Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

Существует определенная специфика радиометрических из­ мерений препаратов при работе с радиоактивными изотопами, испускающими ^-излучение.

Она обусловлена необходимостью учета поглощения 3-излу­ чения в слое препарата (явление самопоглощения).

Имеется два способа приготовления препаратов — приготов­ ление «бесконечно тонких» и «бесконечно толстых» препаратов.

Препарат называется бесконечно тонким, если его толщина ■СR m , где Rm— максимальный пробег p-излучения, г/сж2. Пре­ парат называется бесконечно толстым, если его толщина R ^ R m.

При измерении активности препаратов с бесконечно тонким слоем измеряют активность препарата как такового в импульсах в секунду. При измерении активности препаратов с бесконечно толстым слоем измеряется удельная активность материала.

Если по условиям работы нет возможности (или нецелесо­ образно) получать бесконечно тонкие или бесконечно толстые препараты, то обязательно нужно получать препараты с по­ стоянной толщиной слоя (в граммах на квадратный сантиметр). Одинаковая толщина препаратов обеспечит их стандарти­ зацию.

Оценка погрешности измерений при постановке биологиче­ ских экспериментов с радиоактивными индикаторами. Источ­ никами статистических погрешностей при постановке биологи­ ческих экспериментов с радиоактивными индикаторами явля­ ются: 1) биологическая изменчивость (биологические флуктуа­ ции) организмов; 2) случайные погрешности, связанные с обработкой биологических материалов и подготовкой их к ана­ лизу— препаративные погрешности; 3) статистические погреш­ ности радиоактивного распада и радиометрической аппаратуры. Следовательно, при постановке биологических экспериментов необходимо брать несколько одинаковых биологических объек­ тов •— биологические повторности. В процессе проведения препаративных работ надо брать несколько препаративных повторностей, а также несколько проб для измерений — изме­ рительные повторности.

Измерение радиоактивности препаратов целесообразно вести с заданной по возможности минимальной одинаковой относитель­ ной погрешностью (см. § 2 гл. 2).

При оценке статистической погрешности по результатам измерений активности параллельных проб может оказаться, что полученный коэффициент вариации превышает относительную погрешность радиометрических измерений. Это означает, что при подготовке к анализу параллельных проб (измерительные повторности) допускаются случайные погрешности. Возможно, они связаны с недостаточной аккуратностью оператора.

Может оказаться, что статистические погрешности, связан­ ные с обработкой биологического объекта и проведением препа­ ративной работы, превышают измерительные погрешности.

273

Г л а в а 9

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ РАДИОБИОЛОГИЯ

§ 1. З А Д А Ч И И М Е Т О Д Ы С Е Л Ь С К О Х О З Я Й С Т В Е Н Н О Й Р А Д И О Б И О Л О Г И И

Сельскохозяйственная радиобиология занимается практиче­ ским использованием биологического действия ионизирующих излучений для интенсификации сельскохозяйственного произ­ водства.

В сельском хозяйстве нашли практическое применение и физиологическое и генетическое действие радиации. Использу­ ются различные разновидности физиологического действия: стимулирующее, ингибирующее и летальное.

• Стимулирующее действие ионизирующих излучений приме­ няют для повышения урожайности сельскохозяйственных куль­ тур и улучшения их качества. Методы радиобиологии, основан­ ные на стимулирующем действии радиации называются мето­ дами радиационной стимуляции.

Ингибирующее действие радиации применяют для подавле­ ния отдельных физиологических функций живых организмов. Такое направленное подавление отдельных физиологических функций полезно, например, при хранении сельскохозяйственной продукции. Методы радиобиологии, основанные на ингибирую­ щем действии радиации, называются методами радиационного ингибирования.

Практически используется и летальное (смертельное) дей­ ствие радиации на живые организмы. При определенных дозах ионизирующих излучений гибнут половые клетки, вредные микроорганизмы. Это практически используют для половой сте­ рилизации вредных насекомых и животных, стерилизации и консервирования продуктов растениеводства и животноводства. В связи с этим появились радиобиологические методы, полу­ чившие название методов радиационной стерилизации.

Экспериментальный радиационный мутагенез применяют в селекции растений и животных для получения нового богатого исходного материала для искусственного отбора и выведения новых сортов растений и пород животных. Радиобиологические методы, основанные на использовании экспериментального

275

мутагенеза для селекционных целей, получили название методов радиационной селекции. Радиационная селекция превращается в один из основных методов направленного мутагенеза, т. е. получения новых форм растений, животных и микроорганизмов с заданными полезными свойствами. Уже недалеко то время, когда на основе данных молекулярной цитологии с помощью пучков ионизирующих излучений можно будет осуществлять процессы препарирования хромосом, ДНК для получения моле­ кулярных структур с заданными генетическими свойствами.

Полезно дать классификацию способов облучения живых ор­ ганизмов, используемых сельскохозяйственной радиобиологией.

В зависимости от того, где находится источник излучения — вне живого организма или внутри организма, различают внеш­ нее и внутреннее облучения.

Для' внешнего облучения применяют специальные облучательные установки. Для внутреннего облучения источники излучения, например радиоактивные изотопы, непосредственно вводят внутрь живого организма.

Внешнее облучение живого организма может быть тотальным (действию подвергается весь организм) и локальным (действию подвергаются отдельные органы или части организма).

В зависимости от фаз онтогенеза живого организма можно выделить различные способы пофазного облучения. Например, в растениеводстве используют предпосевное облучение семян. Производят эксперименты по облучению вегетирующих расте­ ний в различные фазы онтогенеза.

Взависимости от длительности внешнего облучения разли­ чают острое (кратковременное) и хроническое в течение всего периода онтогенеза облучение. Для хронического облучения растений используют например у-поля.

Взависимости от вида ионизирующего излучения различают, например, рентгеновское, у-, электронное, нейтронное облучения

идр.

Сельскохозяйственная радиобиология — относительно моло­ дая сельскохозяйственная наука. Она начала развиваться не так давно, хотя первые работы в этой области относятся к пер­ вым десятилетиям XX в.

Не все методы и агроприемы, предлагаемые сельскохозяй­ ственной радиобиологией, проверены практикой. Для этого необходимо время. Не все еще практические возможности био­ логического действия радиации выявлены. Здесь очень большое поле деятельности для ученых и практиков.

§ 2. М Е Т О Д Ы Р А Д И А Ц И О Н Н О Й С Т И М У Л Я Ц И И

История и общ ие принципы испытания методов радиацион­ ной стимуляции. Стимулирующее действие ионизирующих излу­ чений на растения впервые обнаружил в 1896 г. Шобер. Под­

276

вергнув рентгеновскому облучению в малых дозах воздушно­ сухие семена овса, он установил повышение всхожести и энергии прорастания облученных семян.

После открытия явления радиоактивности арсенал, источни­ ков излучения пополнился естественными радиоактивными эле­

растений начали советские ученые А. Н. Кольцов и А. И. Коль­ цова (1925— 1930 гг.). Большую работу по радиационной сти­ муляции растений выполнил Л. П. Бреславец (1935— 1962 гг.).

С открытием явления естественной радиоактивности предста­ вилась возможность использования естественных радиоактивных элементов в качестве источников внутреннего облучения расте­ ний. В 1910 г. начаты эксперименты по намачиванию семян в радиоактивных растворах и внесению радиоактивных элемен­ тов в почву (радиоактивные удобрения). Методы стимуляции растений, основанные на внутреннем облучении, особенно ши­ роко развивал Стоклаза (1912— 1936 гг.). Это направление ра­ бот получило продолжение после 1945 г. в Советском Союзе в исследованиях Н. В. Тимофеева-Ресовского, П. А. Власюка, Н. Г. Жежеля и др.

Однако методы предпосевного замачивания семян в радио­ активных растворах и внесения радиоактивных удобрений не получили дальнейшего развития.

Наиболее перспективным оказался метод предпосевного об­ лучения семян. Он получил дальнейшее развитие в на­ шей стране в работах А. М. Кузина и Н. М. Березиной.

Н. Ф. Батыгин, наряду с методом предпосевного облучения семян, развивает метод острого облучения вегетирующих рас­ тений.

С 1959 г. в нашей стране проводятся исследования по хро­ ническому облучению растений на уполе.

Из перечисленных работ в области использования методов радиостимуляции в сельском хозяйстве видно, что подобные ис­ следования проводятся уже давно. Может показаться странным, что, несмотря на столь длительную историю, этот метод не по­ лучил широкого применения в сельском хозяйстве, хотя его использование для повышения урожайности сельскохозяйствен­ ных культур и улучшения качества продукции весьма заман­ чиво. Это объясняется рядом причин.

Прежде всего следует отметить, что не только метод стиму­ ляции с помощью ионизирующих излучений не нашел широкого применения в сельском хозяйстве. Не используются широко и другие методы биологической стимуляции (замачивание семян в растворах различных неорганических и органических веществ, различные ростовые вещества, физические методы воздействия —

277

ультразвук, длинноволновые электромагнитные излучения и т. д).

Есть две причины этих неудач. Первая заключается в том, что стимулирующие эффекты не всегда воспроизводятся. Это происходит потому, что явление физиологической стимуляции есть функция не только дозы агента-раздражителя, но и многих других переменных внешних и внутренних факторов, влияющих на жизнедеятельность живых организмов. Не всегда склады­ вается такое сочетание всех факторов, при котором прояв­ ляется оптимальный эффект стимуляции.

Иначе говоря, эффект стимуляции — это многофакторный, очень «тонкий» биологический эффект, весьма критический и чувствительный к многочисленным факторам внешней среды и физиологическому состоянию организма.

Многие работы по стимуляции страдают одним существен­ ным недостатком: стремлением сразу, без изучения реальных зависимостей и природы явления перейти к внедрению метода в производство. В условиях сельскохозяйственного производства многие факторы, предопределяющие урожай и выход ценной продукции, неуправляемы, нерегулируемы, и часто их вообще трудно учесть. К таким факторам, например, относятся мете­ орологические условия, болезни сельскохозяйственных культур и их вредители, бесхозяйственность, нарушение агротехнических требований обработки почвы, внесения удобрений и т. д.

Многие из перечисленных факторов являются причиной невоспроизводимости стимулирующих эффектов.

Вторая причина неудач стимулирующих методов, эффектов

Однако было бы ошибкой считать, что исследования в об­ ласти стимуляции живых организмов с помощью ионизирующих излучений бесперспективны с точки зрения практического ис­ пользования. Не может быть, чтобы многолетний труд ученых оказался безрезультатным, чтобы такое полезное для человека явление природы, как радиостимуляция, нельзя было бы поста­ вить на службу человека. Отказ от работ в этом направлении противоречил бы диалектике развития науки и техники.

Чтобы метод радиационной стимуляции стал перспективным методом повышения урожайности и улучшения качества про­

278