О биогенной миграции в озере Иссык-Куль и некоторых аспектах радиации

Повышенное содержание урана в озере Иссык-Куль не является чем-то уникальным. Например, в Аральском и Каспийском морях - континентальных водоемах, расположенных в районе с сухим климатом, наблюдаются аналогичные концентрации урана в воде. В озере Иссык-Куль В.В.Ковальским и И.Е.Воротницкой 23 года назад была изучена роль живых организмов в миграции урана, связь урановых пищевых цепей с уровнем содержания его в рыбах, населяющих озеро. Исследовались различные ступени биогенной миграции урана; вода - илы - бентоносные водоросли и высшие растения - планктон - бентоносные организмы - рыбы.

 Слава Богу на Иссык-Куле еще есть ''дикие кусочки'' природы

Ниже приводятся данные из работ С.Г. Неручева [31], а также В.В.Ковальского и И.Е. Воротимикой [22], касающиеся этой проблемы, о которой, к сожалению, широкому кругу экологов мало известно. Разные части Иссык-Куля имеют разное содержание урана в воде. Это обусловлено неравномерностью процессов испарения и опреснения, происходящих в разных частях прибрежных зон Иссык-Куля (таб.1). В среднем воды Иссык-Куля содержат 3.0*10-6 % урана. Это на порядок больше, чем содержание урана в морской воде (10-7 %) и на один - два порядка больше, чем среднее содержание урана в реках и пресных озерах (от 10-8 до n10-7 %) Таблица 1.

Уран существует в воде в виде уранил-карбонатных комплексных анионов (UO₂(СО_з)₂ (Н₂0)₂)^-2 и (UO₂(СО_з)_з)^-4. Содержание урана в илах озера Иссык

Содержание Место отбора проб воды U в воде %

1 Северная прибрежная зона (Чолпон-Ата) 3.331*10-6

2 Восточная (Тюпский залив) 3,1*10-6

3-а Южная (Тамга) 1.7*10-6

3-б Южная (Бухта Кольцовка) 3.68*10-6

3-в Южная (Тонский залив) 2.3*10-6

4 Западная (Рыбачинский залив) 4,32*10-6

Уран существует в воде в виде уранил-карбонатных комплексных анионов (UO2(СОз)2 (Н20)2)-2 и (UO2(СОз)з)-4. Содержание урана в илах озера Иссык-Куль на 1,5-2 порядка превышает кларковые концентрации. Повышенное содержание урана в илах связано с непосредственной сорбцией комплексов ионов урана органическим веществом. Обогащение же ураном ила непосредственно из иссык-кульской воды не происходит, так как этому препятствует избыток ионов СОз-2 в воде и высокое содержание растворенного кислорода. Чем больше органического вещества в илах, тем больше в нем содержится урана. Зависимость концентрации урана от содержания органического вещества в плах представлена графиком на рис. 3.

ORGANIC SUBTANCE

Picture - 3 Uranium concentration in Jssyk-Kul lake

Наблюдается также корреляция содержания урана в водорослях и подстилающих илах. В Иссык-Куле широкое распространение имеют харовые водоросли (17 видов), причем один вид Chora crinitoides Hollrb является эндемичным. Водные высшие растения Ceratophyllum demersun и Potamogeton perfoliatus накапливают меньше урана, чем водоросли.

Больше всего урана концентрируют водоросли из семейства харовых, на сухое вещество которых приходится в 1000 раз больше урана, чем содержится его в подстилающих илах.

Среди бентоносных организмов больше всего его накапливают моллюски. В целом, организмы бентоноса и планктона содержат на порядок меньше урана, чем водоросли, так как у животных организмов накопление урана происходит, опосредовано - через пищу.

Существуют различия в содержании урана у одних и тех же видов рыб, взятых в одних и тех же биогеоценозах (таблица 2, рисунок 4). Кон центрирование урана организмами и илами в зависимости от содержания его в воде

Промысловые рыбы озера Иссык-Куль содержат в среднем по четырем биогеоценозам следующие количества урана на сухое вещество: Leuciscus bergi (чебачок) - 3.4*10-5%), Leuciscus Schmidt (чебак) - 2.7* 1 0-5 %

Обшей закономерностью для всех рыб - является еще меньшее кон центрирование урана по сравнению с организмами бентоноса. С удлинением пищевой цепи увеличивается отсеивание урана - уменьшается градиент его накопления.

С. Г. Неручев [31] связывает необычайный полиморфизм харовых водорослей в Иссык-Куле, в которых накапливается уран на три порядка выше, чем в среде обитания, с частотой мутаций. Интересно, что у иссык-кульского штамма Bacillus megaterium, приспособленного к высокому содержанию урана в илах, повышение его концентрации в среде в 3000 раз не уменьшило, а даже значительно - в несколько раз -увеличило прирост биомассы. В то же время штамм, привычный к существованию в среде с нормальной низкой концентрацией урана, при таком же повышении концентрации урана в среде значительно уменьшал прирост биомассы. Хотя у большей части представителей микрофлоры значительное повышение концентрации урана в среде обитания (в сотни и тысячи раз) подавляет жизнедеятельность и уменьшает прирост биомассы.

Обитание растений в среде с повышенной концентрацией урана не только сопровождается изменением ее биопродуктивности, но и вызывает морфологическую изменчивость. В районе Иссык-Куля наиболее часто проявляется нарушение пигментации цветка у различных видов растений. У растения Astragalus borodinii наблюдается морфологическая изменчивость, направленная в сторону расщепления листовой пластинки. У растения черно колосника наблюдаются значительные морфологические изменения - низкорослые формы с ветвистыми соцветиями вместо прямой одиночной стрелки. В то же время для других растений наблюдается их интенсивное развитие (караганы, шлемники, перовский, гармалы).

Убыстрение темпа мутационного процесса, появление многих новых мутантных видов организмов означает одновременно и усиление естественного отбора. В результате мутаций появляются организмы с новыми признаками и свойствами, в значительной мере не полезными, а вредными. Однако, при одновременном воздействии ионизирующего излучения на всю биосферу часть мутаций может вызывать также появление и полезных признаков, имеющих явное адаптивное значение. Из огромной массы мутационных изменений в это время очень мощный естественный отбор должен вести к элиминированию вредных и сохранению наиболее полезных признаков, способствующих лучшему приспособлению к среде. Обычно считается, что вызываемые ионизирующим излучением мутации вредны, во всяком случае, большая их часть. Однако, без мутаций невозможно появление новых видов животных и растений, а следовательно, невозможна и эволюция органического мира. Появление хотя бы сравнительно небольшого количества мутаций, несущих новые полезные признаки, на фоне миллионов мутаций "неудачных", устраняемых путем естественного отбора, имеет для осуществления эволюции органического мира принципиально важное значение.

Малые дозы радиации интересны как нижний предел, ниже которого вредные разрушающие последствия ионизирующего излучения практически уже не выявляются. Для любого организма от вирусов и одноклеточных до высшей растительности и млекопитающих существуют такие минимальные параметры облучения, при которых проявляется стимулирующее действие, ускоряющее рост и развитие, увеличение его биомассы, повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным условиям среды. Для животных эта доза минимальна (3-10 рад), для семян растений - около нескольких сотен рад, а для радиоустойчивых их видов -до 2 - 4 рад. На теплокровных же животных повышение концентрации урана в среде обитания оказывает губительное влияние значительно скорее и при более низком уровне зараженности среды, чем на простейших или на растительность.

 Вследствие этого, предельно допустимая концентрация урана в водах водоемов определяется около 0.6 мг/л, превышает фоновое содержание урана в водах океана не более, чем в 200 раз. Более высокая концентрация урана в воде при ее систематическом использовании уже опасна для человека и многих теплокровных животных.

Существуют такие районы на земном шаре, где жизнь веками нормально развивается в условиях повышенного уровня естественного радиационного фона. В Бразилии в штате Минас Жерайс имеются места, где мощность поглощенной дозы в воздухе достигает 2800мкр/час. В городе Рамсер (Иран) на участке в несколько км , характеризующемся высоким содержанием радия 226 в воде, обнаружен район, где мощность дозы составляет 10000 мкр/час.

По данным Б.М, Карпачева [15] в Бразилии выделено два типа регионов с высоким естественным радиационным фоном: область монацитовых песков вдоль Атлантического побережья в штатах Эспириту-Сайту и Рио-де-Жанейро и зона вулканических интрузий вдоль разлома, которая прослеживается на большом расстоянии через континентальный штат Минас Жерайс. В городе Гуарапари, расположенном в районе монацитовых песков, с населением около 12 тысяч человек, мощность дозы в воздухе колеблется от 100 мкр/час до 200 мкр/час на улицах и до 2000 мкр/час в некоторых местах на пляже.

Интересно упомянуть об адаптивных свойствах грызунов к радиации. Ю.О. Раушенбах и О.А. Монастырская изучали [3] радиочувствителыность грызунов (полевок, сусликов и др.), постоянно обитающих в районах со схожим климатом, но с различным радиационным фондом. При облучении в большой дозе животные, жившие ранее в районах с повышенным радиационным фоном, оказались устойчивее: из них выжила половина, из групп, живших в условиях нормального фона, - только 15 %.

В настоящее время имеется и другая концепция воздействия радиации на живой мир -концепция беспорогового действия ионизирующей радиации, то есть из предположения, что любое дополнительное облучение живого организма связано с определенным риском возникновения опухолевых (раковых) заболеваний и генетических повреждений. Предполагается, что размер таких поражений прямо пропорционален полученной дозе, причем, сколь угодно малая дола теоретически способна привести к укапанным формам патологии Правда, фактически способность малых доз на уровне естественного радиационного фона и менее вызывать рак и генетические повреждения не доказана. Однако, не доказано и обратное. Поэтому признано целесообразным, по соображениям обеспечения безопасности, исходить из концепции бес порогового действия радиации и линейного выхода повреждающих эффектов [8].

Иссык-Куль - жемчужина Кыргызстана

Большая работа по оценке последствий Чернобыльской аварии, связанная с возникновением раковых заболеваний, была проведена почетным профессором медицинской физики Калифорнийского Университета в Беркли Джоном Гофманом. Чернобыльская авария является самой крупномасштабной трагедией в истории человечества, она вызовет, по данным Дж. Гофмана, от 600 000 до одного миллиона случаев рака и лейкемии [6].

В своих исследованиях он пришел к выводу, что не существует никакой безопасной дозы или мощности дозы ионизирующей радиации, которая бы исключала риск заболеть раком при облучении. Человечество не может позволить себе недооценку риска в этой области.

"... Я полагаю, что людям, занимающимся радиационной зашитой, следует выбрать скорее серьезное отношение к вопросу минимально учитываемых доз, нежели воинствующую защиту концепции их отбрасывания, которую я считаю непригодной как с точки зрения логики, и с точки зрения этики"

(Во Lindell, 1989; [6]).

http://www.agat.freenet.kg/