Благодаря нашим СМИ большинство людей на слово «радиация» реагируют нервно и иногда даже неадекватно, а у многих это слово вызывает панический страх. Кроме специалистов мало кто может толком объяснить, что же такое радиация и как она воздействует на человеческий организм и на другие биологические объекты. При обсуждении влияния радиации на рыбу всех в основном интересует вопрос, как это может отразиться на человеке. Ведь именно он сейчас замыкает многие пищевые цепочки, и именно в нем аккумулируются всяческие вредоносные продукты, в том числе и радиационные и обитающие в радиоактивном иле водоемов. Как правило, радионуклиды, попавшие в водную среду, неравномерно распределяются в общем объеме воды и в данных отложениях. В илистом дне содержание радионуклидов во много раз больше, чем в песчаном. Со временем радионуклиды, попавшие в воду, концентрируются в донных отложениях.
Радионуклиды, которые находятся в воде, можно разделить по происхождению на две основные группы — первые существовали еще при образовании нашей планеты; вторая группа — это те, которые возникают непрерывно в результате природных ядерных превращений. Многие работы отечественных и зарубежных ученых посвящены изучению загрязнения рыб радиоактивными веществами. По своей направленности их можно разделить на две группы. Одна из них посвящена изучению поступления, накопления и перераспределения радиоактивных веществ в организме рыб, а также выведения их из органов и тканей, другая — вопросам биологического действия радиации на организм. Короткоживущие радиоизотопы (с малым периодом полураспада) значительно менее опасны при загрязнении ими рыб, чем те, периоды полураспада которых исчисляются годами и десятками лет. Известно, что многие дол-гоживущие радиоизотопы являются высоко органотропными, и рыбы, загрязненные ими, могут стать опасными источниками заражения других животных, в том числе и человека.
Загрязнение рыб происходит путем непосредственной адсорбции радиоактивных веществ поверхностью тела, при поступлении с пищей и в результате других обменных процессов между организмом и окружающей средой. Во внутренние органы рыб радиоактивные элементы проникают через кожу, жабры и ротовую полость. Одним из важных источников заражения рыб является передача радиоактивных веществ по пищевым цепям. Молодь большинства рыб и многие взрослые рыбы питаются планктоном, который способен накапливать радионуклиды до концентраций, в сотни и тысячи раз превышающих их наличие в окружающей воде. Поэтому при малом содержании радиоактивных веществ в воде поступление их в организм рыб обусловливается в первую очередь загрязненной пищей.
Находясь в воде, загрязненной радиоактивными веществами, рыбы получают внешнее облучение. Адсорбированная на поверхности их тела радиоактивность вызывает облучение организма. Радиоактивные вещества, накапливающиеся в органах и тканях, создают внутренний источник облучения. Накопление радиоактивных веществ органами и тканями рыб, а также распределение и выделение их зависят от целого ряда условий, основными из которых являются химическая природа радиоизотопов и периоды их полураспада, концентрация радиоизотопов в воде, вид, возраст, физиологическое состояние рыб и экологические условия.
Опыты на рыбах ставили с радиоизотопами стронция, цезия, иттрия, церия, фосфора, кальция, урана, йода, кобальта, полония. Различные радиоизотопы, попадая в организм рыб, распределяются по органам и тканям неравномерно. Концентрация в тканях определяется в первую очередь их химическими свойствами. Встречаясь с различными химическими соединениями, входящими в состав тканей рыб или являющимися продуктами обмена веществ, радиоизотопы вступают с ними в обменные реакции. Так, радиостронций очень близок в химическом отношении к кальцию и, попадая в животный организм, откладывается в кальций-содержащих тканях, главным образом в костях. Повышение содержания нерадиоактивного кальция в водоеме ведет к снижению кумуляции радиостронция рыбами. Таким образом, характер обменных реакций в организме рыб определяется соотношением между процессами накопления и выведения радиоизотопов организмом.
Аккумуляция (или кумуляция) радиоизотопов органами и тканями рыб зависит, прежде всего, от концентрации этих радиоизотопов в воде и времени пребывания в ней рыб. Чем выше степень радиоактивности воды, тем больше степень загрязненности рыб. В воде с высокой концентрацией радиоизотопов их кумуляция происходит в одних тканях, а с низкой — в других. При однократном загрязнении рыб даже большими количествами радиоизотопов накопление их в организме бывает незначительным. При длительном же загрязнении низкими концентрациями радиоизотопы могут накапливаться в организме в больших количествах. Наиболее интенсивная кумуляция радиоактивных веществ происходит в первые сутки. При разности процессов поступления и выведения радиоактивных элементов через два-три месяца наступает предельное накопление радиоизотопов органами и тканями. При достижении предела накопления радиоактивных веществ организмом дальнейшая кумуляция прекращается. Молодые и быстрорастущие рыбы акумулируют радиоизотопы быстрее и в относительно больших количествах, чем рыбы среднего возраста и старые. У донных рыб накопление радиоизотопов идет быстрее, чем у пелагических.
Таким образом, экологические условия и физиологическое состояние рыб играют значительную роль в загрязнении их радиоактивными веществами. Изучение накопления цезия-137 водными организмами в природных условиях потребовалось для количественной оценки и прогнозирования перехода искусственных радионуклидов из внешней среды в живые организмы, В настоящее время наиболее интересны исследования в естественных условиях, так как они позволяют получать реальные количественные показатели миграционного переноса радионуклидов в те или иные элементы экосистемы. Для большей наглядности представляем таблицу (слева), в которой показано, как накапливают радионуклиды морские и полупроходные рыбы Каспийского моря. В пресных водоемах ситуация с этими же рыбами может быть другой.
Таблица очень наглядная, и внимательные и обеспокоенные своим здоровьем рыболовы могут заметить, что наибольшее накопление выявлено у морских и полулроходных рыб из семейства сельдевых, а наименьшее — у рыб семейства карповых; осетровые занимают промежуточное положение. Также видно, что по величинам НО имеется корреляция с типом питания рыб: максимальное отношение у ихтиофагов, среднее — у планкто-фагов, минимальное — у бентофагов.
Ученые выявили, что уровни накопления рыбами радионуклидов находятся в обратной зависимости от минерализации водоемов и содержания в воде их химических аналогов. Существенно влияют на накопление радионуклидов в теле рыб сезонная смена года и температура воды: чем выше температура, тем активнее откладываются радионуклиды.
При одновременном загрязнении радионуклидами воды и корма накопление в тканях рыбы обычно выше, чем в случае его поступления только с кормом. Накопление радионуклидов в тканях во многом зависит и от физиологической активности рыбы: чем активнее ее образ жизни и чем она моложе, тем, как правило, больше откладывается в ее тканях радионуклидов Хотя вопрос о радиационном поражении рыб изучен еще далеко недостаточно, однако имеющиеся материалы приводят к основному выводу, что ионизирующие излучения оказывают угнетающее и разрушающее действие на рыб (быть может, кроме самых низких доз облучения).
Такое разрушающее действие проявляется на всех стадиях развития: на оплодотворенной и развивающейся икре, на личинках, мальках и взрослых рыбах, на производителях и на их половых продуктах — икре и спермиях. В потомстве облученных производителей можно ожидать значительных генетических поражений, правда, еще мало изученных. В зависимости от дозы облучения наблюдаются тяжелые поражения половых желез, кроветворных и других жизненно важных органов, дефекты в развитии и уродства у эмбрионов и личинок, отставание в росте и т. д. Кроме того, под действием облучения у рыб отмечаются гипоксия (нехватка кислорода), резко выраженная лейкопения (снижение количества лейкоцитов), замедление роста, общая мышечная слабость, снижение реакции на внешнее раздражение и в конечном итоге — высокая смертность.
Еще более, чем рыбы, чувствительны к радиации кормовые объекты рыб — планктонные и бентосные беспозвоночные животные. На водные растения радиация оказывает меньшее влияние, А вот если сравнивать с млекопитающими, то у рыб большая резистентность (устойчивость организма) к радиации. То есть смертельной для рыб является доза 3500-4000 рентген. Первые изменения в организме появляются при действии дозы в 600 рентген. Так, у молоди карпа после такой дозы облучения появляются изменения в крови (лейкопения — уменьшение количества лейкоцитов).
Повышение дозы до 1400 рентген ведет к дальнейшему развитию лейкопении и соматическим нарушениям. Личинки рыб могут жить некоторое время после действия на них 20 000-40 000 рентген. Действие, производимое на рыб большими дозами облучения, выражается в виде шока или, наоборот, повышенного возбуждения. При небольших дозах облучения эти явления отсутствуют. Абсолютно смертельные дозы для рыб значительно выше, чем для млекопитающих, и только развивающаяся икра чрезвычайно чувствительна, особенно на самых ранних стадиях дробления в определенные моменты митотического цикла.
Неприятный и опасный момент для любителей рыбы в том, что характерной особенностью действия облучения рыб является наличие скрытого периода, в течение которого в организме нельзя обнаружить каких-либо изменений. Он длится у рыб одну-три недели, а затем появляются поражения. В дальнейшем наступает период, когда рыбы гибнут или выздоравливают. Гонады относятся к наиболее радиочувствительным органам, причем не только у рыб. У млекопитающих репродуктивные органы тоже максимально чувствительны к облучению.
Изменения в половых железах сказываются как на плодовитости рыб, так и на жизнеспособности и полноценности потомства. В семенниках поражаются молодые сперматоциты и происходит нарушение клеточных ядер, что ведет к снижению плодовитости самцов. В яичниках в первую очередь поражаются молодые овоциты и значительно позднее — зрелые половые клетки. В нашей стране ученые достаточно подробно исследовали последствия аварии в водоемах охладшелях Чернобыльской атомной электростанции. Полученные цифры и факты, к сожалению, подтверждают экспериментальные наблюдения специалистов.
Так, рыбное население водоема-охладителя ЧАЭС в доаварийный период было представлено 33-мя видами из семи семейств, среди которых самым большим видовым богатством отмечалось семейство карповых (19 видов). Иные семейства (окуневые, сомовые, щуковые и др.) представлены одним, двумя видами. Основная часть рыб попала в пруд-охладитель из реки Припять и ее пойменной системы при сооружении водоема, а некоторые (белый и пестрый толстолобики, сом канальный, форель, большеротый буффало) были завезены сюда в 1983-1985 гг. для целей рыбоводства. В доаварийный период загрязнение ихтиофауны в водоеме-охладителе ЧАЭС происходило преимущественно изотопами цезия, содержание которых у рыб различных видов было в верхних пределах нормы. Во время аварии на ЧАЭС рыбье население подверглось сильному радиоактивному облучению и все последующие годы находилось в условиях хронического действия малых доз радиации.
Исследование уровня и динамики накопления радиоактивных веществ в органах и тканях рыб различных трофических звеньев показало, что зависят они прежде всего от характера питания. Наименее загрязнены растительноядные рыбы, которые находятся во втором звене трофической цепи. Из них изучался преимущественно белый толстолобик, который питается, как известно, фитопланктоном и детритом. Наибольшие количества радиоактивных веществ накапливали типичные хищники — сом обыкновенный, судак, щука. К 1995-1996 гг. уровень загрязненности рыб водоема-охладителя радионуклидами стабилизировался, и сейчас ситуация почти нормализовалась. Надеемся, что данная статья носит исключительно ознакомительный характер и читателям не придется встречаться с последствиями радиации (хотя сейчас это маловероятно). Но, как говорится, кто предупрежден, тот вооружен!
———————— Словарь терминов
Радиоактивность — превращение атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц и электромагнитного излучения. Отсюда и название явления: на латыни radio — излучаю, activus — действенный. Этот термин ввела Мария Кюри. При распаде нестабильного ядра — радионуклида из него вылетают с большой скоростью одна или несколько частиц высокой энергии. Поток этих частиц называют радиоактивным излучением или попросту радиацией.
Радионуклиды — это нуклиды (то есть совокупность атомов), ядра которых радиоактивны. По типам радиоактивного распада различают а-радионуклиды, R-радионуклиды, радионуклиды, ядра которых распадаются по типу электронного захвата, и радионуклиды, у которых ядра подвержены спонтанному делению. Распад радиоактивных ядер а- и В-частиц, а также электронный захват обычно сопровождаются испусканием рентгеновского или У-излуче-ния, поэтому большинство радионуклидов представляют собой источники электромагнитного излучения. Общее число известных радионуклидов превышает 1800; осуществление ядерных реакций приводит к синтезу новых радионуклидов.
———————— Эффект наблюдателя
Канадским ученым, исследующим свойства радиации, не так давно удалось сделать сенсационное открытие, Как оказалось, радиационное воздействие может передаваться таким же образом, как любое инфекционное заболевание. Исследователи провели серию экспериментов на форели. Они подвергали радиационному воздействию приблизительно в 50 рентген несколько особей, а затем смывали с них остатки радиоактивности и запускали в аквариум, в котором находились необлученные рыбы. Уже через два часа у совершенно здоровых форелей стали наблюдаться признаки радиационного воздействия: клетки в определенных органах погибли, а другие начали вырабатывать протеины — это естественная реакция живого организма на радиоактивное облучение. Ученые считают, что пораженные радиацией рыбы выделяют химические вещества, которые служат сигналом для остальных особей и вызывают в их организмах соответствующую реакцию.
Подобный феномен наблюдался и ранее, при экспериментах на клеточных культурах. Назвали это явление «эффектом наблюдателя». Исследования показали, что облучение определенного участка ткани воздействует и на соседние области. В ряде случаев в них наблюдались и массовая гибель клеток, и образование злокачественных опухолей. Ученые до сих пор не уверены, что таким же образом радиация может передаваться от человека к человеку. Чтобы подтвердить или опровергнуть это, требуются новые исследования.