Реферат: Влияние радионуклидов на рыб

Накопление радиоактивных веществ органами и тканями рыб, а также распределение и выделение их зависит от целого ряда условий, основными из которых являются: химическая природа радиоизотопов и периоды их полураспада, концентрация радиоизотопов в воде, вид, возраст и физиологическое состояние рыб и экологические условия. Опыты на рыбах ставились с радиоизотопами стронция, цезия, иттрия, церия, фосфора, кальция, урана, йода, кобальта, полония. Различные радиоизотопы, попадая в организм рыб, распределяются по органам и тканям неравномерно. Концентрация в тканях определяется в первую очередь их химическими свойствами. Встречаясь с различными химическими соединениями, входящими в состав тканей рыб или являющимися продуктами обмена веществ, радиоизотопы вступают с ними в обменные реакции. Так, радиостронций очень близок в химическом отношении к кальцию и, попадая в животный организм, откладывается в кальцийсодержащих тканях, главным образом в костях. Повышение содержания нерадиоактивного кальция в окружающей воде ведёт к снижению кумуляции радиостронция рыбами. Ход направленности обменных реакций в организме рыб определяются соотношением между процессами накопления и выведения радиоизотопов организмом.

Кумуляция радиоизотопов органами и тканями рыб зависит, прежде всего, от концентрации этих радиоизотопов в воде и времени пребывания в ней рыб. Чем выше степень радиоактивности воды, тем больше степень загрязнённости рыб.

Удельная радиоактивность воды, кюри/л	Удельная радиоактивность Рыбы, кюри/л	Кратность накопления
3,3×10-5	3,9×10-5	118
1,55×10-6	2,5×10-6	161
4,1×10-6	1,2×10-6	283

В воде с высокой концентрацией радиоизотопов кумуляция последних происходит в одних тканях, а при низких – в других.

При однократном загрязнении рыб даже большими количествами радиоизотопов накопление их организме бывает незначительным. При длительном же загрязнении низкими концентрациями радиоизотопы могут накапливаться в организме в больших количествах.

Наиболее интенсивная кумуляция радиоактивных веществ происходит в первые сутки. При равности процессов поступления и выведения радиоактивных элементов через 2 – 3 месяца наступает предельное накопление радиоизотопов органами и тканями. При достижении предела накопления радиоактивных веществ организмом дальнейшая кумуляция прекращается.

Молодые и быстрорастущие рыбы кумулируют радиоизотопы быстрее и в относительно больших количествах, чем рыбы среднего и старого возраста.

У донных рыб накопление радиоизотопов идёт быстрее, чем у пелагических. Таким образом, экологические условия и физиологическое состояние рыб играют значительную роль в загрязнении их радиоактивными веществами. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3, 1962г.)

Изучение накопления цезия-137 водными организмами в природных условиях связано с количественной оценкой и прогнозированием перехода искусственных радионуклидов из внешней среды в живые организмы. В настоящее время наиболее интересны исследования в естественных условиях, так как они позволяют получить реальные количественные показатели миграционного переноса радионуклидов в те или иные элементы экосистемы.

В работе были использованы несколькие виды морских и полупроходных рыб. Для анализа отбирали целых рыб, и только у крупных рыб исследовали центральную часть тушки. Результаты определений приведены в таблице.

Накопление цезия-137 и калия в рыбах Каспийского моря

Вид рыб	Тип питания	Содержание ка- лия, г/кг сы- рой массы	Содержание цезия-137, пКи				Наблюдаемое отношение (НО)
			на кг сырой мас- сы рыбы	На г калия
				В воде		В рыбе
Вобла	Бентофаг	2,15	21±1,41	6,7	9,8		1,5
Кутум	3,42	20±3,46	6,7	5,8		0,9
Сазан	2,65	26±1,00	6,7	9,8		1,5
Севрюга	Смешанный	1,50	49±7,68	6,7	32,6		4,7
Осётр	2,00	59±7,81	6,7	29,5		4,2
Килька ан- чоусовидная	Плангтофаг	3,00	64±7,81	6,7	21,3		3,2
Каспийский пузанок	3,00	69±4,32	6,7	23,0		3,4
Сельдь боль- шеглазая	Ихтиофаг	3,12	128±25,45	6,7	41,1			6,1
Сельдь-чер- носпинка	2,82	156±23,30	6,7	55,4		8,2
Судак	2,43	63±6,56	13,5	26,0		1,9
Жерех	2,82	70±5,15	13,5	24,8		1,8

Как видно из таблицы, концентрации цезия-137 в организме различных видов рыб находились в диапазоне от 20 до 156 пКи/кг. Наибольшее накопление выявлено у морских и полупроходных рыб из семейства сельдевых, а наименьшее – у рыб семейства карповых; осетровые занимали промежуточное положение. По значениям НО видно, что почти для всех исследованных видов рыб дискриминация калия по отношению к цезию-137 была значительной. Величины НО коррелируют с типом питания рыб – максимальное у ихтиофагов, среднее – у планктофагов, минимальное – у бентофагов.

На основе рассмотрения величин НО можно констатировать, что в рамках как морской, так и в пресноводной экосистем происходит дискриминация в паре цезий-137/калий при переходе этих элементов из водной среды в организм рыб. Миграционный перенос цезия-137 из морской среды в организм рыб зависит от типа питания, в связи с чем можно использовать отношение цезий-137/калий для выяснения трофических связей гидробионтов. (А.П.Панарин и др. О дискриминации в паре цезий-137 – калий при переходе из морской среды в организм рыб, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ, 1983г.)

Многочисленными исследованиями в природе установлено, что уровни накопления рыбами радионуклидов находятся в обратной зависимости от минерализации водоёмов и содержания в воде их химических аналогов. (Н.И.Буянов и др. Накопление и выведение искусственных радионуклидов организмами пресноводных рыб, ЭКОЛОГИЯ, Номер 4, 1983 г.)

Существенно влияют на накопление радионуклидов в теле рыб сезонная смена года и температура воды: чем выше температура, тем активнее откладываются радионуклиды. При одновременном загрязнении радионуклидом воды и корма накопление в тканях рыбы обычно выше, чем в случае его поступления только с кормом.

Накопление радионуклидов в тканях во многом зависит от физиологической активности рыбы: чем активнее её образ жизни и чем она моложе, тем, как правило, больше откладывается в ее тканях радионуклидов. Интенсивность накопления

радионуклидов у рыб подвержена так же видовым колебаниям. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИОАКТИВНОЙ СРЕДЫ

Вопрос о радиационном поражении рыб изучен ещё далеко недостаточно. Однако все имеющиеся по этому вопросу материалы приводят к основному выводу, что ионизирующие излучения оказывают угнетающее и разрушающее действие на рыб (быть может, кроме самых низких доз облучения). Такое разрушающее действие проявляется на всех стадиях развития: на оплодотворённой и развивающейся икре, на личинках, мальках и взрослых рыбах, на производителях и на их половых продуктах – икре и спермиях. В потомстве облучённых производителей можно ожидать значительных генетических поражений, правда, ещё мало изученных. В зависимости от дозы облучения наблюдаются тяжёлые поражения половых желёз, крови, кроветворных и других жизненно важных органов, дефекты в развитии и уродства у эмбрионов и личинок, повышенные отходы, отставание в росте и т. д. (Д.Д.Ромашов, Радиоактивное заражение рыб, ТРУДЫ СОВЕЩАНИЙ ИХТИОЛОГИЧЕСКОЙ КОМИССИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР, ВЫП. 10, 1960 г.)

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Радиоактивное загрязнение водоёмов оказывает значительное влияние на гидробионтов, в результате которого происходят сложные физико-химические, биохимические и функциональные изменения в их органах и тканях. Под действием стронция-90 в большей степени проявляются морфологические, а цезия-137 – генетико-биохимические аномалии.

Известно, что при воздействии радионуклидов существенные изменения происходят в липидном обмене. В первую очередь это касается представленных во всех органах и тканях оксидантных систем, которые участвуют в регуляторных функциях клетки, поддерживая реакции окисления на минимальном стационарном уровне. Однако при различных патологических состояниях, в том числе возникающих и при воздействии ионизирующего излучения, процессы клеточного окисления дестабилизируются, что приводит к накоплению липидных перекисных соединений и нарушению обменных процессов в клетке. Прежде всего, изменяется состояние и проницаемость клеточных мембран. Происходят инактивация и солюбилизация мембранных ферментов, нарушение белок-липидных взаимодействий в мембранах. Такие процессы, как правило, наблюдаются при высоких дозах радиоактивного воздействия. При малых дозах изменения в обмене веществ носят адаптивный характер. (В.Д.Соломатина и др. Особенности метаболизма рыб в условиях радиоактивного загрязнения, ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, Том 36, номер 3, 2000 г.)

Радиоактивный стронций оказывает различное действие на различные группы гидробионтов. Наиболее чувствительны к его действию планктонные организмы, затем рыбы и менее всего – водные растения. Безвредной концентрацией радиоактивного стронция в воде для наиболее чувствительных организмов следует считать 5×10^-5 кюри/л . (Г.Д.Лебедева, Влияние стабильного и радиоактивного стронция на пресноводные организмы, ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, Номер 4, 1968 г.)

Под действием облучения у рыб отмечаются аноксия, резко выраженная лейкопения, депрессия роста, общая мышечная слабость, снижение реакции на внешнее раздражение и в конечном итоге – высокая смертность. (Л.А.Перцов, БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ, 1978г.)

Суммарное облучение организма рыб может привести к появлению лучевых поражений. Биологическое действие радиоизотопов на организм зависит от дозы, мощности её и типа излучения.

По отношению к радиации рыбы обладают большей резистентностью, чем млекопитающие. Смертельной для рыб является доза 3500 – 4000 р . Первые изменения в организме появляются при действии дозы в 600 р . Так, у молоди карпа после такой дозы облучения появляются изменения в крови (лейкопения). Повышение дозы до 1400 р . ведёт к дальнейшему развитию лейкопении и соматическим нарушениям.

Личинки рыб могут жить некоторое время после действия на них 20 000 – 40 000 р . Действие производимое на рыб большими дозами облучения, выражается в виде шока или, наоборот, повышенного возбуждения. При небольших дозах облучения эти явления отсутствуют.

Характерной особенностью действия облучения является наличие скрытого периода, в течение которого в организме нельзя обнаружить каких-либо изменений. Он длится у рыб 1 – 3 недели, а затем появляются поражения. В дальнейшем наступает период, когда рыбы гибнут или выздоравливают.

Основные изменения, происходящие в организме рыб, даже после незначительного влияния радиоактивных веществ, проявляются в сдвигах обменных процессов и изменениях картины крови.

Короткоживущие радиоизотопы (с малым периодом полураспада) значительно менее опасны при загрязнении ими рыб, чем такие радиоизотопы, периоды полураспада которых исчисляется годами и десятками лет. Известно, что многие долгоживущие радиоизотопы являются высоко органотропными, и рыбы, загрязнённые ими, могут стать опасными источниками заражения других животных, в том числе и человека. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3, 1962г.)

РЕПРОДУКТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Основной формой размножения пресноводных рыб является икрометание, в связи с чем эмбриональное развитие их происходит во внешней среде, которая определяет особенности экологии того или иного вида рыб. Большинство рыб, населяющих пресные водоёмы нашей страны, откладывает икру на водной растительности или на дне водоёмов – фитофильные, литофильные группы. Несколько меньше видов, икра которых развивается в толще или в поверхностных слоях воды, как это происходит у пелагофильных рыб. При попадании в водные экосистемы радиоизотопы избирательно накапливаются отдельными компонентами водоёма, тем самым, создавая различные радиационные условия для развития эмбрионов каждой из экологических групп рыб. (Г.Б.Питкянен, Особенности радиационных условий развития икры пресноводных рыб, относящихся к разным экологическим группам, ЭКОЛОГИЯ, Номер 6, 1974 г.)

Гонады относятся к наиболее радиочувствительным органам. Изменения в половых железах сказываются как на плодовитости рыб, так и на жизнеспособности и полноценности потомства. В семенниках поражаются молодые сперматоциты и происходит нарушение клеточных ядер, что ведет к снижению плодовитости самцов. В яичниках в первую очередь поражаются молодые овоциты и значительно позднее – зрелые половые клетки. Чем выше доза облучения, тем медленнее идёт процесс нормализации овогенеза. (Г.В.Фёдорова, О радиоактивном загрязнении рыб, РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО, Номер 3, 1962г.)

Абсолютно смертельные дозы для рыб значительно выше, чем для млекопитающих, и только развивающаяся икра чрезвычайно чувствительна, особенно на самых ранних стадиях дробления в определённые моменты митотического цикла.