности и плодовитости, быстрой смены поколений, а также обитания в верхних горизонтах почвенного покрова, где формируются наиболее высокие дозы, являются удобной моделью для изучения радиоэкологических эффектов. Поэтому неудивительно, что именно для этого семейства млекопитающих были получены наиболее представительные данные об обусловленных аварией на ЧАЭС эффектах.

  Численность популяций мышевидных грызунов в 30-километровой зоне даже в первые годы после аварии не зависела от плотности радиоактивного загрязнения. Вместе с тем, весной 1986 г. на наиболее загрязненных участках количество новорожденных мышат составляло лишь 15% от контрольного уровня. В октябре 1986 г. эмбриональная смертность у рыжей полевки (Clethrionomys glareolus Schreb.) составляла 34% (в контроле 6%).

  В 1986-1992 гг. была изучена динамика процессов  поражения и восстановления кроветворной системы у полевок-экономок, населяющих контрастные по уровню радиоактивного загрязнения участки 30-км зоны ЧАЭС. К началу отлова зверьков (осень 1986 г.) γ-фон на расположенном в 5 км к югу от ЧАЭС участке составлял 4-6 мР/ч , поглощенная доза от внешнего γ-облучения - 1 Гр. Другой участок был расположен в 20 км к юго-западу от ЧАЭС, мощность γ-фона - 0.8 мР/ч, поглощенная животными доза - 0.02 Гр. В 1986 г. вклад бета-излучения в поглощенную дозу был в 2-5 раз выше, чем у, вклад инкорпорированных радионуклидов - на 1-2 порядка ниже, чем от внешнего облучения. В 1987-1992 гг. уровень внешнего облучения существенно снизился, а вклад инкорпорированных радионуклидов в поглощенную дозу возрос. У ослепленных зверьков, несмотря на внешне благополучное состояние, были выявлены многочисленные и многообразные изменения красной и белой крови, а также внутренних органов.

  Заметные  изменения кроветворной системы  были обнаружены через 5-6 мес. после аварии. Они сохранились и даже усугубились в последующие годы, т.е. в ряду поколений животных. Более 20% полевок имели выраженные признаки гиперхромной макроцитарной анемии, что является типичным проявлением острой лучевой болезни. У 20% зверьков обнаружены признаки морфологическими гипохромной анемии, выявлено пониженное содержание гемоглобина и ретикулоцитов, что свидетельствует о депрессии эритропоэза. Количество лейкоцитов в единице объема ткани у полевок с наиболее загрязненного участка в год аварии почти в 2 раза, а в 1987 г. в 1.5 раза превышало контроль. В последующие годы (1988-1992) у новых поколений животных количество форменных элементов белой крови снизилось до 60% от нормы. Умеренно выраженная лейкопения была характерна и для полевок с другого участка.

   В ходе гистологического анализа срезов костного мозга полевок не было выявлено структурных изменений, способных повлиять на кроветворную функцию и признаков заболеваний крови опухолевой природы, однако частота клеток с микроядрами была достоверно выше контрольного уровня. Красная пульпа животных находилась в напряженном состоянии. Содержание лимфоидных клеток в белой пульпе было на 45-50% ниже физиологической нормы. Сопоставление полученных данных с результатами лабораторных экспериментов показало, что гистоморфологическое состояние селезенки у большинства полевок из 30-километровой зоны ЧАЭС соответствует лучевому заболеванию средней тяжести. Печень обеспечивает химический гомеостаз организма и определяет его устойчивость к неблагоприятным воздействиям. Клетки печени накапливают скрытые повреждения, проявляющиеся при стимуляции пролиферации. Паренхима у животных из 30-километровой зоны имела на срезах мозаичную структуру. Одновременно наблюдали как свойственные первичной ответной реакции организма на острое облучение изменения, так и деструкцию ткани, характерную для хронической лучевой патологии. Об усилении процессов физиологической регенерации свидетельствовало увеличение числа двуядерных гепатоцитов в интактных участках тканей. В норме у полевок-экономок, в зависимости от возраста двуядерные гепатоциты составляют 12 - 18% у зверьков из 30-километровой зоны до 1989 доля составляла 71-100%, в последующие годы - 65-92%. В печени полевок накапливались патологические митозы, причем если до1989 г. преобладали связанные с аберрациями хромосом аномалии, то в последующие годы - клетки с патологией митотического аппарата.

   У отловленных в 1987 г. полевых мышей, полевок-экономок и полевок обыкновенных (мощность экспозиционной дозы в местах отлова 0.02-200 мР/ч, вклад (β-компоненты превышал вклад γ-излучения в 34-37 раз), были обнаружены множественные деструктивные поражения печени, обедненность липидов антиоксидантами, падение доли фосфолипидов в сумме общих липидов и угнетение процессов дегидрирования. Отсутствовала связь между изменением биохимических и биофизических параметров, выраженностью дегенеративных изменений в гепатоцитах и мощностью экспозиционной дозы. Даже спустя 5 лет после аварии у полевок-экономок с тех же участков изменения в составе фосфолипидов печени сохранились, хотя были и не столь выражены.

   У полевок из 30-километровой зоны ЧАЭС была увеличена ширина коры надпочечников за счет гипертрофии пучковой зоны, вырабатывающей гормоны глюкокортикоидного типа, и уменьшены размеры клубочковой зоны, продуцирующей гормоны минералкортикоидного типа. Было отмечено появление клеток с пикнотическими ядрами, повышение митотической активности клеток пучковой и клубочковой зон, увеличение числа диплоидных и полиплоидных клеток. Гипертрофия коры надпочечников прослеживалась у полевок из 30-километровой зоны ЧАЭС в течение 5 поколений после аварии. У отловленных в сентябре 1986 г. в 4-5 км к югу от ЧАЭС полевок (мощность экспозиционной дозы в период отлова 7-12 мР/ч, плотность радиоактивного загрязнения по ¹³⁷Cs - 40 Ки/км²), содержание катехоламинов в надпочечниках было достоверно ниже, а активность протеинкиназ достоверно выше, чем в контрольной популяции.