Васильев Денис Владимирович. Влияние Хронического Облучения И Погодных Условий На Популяции Сосны Обыкновенной Из Брянской Области

Опубликовано в кн.: "Радиобиология: "Маяк", Чернобыль, Фукусима" Материалы международной научной конференции. Гомель, 2015. С.45-48.

INFLUENCE CHRONIC RADIOACTIVE IRRADIATION AND WEATHER CONDITIONS ON TO POPULATION SCOTS PINE FROM THE BRYANSK REGION

Vasiliyev D.V., Kuzmenkov A.G., Dikareva N.S., Geras'kin S.A.

Russian Institute of Radiology and Agroecology, Obninsk, Russia, treworqwert@mail.ru

Abstract. Results long-term (2003-2012) supervision over populations of a pine ordinary, occupying sites in the Bryansk region, subject are presented radioactive pollution as a result of failure on the Chernobyl atomic power station. Frequency of cytogenetic infringements in root meristem sprouts of seeds of a pine with polluted radionuclide sites statistically significantly exceeded a test objective level within all ten years of supervision. Comparison of frequency of cytogenetic infringements to characteristics of a radiating situation on experimental sites testifies to increase in frequency of mutations with growth of radiating loading. However steadily reproduced in experimental populations during research (2003-2011гг.) The raised frequency of cytogenetic infringements has not rendered essential influence on reproductive ability of trees. The analysis of quality of seeds has not revealed interrelation between a share abortive seeds and size of radiating influence. Germination seeds though it was characterised considerably by a wide spacing of values that was showed available statistically significant differences from control, also did not show dependence on size of radiating influence. The analysis of dependence of indicators of quality of seeds from weather conditions has revealed in some cases presence of authentic correlations according to which the raised temperatures during all period of development of seeds and deposits in August increase a share abortive seeds, and the raised temperatures in August reduce them germination. Thus, during the remote period after failure on the Chernobyl atomic power station weather conditions make much bigger impact on quality of seeds, than radioactive pollution, and the seed posterity formed in the conditions of a chronic irradiation is characterised by high level of interannual variability of indicators of viability.

ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ И ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПОПУЛЯЦИИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ИЗ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Васильев Д.В., Кузьменков А.Г., Дикарева Н.С., Гераськин С.А.

ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, г. Обнинск, Россия, treworqwert@mail.ru

Введение. Сейчас общепризнано, что система нормирования радиационного воздействия на биоту должна ориентироваться на защиту популяций [1]. Появляется все больше исследований, указывающих на то, что хроническое техногенное воздействие даже в низких дозах способно вызывать повышенный мутагенез и влиять на состояние и репродуктивную способность составляющих популяцию индивидов [2-5]. Однако для эффективного нормирования недостаточно знать о том, как влияет отдельно взятый фактор, поскольку в естественных условиях на отдельные особи и популяции оказывается сочетанное действие множества факторов окружающей среды. Получить ответ на это можно только благодаря анализу результатов долговременных наблюдений за популяциями растений и животных, населяющих загрязнённые территории.

Целью настоящей работы была оценка цитогенетических эффектов и репродуктивной способности популяций сосны обыкновенной в отдалённый период после аварии на Чернобыльской АЭС.

Материалы и методы. На протяжении десяти лет исследовали популяции сосны (Pinus sylvestris L.) Брянской области населяющие контрольные участки К, К1 и территории Брянской области наиболее загрязнённые радионуклидами (примерно в 200 - 250 км от Чернобыльской АЭС), ВИУА (ВИУА), Старые Бобовичи (СБ), Заборье поле (ЗП) и Заборье кладбище (ЗК) характеризующиеся высоким представительством сосновых деревьев в фитоценозе, однородностью типа и физико-химических свойств почв, а также уровнем техногенного загрязнения. С помощью дозиметрической модели, подробное описание которой дано в [8, 9] были рассчитаны уровни дозовых нагрузок для генеративных органов изучаемых растений. Мощность дозы в кроне для ? и ? излучения соствляла: На участке К - 0.13 мГр/год; К1 - 0.27 мГр/год; ВИУА - 6.9 мГр/год; СБ - 22.9 мГр/год; ЗП - 91.4 мГр/год; ЗК - 129.9 мГр/год.

В качестве тест объекта была выбрана сосна обыкновенная. Являясь видом эдификатором и обладая высокой радиочувствительностью, она стала одним из референтных биологических видов, на которых базируется современная концепция радиационной защиты окружающей среды [1]. Наиболее чувствительны к воздействию ионизирующих излучений у сосны репродуктивные органы, отличающиеся сложностью организации и длительностью генеративного цикла (с момента закладки примордиев генеративных органов до созревания семян проходит 28 месяцев [6]). В условиях хронического действия техногенных факторов столь длительный цикл развития ведёт к накоплению в неспециализированных инициальных клетках семян достаточное для индикации внешнего воздействия количество повреждений ДНК, реализация которых в аберрации происходит главным образом в первом митозе [7].

В ходе работы оценивали качество семян визуально определяя число нормальных и абортивных (недоразвитые, пустые, сухие) семян на шишку, а при проращивании семян оценивали их всхожесть. Корешки проростков длиной 7-14 мм фиксировали в ацето-алкоголе (1:3), окрашивали ацетоорсеином и готовили временные давленые препараты для цитогенетического анализа. Все препараты кодировали. В каждом из 20-100 препаратов анализировали все ана-телофазные клетки (4400-14000 ана-телофаз на вариант опыта) и рассчитывали долю клеток с цитогенетическими нарушениями.

Результаты исследования и их обсуждение Цитогенетический анализ, клеток корневой меристемы проростков семян, показал, что в популяциях, населяющих загрязнённые радионуклидами участки, частота цитогенетических нарушений в большинстве случаев статистически значимо превышает (рис. 1) соответствующие контрольные значения на протяжении всех лет исследования (2003-2012). Максимальная частота аберрантных клеток зафиксирована в проростках с участков ЗП и ЗК, характеризующихся наибольшими значениями поглощенных репродуктивными органами сосны доз. Более того, на протяжении всех лет, когда мощность экспозиционной дозы измеряли под каждым деревом (2008-2012 гг.), с которого собирали шишки, наблюдалась статистически значимая корреляция (r=0.48-0.67; p<1%) между средней частотой аберрантных клеток в проростках семян с определенного дерева и измеренной под этим деревом мощностью дозы. Анализ спектра регистрируемых цитогенетических нарушений показал, что в популяциях сосны, населяющих наиболее загрязненные радионуклидами участки - ЗП и ЗК - 0x01 graphic

Рис 1. Частота цитогенетических нарушений в корневой меристеме проростков сосны обыкновенной

частота маркеров радиационного воздействия (аберраций хромосомного типа) и митотических аномалий (отставаний хромосом и многополюсных митозов) значительно превышала контрольный уровень на протяжении всех лет исследования. Причем в большинстве случаев это различие было статистически значимым.

Анализ качества семян не выявил взаимосвязь между долей абортивных семян и величиной радиационного воздействия (р>5%). Всхожесть семян, хотя и характеризовалась значительно большим разбросом значений, что проявилось в наличии статистически значимых отличий от контроля (рис. 3), также не проявляла зависимости от величины радиационного воздействия (р>5%).

Рис 2 - Доля абортивных семян, % Рис 3 - Всхожесть семян, %

Поскольку нам не удалось обнаружить связи качества семян с поглощенными ими дозами, а загрязнение участков тяжелыми металлами не превышает допустимых уровней [9], логично предположить, что наблюдаемая изменчивость изучаемых параметров определяется другими факторами, в первую очередь погодой. Действительно анализ зависимости показателей качества семян от погодных условий выявил в ряде случаев наличие достоверных корреляций (r=0.89-0.99; p<1%), согласно которым повышенные температуры в течение всего периода развития семян и осадки в августе увеличивают долю абортивных семян, а повышенные температуры в августе снижают их всхожесть.

Заключение. Таким образом, многолетние наблюдения показали, что в исследованных популяциях сосны обыкновенной, формируется семенное потомство с высоким уровнем цитогенетических нарушений. Сопоставление частоты цитогенетических нарушений с характеристиками радиационной ситуации на экспериментальных участках свидетельствует об увеличении частоты мутаций с ростом радиационной нагрузки. Однако устойчиво воспроизводившаяся в импактных популяциях за время исследования (2003-2011гг.) повышенная частота цитогенетических нарушений не оказала существенного влияния на репродуктивную способность деревьев. В отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС погодные условия оказывают гораздо большее влияние на качество семян, чем радиоактивное загрязнение, а формирующееся в условиях хронического облучения семенное потомство характеризуется высоким уровнем межгодовой изменчивости показателей жизнеспособности.

Список использованных источников

-- ICRP Publication 108. Environmental protection: the concept and use of reference animals and plants. // Ann. ICRP, 2009, 38, No. 4-6, P. 1-242.

-- Федотов И.С. Радиационно-генетические последствия облучения популяции сосны обыкновенной в зоне аварии на ЧАЭС / И.С. Федотов, В.А. Кальченко, Е.В. Игонина, А.В. Рубанович // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006. Т. 46. Вып. 3. С. 268-278.

-- Дмитриев А.П. Влияние хронического облучения на устойчивость растений к биотическому стрессу в 30-километровой зоне отчуждения Чернобыльской АЭС/ А.П. Дмитриев, Д.М. Гродзинский, И.И. Гуща, М.С. Крыжановская // Физиология растений. 2011. Т. 58. N 6. С. 922-929.

-- Theodorakis C.W. Integration of genotoxic and population genetic endpoints in biomonitoring and risk assessment // Ecotoxicology. 2001. V. 10. P. 245-256.

-- Geras'kin S. Effects of long-term chronic exposure to radionuclides in plant populations / S. Geras'kin, T. Evseeva, A. Oudalova // J. Environ. Radioactivity. 2013. V.121. P. 22-32.

-- Козубов Г.М. Радиобиологические и радиоэкологические исследования древесных растений./ Г.М. Козубов, А.И. Таскаев // С.-П.: Наука, 1994. 256 с.

-- Geras'kin S.A. Bioindication of the anthropogenic effects on micropopulation of Pinus sylvestris L. in the vicinity of a plant for the storage and processing of radioactive waste and in the Chernobyl NPP zone/ S.A. Geras'kin, L.M. Zimina, V.G Dikarev. et al. // J. Environmental Radioactivity. 2003. V. 66. P. 171-180.

-- Спиридонов С.И. Оценка доз облучения древесных растений в отдаленный период после аварии на Чернобыльской АЭС / С.И. Спиридонов, С.В. Фесенко, С.А. Гераськин и др. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. Вып. 4. С. 432-438.

-- Geras'kin S.A. Effects of radioactive contamination on Scots pines in the remote period after the Chernobyl accident / S.A. Geras'kin, A.A. Oudalova, N.S. Dikareva et al. // Ecotoxicology. 2011. V. 20. P. 1195-1208.

Оставить комментарий © Copyright Васильев Денис Владимирович (trunnikov.denis@mail.ru) Размещен: 02/12/2015, изменен: 02/12/2015. 12k. Статистика. Статья: Естествознание		Ваша оценка:

Васильев Денис Владимирович : другие произведения.

Влияние Хронического Облучения И Погодных Условий На Популяции Сосны Обыкновенной Из Брянской Области