Testarbeiten zur Wirkung ionisierender Strahlung auf Pflanzen. Wirkung von Strahlung auf Pflanzen Radioaktivität ist die Wirkung ionisierender Strahlung auf Pflanzen
Die Wirkung von Strahlung auf Körperzellen.
Pflanzen der Region Tomsk, die die Strahlenbelastung reduzieren.
Vollendet:
Krutykh Oksana
Filinova Anastasia
ZATO Sewersk
Ziele der Arbeit
1. Identifizieren Sie Pflanzen in der Region Tomsk, die die Auswirkungen der Strahlung auf den Körper wirksam reduzieren.
2. Identifizieren Sie Bevölkerungsgruppen, deren Ernährung ein Minimum an Produkten enthält, die die Strahlenbelastung verringern, und verbreiten Sie Informationen über die Notwendigkeit, diese zu konsumieren.
Aufgaben
1. Untersuchen Sie den Mechanismus der Wirkung von Strahlung auf die Körperzellen.
2. Betrachten Sie die Folgen des Strahlungseinflusses auf den Körper (am Beispiel der Bevölkerung der Städte Hiroshima und Nagasaki).
3. Identifizieren Sie Substanzen, die die Auswirkungen der Strahlung auf den Körper verringern können.
4. Identifizieren Sie Pflanzen in der Region Tomsk, die diese Stoffe enthalten.
5. Führen Sie eine Bevölkerungsumfrage durch.
6. Testen Sie die Wirksamkeit von Pflanzen in der Praxis.
7. Informationen in der Bevölkerung über die Notwendigkeit der Verwendung von Stoffen verbreiten, die die Wirkung der Strahlung auf den Körper verringern.
Relevanz des Problems
Es gibt zwei Arten von Radioaktivität: natürliche und vom Menschen verursachte. Bei künstlichen Strahlungsquellen ist die Expositionsgefahr viel größer als bei natürlichen. In den letzten Jahrzehnten hat der Mensch mehrere hundert künstliche Radionuklide geschaffen und gelernt, die Energie des Atoms für vielfältige Zwecke zu nutzen: in der Medizin und zur Herstellung von Atomwaffen, zur Energiegewinnung und Branderkennung. All dies führt zu einer Erhöhung der Strahlendosis, sowohl für den einzelnen Menschen als auch für die gesamte Erdbevölkerung.
Daher wird es sehr wichtig, eine Person vor dem zunehmenden Einfluss von Strahlung auf den Körper zu schützen, der zu verschiedenen Störungen physiologischer Prozesse und Pathologien führt. Dieses Projekt untersucht die Möglichkeit, die menschliche Gesundheit in dieser Situation mit Hilfe der Natur selbst zu erhalten. Durch die ständige Nutzung der in unserer Region verfügbaren Pflanzen können wir uns vor dem natürlichen Strahlungshintergrund schützen und zusammen mit Medikamenten schwere Krankheiten, die bei hoher Strahlendosis auftreten, wirksam behandeln.
Strahlung und der menschliche Körper
Die Wirkung von Strahlung auf Körperzellen
Alle Lebewesen bestehen aus Zellen – den Grundbausteinen des Lebens. Schäden an biologisch wichtigen Makromolekülen erklären Strahlenschäden an Zellen nicht vollständig. Eine Zelle ist ein kohärentes dynamisches System biologisch wichtiger Makromoleküle, die in subzellulären Formationen angeordnet sind und bestimmte physiologische Funktionen erfüllen. Daher kann die Wirkung der Strahlung nur verstanden werden, wenn man die Veränderungen berücksichtigt, die sowohl in den Zellorganellen selbst als auch in den Beziehungen zwischen ihnen auftreten.
Die strahlungsempfindlichsten Organellen von Säugetierzellen sind der Zellkern und die Mitochondrien. Schäden an diesen Strukturen treten bei geringen Dosen auf und treten sehr früh auf. Wenn Mitochondrien von Lymphzellen mit einer Dosis von 50 R oder mehr bestrahlt werden, wird daher in den unmittelbaren Stunden nach der Bestrahlung eine Hemmung oxidativer Phosphorylierungsprozesse beobachtet. Dabei werden Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Nukleoproteinkomplexen nachgewiesen, wodurch sich die DNA quantitativ und qualitativ verändert und der Prozess der DNA-RNA-Proteinsynthese entkoppelt wird. In den Kernen strahlenempfindlicher Zellen werden fast unmittelbar nach der Bestrahlung Energieprozesse gehemmt, Natrium- und Kaliumionen werden in das Zytoplasma freigesetzt und die normale Funktion der Membranen wird gestört. Gleichzeitig sind Chromosomenbrüche, die während der Zellteilung festgestellt werden, Chromosomenaberrationen und Punktmutationen möglich, wodurch Proteine entstehen, die ihre normale biologische Aktivität verloren haben. Mitochondrien weisen eine ausgeprägtere Strahlenempfindlichkeit auf als Kerne.
Die Wirkung ionisierender Strahlung auf eine Zelle ist das Ergebnis komplexer, miteinander verbundener und voneinander abhängiger Transformationen. Strahlenschäden an einer Zelle treten in drei Phasen auf. Im ersten Stadium wirkt Strahlung auf komplexe makromolekulare Formationen, indem sie sie ionisiert und anregt.
Absorbierte Energie kann durch Makromoleküle wandern und an Schwachstellen realisiert werden. In der DNA gibt es chromophore Gruppen von Thymin, in Lipiden gibt es ungesättigte Bindungen. Dieses Schädigungsstadium kann als physikalisches Stadium der Strahlenexposition der Zelle bezeichnet werden.
Die zweite Stufe sind chemische Umwandlungen. Sie entsprechen den Prozessen der Wechselwirkung von Proteinradikalen, Nukleinsäuren und Lipiden mit Wasser, Sauerstoff, Wasserradikalen mit Biomolekülen und der Bildung organischer Peroxide, was zu schnellen Oxidationsreaktionen führt, die zum Auftreten vieler veränderter Moleküle führen. Dadurch wird die anfängliche Wirkung um ein Vielfaches vervielfacht. Radikale, die in Schichten geordnet angeordneter Proteinmoleküle entstehen, interagieren unter Bildung von „Vernetzungen“, wodurch die Struktur biologischer Membranen gestört wird. Schäden an den Membranen führen zur Freisetzung einer Reihe von Enzymen. Als Folge einer Schädigung der lysosomalen Membranen wird ein Anstieg der Aktivität von DNase, RNase und einer Reihe anderer Enzyme beobachtet.
Die dritte Stufe ist biochemisch. Die freigesetzten Enzyme gelangen durch Diffusion in jedes Zellorganell und durchdringen dieses aufgrund der Erhöhung der Membranpermeabilität leicht. Unter dem Einfluss dieser Enzyme kommt es zum Abbau hochmolekularer Bestandteile der Zelle, darunter Nukleinsäuren und Proteine.
Die Wirkung vernachlässigbarer Mengen absorbierter Energie erweist sich aufgrund der physikalischen, chemischen und biochemischen Verstärkung der Strahlungswirkung als schädlich für die Zelle, und die Hauptrolle bei der Entstehung dieser Wirkung spielt die Schädigung hochmolekularer Strukturen strahlenempfindlich.
Folgen der Strahlungseinwirkung auf den Körper
Die durch Strahlenexposition verursachten Auswirkungen auf lebende Organismen, insbesondere auf den Menschen, können auf verschiedene Arten klassifiziert werden, die hauptsächlich von der Höhe der empfangenen Dosis abhängen. Diese Folgen sind in der folgenden Reihenfolge aufgeführt:
1. Veränderungen in Körperzellen, die zu Krebs führen;
2. Genetische Mutationen, die zukünftige Generationen betreffen;
3. Auswirkungen auf Embryo und Fötus durch mütterliche Bestrahlung während der Schwangerschaft;
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Es ist zu beachten, dass Menschen, die Strahlung erhalten haben, nach Jahrzehnten beginnen, Krebstumoren zu entwickeln. Ein Krebstumor entsteht in dem Moment, in dem eine Körperzelle, die der Kontrolle des Körpers entgangen ist, sich ungeachtet der Bedrohung, die sie für das Lebewesen als Ganzes darstellt, heftig zu teilen beginnt. Dadurch entsteht eine einzelne große Zellmasse oder eine Gruppe kleinerer Formationen.
Abbildung 1 zeigt Strahlungsrisikokoeffizienten im menschlichen Körper. Es zeigt sich, dass die Geschlechtsorgane (Eierstöcke oder Hoden) und das rote Knochenmark stärker gefährdet sind.
Aufgrund der zerstörerischen Wirkung der Strahlung auf die Zellen (oben beschrieben) des Knochenmarks beginnt eine Person eine schwere Krankheit zu entwickeln - Leukämie.
Leukämie (Leukämie, Leukämie, Blutkrebs) (von den griechischen Wörtern leukos – weiß und haima – Blut) – eine Tumorerkrankung des roten Knochenmarks, des Blutsystems und der hämatopoetischen Organe neoplastischer Natur, die auf der primären Pathologie des Blutkrebses beruht hämatopoetische Elternzellen, begleitet von einer Verletzung ihrer Proliferationsprozesse und Differenzierung sowie der Entstehung pathologischer Klone von Tumorzellen. Veränderungen in einer oder mehreren Stammzellen überschwemmen den Körper buchstäblich mit defekten weißen Blutkörperchen, was eigentlich Leukämie ist. Menschen, die vollständig der Strahlung ausgesetzt sind, sterben in etwa 5-7 Jahren an Leukämie. Von allen durch Strahlung verursachten bösartigen Erkrankungen ist die Leukämie bei uns die am besten untersuchte, da die Zeitspanne zwischen der Todesursache, die sie verursacht hat, und der Entwicklung klinischer Symptome relativ kurz ist. Der Zusammenhang zwischen der Bestrahlung des Körpers und dem Auftreten von Leukämie ist gut belegt. Die Häufigkeit von Leukämie bei überlebenden Atombombenopfern hing von der Entfernung von der Explosion ab, d. h. von der empfangenen Strahlendosis. Obwohl die meisten Menschen Leukämie mit der Atombombe in Verbindung bringen, hat sich im Laufe der Jahre herausgestellt, dass es sich nicht um die häufigste durch Strahlung verursachte Krebsart handelt. Nachfolgende Untersuchungen japanischer Überlebender der Atombombe ergaben, dass bei ihnen die Wahrscheinlichkeit, an Lungen-, Brust- und insbesondere Schilddrüsenkrebs zu erkranken, deutlich höher war als bei der übrigen Bevölkerung. Diese Krebsarten entwickeln sich viel langsamer. Derzeit kommen auf jeden Fall strahleninduzierter Leukämie etwa drei Fälle von Krebs. Diese Zahl wächst weiter und bis es keine Überlebenden der Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki mehr gibt, könnten es fünf sein.
Leukämie verläuft ungleichmäßig. Es gibt mehrere Perioden: anfängliche, ausgeprägte Phänomene, Remissionen und Rückfälle. Im Anfangsstadium fühlen sich die Patienten praktisch gesund und die Diagnose wird durch eine stichprobenartige Blutuntersuchung auf Begleiterkrankungen gestellt. Während der Zeit ausgeprägter Phänomene treten alle Krankheitssymptome in erheblichem Maße auf und die Krankheit beginnt rasch voranzuschreiten.
Als Ergebnis einer spezifischen Therapie kommt es manchmal spontan zu einer Phase der Verbesserung des Zustands des Patienten oder zu einem Stadium der Remission. Während dieser Zeit bleibt der Patient arbeitsfähig.
Eine Verschlimmerung einer Leukämie geht mit einer starken Verschlechterung des Allgemeinzustands des Patienten, dem Auftreten von Fieber, einer Vergrößerung von Leber, Milz und Lymphknoten, der Entwicklung einer Anämie und einer Abnahme der Blutplättchen einher.
Bei Exazerbationen erreicht die Leukämie oft das letzte, kachektische Stadium.
Achten wir auf die Wirkung ionisierender Strahlung auf die menschlichen Genitalien. Veränderungen in Körperzellen, die zu Krebs führen, und Mutationen in Keimzellen, die sich auf künftige Generationen auswirken, sind biologische Folgen der Arbeit in Kernkraftwerken. Die Wirkung der Strahlung auf den sich entwickelnden Embryo oder Fötus ist ein Sonderfall, der einer besonderen Diskussion bedarf, da alle Anstrengungen auf ihre Beseitigung gerichtet sein müssen. Der Eintritt des Todes unmittelbar im Moment der Strahlung ist mit der Aufnahme einer enormen Strahlendosis verbunden. Letzteres tritt nur in einer katastrophalen Situation auf, beispielsweise bei der Explosion einer Atombombe oder einem Unfall in einem Kernreaktor.
Kommt es zu einer Mutation in einer Keimzelle (Sperma oder Eizelle), werden die Folgen nicht nur bei dem Individuum, das sich aus dieser Zelle entwickelt, sondern auch bei einer zukünftigen Generation spürbar sein. Durch die Verschmelzung eines Spermiums mit einer Eizelle entsteht ein winziger Organismus, der kaum wahrnehmbar ist, aber den Faden unserer Vererbung trägt. Jede männliche und weibliche Zelle enthält 23 einzelne Chromosomen. Wenn diese beiden Zellen miteinander verschmelzen, verbinden sich die 23 Einzelchromosomen der Keimzelle des Vaters paarweise mit den 23 Einzelchromosomen der Keimzelle der Mutter und bilden die erste Zelle des neuen Menschen, die bereits 23 Chromosomenpaare, also 46 Chromosomen, enthält in Summe. (Abb.2)
Chromosomen tragen in kodierter Form alle Merkmale in sich, die den menschlichen Körper von anderen Tieren unterscheiden. Sie enthalten die Informationen, die zur Wiedergabe aller „in dieser Art verfügbaren“ Funktionen erforderlich sind. Chromosomen sind lange, fadenförmige Strukturen, die aus einer komplexen Substanz namens Desoxyribonukleinsäure (DNA) bestehen, einem sehr großen Molekül. Die Grundlage der DNA bilden Kohlenhydrate und Phosphorsäurereste, die als Gerüst dienen, um spezielle Moleküle, die den Erbcode tragen, an einem bestimmten Ort festzuhalten. Manchmal können Abschnitte des genetischen Codes ihre Plätze tauschen und die Reihenfolge der Stickstoffbasenpaare wird gestört. Es entsteht ein Defekt im Chromosom, der bei der Teilung an alle Tochterzellen weitergegeben wird. Wenn in einem Spermium oder einer Eizelle ein beschädigtes Gen oder Chromosom auftritt, wiederholt sich dieser Schaden in allen Zellen des resultierenden Embryos. Wenn dieser Embryo nicht stirbt, sondern schließlich heranwächst und selbst Eltern wird, kann der genetische Defekt an seine Kinder weitergegeben werden und sich über die nachfolgenden Generationen fortsetzen. Jede Zelle, die alle möglichen Anomalien in Chromosomen und Genen aufweist, wird als mutierte Zelle bezeichnet. Schauen wir uns den Chromosomensatz einer Person an, die ionisierender Strahlung ausgesetzt ist. (Figur 3)
Eine Mutation, die in einer Körperzelle auftritt, betrifft nur das Individuum selbst und sein ganzes Leben lang. Eine Mutation, die in einer Keimzelle auftritt, wird als genetische Mutation bezeichnet und kann an nachfolgende Generationen weitergegeben werden. Strahlung kann Schäden und Veränderungen in der DNA von Keimzellen verursachen und somit die Zahl der Mutationen im Vergleich zu denen, die während der natürlichen Entwicklung auftreten, erhöhen. Durch ionisierende Strahlung verursachte Mutationen unterscheiden sich nicht von natürlichen Mutationen. Strahlung führt nicht zu neuen, einzigartigen oder ungewöhnlichen Mutationen, sondern erhöht nur das Ausmaß der schädlichen Auswirkungen, denen lebende Organismen auf die eine oder andere Weise ausgesetzt sind.
Verschiedene Arten von Mutationen, die natürlicherweise und unter dem Einfluss von Strahlung auftreten, können in die folgenden Kategorien eingeteilt werden:
1. Einzelne Genmutationen;
2. Falscher Chromosomensatz, d.h. ihre Anzahl ist zu groß oder zu klein oder es liegen Chromosomenaberrationen mit falscher Anheftung von Chromosomenfragmenten nach deren Bruch zum Zeitpunkt der Zellteilung vor;
3. Häufige, aber kleine Mutationen, ähnlich denen, die bei Drosophila-Fruchtfliegen beobachtet werden, die nicht durch spezifische Unterscheidungsmerkmale oder beobachtbare Veränderungen in den Chromosomen identifiziert werden können.
Falscher Chromosomensatz.
Zu den genetischen Folgen kann eine falsche Anzahl von Chromosomen gehören – es sind entweder mehr oder weniger als normal vorhanden. Die Down-Krankheit ist das bekannteste Beispiel einer Krankheit, die mit dem Auftreten eines zusätzlichen Chromosoms 21 einhergeht. Im Gegensatz dazu sind einige seltene Formen geistiger Behinderung auf den Verlust nur eines Chromosoms zurückzuführen.
Menschen, die an solch schweren Krankheiten leiden, bekommen selten Kinder und daher verschwinden Mutationen genauso häufig aus der Bevölkerung, wie sie spontan auftreten. Im Gegensatz zu Genmutationen, die zu klein sind, um gesehen zu werden, sind einige der Chromosomendefekte so offensichtlich, dass sie durch mikroskopische Untersuchung der Chromosomen leicht beobachtet werden können. Beim Fötus führen Brüche und Neuanordnungen von Chromosomen, die spontan oder als Folge der Bestrahlung auftreten, normalerweise zum Tod. Wenn der Organismus jedoch überlebt, können Chromosomenanomalien schwere körperliche Anomalien oder geistige Behinderung oder beide Defekte gleichzeitig verursachen.
Wiederherstellung von Zellen vor Schäden am genetischen Apparat.
Es stellt sich eine völlig logische Frage: Können sich Zellen nicht von selbst regenerieren? Es ist bekannt, dass der Erfolg der Wiederherstellung vom Grad der Schädigung der gesamten Zelle abhängt. Bestrahlung verursacht zwei Arten von Schäden in Zellen: lokale Chromosomenschäden und allgemeine Schäden an extrachromosomalen Komponenten. Beide Arten von Schäden sind reversibel und Zellen können sich davon erholen. Darüber hinaus hängt der Erfolg der Zellerholung nach chromosomalen Schäden weitgehend davon ab, wie stark die extrachromosomalen Systeme geschädigt sind und ob sich die Zelle zuerst von diesen Schäden erholen kann.
Der zu Mutationen führende Schaden ist größtenteils potenziell oder reversibel. Zellen können sich davon erholen. Zellen verfügen über ein System von Enzymen, die eine solche Wiederherstellung durchführen. Möglicher Schaden ist nicht dasselbe wie Mutation: Er kann nur zu einer Mutation führen. Damit ein potenzieller Schaden zu einer Mutation führt oder realisiert wird, müssen bestimmte Stoffwechselprozesse in der Zelle ablaufen. Daher ist der Weg von der anfänglichen potenziellen Schädigung bis zur Mutation ein Stoffwechselweg, an dem bestimmte Enzyme beteiligt sind. Die Untersuchung der Zellerholung nach potenziellen Schäden zielt darauf ab, die Mechanismen zu identifizieren, durch die Zellen ungünstigen Umweltfaktoren widerstehen und die möglicherweise an der Regulierung der Geschwindigkeit des natürlichen Mutationsprozesses beteiligt sind. Die Untersuchung der Umsetzung potenzieller Schäden ist die Untersuchung der Wege und Mechanismen der Entstehung erblicher Veränderungen – Mutationen von Genen, Chromosomen, Plasmiden.
Zellen können sich von DNA-Schäden erholen. Bei der Einwirkung ionisierender Strahlung kommt es hauptsächlich zu Brüchen einer oder beider DNA-Ketten und bei der Einwirkung verschiedener chemischer Wirkstoffe zu verschiedenen chemischen Veränderungen im DNA-Molekül oder DNA-Protein-Komplex.
Bereits 1967 gelang es Wissenschaftlern, Enzyme zu isolieren, die in der Lage sind, die Enden eines gebrochenen DNA-Strangs wieder zu vereinen, d. h. DNA aus einzelnen Brüchen reparieren. Hierbei handelt es sich um die uns bereits bekannten Ligase-Enzyme sowie ihnen ähnliche Silasen. Diese Enzyme „arbeiten“ sehr intensiv – der Prozess der Reparatur der gebrochenen Enden von DNA-Molekülen beginnt unmittelbar nach der Bestrahlung und ist sehr schnell abgeschlossen.
Wie Studien von A.I. Gazievat und anderen Wissenschaftlern gezeigt haben, ist eine Reparatur mit Legasestellen nur möglich, wenn die Phosphodiesterbindungen im DNA-Molekül unter Bildung vollständig definierter Endstellen – 5, Phosphoryl (5, PO) und 3, Hydroxyl ( 3, HE).
Stoffe und Elemente, die die Wirkung von Strahlung auf den Körper verringern
Alle Stoffe, die die schädliche Wirkung der Strahlung verringern können, werden in zwei Gruppen eingeteilt. Das erste sind Substanzen, die Radionuklide aus dem Körper entfernen, das zweite sind Substanzen, die die Auswirkungen der Strahlenexposition beseitigen und zur Behandlung der Krankheit beitragen (Strahlenschutzmittel).
Nuklidabfangende Substanzen
Einige radioaktive Substanzen ähneln in ihrem „Verhalten“ den für den Menschen notwendigen Mikro- und Makroelementen, wodurch sie sich im Körper ansammeln und dessen physiologische Aktivität stören. Eine Reihe von Elementen und Stoffen aus Produkten pflanzlichen Ursprungs sind in der Lage, Radionuklide aus dem Körper zu entfernen oder deren Konzentration zu senken. Dies erhöht die Widerstandsfähigkeit einer Person gegenüber innerer Strahlung.
Kalzium. Bei Kalziummangel absorbiert der Körper aktiv radioaktives Strontium-90, das in seinen Eigenschaften und seinem „Verhalten“ im Körper Kalzium ähnelt. Dementsprechend führt der aktive Verzehr von Lebensmitteln, die Kalzium und seine Verbindungen sowie Vitamin D enthalten, ohne das eine Kalziumaufnahme nicht möglich ist, zur Verdrängung von radioaktivem Strontium und zu dessen Entfernung aus dem Körper.
Magnesium, Phosphor. Durch die Verwendung von Magnesium- und Phosphorhaltigen Lebensmitteln in der Ernährung wird auch die Aufnahme von radioaktivem Strontium deutlich reduziert. Ihr kombinierter Verzehr mit Kalzium ist wirksam.
Kalium. Kalium fördert die Entfernung von radioaktivem Cäsium-137. Der Mechanismus dieses Prozesses ähnelt der Wechselwirkung zwischen Kalzium und Strontium.
Jod. Wenn radioaktive Jodisotope in den Körper gelangen, reichern sie sich in der Schilddrüse an und verursachen Veränderungen in deren Funktion. Dies betrifft die Hypophyse, die die Immunantwort des Körpers reguliert. Die Immunität der Opfer wird geschwächt und ihre Anfälligkeit für epidemische Krankheiten steigt. Um solchen Folgen vorzubeugen, ist es wichtig, jodhaltige Produkte zu sich zu nehmen, deren Jod radioaktives Jod in der Schilddrüse ersetzt.
Pektinstoffe. Forschungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass Pektinsubstanzen die Fähigkeit besitzen, bestimmte radioaktive Substanzen wie Blei-, Cäsium- und Kobaltverbindungen zu binden (oder auf andere Weise zu neutralisieren).
Funkschutz
Vitamin C . Aufgrund des Rückgangs der Immunreaktionen bei einer Schädigung der Schilddrüse durch radioaktives Jod ist es wichtig, Infektionen mit Viruserkrankungen vorzubeugen und die Immunität zu unterstützen und wiederherzustellen. Dieses Problem wird durch den Verzehr von Vitaminen gelöst, wobei das in erheblichen Mengen benötigte Vitamin C die entscheidende Rolle spielt.
Bioflavonoide (Stoffe mit P-Vitamin-Wirkung) fördern die Aufnahme von Vitamin C im Körper. Kürzlich wurde nachgewiesen, dass einzelne Vertreter dieser Stoffgruppe eine antitumorale Wirkung haben. Flavonoide schützen den Körper auch vor Schäden durch ionisierende Strahlung. Darüber hinaus reduziert Vitamin P die schweren Symptome der Strahlenkrankheit – es verringert die Durchlässigkeit und Brüchigkeit der Kapillaren sowie deren Blutung.
Betain . Das günstigste und wirksamste Produkt zur Krebsvorbeugung und zur Entfernung von Radionukliden und Schwermetallen aus dem Körper ist der rote Farbstoff Betain. Er bietet Antitumoreigenschaften und hemmt das Wachstum von Krebs und Sarkomen. Betain kommt nur in Roter Bete vor. Bereits 1970 entwickelten und patentierten japanische Wissenschaftler ein Medikament zur Behandlung von Krebstumoren auf Basis dieses weit verbreiteten Gemüses.
Sie haben auch strahlenschützende Eigenschaften. Zellulose (Ballaststoffe) Und Carotin (Provitamin A ).
Pflanzen in p Anti-Strahlen-Ernährung
Überlegen wir, welche Pflanzen der Region Tomsk Substanzen enthalten, die die Wirkung der Strahlung auf den menschlichen Körper reduzieren und in der Medizin und in der Strahlenschutzernährung verwendet werden.
Hagebutte reich an einer Vielzahl von Vitaminen und Substanzen. Es enthält Pektinstoffe, Vitamin C, Bioflavonoide, Carotin. Es wird zur komplexen Behandlung von Neoplasien als Zusatztherapie eingesetzt. Frische Früchte werden in jeder Form, trocken und gemahlen, als Abkochung verzehrt. In der Region Tomsk ist es fast überall zu finden: an Waldrändern, in Hochland- und Auenwaldwiesen, an Flussufern.
Sanddorn. Sanddornfrüchte enthalten einen einzigartigen Komplex aus Vitaminen, Mikroelementen und anderen biologisch aktiven Substanzen: Vitamin C, Carotin, Pektin, Bioflavonoide. Sanddornrinde enthält das Alkaloid Serotonin (5-Hydroxytryptamin), das das Wachstum bösartiger Tumore hemmt. Anwendbar:
· zur Strahlenbehandlung von Speiseröhrenkrebs – Sanddornöl oral;
· als Strahlenschutzmittel – Früchte, Saft, Öl innerlich und äußerlich;
· in der onkologischen Praxis – alkoholische Extrakte der Rinde.
In der Region Tomsk kommt Sanddorn nicht in freier Wildbahn vor und wird nur auf Privatgrundstücken und in Gartenbaugesellschaften angebaut.
Erdbeeren. Walderdbeeren enthalten Jod, Kaliumsalze und Ballaststoffe. Es kann frisch als Nuklid-Entferner verwendet werden, jedoch in großen Mengen und ohne allergische Reaktionen. Erdbeeren wachsen in lichten Wäldern, an Waldrändern und auf Wiesen.
Entfernt Radionuklide sehr gut Preiselbeeren, Preiselbeeren und Blaubeeren .
Preiselbeere reich an Vitamin C, Bioflavonoiden, Carotin. Wird als allgemeines Stärkungsmittel zur Wiederherstellung der Immunität verwendet. Preiselbeeren leben in Kiefernwäldern sowie in dunklen Nadelwäldern gemischt mit Birke und Espe. In der Region Tomsk kommt es in riesigen Dickichten vor.
Blaubeere. Heidelbeerfrüchte enthalten Kaliumsalze, Flavonoide und Vitamin C, das auch in großen Mengen in den Blättern vorkommt. Sie wächst in Kiefernwäldern sowie in dunklen Nadel- und Mischwäldern und bevorzugt feuchtere Standorte im Vergleich zu Preiselbeeren.
Rote Paprika. Dieses Gemüse ist reich an Vitamin C, Carotin und Kalzium und hat strahlenschützende Eigenschaften.
Rote Bete. Das Wurzelgemüse der Roten Bete enthält den roten Farbstoff Betain und eine erhebliche Menge an Kaliumsalzen. Rüben sind ein Strahlenschutzmittel. Bei der Behandlung von Krebstumoren wird frischer Saft in großen Mengen verwendet.
Karotte. Das Gemüse enthält Ballaststoffe und Carotin, wovon die Blätter der Pflanze besonders reich sind. Bei der Behandlung von Strahlenkrankheit und bösartigen Tumoren wird es wie Rüben eingesetzt.
Nachteile der Verwendung von Pflanzen.
Leider sind nicht alle Stoffe, die zum Schutz vor radioaktiver Strahlung benötigt werden, in den erforderlichen Mengen in Pflanzen enthalten oder werden vom menschlichen Körper effektiv aus pflanzlichen Formen aufgenommen. Pflanzen sind als Quelle für Calcium- und Phosphorsalze von geringer Bedeutung. Kalzium und Phosphor aus Früchten und Beeren werden vom menschlichen Körper schlechter aufgenommen als Verbindungen derselben Elemente, die mit Milchprodukten zugeführt werden. Dies liegt daran, dass die Aufnahme von Phosphor und Kalzium in einem strikten Verhältnis zu Protein und einigen anderen Substanzen erfolgt. Daher ist es wichtig, eine Vielzahl von Lebensmitteln zu sich zu nehmen, die eine vollständige Liste an Vitaminen, Mikro- und Makroelementen sowie anderen biologisch aktiven Substanzen enthalten.
Bevölkerungsumfrage
Ziel: Identifizieren Sie Bevölkerungsgruppen, deren Ernährung ein Minimum an Produkten enthält, die die Strahlenbelastung reduzieren.
Studienobjekt: Schüler und Mitarbeiter der Schule Nr. 198.
Aufgaben: Finden Sie heraus, wie viele Menschen in verschiedenen Altersgruppen Pflanzen in ihrer Ernährung zu sich nehmen, die die Wirkung der Strahlung auf den Körper reduzieren.
Beschreibung: Aus 8 Produktarten (Hagebutten, Sanddorn, Erdbeeren, Blaubeeren, Preiselbeeren, Paprika, Karotten, Rüben) wurden die Teilnehmer gebeten, diejenigen auszuwählen, die sie verzehrten.
Statistische Datenverarbeitung :
Insgesamt wurden 300 Personen befragt. Die Daten werden als Prozentsätze dargestellt.
Die Teilnehmer werden in 4 Altersgruppen eingeteilt:
Klasse 1-4
- 
8.-11. Klasse
- 
Klasse 5-7
Lehrerschaft
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Ergebnis:
Schlussfolgerungen: Nach einer Umfrage stellten sie fest, dass die Bevölkerungsgruppe, deren Ernährung ein Minimum an Produkten enthält, die die Strahlenbelastung reduzieren, Schüler der Klassen 8 bis 11 sind. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Eltern die Vielfalt der Ernährung von Kindern in den Klassen 1 bis 7 überwachen. Die Lehrer selbst wissen um die Vorteile einer abwechslungsreichen Ernährung. Gymnasiasten sind sich selbst überlassen, haben keine Freizeit und verstehen nicht, was eine ausgewogene Ernährung bedeutet.
Prüfung der Wirksamkeit von Pflanzen, die die Strahlenbelastung reduzieren
Ziel: Testen Sie in der Praxis die Wirksamkeit der Reduzierung der Strahlenbelastung durch Pflanzen: Hagebutten, Sanddorn, Preiselbeeren, Karotten. Und vergleichen Sie den durch Strahlung verursachten Schaden bei Mädchen und Jungen, Rauchern und Nichtrauchern.
Studienobjekt: Basierend auf einer soziologischen Umfrage (siehe oben) nehmen 6 Personen aus den Klassen 8-11 an dem Experiment teil.
Hypothese: Wir gehen davon aus, dass Kinder, die Pflanzen wie Hagebutten, Sanddorn, Preiselbeeren und Karotten konsumieren, einer geringeren Strahlenbelastung ausgesetzt sind als diejenigen, die sie nicht konsumieren. Außerdem wird die Wirkung der Strahlung bei Nichtraucherkindern geringer sein als bei Rauchern, bei Jungen als bei Mädchen.
Erlebnisschema:
Drei Wochen lang haben wir zusätzlich zur üblichen Ernährung Folgendes zu uns genommen:
1. Mädchen – Karotte
2. Mädchen – Sanddorn- und Hagebuttentee
3. Mädchen (Nichtraucherin) - Preiselbeeren.
An dem Experiment beteiligten sich außerdem:
4. Rauchendes Mädchen
5. Nichtraucher junger Mann
6. Rauchender junger Mann.
Nach einer festgelegten Zeit wurde den Versuchsteilnehmern Blut aus einer Vene (10 ml) entnommen. Das entnommene Blut (von jedem Teilnehmer) wurde in zwei 5-ml-Röhrchen verteilt.
Die Forschung zu Chromosomenaberrationen wurde am Seversky Biophysical Research Center (unter der Leitung von Elena Olegovna Vasilyeva) durchgeführt.
Verarbeitung empfangener Daten: ...................
Schlussfolgerungen: ............................
Schlussfolgerungen aus der Forschungsarbeit:
Nach erfolgter Forschungsarbeit:
1. Wir haben den Mechanismus der Wirkung von Strahlung auf die Körperzellen untersucht.
2. Wir haben die Folgen des Strahlungseinflusses auf den Körper untersucht (am Beispiel der Bevölkerung der Städte Hiroshima und Nagasaki).
3. Wir haben Substanzen identifiziert, die die schädlichen Auswirkungen ionisierender Strahlung verringern. Ihre Besonderheit besteht darin, dass sie in Substanzen unterteilt werden, die Radionuklide entfernen und die Auswirkungen von Strahlung beseitigen. Dies sind Vitamine C, Carotin, Bioflavonoide; Mineralien: Kalzium, Kalium, Jod, Magnesium, Phosphor; organische Substanzen: Ballaststoffe, Pektin, Betain.
4. Wir haben in der Region Tomsk Pflanzen identifiziert, die diese Stoffe enthalten und zur Behandlung der Auswirkungen der Strahlenbelastung eingesetzt werden: Hagebutten, Sanddorn, Erdbeeren, Blaubeeren, Preiselbeeren, Paprika, Karotten, Rüben.
5. Nach einer Bevölkerungsumfrage wurde festgestellt, dass die Bevölkerungsgruppe, deren Ernährung ein Minimum an Produkten enthält, die die Strahlenbelastung reduzieren, Schüler der Klassen 8 bis 11 sind.
7. Um die Bevölkerung über die Notwendigkeit der Verwendung von Stoffen zu informieren, die die Auswirkungen der Strahlung auf den Körper verringern, wurde ein Memo mit einer Liste aller empfohlenen Produkte erstellt (siehe Anhang).
All dies ermöglicht es uns, über die Erfüllung der zugewiesenen Aufgaben und das Erreichen von Zielen zu sprechen.
Anwendungen
| Name |
Vitamin C |
Pektische Substanzen |
Flavonoide |
Zellulose |
Chemisch Elemente |
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| Hagebutte |
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| Sanddorn |
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| Vogelbeere |
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| Erdbeeren |
Jod, Kalium |
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| Preiselbeere |
||||||
| Schwarze Johannisbeere |
||||||
| Berg Asche |
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| Petersilie |
||||||
2. Liste der Produkte der menschlichen Ernährung zum täglichen Schutz vor natürlicher Radioaktivität.
Hagebuttenmilch
Sanddornkäse
Vogelbeer-Apfelbeer-Hüttenkäse
Erdbeereier
Petersilienleber
Cranberry-Fisch
Blaubeer-Tintenfisch
Preiselbeer-Meerkohl
Schwarze Johannisbeere
Berg Asche
Literatur
2. Kuzin A.M. Serie Mensch und Umwelt Unsichtbare Strahlen um uns herum – Moskau.
3. Heilpflanzen der Region Tomsk herausgegeben von Mordovin L. G.– Tomsk, 1972
4. Pashinsky V.G. Kräuterbehandlung - Tomsk, 1989.
5. Peterson B.E. Onkologie - Moskau, 1980.
6. H Istyakova N.P. Pharmakologie mit Rezepten - Moskau, 1968.
7. Shapiro D. K., Mikhailovskaya V. A., Mantivodo N. I. Wilde Früchte und Beeren - Minsk, 1981.
8. Eric J. HALL Strahlung und Leben übersetzt von Kharchenko M. I. - Moskau.
9. Prägnantes medizinisches Enzyklopädisches Wörterbuch.
10. Sowjetisches enzyklopädisches Wörterbuch herausgegeben von Prokhorov A.M.– Moskau, 1983.
11. Chemisches enzyklopädisches Wörterbuch herausgegeben von Knunyants I. L. – Moskau, 1983.
Ziele, Zielsetzungen, Relevanz................................................ ......................................2
Strahlung und der menschliche Körper................................................ .................... ...........................3
Die Wirkung von Strahlung auf die Zellen des Körpers................................. ............ ....3
Folgen des Strahlungseinflusses................................................ .....5
Wiederherstellung von Zellen vor Schäden am genetischen Apparat.......9
Stoffe und Elemente, die die Wirkung von Strahlung auf den Körper verringern.........10
Pflanzen in Anti-Strahlen-Ernährung................................................ ..................... ...12
Nachteile der Verwendung von Pflanzen................................................ ..... ....................13
Bevölkerungsumfrage................................................. ................................................14
Prüfung der Wirksamkeit strahlungsreduzierender Pflanzen
Auswirkungen................................................. ....................................................... ............. ..16
Schlussfolgerungen................................................. ................................................. ...... .........17
Anwendungen................................................. ....................................................... ............. .18
Literatur................................................. ................................................. ...... ...20
NÜTZLICHE STRAHLUNG
Wenn der Herrgott mir die Ehre erweisen würde, darum zu bitten
meine Meinung zur Erschaffung der Welt, dann würde ich es ihm sagen
empfohlen, es besser und vor allem einfacher zu gestalten
KÖNIG ALPHONS VON KASTILIEN XIII. JAHRHUNDERT
Wahrscheinlich hat jeder von uns schon einmal darüber nachgedacht, wie komplex und genial organisiert eine lebende Zelle ist. Es scheint bis zum Ende durchdacht und so perfekt, dass es nicht verbessert werden kann. Im Laufe der Evolution wurden Optionen für optimale Zelldesigns millionenfach überarbeitet und Millionen von Optionen verworfen. Es blieben die am weitesten entwickelten, vollständigsten und perfektesten Muster übrig. Doch in den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler überzeugend bewiesen, dass es möglich ist, Pflanzen und andere Organismen mithilfe ionisierender Strahlung und radioaktiver Isotope zu verbessern.
In Paris, im Viertel Jardepe do Plante, befindet sich ein kleines Haus, das dem Nationalmuseum für Naturgeschichte gehört. An seiner Wand befindet sich eine bescheidene Gedenktafel mit der Aufschrift „Im Labor für angewandte Physik“. Als Leiter des Museums entdeckte Henri Becquerel am 1. März 1896 die Radioaktivität.“ Seitdem ist ein Dreivierteljahrhundert vergangen. Hätte einer der scharfsinnigsten Landsleute Becquerels geglaubt, dass radioaktive Isotope siebzig Jahre später in der Landwirtschaft, Biologie und Medizin weit verbreitet sein würden? Dass markierte Atome zuverlässige menschliche Helfer bei der Lösung der dringendsten Probleme sein werden? Und dass es schließlich mit Hilfe der durchdringenden Strahlung bestimmter radioaktiver Isotope möglich sein wird, den Getreideertrag zu steigern?
Mit ionisierender Strahlung ist es tatsächlich möglich, lebende Organismen in die vom Menschen gewünschte Richtung zu verändern
Vor einigen Jahren konnte man in Moldawien im Frühjahr einen Lieferwagen mit der Aufschrift „Atom für die Welt“ sehen. Dabei handelt es sich nicht um einen einfachen Lastwagen, sondern um ein mobiles Bestrahlungsgerät zur Saatgutbehandlung „Atomherz“ ist ein großer Behälter mit einem gammaaktiven Isotop von Cäsium. Am Vorabend der Aussaat fährt ein Lastwagen mit Maissamen darauf zu Die Samen werden mit einem radioaktiven Cäsiumisotop vollständig isoliert und gleichzeitig mit Gammastrahlen in der erforderlichen Dosis bestrahlt auf ein anderes Förderband und wird auf einem anderen Fahrzeug in Säcke geschüttet. Die Bestrahlung der Samen vor der Aussaat ist abgeschlossen.
Warum wurden Maissamen bestrahlt? Das Saatguttraining vor der Aussaat ist eine Methode zur Steigerung des Ertrags landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Mit seiner Hilfe können Sie die Reifung von Pflanzen beschleunigen und ihre vorteilhaften Eigenschaften verbessern.
Auf dem Labortisch stehen zehn Töpfe mit Maiskeimlingen unterschiedlicher Höhe. Unter dem ganz linken steht die Aufschrift „Kontrolle“, unter jedem der anderen stehen Zahlen – 100, 300, 500, 800. Und so weiter Das Laborjournal verzeichnet „Höhe der Maiskeimlinge bei unterschiedlichen Strahlungsdosen am 13. Tag der Vegetationsperiode.“
Wenn die Samen mit einer Dosis von 100 und 300 Röntgen bestrahlt werden, ist die Höhe der Sämlinge die gleiche wie in der Kontrollgruppe. Bei einer Bestrahlungsdosis von 500 Röntgen sind die Pflanzen eineinhalb Mal höher als in der Kontrollgruppe. Mit zunehmender Dosis nimmt die Größe der Sämlinge jedoch ab. Bei einer Dosis von 8.000 Röntgenstrahlen erscheinen die Pflanzen wie Zwerge, bei einer Dosis von 40.000 sind sie kaum noch sichtbar.
Ein paar Seiten später ist im selben Laborjournal ein Foto eingefügt. Dies sind die Wurzeln derselben Pflanzen. Bei einer bestimmten Dosis Gammastrahlen zeigt sich ein starker Anstieg und dann ein allmählicher Rückgang. Bei hohen Dosen wird das Wurzelwachstum stark gehemmt.
Zunächst werden Experimente unter Laborbedingungen durchgeführt. Anschließend werden die Experimente im Feld wiederholt. Experimente auf dem Feld sind wie eine Generalprobe im Theater, wie die letzte Prüfung, nach der die Ergebnisse der experimentellen Forschung in die Praxis umgesetzt werden. Experimentatoren bestrahlten Maissamen der Sorten Sterling und Voronezhskaya-76, die in Moskau angebaut werden Dreijährige Feldexperimente haben gezeigt, dass die Bestrahlung von Saatgut mit einer Dosis von 500 Röntgen den Ertrag an grüner Maismasse um 10 bis 28 Prozent erhöht. Die aus solchen Pflanzen gewonnene Silage enthält mehr Proteine, Fette und Stickstoff Stoffe, Ballaststoffe, Kohlenhydrate
Was passiert, wenn Sie Radieschensamen bestrahlen?
Auf dem Tisch des Experimentators liegen zwei Bündel Radieschen der gleichen Sorte. Die Menge an Rettich in jedem Bund ist gleich, aber der Rettich auf der linken Seite ist viel dicker und fleischiger. Im Vergleich dazu wirkt der Rettich auf der rechten Seite dünner. Aber das rechte Bündel ist ein gewöhnlicher, sozusagen „normaler“ Rettich. Der dicke Verwandte auf der linken Seite ist ein Rettich, der aus bestrahlten Samen dieser Sorte gewachsen ist. Gammastrahlen mit einer Dosis von 500 Röntgen steigerten die Ausbeute um 37 Prozent! Die Ernte von 100 oder 137 kg Radieschen ist ein erheblicher Unterschied, und das mit der gleichen Anzahl an Samen, auf den gleichen Flächen und mit der gleichen Sorgfalt. Und die Kosten für die Bestrahlung sind äußerst gering.
Bei anderen Rettichsorten – „Rubin“, „Rosa mit weißer Spitze“, „Sax“ – stieg der Ertrag bei Bestrahlung mit einer Dosis von 1000 Röntgen. Und auch der bestrahlte „Sax“ war saftiger und reifte um 5-10 % früher als üblich. 6 Tage. Durch die Bestrahlung von „Rubin“-Samen konnte nicht nur der Ertrag der Hackfrüchte erhöht, sondern auch der Gehalt an Vitamin C in ihnen erhöht werden So stieg nach der Bestrahlung von Karottensamen der Sorte „Nantes“ mit einer Dosis von 4000 Röntgen der Ertrag der Wurzelfrüchte im Vergleich zur Kontrolle um 26 Prozent und die Versorgung mit Carotin – einem Pflanzenfarbstoff, der in umgewandelt wird Vitamin A im menschlichen Körper - um 56.
Was ist mit Mais? Die Bestrahlung der Samen mit einer Dosis von 500 Röntgen steigerte den Ertrag an grüner Masse um bis zu 28 Prozent
Die stimulierende Wirkung der Bestrahlung von Saatgut vor der Aussaat wurde für Gurken, Tomaten, Rüben, Kohl, Salut, Kartoffeln, Baumwolle, Roggen, Gerste ... nachgewiesen.
Wissenschaftlern ist eine Besonderheit aufgefallen. Die Dosis ionisierender Strahlung, die den Stimulationseffekt hervorruft, ist nicht nur bei verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich, sondern sogar bei verschiedenen Sorten derselben Art. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass es bei derselben Sorte, die in verschiedenen geografischen Zonen angebaut wurde, nicht dasselbe war.
So beträgt die stimulierende Strahlungsdosis für Gurken der Sorte „Nezhinskie“, die in der Region Moskau gesät werden, 300 Röntgen, und um in Aserbaidschan das gleiche Ergebnis zu erzielen, war eine Dosis von etwa 2000-4000 Röntgen erforderlich.
Nehmen wir viele Maissamen. Wir bestrahlen sie unter den gleichen Bedingungen mit einer Dosis Gammastrahlen, die eine stimulierende Wirkung hervorruft. Wir werden sie in vier gleiche Gruppen aufteilen – jeweils 1000 Stück. Eine Gruppe säen wir unmittelbar nach der Bestrahlung, die zweite – nach einer Woche, die dritte – nach zwei, die vierte – nach einem Monat. Jetzt werden wir geduldig warten. Die Samen sind gekeimt und die Pflanzen haben begonnen, sich zu entwickeln. Aber was ist es? Pflanzen, die unmittelbar nach der Bestrahlung gesät werden, entwickeln sich schneller als andere. Bei Samen, die eine Woche nach der Bestrahlung ausgesät wurden, war der Stimulationseffekt weniger ausgeprägt. Bei Samen, die zwei Wochen nach der Strahlenbehandlung ausgesät wurden, wurde nahezu keine Beschleunigung der Entwicklung beobachtet. Samen, die nach der Bestrahlung einen Monat lang aufbewahrt wurden, keimten, hatten jedoch keine stimulierende Wirkung. Das bedeutet, dass während der Lagerung eine mysteriöse Substanz, ein Stimulans langsam verschwand.
Was ist los?
Wir betreten einen Bereich, in dem Fakten noch immer mit Annahmen einhergehen und in dem noch nicht viel erforscht ist. Es wurde festgestellt, dass sich nach der Bestrahlung in den Samen sehr aktive Molekülfragmente, sogenannte Opie-Radikale, bilden, die für einen gesunden Organismus ungewöhnliche Reaktionen eingehen können. Und es stellte sich heraus, dass nach der Bestrahlung von Samen die Anzahl der Radikale mit der Zeit allmählich abnimmt. Es vergehen mehrere Tage und die Radikale verschwinden vollständig. Je höher die Temperatur und Luftfeuchtigkeit, bei der die Samen gelagert werden, desto schneller verschwinden die Radikale
Was passiert, wenn Samen in feuchte, sonnenerwärmte Erde fallen? Die in den Samen enthaltenen Nährstoffe beginnen sich in lösliche Form umzuwandeln und werden zum Embryo transportiert. In der sogenannten Aleuronschicht des Samens werden oxidative Prozesse aktiviert und die Produktion energiereicher Verbindungen beginnt. Der Embryo erwacht, seine Zellen schwellen an und beginnen sich zu teilen. Die Wachstums- und Entwicklungsprozesse der Sämlinge beginnen. Zellen beginnen sich zu teilen und benötigen Baumaterial. Durch die Bestrahlung nimmt die Aktivität vieler Enzyme deutlich zu. Und wenn Samen bestrahlt werden, laufen oxidative Prozesse viel intensiver ab. Und dies führt zu einer schnelleren Entwicklung und Beschleunigung der Samenkeimung und -keimung. Pflanzen werden leistungsfähiger.
Vor nicht allzu langer Zeit wurde ein Artikel im Courier-Magazin veröffentlicht, das von den Vereinten Nationen herausgegeben wird. Darin heißt es, dass jeder dritte Bauer in Afrika tatsächlich für Vögel, Nagetiere, Insektenschädlinge und Mikroparasiten arbeite.
Natürlich ist es schwierig, die Richtigkeit dieser Zahlen zu garantieren, aber es ist eine Tatsache, dass die Verluste durch Schädlinge enorm sind.
Experten haben errechnet, dass landwirtschaftliche Schädlinge in einem Jahr so viel Getreide vernichten, dass sie 100 Millionen Menschen ernähren könnten.
Wie kann ionisierende Strahlung der Landwirtschaft bei der Schädlingsbekämpfung helfen?
Sie wissen bereits: Verschiedene Pflanzenarten haben unterschiedliche Strahlenempfindlichkeiten, einige sind recht hoch. Insekten sind in der Regel sehr strahlenresistent. Unter ihnen gibt es sogar einzigartige Verfechter der Funkresistenz. Zum Beispiel Skorpione. Es stellte sich jedoch heraus, dass Insekteneier und -larven strahlenempfindlicher waren. Und auch die Fortpflanzungszellen von Insekten reagieren empfindlicher auf Strahlung.
Das Schema zur Bekämpfung von Insektenschädlingen ist einfach. Durch einen Bunker, der mit einem radioaktiven Isotop beladen ist, wird das Getreide über einen bestimmten Zeitraum hinweg mit der Dosis ionisierender Strahlung versorgt, die erforderlich ist, um die Schädlinge abzutöten , wird nicht als Pflanzmaterial verwendet, ist aber für die menschliche Ernährung völlig unbedenklich – der gefährliche Schädling stellt keine Gefahr mehr dar. Die gleichen Techniken können zur Bekämpfung von Trockenobstschädlingen eingesetzt werden , indem sie „zukünftige Kompotte“ mit Gammastrahlen in einer Dosis von bis zu 50.000 Röntgenstrahlen bestrahlen. Und in Kanada schlugen sie eine Methode zur Strahlungskontrolle von Salmonellen vor, bei der pulverisierte Eier infiziert wurden. Kennen Sie die Methode des „sterilen Mannes“? Wissenschaftler haben es vor relativ kurzer Zeit entwickelt. Insekten, die während einer bestimmten Wachstumsphase mit Ponting-Strahlung bestrahlt werden, sind nicht in der Lage, Nachkommen zu gebären, die sich mit normalen Weibchen paaren. Allerdings bringt das Weibchen keine Nachkommen hervor, je mehr Männchen sterilisiert werden, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Weibchen über mehrere Generationen hinweg keine Nachkommen mehr hervorbringen ist ein gefährlicher Schädling – die sogenannte Schmeißfliege. Sie legt ihre Eier in Salzlaken von Warmblütern. Aus den Eiern entwickeln sich Larven, die bei Nutztieren, Wildtieren und Wild zu Krankheiten und sogar zum Tod führen Und dann beschlossen sie, die Methode der Strahlensterilisation an der Schmeißfliege auszuprobieren, in der Fliegen sterilisiert wurden. Das Ergebnis hatte unmittelbare Auswirkungen Der Viehbestand ging stark zurück. Die Kosten der „Fliegen“-Fabrik amortisierten sich nicht nur im ersten Jahr, sondern brachten auch einen Gewinn in Höhe der Kosten. In den USA wurden auf der Insel Kurakoo mit einer Fläche von 435 Quadratkilometern etwa 2.000 unfruchtbare männliche Schmeißfliegen auf der Insel freigelassen.
Die Idee der Lebensmittelkonservierung entstand schon vor langer Zeit bei den alten Ägyptern und den Indern. Die wohl älteste Art der Lebensmittelkonservierung ist das Trocknen in der Sonne In fast jeder Stadtwohnung gibt es einen Kühlschrank. Doch die modernste Art, Lebensmittel haltbar zu machen, ist die Konservierung mit durchdringender Strahlung seine Lagerung im Lager verlängert sich um das Fünffache. Wenn bestrahltes Fleisch bei einer Temperatur von etwa null Grad gelagert wird, kann es mehrere Monate lang gelagert werden, ohne dass es an Nährwert und Geschmack verliert. Mit Hilfe der Strahlung wird die Haltbarkeit von frischem Fisch verlängert . Bestrahlter Fisch behält im Kühlschrank seinen Geschmack bis zu 35 Tage und ohne Bestrahlung unter den gleichen Lagerbedingungen - 7 - 10 Tage.
Jetzt suchen sie nach einer Möglichkeit, Kaviar, Milch, Früchte und Meeresfrüchte – Krabben, Austern, Garnelen – mithilfe von Gammastrahlen zu konservieren
Die Bestrahlung von Beeren und Früchten führt zu guten Ergebnissen. Bestrahlte Erdbeeren, die im Kühlschrank bei einer Temperatur von +4 Grad gelagert wurden, verloren lange Zeit weder an Frische noch an Aroma. Selbst erfahrene Verkoster und Experten konnten nicht feststellen, welche der Beeren bestrahlt wurden in „konservierenden“ Dosen und Champignons? Sie haben einen ausgezeichneten Geschmack und können das ganze Jahr über künstlich gezüchtet werden. Während der Lagerung verderben die Pilze jedoch schnell, verlieren ihre Frische und ihren Geschmack und ihre Köpfe und Kappen entfalten sich, als hätten sie bei längerer Lagerung bestrahlt frisch aus einem Gewächshaus geholt - die Alterung der Pilze war stark verlangsamt, ihre Kappen waren eng eingerollt, wie bei jungen Pilzen.
Kürzlich erschien in der Presse ein Bericht über das Strahlenservieren von Blumen. Die berühmten holländischen Tulpen, mit einer bestimmten Dosis bestrahlt, in einem mit Kohlendioxid aufgeblasenen Beutel verpackt, sind leicht zu transportieren und können lange gelagert werden. Es schien, als wären sie gerade aus dem Garten gepflückt worden, ihre Blütenblätter waren so frisch.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Strahlung, um die Haltbarkeit von Gemüse zu verlängern.
Kartoffeln haben einen gravierenden Nachteil: Während der Lagerung keimen die Knollen, die Knollen schrumpfen und verlieren ihren Geschmack. Viele Wissenschaftler in verschiedenen Forschungsinstituten unseres Landes begannen, sich mit dem Problem der Strahlungskonservierung von Kartoffeln zu befassen. Zahlreiche Experimente haben gezeigt, dass die Bestrahlung von Knollen mit einer Dosis von 10.000 Röntgenstrahlen die Frühjahrskeimung von Kartoffeln stark verlangsamt oder stoppt und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten nicht verringert. Der Geschmack bestrahlter Kartoffeln verschlechtert sich nicht. Erfahrene Verkoster konnten bei den aus solchen Kartoffeln zubereiteten Gerichten keine Veränderungen feststellen.
Das Problem des Strahlenschutzes wird weltweit intensiv untersucht. Und das ist natürlich. Es bringt zu offensichtliche wirtschaftliche Vorteile. Einige Methoden zur Strahlenkonservierung sind bereits für den praktischen Einsatz zugelassen. Andere haben die Laborwände noch nicht verlassen. Und vor allem laufen langjährige Experimente, die beweisen sollen: Bestrahlte Produkte sind für den Menschen ungefährlich.
Es ist einfacher, an Pflanzen zu experimentieren als an Tieren. Bei der Samenbestrahlung ist es möglich, Experimente an vielen tausend biologischen Objekten gleichzeitig durchzuführen. Und deshalb helfen Statistiken dem Wissenschaftler erheblich und wirtschaftlich ist eine solche Erfahrung viel profitabler.
Wurde ionisierende Strahlung für praktische Zwecke in der Tierhaltung eingesetzt?
Tiere reagieren viel empfindlicher auf die Auswirkungen durchdringender Strahlung als Pflanzen. In unserem Land wurde ein solches Experiment auf einer der modernen Geflügelfarmen durchgeführt. Während des Inkubationsprozesses wurden Hühnereier mehrere Stunden lang mit einer Dosis von 1-100 mg bestrahlt. 2 Röntgen. Solche unbedeutenden Strahlungsdosen hatten eine stimulierende Wirkung: Die Zahl der geschlüpften Hühner nahm zu und Hühner aus bestrahlten Eiern hatten eine höhere Eierproduktion.
Haben die Hühner „Glück“ oder ist die stimulierende Wirkung kleiner Dosen ionisierender Strahlung ein allgemeines Muster?
Wahrscheinlich verbergen sich auch hier allgemeine Muster. Auf jeden Fall haben Ärzte auf der ganzen Welt die heilende Wirkung von Radonbädern für den Menschen längst erkannt.
Ionisierende Strahlung radioaktiver Isotope kann also sinnvoll vom Menschen und in der Landwirtschaft genutzt werden. Aber der neugierige Leser hat wahrscheinlich schon bemerkt, dass es sich um externe Quellen durchdringender Strahlen handelt, typischerweise um Gammastrahlen, die von radioaktivem Kobalt ausgehen. Es gibt jedoch eine Vielzahl radioaktiver Isotope, die beispielsweise „weiche“ Betastrahlen aussenden, deren Energie gering ist. Radioaktiver Kohlenstoff C und radioaktiver Schwefel B3®, die biologisch wichtigsten Elemente, besitzen genau solche „weiche“ Strahlung. Die Energie der durchdringenden Strahlung eines anderen biologisch wichtigen Isotops – radioaktiver Phosphor P3! – ist viel höher, aber auch „weicher“. im Vergleich zu „harten“ Gammastrahlen von Kobalt Co0.
Auch die Möglichkeiten, solche „markierten“ Atome in der Volkswirtschaft zu nutzen, sind groß. Lassen Sie uns Beispiele nennen.
Um den Feind zu besiegen, muss man ihn kennen. Um gefährliche landwirtschaftliche Schädlinge und schädliche Insekten erfolgreich zu bekämpfen, müssen Sie deren Leben gründlich studieren.
Wissenschaftler haben gefährliche Insekten wie Heuschrecken, Malariamücken und Fruchtfliegen mit radioaktivem Phosphor markiert. Diese Methode wurde verwendet, um die Geschwindigkeit des Heuschreckenfluges und die Reichweite seiner Ausbreitung von den Hauptbrutplätzen aus zu bestimmen; hat die Länge der Flüge von Malariamücken herausgefunden. Die Fruchtfliege erwies sich als relativer Stubenhocker. Es wurde mit radioaktivem Phosphor markiert und in einem Orangenhain freigesetzt. Unter günstigen Bedingungen entfernten sich Fruchtfliegen nicht weiter als einige hundert Meter von ihrem Lebensraum.
Die gewonnenen Informationen ermöglichten es, die Lage der Barrierezonen zu bestimmen und ein System zur Abwehr und Bekämpfung dieser Insekten zu entwickeln.
Insektizide sind Gifte für Insekten und eine der modernen Methoden, sie zu bekämpfen. Lassen Sie uns eine radioaktive Markierung in diese chemischen Verbindungen einführen. Mit dem Indikator können Sie eine Reihe wichtiger Fragen sofort beantworten. Wie verhalten sich diese Verbindungen im Körper von Insekten, warum sind sie für sie giftig? Wie kann man sie selektiv wirken lassen – unschädlich für Menschen, Pflanzen und Nützlinge? Gelangen Gifte in Agrarprodukte? Wann verlieren Gifte ihre Giftigkeit?
An unseren ältesten Freunden, den Bienen, wurden Experimente durchgeführt. Zum Beispiel fütterten sie eine Arbeiterbiene mit radioaktivem Phosphor und sie wurde markiert. Im Bienenstock wurde ein Zähler für radioaktive Partikel angebracht, und nun konnte festgestellt werden, wie oft eine Arbeitsbiene am Tag zur Arbeit fliegt und wie hoch ihre Fluggeschwindigkeit ist. Auf einigen Feldern wurden gesüßte Lösungen mit beigemischtem radioaktivem Phosphor ausgebracht. Anschließend konnte genau ermittelt werden, welche Felder bei den Bienen am beliebtesten sind unermüdliche Arbeiter.
Radioaktive Isotope werden in allen Studien zur Biochemie und Physiologie von Insekten verwendet. Die Bedeutung dieser Arbeit ist klar, nachdem beispielsweise die Aktivitäten von Hormonen und Enzymen untersucht wurden, die die Entwicklung und das Verhalten nützlicher Insekten steuern, wird es möglich sein, Insekten im Interesse des Menschen einzusetzen.
Wissenschaftler waren erstaunt, als sie erfuhren, wie schnell manche biochemischen Prozesse in Pflanzen ablaufen.
Mehrere Blätter einer Pflanze wurden in eine Plexiglasbox gelegt, eine bestimmte Menge Kohlendioxid, radioaktiv in Kohlenstoff, hineingegeben und die Pflanze im Sonnenlicht belassen. Durch die Prozesse der Photosynthese wurde Kohlendioxid absorbiert und umgewandelt In regelmäßigen Abständen wurden Proben entnommen und die Radioaktivität gemessen. Dabei stellte sich heraus, dass die Bewegungsgeschwindigkeit neu synthetisierter Verbindungen bei aufsteigender Strömung sehr signifikant ist: selbst im Sonnenlicht - 50-100 Früher glaubte man, dass der gesamte Kohlenstoff in organischen Substanzen auf natürliche Weise aus Kohlendioxid in der Luft entsteht, obwohl es erst seit relativ kurzer Zeit Hundertstel davon gibt, konnte mit Hilfe markierter Atome nachgewiesen werden, dass Kohlenstoff vorhanden ist Die im Boden enthaltenen Dioxid- und Kohlensäuresalze sind intensiv.
Radioaktiver Phosphor kann zur Markierung von Insekten und Pflanzen verwendet werden.
von der Pflanze genutzt. Sie werden aktiv von den Wurzeln zu den Blättern transportiert. Dort werden durch Photosynthese Kohlenhydrate gebildet und organische Stoffe synthetisiert. Und daraus folgte eine praktisch wichtige Schlussfolgerung: Um die Produktivität zu steigern, ist es notwendig, den Boden mit Kohlendioxid anzureichern – dem Boden Kohlensäuresalze zuzusetzen. Sie können dem Boden auch sogenannte Gründünger hinzufügen, zum Beispiel mehrjährige Gräser einpflügen. Nach etwa 20–30 Tagen beginnt die Freisetzung von Kohlendioxid, die den ganzen Sommer über anhält.
Somit erwies sich der Einsatz der radioaktiven Tracer-Methode als nützlich für die Wissenschaft der Pflanzendünger.
Was und wie ist es rentabler, Pflanzen zu füttern? Wann? In welcher Form sollte der Dünger ausgebracht werden? Wie werden sie durch klimatische Bedingungen beeinflusst? Wie werden sie in Pflanzen transportiert und wo werden sie aufgenommen?
Dem Boden wurden mit Phosphor markiertes Superphosphat, Hydroxylapatit und andere Düngemittel zugesetzt. Und es stellte sich heraus, dass Mais 2,5 Monate nach dem Pflanzen Phosphor am besten aus Tricalciumphosphat absorbierte, schlechter aus Superphosphat und noch schlechter aus Hydroxylapatit. Es wurde festgestellt, dass Baumwolle insbesondere im Alter von 10 bis 20 Tagen und während der Blüte eine Phosphorzufuhr benötigt.
Mit Hilfe markierter Atome wurde die Rolle der Mikroelemente – Kobalt, Mangan, Zink, Kupfer – im Leben der Pflanzen bestimmt. Es reicht beispielsweise aus, dem Boden 1-3 Kilogramm Bor pro Hektar Ackerland zuzusetzen, und der Kleertrag steigt stark an. Mangan steigert den Ertrag von Zuckerrüben, Kupfersulfat steigert den Getreideertrag auf Torfböden.
Einmal kam bei einer Vorlesung über Strahlenbiochemie ein Student der Fakultät für Biologie der Moskauer Universität auf mich zu. Sie beklagte, dass in unserer Zeit die Unmöglichkeit eines Wunders bewiesen sei. „Es gab etwas Hoffnung“, sagte sie, „als in der Presse Berichte über die Existenz von „Bigfoot“ auftauchten oder die Annahme, dass es nicht der Tunguska-Meteorit war, der auf die Erde fiel, sondern ein Raumschiff von unbekannten Planeten einer überirdischen Zivilisation.“ Also nein zu dir! Akribische Wissenschaftler haben schnell bewiesen, dass das nicht sein kann.“
Aber haben Forscher nicht ein kleines Wunder vollbracht, als sie entdeckten, dass einzelne Bäume in einem Wald durch verwachsene Wurzeln Nährstoffe untereinander austauschen können? In einem Eichenhain wurde nach drei Tagen in fünf nahegelegenen Eichen radioaktives Kaliumbromid gefunden, das in einen Baum eingebracht wurde!
Besonders häufig werden chemische Verbindungen verwendet, die mit radioaktivem Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel markiert sind. Und natürlich Mikroelemente und Verbindungen wie Kalium, Natrium, Eisen ... Aber Sie müssen das Forschungsproblem gut verstehen, um das richtige Radioisotop auszuwählen. Beispielsweise geht es um die Halbwertszeit von radioaktivem Kohlenstoff C 6000 Jahre ist dieses Radioisotop zu „jung“, um geologische Prozesse zu untersuchen, aber für die Untersuchung von Stoffwechselprozessen bei Tieren ist es unverzichtbar.
Mithilfe von radioaktivem Kohlenstoff können Sie herausfinden, welche Ernährungsbedingungen für eine maximale Tierproduktivität erforderlich sind oder wie nahrhaftes Futter verdaut wird und was in die Ernährung von Kühen aufgenommen werden muss, um die Milchleistung zu steigern.
Ohne eine gute Theorie kann es keine gute Praxis geben. Die Möglichkeiten der Methode der radioaktiven Isotope zur Lösung der komplexesten theoretischen Fragen der Biochemie, Physiologie und Biophysik sind grenzenlos Schlagzeilen von Artikeln und Studien, die sich mit der Verwendung radioaktiver Isotope für verschiedene biologische Zwecke befassen Selbst Spezialisten sind oft überrascht von Studien, die markierte Atome verwenden.
Manchmal werden komplexe biologische Probleme einfach gelöst. Manchmal ist es umgekehrt: Ein scheinbar einfaches biologisches Phänomen wird in jahrelanger mühevoller Arbeit entschlüsselt
Aus welchen Bestandteilen, den einfachsten Bestandteilen, entsteht beispielsweise Kuhmilch und in welchen Geweben?
Die Frage klingt einfach, aber ihre Beantwortung erforderte die Bemühungen vieler Dutzend Wissenschaftler über viele Jahre hinweg.
Vor einem Dreivierteljahrhundert wussten nur wenige Menschen von der Existenz radioaktiver Isotope. Heute ist „nützliche Strahlung“ Eigentum von Millionen Menschen geworden. Albert Einstein sagte: „Die Phänomene der Radioaktivität sind die revolutionärste Kraft im technischen Fortschritt seit der Entdeckung des Feuers durch den prähistorischen Menschen.“
Evgeny Romantsev. „Geboren von einem Atom“
Im Allgemeinen sind Pflanzen resistenter gegen Strahlenbelastung als Vögel und Säugetiere. Die Bestrahlung in kleinen Dosen kann die lebenswichtige Aktivität von Pflanzen stimulieren – Abbildung 3 – Samenkeimung, Intensität des Wurzelwachstums, Ansammlung grüner Masse usw. Es ist zu beachten, dass sich die in dieser Abbildung gezeigte Dosiskurve sicherlich in Experimenten über einen weiten Bereich wiederholt Vielzahl von Pflanzeneigenschaften für Strahlenexpositionsdosen, die zu einer Hemmung von Prozessen führen. Hinsichtlich der Stimulation sind die Dosiseigenschaften der Prozesse nicht so offensichtlich. In vielen Fällen wird die Manifestation der Stimulation an lebenden Objekten nicht beobachtet.
Abbildung 3 – Abhängigkeit der Anzahl gekeimter Augen einer Kartoffelsorte von der Bestrahlungsdosis
Hohe Dosen (200–400 Gy) führen zu einer Verringerung des Pflanzenüberlebens, dem Auftreten von Deformitäten, Mutationen und dem Auftreten von Tumoren. Störungen des Wachstums und der Entwicklung von Pflanzen während der Bestrahlung sind größtenteils mit Veränderungen im Stoffwechsel und dem Auftreten primärer Radiotoxine verbunden, die in geringen Mengen die lebenswichtige Aktivität anregen und in großen Mengen unterdrücken und stören. Somit verringert das Waschen bestrahlter Samen innerhalb von 24 Stunden nach der Bestrahlung die Hemmwirkung um 50–70 %.
Bei Pflanzen kommt es unter dem Einfluss verschiedener Arten ionisierender Strahlung zur Strahlenkrankheit. Am gefährlichsten sind Alphateilchen und Neutronen, die den Nukleinsäure-, Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel in Pflanzen stören. Wurzeln und junges Gewebe reagieren sehr empfindlich auf Strahlung. Ein häufiges Symptom der Strahlenkrankheit ist eine Wachstumsverzögerung. Beispielsweise wird bei jungen Pflanzen von Weizen, Bohnen, Mais und anderen Pflanzen 20 bis 30 Stunden nach der Bestrahlung mit einer Dosis von mehr als 4 Gy eine Wachstumsverzögerung beobachtet. Gleichzeitig haben verschiedene Forscher gezeigt, dass die Bestrahlung von luftgetrockneten Samen vieler Nutzpflanzen mit Dosen von 3–15 Gy nicht nur nicht zu einer Hemmung des Pflanzenwachstums und der Pflanzenentwicklung führt, sondern im Gegenteil dazu beiträgt, viele biochemische Prozesse zu beschleunigen Prozesse. Dies äußerte sich in einer beschleunigten Entwicklung und einer gesteigerten Produktivität.
Es wurden Arten-, Sorten- und individuelle intravarietale Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit von Pflanzen festgestellt. Beispielsweise treten bei Tradescantia Symptome einer Strahlenkrankheit auf, wenn sie mit einer Dosis von 40 R, bei Gladiolen mit 6000 R bestrahlt werden. Die tödliche Strahlungsdosis beträgt für die meisten höheren Pflanzen 2000–3000 r (die absorbierte Dosis beträgt etwa 20–30 Gy) und für niedrigere Pflanzen wie Hefe 30.000 r (300 Gy). Strahlenkrankheit erhöht auch die Anfälligkeit von Pflanzen für Infektionskrankheiten. Befallene Pflanzen dürfen nicht als Nahrungsmittel oder Viehfutter verwendet werden, da sie bei Mensch und Tier Strahlenkrankheit verursachen können. Methoden zum Schutz von Pflanzen vor Strahlenkrankheit sind nicht ausreichend entwickelt.
Salzbeständigkeit
Pflanzen, die gegen Salzgehalt resistent sind, werden Halophyten genannt (von griechisch galos – Salz, Phyton – Pflanze). Sie unterscheiden sich von Glykophyten – Pflanzen nicht salzhaltiger Gewässer und Böden – in einer Reihe anatomischer und metabolischer Merkmale. Bei Glykophyten verringert der Salzgehalt das Zellwachstum durch Dehnung, der Stickstoffstoffwechsel wird gestört und giftiges Ammoniak reichert sich an.
Alle Halophyten werden in drei Gruppen eingeteilt:
1. Echte Halophyten (Euhalophyten) sind die stabilsten Pflanzen und sammeln erhebliche Mengen an Salzen in Vakuolen an. Daher verfügen sie über eine große Saugkraft, die es ihnen ermöglicht, Wasser aus stark salzhaltigen Böden aufzunehmen. Pflanzen dieser Gruppe zeichnen sich durch fleischige Blätter aus, die beim Anbau auf nicht salzhaltigen Böden verschwinden.
2. Salzsekretierende Halophyten (Krinohalophyten), die Salze absorbieren, reichern sie nicht im Gewebe an, sondern werden mit Hilfe von sekretorischen Drüsen aus den Zellen an die Oberfläche der Blätter transportiert. Die Salzsekretion durch Drüsen erfolgt mittels Ionenpumpen und geht mit dem Transport großer Wassermengen einher. Das Salz wird mit den fallenden Blättern entfernt. Bei manchen Pflanzen erfolgt die Beseitigung überschüssiger Salze ohne Aufnahme großer Wassermengen, da das Salz in die Vakuole des Zellkopfes der Blatthaare abgegeben wird und dort abbricht und wiederhergestellt wird.
3. Salzresistente Halophyten (Glykohalophyten) wachsen auf weniger salzhaltigen Böden. Der hohe osmotische Druck in ihren Zellen wird durch die Produkte der Photosynthese aufrechterhalten und die Zellen sind für Salze schlecht durchlässig.
Die Salztoleranz von Pflanzen erhöht sich nach der Aushärtung der Samen vor der Aussaat. Die Samen werden eine Stunde lang in einer 3%igen NaCl-Lösung eingeweicht und anschließend 1,5 Stunden lang mit Wasser gespült. Diese Technik erhöht die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Chloridsalzen. Um sie auf Sulfatsalzgehalt zu härten, werden die Samen 24 Stunden lang in einer 0,2 %igen Magnesiumsulfatlösung eingeweicht.
Es gibt direkte und indirekte Auswirkungen der Strahlung auf lebende Organismen. Die direkte Einwirkung von Strahlungsenergie auf ein Molekül überführt es in einen angeregten oder ionisierten Zustand. Besonders gefährlich sind Schäden an der DNA-Struktur: Aufbrechen von Zucker-Phosphat-Bindungen, Desaminierung stickstoffhaltiger Basen, Bildung von Dimeren von Pyrimidinbasen. Die indirekte Wirkung der Strahlung besteht in der Schädigung von Molekülen, Membranen und Zellorganellen durch die Produkte der Wasserradiolyse. Ein geladenes Strahlungsteilchen, das mit einem Wassermolekül interagiert, verursacht dessen Ionisierung. Über eine Lebensdauer von 10 -15 - 10 -10 Sekunden sind Wasserionen in der Lage, chemisch aktive freie Radikale und Peroxide zu bilden. Diese starken Oxidationsmittel können Nukleinsäuren, Enzymproteine und Membranlipide über eine Lebensdauer von 10 -6 bis 10 -5 Sekunden schädigen. Der anfängliche Schaden nimmt mit der Anhäufung von Fehlern in den Prozessen der DNA-Replikation, RNA und Proteinsynthese zu.
Die Strahlungsresistenz der Pflanze wird durch folgende Faktoren bestimmt:
1. Das ständige Vorhandensein von DNA-Reparatur-Enzymsystemen. Sie finden den beschädigten Bereich, zerstören ihn und stellen die Integrität des DNA-Moleküls wieder her.
2. Das Vorhandensein von Substanzen in Zellen - Strahlenschutzmitteln (Sulfhydrylverbindungen, Ascorbinsäure, Katalase, Peroxidase, Polyphenoloxidase). Sie beseitigen freie Radikale und Peroxide, die durch Bestrahlung entstehen.
3. Die Wiederherstellung auf Organismusebene wird in Pflanzen sichergestellt durch: a) die Heterogenität der Population sich teilender Meristemzellen, die Zellen in verschiedenen Phasen des Mitosezyklus mit unterschiedlicher Strahlenresistenz enthalten, b) das Vorhandensein ruhender Zellen in den apikalen Meristemen die sich zu teilen beginnen, wenn die Zellteilung des Hauptmeristems aufhört, c) das Vorhandensein ruhender Knospen, die nach dem Absterben der apikalen Meristeme beginnen, aktiv zu funktionieren und Schäden wiederherzustellen.
Unter Radioaktivität versteht man den spontanen Zerfall der Atomkerne einiger Elemente, der zu einer Änderung ihrer Ordnungszahl und Massenzahl führt. Unter ionisierender Strahlung versteht man jede Strahlung, deren Wechselwirkungen mit der Umgebung zur Bildung elektrischer Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens führen. Sichtbares Licht und ultraviolette Strahlung werden nicht als ionisierende Strahlung C. 1 eingestuft
Arten ionisierender Strahlung Alpha (α) – Strom positiv geladener Teilchen (α) (Heliumatome), der sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 20.000 km/s bewegt. Beta (β) – Strom negativ geladener Teilchen (β) (Elektronen), der sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 20.000 km/s bewegt Lichtgeschwindigkeit Gammastrahlung (γ) ist kurzwellige magnetische Strahlung (γ), die in ihren Eigenschaften Röntgenstrahlen ähnelt. Es breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, weicht im Magnetfeld nicht ab, zeichnet sich durch hohe Energie aus – von mehreren tausend bis zu mehreren Millionen Elektronenvolt. Röntgenstrahlung hat wie γ-Strahlung keine Masse und keine elektrische Ladung. γ-Strahlen werden vom Kern emittiert, meist in Kombination mit α- oder β-Emission, während Röntgenstrahlen von der Elektronenhülle emittiert werden. γ- und Röntgenstrahlung haben kurze Wellenlängen und eine hohe Durchdringungskraft C. 2
Ein Atom besteht aus einem Kern und einer umgebenden Elektronenwolke. Die Elektronen in der Elektronenwolke tragen eine negative elektrische Ladung. Die Protonen, aus denen der Kern besteht, tragen eine positive Ladung. In jedem Atom ist die Anzahl der Protonen im Kern genau gleich der Anzahl der Elektronen in der Elektronenwolke, sodass das Atom als Ganzes ein neutrales Teilchen ist, das keine Ladung trägt. Ein Atom kann ein oder mehrere Elektronen verlieren oder umgekehrt Elektronen von anderen gewinnen. In diesem Fall erhält das Atom eine positive oder negative Ladung und wird als Ion bezeichnet. Der Kern der meisten Atome enthält neben Protonen auch Neutronen, die keine Ladung tragen. Die Masse eines Neutrons unterscheidet sich praktisch nicht von der Masse eines Protons. Zusammen werden Protonen und Neutronen Nukleonen genannt (vom lateinischen Kern – Kern). C.3
Die Summe schwerer Teilchen (Neutronen und Protonen) im Kern eines Atoms eines beliebigen Elements wird Massenzahl genannt und mit dem Buchstaben A bezeichnet. A=Z+N Dabei ist A die Massenzahl des Atoms (die Summe von Protonen und Neutronen), Z ist die Ladung des Kerns (die Anzahl der Protonen im Kern), N ist die Anzahl der Neutronen im Kern. Die Natur ist so konzipiert, dass dasselbe Element in Form von zwei oder mehr Isotopen existieren kann. Isotope unterscheiden sich nur durch die Anzahl der Neutronen im Kern (Anzahl N). Da Neutronen kaum Einfluss auf die chemischen Eigenschaften von Elementen haben, sind alle Isotope desselben Elements chemisch nicht unterscheidbar. Neutronen werden von Elementen emittiert, die durch spontane Spaltung zerfallen. In Geweben bewirken Neutronen die Ionisierung nicht direkt, sondern indem sie ein Proton aus dem Kern eines Wasserstoffatoms ausstoßen und Elemente durch Neutroneneinfang aktivieren, was anschließend zu γ-Strahlen führt. C.4
Direkt ionisierende Strahlung – Strahlung geladener Teilchen (α-, β- usw.), die beim Eintritt in das bestrahlte Medium selbst dessen Atome und Moleküle ionisieren. Indirekt ionisierende Strahlung (Röntgenstrahlung, γ-, Neutronen usw.) erzeugen selbst keine Ionisation, wenn sie in ein Medium gelangen, interagieren sie mit einem Atom (Atomkern oder Elektronen seiner Hülle), übertragen Energie auf ein Elektron (Sekundärelektron) oder einen Atomkern (Rückstoßkern). Anschließend erfolgt die Ionisierung durch ein Sekundärelektron oder einen Rückstoßkern C. 5
Der Strahlungshintergrund der Erde besteht aus drei Hauptkomponenten: v kosmische Strahlung v natürliche Radionuklide, die in Boden, Wasser, Luft und anderen Umweltobjekten enthalten sind v künstliche Radionuklide, Radionuklide, die durch menschliche Aktivitäten entstehen (z. B. bei Atomtests), radioaktive Abfälle, einzelne radioaktive Stoffe, Verwendung in Medizin, Technik, Landwirtschaft C. 6
KOSMISCHE STRAHLUNG Primäre Sekundäre Primärstrahlung umfasst: primäre galaktische Strahlung, primäre Sonnenstrahlung, Strahlung geladener Teilchen, die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden (Erdstrahlungsgürtel). Die primäre galaktische Strahlung besteht zu 90 % aus hochenergetischen Protonen und zu 10 % aus Heliumionen. C. 7
Primäre Sonnenstrahlung tritt in Form von Sonneneruptionen auf, die mit der Freisetzung großer Energiemengen im sichtbaren, ultravioletten und Röntgenstrahlungsspektrum einhergehen. Die stärksten Flares gehen mit der Freisetzung einer großen Anzahl geladener Teilchen einher, hauptsächlich Protonen und Alphateilchen. Die primäre Sonnenstrahlung hat eine relativ geringe Energie und führt daher nicht zu einer signifikanten Erhöhung der Dosis externer Strahlung auf der Erdoberfläche. Der Strahlungsgürtel der Erde besteht aus Protonen und Elektronen mit einer kleinen Menge Alphateilchen, die vom Erdmagnetfeld eingefangen werden und sich spiralförmig um deren Feldlinien bewegen. C.8
Sekundäre kosmische Strahlung ist eine Folge der Bildung kosmogener Radionuklide. Letztere entstehen durch die Wechselwirkung von Teilchen der sekundären kosmischen Strahlung mit den Kernen verschiedener in der Atmosphäre vorhandener Atome.
Natürliche Radionuklide Zu den natürlichen Radionukliden zählen kosmogene Radionuklide, hauptsächlich 3 H, 7 Be, 14 C, 23 Na, 24 Na und Radionuklide, die seit der Entstehung der Erde in Umweltobjekten vorhanden sind. Die Hauptquellen menschlicher Strahlung und Lebensmittelkontamination sind 40 K, 238 U, 232 Th – Radionuklide terrestrischen Ursprungs. Künstliche Radionuklide Atomwaffentests sind eine der gefährlichsten Quellen radioaktiver Umweltverschmutzung. C. 10
Die Hauptquellen der Umweltverschmutzung durch künstliche Radionuklide sind die Prüfung von Kernwaffen, der Abbau und die Verarbeitung von Uran- und Thoriumerzen. Die Anreicherung von Uran mit dem Isotop 235 U, d der Volkswirtschaft Lagerung und Entsorgung radioaktiver Abfälle C
Direkte schädigende Wirkung der Strahlung auf Pflanzen ü Besteht aus strahlenchemischen Umwandlungen von Molekülen an der Stelle, an der Strahlungsenergie absorbiert wird ü Die schädigende Wirkung ist mit der Ionisierung des Moleküls verbunden ü Für eine Zelle ist die Zerstörung des Einzigartigen am gefährlichsten Struktur der DNA durch Bestrahlung ü Brüche von Zucker-Phosphat-Bindungen, Desaminierung stickstoffhaltiger Basen und Bildung von Dimeren, Pyrimidinbasen usw. C. 12
Die indirekte schädigende Wirkung der Strahlung auf Pflanzen besteht in der Schädigung von Molekülen, Membranen, Organellen und Zellen durch die Produkte der Wasserradiolyse. Ein geladenes Strahlungsteilchen, das mit einem Wassermolekül interagiert, verursacht dessen Ionisierung: γ → H 2 O+ + ee- → H 2 O – Wasserionen sind während einer Lebensdauer von 10 -15–10 -1 s in der Lage, chemisch aktive freie Ionen zu bilden Radikale und Peroxide: H 2 O+ → H+ +OH H 2 O- → H+ +OH OH+OH → H 2 O 2 In Gegenwart von in Wasser gelöstem Sauerstoff entstehen das starke Oxidationsmittel HO 2 und neue Peroxide HO 2+H → H 2 O 2 usw. Diese starken Oxidationsmittel können während einer Lebensdauer von 10 -6 - 10 -5 s viele biologisch wichtige Moleküle schädigen, was auch zu Strahlenschäden an Molekülen und Zellstrukturen beiträgt C. 13
Hormesis ist die stimulierende Wirkung verschiedener Substanzen, die in hohen Dosen schädlich auf biologische Objekte wirken. Natürliche Hintergrundstrahlung ist beteiligt an: Ø der Beseitigung der Keimruhe von Samen, Ø der Steigerung der Keimung fehlerhafter Samen, Ø der Teilung von Pflanzenzellen und damit des Wachstums und der Entwicklung von Sämlingen, deren bessere Wurzelbildung Ø die Synthese der Hauptmakromoleküle der Pflanze beschleunigt, sowie Produkte der Sekundärsynthese (Chlorophyll, Carotinoide, Anthocyane usw.). Es ist von besonderer Bedeutung für schattenliebende Pflanzen, Pflanzen des Nordens, bei reduzierten Tageslichtstunden C. 14
Die Hauptstadien der Strahlenschädigung von Zellen und Geweben (nach Zircle): 1) Übertragung der Energie ionisierender Strahlung auf Wassermoleküle, Bildung von Ionen; 2) Bildung freier Radikale; 3) Bildung von Peroxiden; 4) Reaktionen von Peroxiden mit einem Gen von entscheidender Bedeutung; 5) die Summe der Inaktivierungen mehrerer wichtiger Gene, die zu einer Veränderung des Genomzustands führt; 6) Verlust der Fähigkeit von Genen, die Synthese ihrer Produkte zu kontrollieren; 7) Unmöglichkeit der Mitose. C. 15
Die Hauptstadien der Strahlenschädigung von Zellen und Geweben (Bak, Alexander): 1) Absorption ionisierender Strahlungsenergie; 2) das Auftreten ionisierter und elektronisch angeregter Moleküle; 3) Veränderungen in Molekülen hervorrufen; 4) Entwicklung biochemischer Schäden; 5) Bildung submikroskopischer Schäden; 6) Manifestation einer sichtbaren Zellschädigung; 7) Zelltod. C. 16
Störung korrelativer physiologischer Verbindungen in einem Pflanzenorganismus unter dem Einfluss ionisierender Strahlung (nach Grodzinsky, 1989) Erstschädigung des biologischen Systems Inaktivierung von Meristemzellen Veränderungen im Zellfluss Auftreten abnormaler Substanzen mit biologischer Aktivität Störungen korrelativer Verbindungen in einer Pflanze Organismus Störungen physiologischer und biochemischer Prozesse Langzeitfolgen der Bestrahlung C 18
Mechanismen der Strahlenresistenz von Pflanzen auf molekularer Ebene Der Grad der Strahlenschädigung von DNA-Molekülen in einer Zelle wird durch DNA-Reparatursysteme, unabhängig oder abhängig vom Licht, reduziert. Dunkle Reparatursysteme (unabhängig vom Licht), die ständig in der Zelle vorhanden sind, finden den beschädigten Bereich, zerstören ihn und stellen die Integrität des DNA-Moleküls wieder her. Unter dem Einfluss von Licht werden Dimere von Pyrimidinbasen, die in der DNA unter Einwirkung von ultraviolettem Licht oder ionisierender Strahlung entstehen, enzymatisch oder nichtenzymatisch eliminiert. Dies trägt dazu bei, Schäden (Veränderungen) in den Chromosomen zu reduzieren. C. 20
Zelluläre Mechanismen der Strahlenresistenz von Pflanzen Strahlenschutzmittel löschen freie Radikale, die bei der Bestrahlung entstehen, erzeugen einen lokalen Sauerstoffmangel oder blockieren Reaktionen, an denen Produkte beteiligt sind, die aus chemischen Strahlungsprozessen stammen. Die Funktion von Strahlenschutzmitteln wird erfüllt von: SH-Verbindungen (Glutathion, Cystein usw.). ) Reduktionsmittel (Ascorbinsäure; Metallionen und Nährstoffe) Enzyme und Cofaktoren (Katalase, Peroxidase, Polyphenoloxidase, NAD) Stoffwechselhemmer (Phenole, Chinone); Aktivatoren (IAA, GA) und Wachstumsinhibitoren (ABA usw.) S. 21
Die Strahlungsresistenz auf der Ebene der gesamten Pflanze wird gewährleistet durch: a) Heterogenität der Population sich teilender Meristemzellen, b) asynchrone Teilungen in Meristemen, aufgrund derer sie zu jedem Zeitpunkt Zellen in verschiedenen Phasen des Mitosezyklus mit ungleicher Konzentration enthalten Strahlenresistenz c) Vorhandensein von Zellen in apikalen Meristemen, beispielsweise einem ruhenden Zentrum. Sie beginnen mit der kräftigen Teilung, wenn die Zellteilung des Hauptmeristems aufhört, und stellen sowohl die ursprünglichen Zellen als auch das Meristem wieder her. d) Durch das Vorhandensein ruhender Meristeme, beispielsweise ruhender Knospen, Wenn die apikalen Meristeme sterben, beginnen sie aktiv zu funktionieren und den Schaden wiederherzustellen C. 22
Maßnahmen zur Verhinderung einer radioaktiven Kontamination der Umwelt Ø Schutz der atmosphärischen Schicht der Erde als natürlicher Schutzschild, der vor den zerstörerischen kosmischen Wirkungen radioaktiver Partikel schützt Ø Einhaltung von Sicherheitsvorkehrungen bei der Gewinnung, Verwendung und Lagerung radioaktiver Elemente, die der Mensch im Rahmen des Kurses verwendet ihrer Lebensaktivitäten S. 23
Möglichkeiten zur Reduzierung des Eintrags von Radionukliden in Lebensmittelrohstoffe 1. Durchführung organisatorischer, wirtschaftlicher und technologischer Maßnahmen 2. Änderung der Struktur der Anbauflächen 3. Rekultivierung kontaminierter Flächen mit dem Ziel, die Migrationsprozesse radioaktiver Stoffe zu lokalisieren 1. Einführung erhöhter Dosen von Düngemitteln und Kalk S. 24
