ЭФФЕКТЫ ХРОНИЧЕСКОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОПУЛЯЦИИ РАСТЕНИЙ ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН, Обнинск, Россия Гераськин С.А.

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 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

Клетки мутации, изменение концентрации внутриклеточных метаболитов, мутации, трансформации, гибель клеток Ионизирующее излучение клетка Популяции изменение половозрастной и генетической структуры популяции репродуктивной способности, радиоадаптация Организмы выживаемость, заболеваемость, морфологические аномалии, наследственные эффекты Экосистемы продуктивность ценоза, видовое разнообразие, трофическая структура, выпадение чувствительных видов смертность заболеваемость репродуктивная функция генетические эффекты экологические эффекты адаптация

Какие процессы происходят в природных популяциях, населяющих радиоактивно загрязненные территории? Какие процессы происходят в природных популяциях, населяющих радиоактивно загрязненные территории? Каков мутагенный эффект хронического радиационного воздействия в низких дозах? Каков мутагенный эффект хронического радиационного воздействия в низких дозах? Какова судьба индуцированных мутаций в измененных экологических условиях? Какова судьба индуцированных мутаций в измененных экологических условиях?

Исследования популяций растений, населяющих радиоактивно загрязненные территории Брянская обл., Россия, μR/h Семипалатинский полигон, Казахстан, 2006 эпицентр Опытного поля, 3557 μR/h

ОбъектМесто и времяЗагрязнениеПоказатели Рожь, пшеница, ячмень, овес 10-км зона ЧАЭС ( МБк/м 2 ), Украина, РадионуклидыЖизнеспособность семян, цитогенетические нарушения в интеркалярной меристеме и проростках семян (Geraskin et al., 2003a) Сосна, пырей 30-км зона ЧАЭС ( мкР/ч), Украина, 1995 РадионуклидыЦитогенетические нарушения в проростках семян (Geraskin et al., 2003b) СоснаХранилище р/а отходов, Ленинградская обл., СмешанноеЦитогенетические нарушения в проростках семян и интеркалярной меристеме хвои (Geraskin et al., 2005) Мышиный горошек Свалка отходов радиевого промысла ( мкР/ч), Республика Коми, Естественные радионуклиды Эмбриональные летали, цитогенетические нарушения в проростках семян (Евсеева и др., 2007; 2008) СоснаБрянская обл. ( мкР/ч), РадионуклидыЦитогенетические нарушения в проростках семян, полиморфизм изоферментных локусов, доля абортивных семян (Гераськин и др., 2008; Гераськин и др., 2009) ТонконогСемипалатинский полигон ( мкР/ч), Казахстан, РадионуклидыЦитогенетические нарушения в колеоптилях проростков (Гераськин и др., 2009)

Сайты биоиндикационных исследований на территории СИП Irtysh River Опытное поле: : 86 воздушных и 30 наземных ядерных взрывов Мощность поглощенной в воздухе дозы более 30 мкГр/ч Дегелен: : 215 ядерных испытаний в горных штольнях Мощность поглощенной в воздухе дозы более 60 мкГр/ч Балапан: : 109 ядерных испытаний в скважинах Мощность поглощенной дозы в воздухе над отвалами вокруг Атомного озера более 20 мкГр/ч

Семипалатинский полигон, Казахстан, Тонконог 2018 мкР/ч

Correlation 2005: r = 96.3, p

Новозыбковский район, мкР/ч 130 мкР/ч 200 мкР/ч 300 мкР/ч 11 мкР/ч

Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т с Популяции растений, населяющие участки с относительно невысокими уровнями радиоактивного загрязнения, характеризуются повышенной частотой цитогенетических нарушений

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 Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т , в печати

Внутрипопуляционное разнообразие на всех экспериментальных участках достоверно превышает контрольный уровень и увеличивается вместе с плотностью радиоактивного загрязнения Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т , в печати

Повышенная по сравнению с контролем гетерозиготность и превышение наблюдаемой гетерозиготности над ожидаемой свидетельствует о селективном преимуществе гетерозигот в условиях хронического облучения Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т , в печати

В исследованных популяциях сосны формируется семенное потомство с высоким уровнем мутационной изменчивости, а генетическая дифференциация сравниваемых популяций в значительной степени обусловлена радиационным воздействием Гераськин и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т , в печати

В условиях хронического облучения формируется семенное потомство, достоверно уступающее по репродуктивным качествам контрольному уровню

Частота аберрантных клеток в корневой меристеме проростков семян сосны обыкновенной. Ленинградская область, Места отбора проб: 1 – Большая Ижора (контроль); 2 – Сосновый Бор; 3 – ЛСК «Радон» Geraskin et al. Mutation Research V p

Аппроксимация данных моделями: I – линейная; II и III – полиномы 3-ей и 4-ой степени. II и III – полиномы 3-ей и 4-ой степени. ЛСККонтроль Уровень техногенного загрязнения в исследуемом районе достаточен для нарушения присущих интактным популяциям закономерностей саморазвития Geraskin et al. Mutation Research V p

Места отбора проб: 1 – Большая Ижора (контроль); 2 – Сосновый Бор; 3 – ЛСК «Радон» Острое облучение семян Характеризующиеся повышенной частотой цитогенетических нарушений семена из подвергшихся техногенному воздействию популяций демонстрируют достоверно большую устойчивость к действию дополнительного острого -облучения Geraskin et al. Mutation Research V p

Свалка отходов радиевого промысла, Республика Коми, мкР/ч Черные отвалы Мышиный горошек

Частота эмбриональных леталей и аберраций хромосом в корневой меристеме проростков семян мышиного горошка, 2003 Свалка отходов радиевого промысла, Республика Коми, Евсеева и др. Радиационная биология. Радиоэкология Т С ; Т С Сопоставление полученных в 1980 и 2003 гг. результатов исследования свидетельствует о том, что до сих пор в исследуемой популяции сохраняется высокий уровень генетической и морфологической изменчивости

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 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. 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 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 ); Фонд экологической безопасности энергетики (контракт 5-18(359) ) и Роснауку (контракт ) за финансовую поддержку!