Сельскохозяйственная экология. Под ред. Н.А. Уразаева

Возникновение ионизирующей реакции связано с распадом радиоактивных элементов. Характерная особенность таких элементов в том, что в их ядрах численность протонов одинаковая, а нейтронов — может быть разной. По числу нейтронов, содержащихся в ядре, атомы одного и того же элемента образуют разновидности, называемые изотопами. Так, например, уран-238 содержит 146 нейтронов, а разновидность этого элемента уран-235—только 143. В изотопах урана, обозначаемых символами 238 и 235, число протонов одинаково — 92. Ядра изотопов разных радиоактивных элементов составляют группу нуклидов. Большинство из них нестабильно. Они могут превращаться в другие нуклиды. Так, например, уран-238 трансформируется в торий-234, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона. Торий-234, в свою очередь, превращается в протактиний и т. д.

Процесс самопроизвольного превращения одного нуклида в другой называют радиоактивным распадом, а сам такой нуклид — радионуклидом. При каждом акте распада нуклидов высвобождается энергия, которая передается дальше в виде радиоактивного ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение по своей природе неоднородно. Оно представляет собой корпускулярную радиацию (альфа- и бета-частицы, поток протонов и нейтронов) и электромагнитные колебания (гамма-лучи). Обычно говорят (хотя это и не совсем точно), что альфа-излучение — это испускание ядром частиц, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Бета-излучение представляет собой испускание электронов. Когда нуклид частиц не выбрасывает, а испускает пучок чистой энергии (гамма-квант), говорят о гамма-излучении.

Все виды ионизирующего излучения отличаются друг от друга количеством выделяемой энергии, длиной пробега частиц в среде, их проникающей способностью и, следовательно, характером воздействия на организм (рис. 7).

При альфа-излучении длина пробега частиц невелика — в воздухе она составляет всего несколько сантиметров. Проникающая способность альфа-радиации ничтожна — задерживаясь на повер-

Рис. 7. Сравнение различных типов ионизирующего излучения, воздействующего на организм животного (по Ю. Одуму)

хности тела организма, частицы вызывают выраженную локальную ионизацию живого вещества. При бета-излучении длина пробега электронов в воздухе несколько метров, в живой ткани — раз в сто меньше. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, гамма-лучи пронизывают организм. Эффект их действия зависит от величины энергии, передаваемой ими тканям, и от расстояния между источником излучения и организмом. С увеличением расстояния интенсивность излучения падает. В целом отмечается следующая закономерность: проникающая способность альфа-, бета- и гамма-излучения последовательно возрастает, а плотность ионизации и масштабы повреждения тканей уменьшаются.

В экологии и радиобиологии, особенно экспериментальной, широко используют лучи Рентгена, полученные от специальных устройств. Рентгеновские лучи применяют при изучении влияний ионизирующей радиации на организм растений и животных, для разработки методов их защиты от радиационных поражений и т. д. Широкое использование рентгеновских лучей в радиоэкологии связано с тем, что они по своей природе близки к гамма-излучению.

Ионизирующее излучение, действующее на организм из окружающей среды, называют внешним. Наряду с этим, когда радиоактивные вещества оказываются внутри организма растений или животных, говорят о внутреннем излучении.

Пути попадания радиоактивных веществ в организм самые разные. В организм растений они чаще всего поступают через корневую систему с элементами минерального питания, в животные организмы — через пищеварительный тракт с пищей (кормом) и питьевой водой, через дыхательные пути с вдыхаемым воздухом. Наряду с этим они могут проникать через наружные покровы растений и животных.

При внутреннем альфа- и бета-излучении происходит ионизация протоплазмы клеточных элементов и межклеточного вещества, изменяются структура и функция органов и тканей.

Ионизирующее излучение — важный экологический фактор, жизненно необходимый для размножения, роста и развития растений и животных, функционирования популяций и биоценозов. Полагают, что радиоактивность способствовала возникновению жизни на Земле, становлению и развитию биосферы.

Источниками естественного фона радиации на Земле являются космос, радиоактивные элементы, входящие в состав нашей планеты. Радиоактивными, хоть и в малой мере, считаются все растения и животные, населяющие биосферу.

Наибольшее космическое излучение отмечается в верхних слоях атмосферы, у поверхности Земли оно во много раз ниже. Помимо космических лучей организмы подвергаются воздействию радиоактивных элементов горных пород. В земной коре широко распространены радий, уран, торий и другие радиоактивные элементы.