Радиоактивная пыль загрязняет почву и растения. В зависимости от частиц на поверхности растений может задерживаться от 8 до 90% выпавшей на землю радиоактивной пыли. В частности, на поверхности растений задерживается до 25 % частиц размером менее 44 мкм* (при густом травостое), более 25 % частиц размером менее 1-2 мкм и до 90% глобальных осадков, выпадающих из стратосферы. Показатели эти зависят как от густоты травостоя на единице площади (чем гуще травостой, тем больше удерживается радиоактивных осадков), так и от формы листа и характера его поверхности (на опушенную или морщинистую поверхность листа прилипает больше радиоактивной пыли, чем на гладкую поверхность).
Радиоактивные вещества, выпадающие на растения из атмосферы, не только загрязняют их, но и частично всасываются нутрь. В частности, внутрь через листья наиболее активно всасываются изотопы иода и цезия, хуже изотопы стронция и других элементов. Радиоизотопы поступают в растения также из почвы, при этом лучше усваиваются изотопы стронция и хуже изотопы других элементов. На естественных угодьях значительное количество радиоизотопов (даже больше, чем из почвы) поступает в растения из дернины.
В период интенсивных выпадений радиоактивных осадков (воздушный путь загрязнения посевов) относительно наиболее чистыми будут корнеклубнеплоды, находящиеся в почве, и закрытое зерно в растениях гороха, бобов, кукурузы, гречихи, ячменя и т. п.
В естественных условиях радиоактивная пыль с поверхности растения сдувается ветром и смывается дождем. В результате этого, а также прироста вегетативной массы радиоактивность пастбищных растений уменьшается через 2 недели в среднем в 2 раза. Указанный процесс называется периодом полуочищения.
Следует учитывать, что растения наиболее чувствительны к облучению в период ранних фаз развития, когда страдают зоны активного роста, т. е. молодые, делящиеся клетки, а также то, что растениям разных видов и сортов присуща неодинаковая радиочувствительность.
Лучевое поражёние у растений проявляется в торможении роста и замедлении развития, снижении урожая, понижении репродуктивного качества семян, клубней, корнеплодов. При больших дозах облучения возможна гибель растений, проявляющаяся в остановке их роста и усыхании.
В табл. 1 приведены величины летальных доз облучения для сельскохозяйственных культур и древесных растений. Неодинаковая чувствительность растений к облучению обусловливается объемом их клеточных ядер, размером хромосом и содержанием ДНК в клетке. При увеличении объема ядер, большем размере хромосом или повышении содержания ДНК в клетках растения отличаются более высокой радиочувствительностью.
Таблица 1
Летальные дозы однократного кратковременного гамма-облучения
Для различных растений, находящихся в фазах вегетации
Виды растений |
Доза облучения, Р (рентген) |
Виды растений |
Доза облучения, Р (рентген) |
Овес |
330 |
Картофель, капуста |
1260 |
Кукуруза |
420 |
Свекла сахарная |
1340 |
Рожь, ячмень |
435 |
Естественные травы |
1200 |
Пшеница |
450 |
Тисс |
80 |
Горох огородный |
460 |
Сосна веймутовая |
100 |
Томат Вишневоплодный |
1240 |
Ель сизая |
102 |
Рис |
1960 |
Лиственница |
125 |
Лен |
2070 |
Дуб красный, береза |
800 |
Хлопчатник |
1010 |
Клен красный |
1000 |
Семена растений разных видов также отличаются неодинаковой чувствительностью к облучению, в связи с чем выделяют растения радиочувствительные (фасоль, кукуруза, тимофеевка, рожь, пшеница), среднечувствительные (вика, соя, чечевица, люпин, овес, ячмень, подсолнечник) и устойчивые (лен, клевер, люцерна, клещевина, табак, донник).
При облучении радиочувствительных семян дозой 20000 Р прорастание их угнетается, а последующий рост растений замедляется. Чтобы вызвать такое же угнетающее действие у семян среднечувствительных, их необходимо облучить дозой 20000-100000 Р; семена же устойчивых растений следует в таком случае облучить дозой до 150000-200000 Р. Семена сосны, ели, кедра, пихты теряют всхожесть на 50 % при облучении дозой 1000 Р, а семена лиственных пород — при облучении дозой 5000 Р. В табл.2 приведены данные о степени поражения растений в зависимости от величины накопленной ими дозы облучения. При дозе облучения, равной 40 % от смертельной, наступает стерильность пыльцы, при накоплении 75 % смертельной дозы половина растений погибает. В связи с поражением растений возможны значительные потери урожая; зависят они не только от величины суммарной дозы облучения, но и от периода вегетации растений во время выпадения радиоактивной пыли (табл. 2).
Таблица 2
Степень поражения растения при разных дозах облучения
Реакция |
Доза облучения (в % от смертельной) |
Нормальный рост растений Снижение роста на 10% Снижение роста на 50% Стерильность пыльцы Задержка образования генеративных органов Резкое угнетение роста Гибель половины растений Полная гибель растений |
10 25 34 40 45 60 75 100 |
Таблица 3
Вероятные потери урожая (%) в зависимости от фазы развития растений в момент выпадения радиоактивных осадков и дозы гамма-облучения, полученной растениями до конца вегетации
1. Озимая пшеница, рожь, ячмень
Доза облучения, Р |
Фазы развития в момент начала облучения |
|||
Кущение |
Выход в трубку |
Колошение и цветение |
Молочная спелость |
|
100 |
15*-35** |
25-50 |
5-25 |
0-10 |
100-200 |
25-50 |
35-70 |
14-50 |
0-10 |
200-300 |
35-70 |
50-90 |
25-50 |
0-20 |
300-400 |
55-90 |
80-100 |
40-70 |
0-20 |
400-500 |
75-100 |
90-100 |
60-90 |
0-20 |
2. Клубни картофеля
Доза облучения, Р |
Фазы развития в момент начала облучения |
|||
Проростки 5 см |
Проростки 15-20см |
Бутонизация |
Цветение |
|
100-200 |
0*-15** |
0-10 |
— |
— |
200-300 |
10-30 |
5-20 |
5-20 |
5-15 |
300-400 |
20-50 |
10-30 |
10-30 |
5-20 |
400-500 |
30-60 |
15-40 |
15-40 |
10-25 |
500-700 |
40-70 |
20-50 |
20-50 |
15-З0. |
700-1000 |
50-90 |
30-70 |
25-60 |
20-40 |
1000-1500 |
60-100 |
50-90 |
40-80 |
30-60 |
3. Зерно гороха
Доза облучения, Р |
Фазы развития в момент начала обучения |
||||
6 листьев |
Бутонизация |
Массовое Цветение |
Образование верхних бобов |
Молочная спелость |
|
100 100-200 200-300 300-400 |
5*-20** 15-50 40-90 60-100 |
10-40 30-80 70-100 90-100 |
5-30 20-60 40-80 60-100 |
0-15 10-50 25-75 50-100 |
0-5 0-5 0-10 0-10 |
*Минимальная потеря урожая при благоприятных условиях развития растений, **максимальная – при неблагоприятных