Экологические ниши человека. Радиационная экология наземных экосистем

Размещено на http://www.allbest.ru/

15

Контрольная работа

Экологические ниши человека. Радиационная экология наземных экосистем

Содержание

1. Экологические ниши человека

2. Радиационная экология наземных экосистем

Литература

1. Экологические ниши человека

Применение понятия экологической ниши к человеку более условно, чем по отношению к природным популяциям животных. Однако в данном случае представление о нише как о «профессиональной» роли биологического вида в экономике природы выступает наиболее ярко. В отличие от экологических ниш животных экологические ниши человека постоянно изменялись, увеличиваясь с нарастающей скоростью вместе с этапами исторического развития человечества. Главным субъектом этих изменений был сам человек. Для обобщенного описания экологических ниш возможны разные подходы, но для количественных сопоставлений больше всего пригодна оценка энергетических потребностей и затрат человека.

Эволюция экологических ниш

Каждый способ энергообеспечения, в частности получения энергии с продуктами питания для длительного существования популяции, можно рассматривать как энергетический эквивалент экологической ниши. На рис. 1 в такой интерпретации представлена история экологических ниш человека.

Базовая реализованная экологическая ниша первобытного человека в большой мере зависела от его энергетических потребностей. В соответствии с данными о размерах тела средняя удельная расходуемая мощность человека была близка к 2 Вт/кг, а теплоотдача -- к 75 Вт/м², что определяло потребность в пище (до 1/12 массы тела в сутки) и в климатических условиях обитания, характерных для сезонно-влажных зон тропического пояса.

Ранние архантропы занимали нишу собирателей пастбищной пищевой цепи с относительно малой долей животной пищи. Они были вынуждены постоянно выполнять большую работу по добыче пищи и осваивать большую кормовую территорию (порядка п ' 10² га/чел). Начало использования огня и увеличение добычи и потребления животной пищи расширило экологическое пространство человека до ниши первобытных охотников и рыболовов (с площадью п * 10³ га/чел). К этому же периоду относится и применение огня для выжигания лесов, сначала для целей загонной охоты, а затем и для подсечно-огневого земледелия. М. Ичас (1994) даже назвал это первой экологической революцией, но вряд ли саму по себе утрату локальных лесных массивов можно так квалифицировать. Гораздо существеннее изменение характера «землепользования» в эту эпоху, которую обычно называют неолитической (первой сельскохозяйственной) революцией.

Переход к земледелию значительно уменьшил необходимую индивидуальную кормовую площадь и довел потребление пищи почти до уровня чистой первичной продукции возделываемых растений примитивных агроценозов. Одновременно это потребовало роста общих затрат контролируемой человеком энергии на единицу продукции (включая затраты на изготовление орудий, обработку земли и переработку урожая, а также энергию рабочего скота). Вместе с оседлостью, созданием постоянных поселений и необходимым разделением труда это означало появление устойчивой материальной культуры -- возникновение цивилизации.

Рис. 1. Исторические изменения количества энергии, необходимой для обеспечения одного человека пищей и пищевым пространством.
Темные столбики -- удельные энергозатраты (Вт/чел.); светлые столбики -- площадь прокорма, га/чел. 1 -- собирательство (1а) и первобытная охота и рыболовство (16); 2 -- первобытное пастбищно-кочевое скотоводство (2а) и подсечно-огневое земледелие (26); 3 -- традиционное пастбищное скотоводство (За) и традиционное земледелие с использованием рабочего скота (36); 4 -- стойловое скотоводство (4а) и современное земледелие (46). По горизонтали -- длительность периода доминирования хозяйства данного типа в годах; по вертикали -- количество энергии в Вт на 1 чел. (по В.Г. Горшкову, 1990)

С экологической точки зрения это было в значительной мере случайным явлением, так как требовало совпадения ряда редких условий: относительно большой плотности населения в плодородных террасных долинах сезонно-влажных тропиков или субтропиков, где были растения, пригодные для возделывания, животные, пригодные для одомашнивания, и где быстро исчерпывались ресурсы собирательства, примитивной охоты и рыбной ловли. Недаром древнейшие центры цивилизации независимо возникли всего в трех небольших регионах -- на юге Месопотамии, в среднем течении Меконга и на юге Перу.

На ограниченных территориях освоения человек не мог добыть нужное количество животной пищи. Поэтому распространение земледелия сопровождалось развитием скотоводства и пастбищного хозяйства, а также развитием кочевого скотоводства. Так как продукция скота по массе на порядок меньше его корма, то для получения хотя бы 1/10 продуктов питания в виде животной пищи человек вынужден был иметь биомассу скота, равную биомассе людей, а площадь пастбищ не меньше площади пашни.

Неолитическая революция означала переход от присваивающей экономики к производящей. Она вызвала к жизни принципиально новый тип природопользования. Если при собирательстве отношение человека к ресурсам потребления было примерно таким же, как и у животных, то теперь человек стал производить пищу, переделывая или заменяя природные сообщества растений и животных.

Потребление человеком большей части продукции агроце-нозов исключало возможность естественного восстановления биомассы растений и плодородия почвы. Человек вынужден был взять на себя функцию воспроизводства, ежегодно обрабатывая поля. Был нарушен естественный круговорот, связанный с продукционно-деструкционным балансом. Во многих случаях это вело к деградации земель и к смене земледельческих цивилизаций на Ближнем Востоке и в Восточной Азии. Все же конкурентоспособность их в столкновениях с природными системами постоянно нарастала. Распространение земледелия и скотоводства привели к освоению значительных территорий субтропиков и умеренного пояса, к увеличению энергопотребления и к увеличению численности и плотности населения. Так возник контур положительной обратной связи, своего рода «заколдованный круг» взаимного стимулирования роста населения и роста экономики; тот самый контур, который стал дестабилизирующим звеном системы ЧЭБС: Ч₊⁺Э. Механизм, запущенный на заре цивилизации, продолжает работать до сих пор.

Но на протяжении нескольких тысячелетий нарастание этого механизма не таило угрозы саморазрушения. Только начиная с эпохи великих географических открытий взаимно стимулируемый рост населения и экономики приблизился к экспоненциальному. Заселение европейцами Америки и Австралии, формирование колониальных империй завершило расширение глобального ареала человечества. Этим территориально были определены экологические ниши больших популяций людей. Внутри них, благодаря возросшей продуктивности земледелия и углублению разделения труда, возникли условия быстрого развития промышленности, торговли и концентрации людей в городах.

Применение машин и ископаемого топлива позволило значительно повысить выход продукции земледелия, освоить новые территории и расширить площадь возделываемых земель. Но одновременно это сильно увеличило энергоемкость производства продуктов питания и обеспечения других потребностей человека. Вещественные концентраты энергии -- уголь, нефть и газ -- оказались для этого универсальной валютой и источниками богатства. К концу XX в. среднее потребление энергии, приходящееся на одного жителя планеты, в 25 раз превысило его потребность в энергии пищи. За последние 100 лет затраты энергии на производство 1 т пшеницы возросли в 100 раз и сейчас намного превышают энергию, содержащуюся в этой массе зерна.

Среда жизни современного человека

Совокупность условий, в которых живут современные люди) намного шире обычного понимания экологической среды, такой, как описана в гл. 4. Окружающая человека среда кроме факторов общей для всех наземных животных природной среды включает еще созданные самим человеком материальную и социальную среды. Они образуют единую сложную систему взаимодействующих факторов (рис. 2).

Созданная человеком материальная среда включает:

1.Элементы природной среды, измененные человеком: преобразованные ландшафты (превращение степи в поле, леса -- в парк, части реки -- в водохранилище), измененный мезоклимат, иной состав организмов в среде, отклонения от естественного состава и физико-химических свойств воздуха, воды, почвы и т.п. -- так называемую квазиприродную среду.

2.Искусственные элементы: здания, сооружения, машины, кондиционированный микроклимат, шумы, электромагнитные поля, проникающая радиация, вещества, материалы и изделия, -- различные средства производства и потребления, которые в сочетании с элементами квазиприродной среды образуют артеприродную среду. Ее называют также техногенной средой.

Элементы преобразованной человеком среды как искусственные экосистемы -- агроценозы, поле, парк, канал, дорога и т.п. -- не способны к самоподдержанию; если человек их оставляет, они либо деградируют и разрушаются, либо подвергаются естественной сукцессии, постепенно превращаясь в объекты дикой природы.

Рис. 2. Составные части окружающей человека среды

На стыке с социальной средой техногенная среда содержит селитебную среду, т.е. среду жилищ и населенных пунктов, и производственную среду -- среду рабочих мест и окружения производственных объектов. При некоторых видах деятельности, требующих изоляции от внешней среды (подводные и космические аппараты), человек оказывается целиком в искусственной среде.

Социальная среда человека -- это определенным образом организованная совокупность связей людей -- от семьи до этноса или государственного общества, в которой формируются и удовлетворяются психологические, культурные, социальные и экономические потребности личности. Без материальной среды человек не может жить как живое существо, без социальной среды человек не становится человеком в полном смысле слова, так как лишается культурного наследования. Уровень развития общества, ступень цивилизации, зависит и от структуры материальной среды -- соотношения между природной и техногенной средой человека и от соотношения между материальной и социальной средой.

Определение среды человека есть в документах ООН и в правовых положениях некоторых стран. В Стокгольмской Декларации 1972 г. говорится:

Человек одновременно является продуктом и творцом своей среды, которая дает ему физическую основу для жизни и обеспечивает интеллектуальное, моральное, общественное и духовное развитие,.., поэтому для человеческого благосостояния и осуществления основных прав людей, включая и право на жизнь, важное значение имеют два аспекта -- природная среда и та, которую создал человек.

Размещение населения

Общая площадь обитаемой суши, по данным ООН, составляет 136,3 млн км² (91,6% всей суши). Однако реальное географическое пространство постоянного обитания людей несколько меньше: около 105 млн км². Все равно это во много раз больше любого другого видового ареала наземных животных. Не заселены только полярные районы (постоянные поселения есть лишь к югу от 78° с. ш. и к северу от 54° ю. ш.), высокогорье выше 4500 -- 5000 м, значительная площадь самых крупных пустынь Азии и Африки и отдельные участки тайги и сельвы. Л.Н. Гумилев в 1990 г. писал:

Не следует думать, что где-нибудь есть «девственные» земли, куда не ступала нога человека. Нынешние пустыни и дебри наполнены следами палеолитических стоянок: леса Амазонки растут на переотложеннъгх почвах, некогда разрушенных земледелием древних обитателей; даже на утесах Анд и Гималаев найдены следы непонятных нам сооружений. Иными словами, за период своего существования вид Homo sapiens неоднократно и постоянно модифицировал свое распространение на поверхности Земли. Он, подобно любому другому виду, стремился освоить возможно большее пространство с возможно большей плотностью населения.

В настоящее время в наиболее густо населенных районах мира, составляющих примерно 7% площади суши, сосредоточено свыше 70% населения. Более 90% людей живет в долинах рек и их притоков на высотах менее 1000 м. В 200-километровой полосе вдоль морских побережий (16% площади суши) живет 50% людей.

Средняя плотность населения ойкумены Земли около 55 человек на 1 км.²; она очень сильно варьирует по различным регионам и континентам -- от 3,2 в Австралии до 103 в зарубежной Европе. В европейской части России средняя плотность равна 29, а в азиатской -- менее 2,3 чел/км². Плотность обусловлена природными условиями обеспечения главных вещественноэнергетических и климатических потребностей людей, а также размещением производственных ресурсов и историей их освоения.

Городская среда

Наиболее крупная и вместе с этим очень далекая от естественной среды, экстремальная по многим параметрам экологическая ниша современного человечества -- это город. В городе достигается наибольшая концентрация техногенной энергетики. Например, в городской агломерации Нью-Йорка с площадью 2150 км² и с населением 17,6 млн чел. (1997 г.) на каждого жителя приходится 122 м² площади города и 30 кВт суммарной потребляемой мощности.

В городах мира в настоящее время сосредоточена почти половина населения планеты. За последние 50 лет численность городских жителей выросла с 733 млн до 2910 млн чел., т.е. увеличилась в 4 раза, а их доля в общей численности населения возросла с 29 до 49%. При этом преобладающую роль играет рост крупных городов; к концу 1999 г. в мире насчитывались 332 города с населением больше 1 млн чел. и 50 городов с населением более 5 млн чел. Однако процесс урбанизации (от лат. urbanus -- городской) не ограничивается ростом городского населения или числа и размера городов. Он проявляется в увеличении роли города в жизни общества, в изменении образа жизни больших масс людей. Для экологии человека в городе характерна изоляция от естественных экологических факторов: необходимой массы растений, живой почвы и воды, участвующих в очищении среды. Столкновение между биологической природой человека и результатами его противоприродной деятельности достигает в городе критической остроты.

Современный город -- сложный социально-экономический организм, формируемый демографическими, экономико-географическими, инженерно-строительными, архитектурными факторами, разнообразными взаимосвязями с окружающим экономическим пространством и природной средой. О антропоэко-логических позиций город -- это прежде всего очень плотная и динамичная человеческая популяция в созданной ею самой искусственной среде. С городом связываются многие черты общественного прогресса. Но городская цивилизация -- удобства, комфорт, облегчение быта, плотность коммуникаций, большой выбор и доступность удовлетворения разнообразных потребностей -- несет не только блага.

Городская среда оказывает заметное негативное влияние на главное качество человека -- его здоровье в широком смысле слова. Загрязнение атмосферы, воды, продуктов питания, предметов обихода выбросами промышленности и транспорта, электромагнитные поля, вибрация, шум, дезионизация воздуха в помещениях, химизация быта, потоки избыточной информации, чрезмерное число социальных и анонимных контактов, дефицит времени, гиподинамия при напряженной имитации деятельности, эмоциогенные перегрузки, недостатки в питании, распространение вредных привычек -- все это в различных сочетаниях все чаще становится источником многочисленных предболезненных состояний, а затем и болезней. В сущности незаметно для себя горожанин оказывается в обстановке благоустроенного карцера. По многим объективным показателям значительные контингента населения крупных городов постоянно находятся в состоянии стресса, сходного с дегенеративным стрессом крайне перенаселенных популяций мелких животных. Н.Н. Моисеев (1994) назвал такое состояние «феноменом леммингов», имея в виду похожую на самоубийство массовую гибель этих субарктических зверьков, часто следующую за вспышками размножения и сильного перенаселения их биотопов. Осознание негативных сторон урбанизации приводит к ее некоторому замедлению в развитых странах.

Подавляющая масса горожан предпочитает отдыхать, проводить свой отпуск вне города, на лоне природы -- в более естественной экологической обстановке. Но пребывание в ней непродолжительно, по-настоящему чистых мест становится все меньше, а стремление сочетать пастораль с комфортом делает такой отдых все более дорогим. К тому же в популярных местах отдыха быстро растет допустимая рекреационная нагрузка и они легко превращаются в продолжение города. В развитых странах в последней трети XX в. наряду с замедлением урбанизации наблюдается процесс территориальной деконцентрации населения: не только перемещение из мегаполисов в пригородные зоны, но рост городов в периферийных районах.

Адаптации человека

Наиболее древние видовые (генотипические) адаптации Homo sapiens связаны с приспособлением к географически контрастным природным условиям и образованием рас -- европеоидной, монголоидной, негроидной, близкой к ней австралоидной и малых рас (надэтносов) внутри этих больших рас. Для современного человечества характерен процесс заметной метисации -- смешения рас. Расовые различия касаются небольшого числа второстепенных признаков -- цвета кожи, волос и глаз, формы носа, губ, разреза глаз, роста и пропорций тела, а также особенностей групп крови и активности некоторых ферментов. Для каждого из этих признаков может быть прослежена определенная связь с факторами географического распространения, генетической изоляции, климата и особенностей питания. Так, пропорции тела -- коренастость или вытянутость, относительная длина рук и ног, средняя толщина подкожного жира, особенности лицевого скелета и другие признаки людей -- коррелируют со средней годовой температурой обитания и так же, как у животных, подчиняются правилам Бергмана и Аллена. Этим различиям подчинены и некоторые различия в энергетике. На рис. 3 показана роль температуры в формировании морфологических и функциональных особенностей у жителей разных природно-климатических зон и соответствие пропорций тела требованиям терморегуляции.

Расовые особенности не связаны с периодизацией и уровнями физического и умственного развития и плодовитостью. Чаше они сказываются на структуре заболеваемости и смертности, например при смене климатических поясов. Расовые отличия обычно хорошо заметны у далеко расположенных групп людей и мало различимы у постоянно живущих рядом или в одинаковых условиях. В населении мира европеоиды составляют 42,3%, монголоиды -- около 36, негроиды -- 7,4, австралоиды -- 0,3%.

Рис. 3. Динамика показателей теплопродукции и теплоотдачи у человека в зависимости от среднегодовой температуры по основным климатическим зонам (НА. Агаджанян, В.И. Торшин, 1994)

На генетические адаптации человека постоянно накладываются физиологические адаптации -- акклимации. Обмен веществ и энергии у человека очень пластичен. Это относится к уровню и к качественной структуре метаболизма. Поэтому человек может приспособиться (особенно в результате определенного режима прерывистой акклимации -- тренировки) к широкому диапазону изменений факторов среды и физиологических состояний -- температуры, атмосферного давления, концентрации кислорода, состава пищи, мышечной нагрузки, режима активности и т.д.

Физиологическая адаптация людей к холодному климату сопровождается повышением обмена веществ, изменением температурной чувствительности открытых частей тела, глубины дыхания, сдвигом пищевого предпочтения в сторону повышенной калорийности пищи. Благодаря изменению периферического кровотока и увеличению слоя подкожного жира улучшается теплоизоляция организма и уменьшается нагрузка на теплообразование в мышцах: ослабляется, а затем и исчезает холодовая дрожь. Этому способствуют и биохимические изменения: повышение активности окислительных ферментов, переход на преимущественное окисление жирных кислот, преобладание реакций свободного окисления. Адаптированный к холоду человек при низкой температуре способен к заметному падению теплосодержания в организме без увеличения физиологического напряжения.

Приспособление к жаркому климату достигается изменениями кровообращения, водно-солевого обмена, уменьшением кровяного давления, лучшим согласованием работы почек и потовых желез, некоторым общим снижением обмена веществ. Все эти сдвиги находятся под контролем нервной и эндокринной систем.

Существенные различия в традиционном питании некоторых этнических групп людей не обусловлены генетически; они указывают на большую физиологическую приспособляемость разных человеческих популяций по отношению к составу доступной пищи. Сравнительно мало различающаяся общая калорийность диеты достигается при разном традиционном соотношении источников углеводов, жиров и белков, а полноценность питания -- множеством наборов продуктов, в том числе и исключительно растительных.

Способность к индивидуальной климатической или пищевой адаптации зависит от расовой и макроэтнической принадлежности, от пола, возраста и общего физического здоровья. Но в большинстве случаев, относящихся к массам людей, приспособление к тому или иному климату, характеру питания и деятельности происходит не столько посредством функциональной адаптации, сколько за счет психологической мотивации, приспособительного поведения и технологии кондиционирования среды.

Большую роль в экологии человека играет социальная адаптация -- приспособление личности или социальной группы к социальной среде, важнейшим компонентом которого является согласование самооценок и притязаний субъекта с его возможностями и реалиями социальной среды.

2. Радиационная экология наземных экосистем

Исследования в системе «почва - раствор» показали, что прочность поглощения почвой искусственных и естественных радионуклидов зависит, во-первых, от природы самих химических элементов, во-вторых, от свойств почвы и состава почвенных растворов.

Из всех естественных радионуклидов наиболее прочно связываются в почвах уран и торий, а из искусственных - плутоний, железо и цезий. Плутоний, стронций и цезий в целом довольно медленно мигрируют в вертикальном разрезе почв, о чем свидетельствуют данные распределения этих радионуклидов в почвах на территории ВУРСа. Линейная миграция их составляет не более 1 см/год.

Химические элементы существуют в почвах в растворенном и адсорбированном состояниях. В первом случае они легко доступны для растений, а во втором - нет. Сорбционная способность почв зависит в первую очередь от их состава. Чем больше в почве органики (особенно гумуса) и илистых частиц, тем прочнее она фиксирует радионуклиды. Этими качествами обладают луговые почвы, которые хорошо связывают радиоизотопы. К снижению подвижности всех радионуклидов в системе «почва - раствор» приводит и увеличение времени взаимодействия почв с этими химическими элементами.

Большое влияние на поглощение радионуклидов почвой оказывает РН почвы и состав почвенного раствора. Поглощение почвой железа, церия, кобальта, иттрия с повышением РН снижается. Особенно это заметно в случае наличия в почвенном растворе ионов трехвалентного железа и алюминия, что связано с сорбцией радиоизотопов на коллоидах гидроокислов этих элементов, трудно сорбируемых почвами.

В Институте экологии растений и животных УО РАН были проведены опыты со сложными искусственными соединениями (комплексонами), которыми пропитывали почву, содержащую радионуклиды (Куликов и др., 1990). В частности, использовался этилендиаминтет-рауксусной кислоты (ЭДТА) с химической формулой C₁₀H₁₆O₈N₂. Установлено, что в присутствии этого химиката резко снижается сорбция почвой железа, кобальта, иттрия, церия и в меньшей степени стронция. На сорбцию почвой цезия комплексон не оказывает влияния. В данном случае радионуклиды образуют с ЭДТА прочные соединения, которые остаются в почвенном растворе.

Примерно такой же эффект дают экстракты из опавших листьев. В присутствии этих экстрактов в почвенных растворах растворимость большинства радионуклидов увеличивается в 5-6 раз, что вызывает переход радионуклидов из почвы в почвенный раствор. Такое свойство растительных экстрактов объясняется способностью органических веществ переводить радиоизотопы в растворимые в воде комплексные соединения.

Этот важный результат исследований можно использовать при дезактивации почв, содержащих указанные выше радиоизотопы. Однако при этом большая часть радиоактивного цезия остается в почве.

Для извлечения из почвы радионуклидов рекомендуется использовать десорбенты, т.е. родственные катионы, способные вступать в такие же соединения, что и вытесняемые ими радионуклиды.

Миграция радионуклидов в системе «почва - раствор» сильно зависит и от степени обводненности почв. Во влажной почве подвижность стронция возрастает в десятки раз по сравнению с почвами менее насыщенными водой.

Проводились опыты по вытеснению радионуклидов из разных почв дистилированной водой. Оказалось, что радиоизотопы (особенно стронций) наиболее подвижны в почвах, обогащенных песчаной фракцией и наименее подвижны в дерново-луговых почвах.

Из этих экспериментов вытекает заключение, что почвы можно промывать от радионуклидов. Однако это чревато резким понижением их плодородия, поскольку при данной операции вместе с удаляемыми химическими элементами из почв уходит наиболее важная их часть - гумус.

Повышенная подвижность стронция, в сравнении с другими элементами, подтверждается и миграцией его в почвах по вертикали, на что указывают опыты с колонками. В три металлические колонки высотой 30 см помещали увлажненную дерново-луговую почву, в поверхностный слой которой на глубину 2 см вносили радиоактивные элементы (стронций, цезий и церий). Коэффициент обводненности в первой, второй и третьей колонках составлял соответственно 0,2; 0,3 и 1. Эксперимент продолжался три месяца. В конце опыта из каждого двухсантиметрового слоя почвы были отобраны и проанализированы пробы.

Результаты показали, что вертикальная миграция стронция в почве возрастает с повышением ее обводненности. Этот радионуклид в первой колонке проник на глубину 6, во второй - 10 и в третьей - на 15 см. Глубина миграции цезия и церия не превышает 6 см и не зависит от степени увлажненности почвы.

Радионуклиды обладают способностью «старения». Такое свойство радиоактивного стронция было обнаружено А.И.Ильенко (1980). Наблюдения показали неизменное его содержание в 5-сантиметровом слое почвы в течение многих лет. В то же время концентрация этого радионуклида в скелете грызунов уменьшилась за этот же срок на 3 порядка. Ученые полагают, что это связано с постепенным переходом стронция в нерастворимые в воде соли.

С результатами, полученными при изучении подвижности радионуклидов в системе «почва - раствор», хорошо согласуются данные вегетационных опытов в системе «почва - растение».

Стронций слабо фиксируется в почве. Большая часть его находится в почвенном растворе, поэтому он легко поступает в растения.

В прямой зависимости от влажности почвы находится и биомасса растений. Следовательно, с повышением увлажненности почвы увеличивается общий (валовый) вынос радионуклидов растениями. Это обстоятельство с успехом используется при дезактивации почв. Радионуклиды переводятся из почвы в растения, дающие пышную зеленую массу. После этого следует их выкос и захоронение. Повышение температуры воды, используемой для полива, несколько увеличивает миграцию радионуклидов из почвы в растения.

Внесение в почву таких радионуклидов как железо, кобальт и иттрий совместно с искусственным комплексоном ЭДТА значительно повышает подвижность этих элементов, что вызывает увеличение поступления их в растения. Указанный комплексен почти не влияет на подвижность стронция, цезия и церия в системе «почва - растение».

Содержание радионуклидов в растениях зависит также от их индивидуальной способности избирательно аккумулировать в себе определенные химические элементы. В частности, некоторые представители растительных сообществ концентрируют радиоактивные вещества. К таким растениям относятся, в первую очередь, мхи и лишайники. М.Г.Нифонтовой (1997) установлено, что накопление радионуклидов этими растениями в значительной степени определяется уровнями радиоактивности глобальных атмосферных выпадений.

Искусственные радионуклиды поступают в лишайники и мхи аэральным путем. Другие растения накапливают отдельные радионуклиды, заимствуя их преимущественно из почвы. В этом отношении интересна работа Е.Н.Караваевой и И.В.Молчановой (1998) о накоплении радионуклидов дикорастущими лекарственными растениями Ольховского болота в зоне влияния Белоярской АЭС, где наблюдается повышенная концентрация радионуклидов в почве. Некоторые виды лекарственных растений названного урочища (крапива двудомная, череда трехраздельная) накапливают значительные количества радиоизотопов стронция и цезия, тогда как другие травы, растущие рядом, этой способностью не обладают. Причем, если крапива накапливает оба радионуклида, то череда - преимущественно цезий.

Как и в организме животных, распределение радионуклидов в разных частях растений неодинаково. Так большая часть искусственных радиоизотопов концентрируется в вегетативных частях растений и корнях, а меньшая - в семенах. В древесине деревьев обычно накапливается меньше радионуклидов, чем в листьях или хвое. Коэффициент концентрации радиоизотопов в разных частях дерева зависит также от его вида.

Коэффициенты концентрации радиоизотопов у молодых деревьев выше, чем у старых, поскольку у последних обменные процессы замедленны. Коэффициенты накопления цезия-137 у разных ягод различаются в 2-3 раза.

Исследования в системах «почва - раствор» и «почва - растение» позволили дать некоторые рекомендации о мерах по снижению поступления радионуклидов в растения, выращиваемые на радиоактивных почвах. Так, поступление в растения стронция и цезия значительно снижается при внесении в почву, соответственно, кальциевых и калиевых удобрений, а фосфорные удобрения способствуют осаждению радионуклидов в труднорастворимых фосфатах, что препятствует миграции их в растения. Применение в качестве удобрений ила и глины приводит к фиксации естественных радионуклидов и радиоактивного цезия в кристаллической решетке глинистых минералов (каолинита и монтмориллонита). На хорошо увлажненных почвах КН радионуклидов в растениях значительно понижается по сравнению с сухими почвами.

Можно «прятать» радионуклиды посредством глубокой вспашки, однако в этом случае значительно страдает плодородие почв. На зараженных радионуклидами территориях следует выращивать лишь зерновые культуры, а не овощи и травы, поскольку последние усваивают радиоизотопы особенно интенсивно. Полученное на таких почвах зерно лучше всего использовать только как семенной фонд. Поскольку радионуклиды, поступившие в растения через корневую систему, скапливаются в основном в листьях, то последние следует удалять с территории садов и огородов по окончании летнего сезона для последующего их захоронения в специально отведенных местах. На территориях, загрязненных радионуклидами, не следует заготавливать сено. Нужно избегать пасти скот на заливных лугах, где во время весеннего паводка происходит значительная концентрация радиоактивных веществ.

Готовую сельскохозяйственную продукцию, выращенную на загрязненных радионуклидами площадях, лучше всего использовать для выработки вторичных продуктов. В этом случае значительная часть радионуклидов остается в отходах производства. Таково, например, получение крахмала из картофеля, спирта из зерна, масла из семян подсолнечника и кукурузы и т.д.

После накопления радиоактивных веществ растениями начинает работать следующее звено перемещения радионуклидов, а именно миграция их в организм животных и человека. Дикие и домашние животные, потребляя загрязненную растительную пищу, накапливают радионуклиды, которые тут же начинают разрушать их организм изнутри. Не все дикие животные одинаково накапливают радиоактивные цезий и стронций. Меньше всего их концентрируют животные, питающиеся листьями кустарников. К таковым относится, например, лось. В мясе этого животного в 10-12 раз меньше радиоцезия, чем в мясе кабана, промышляющего в лесной подстилке.

Большие дозы облучения понижают сопротивляемость животных различным болезням и паразитам, поэтому на территории, прилегающей близко к Чернобыльской АЭС, в первые годы после катастрофы была замечена повышенная смертность среди многих животных. По мере очищения местности от радионуклидов популяции животных постепенно восстанавливаются.

Очень важно уметь грамотно наладить сельскохозяйственное животноводство на загрязненных радионуклидами землях. Для этого необходимо ориентироваться в способности концентрации этих элементов организмами сельскохозяйственных животных. Самый высокий КН цезия и стронция в свободно пасущихся курах, за ними следуют овцы, козы и свиньи. Наименьшая концентрация названных изотопов происходит в мясе крупного рогатого скота.

У жителей сельской местности значительную роль в дневном рационе играет молоко коров, поэтому важно правильно выбрать пастбища. Не следует пасти коров в лесу, если он загрязнен радионуклидами. Лучше всего оборудовать специальные пастбища, где почва периодически обрабатывается минеральными веществами - сорбентами цезия и стронция, а также минеральными удобрениями, содержащими элементы, геохимически близкие этим радионуклидам.

Для уменьшения содержания радиоизотопов в мясе свободно пасущихся животных их следует перед убоем за 2-3 месяца переводить на специальный откорм вне пастбищ.

В случае невозможности использования цельного молока в пищу из-за высокого содержания радионуклидов, его следует подвергнуть переработке. Известно, что при простом сепарировании молока в сливках и сметане остается максимум 15-16% первоначального количества радиоизотопов цезия и стронция, а основное их количество уходит в обрат. При дальнейшей переработке полученной сметаны в сливочное масло оставшиеся радионуклиды почти полностью удаляются. Для получения продукции практически стерильной в отношении названных радиоизотопов сливочное масло перерабатывают в топленое. Существенно уменьшает содержание радионуклидов переработка молока на творог и сыр.

Для уменьшения количества радиоактивных веществ в мясе его варят. В этом случае до 70% стронция и до 90% цезия переходит в бульон, который не используется в пищу.

экология ниша человек радиация экосистема

Литература