VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

На земле существуют локальные участки, а нередко и крупные территории, где высокий радиационный фон обусловлен природными причинами. Локальные участки могут быть связаны с выходами радиоактивных подземных вод, зонами разломов, ореолами рассеяния радиоактивных и редкометалльных месторождений.

Одним из наиболее весомых естественных источников радиации является радон. Этот инертный газ и радиоактивные продукты его распада вносят основной вклад в радиационный фон жилых и производственных помещений. Вдыхание радона в помещениях обусловливает эффективную дозу облучения (ЭД) в среднем около 1мЗв в год, т.е. половину дозы облучения людей от всех природных источников (НКДАР, 1982). Радон (радионуклид Rn-222) – радиоактивный благородный газ в 8 раз тяжелее воздуха, не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса. Радон - элемент цепочки распада U-238. Образуется из Rа-226 и имеет период полураспада 3,8 сут.

Средний Урал занимает второе место в России по уровню радонового загрязнения. С 1992 по 2000 гг. в рамках ряда областных и федеральных программ сотрудниками института промышленной экологии УрО РАН, были проведены радоновые обследования десяти районов Свердловской области более чем в 2000 жилых зданий. Было показано, что в городах и районах Свердловской области вклад радона и дочерних продуктов распада (ДПР) в суммарную дозу облучения превышает 30%. При этом доза облучения от ингаляции радона и ДПР превосходит дозы, обусловленные другими источниками ионизирующего излучения, в том числе используемыми в здравоохранении и поступившими в окружающую среду в результате деятельности предприятий ядерного топливного цикла. Таким образом, ограничение облучения радоном и ДПР является важным аспектом обеспечения радиационной безопасности населения.

Что касается города Екатеринбурга, то на основании данных, полученных еще в середине 1990-х гг., была составлена предварительная карта районирования по степени радоновой опасности. Согласно результатам регионального районирования Екатеринбург расположен в границах Верхисетско-Шарташской эколого-радиохимической зоны, характеризующейся высоким рейтингом радонового потенциала. На территории Екатеринбурга специалисты ГО и ЧС выделили 7 радоноопасных зон. К их числу относятся, например, Садовая (северо-восточная окраина города), Кольцовская (Октябрьский район), Центральная, Шарташская (парковая зона, Комсомольский, Синие Камни, Изоплит), Северошарташская (Шарташ, Пионерский поселок). Такая ситуация обусловлена геологией местности, на которой расположен город.

Анализируя современное состояние проблемы облучения населения Екатеринбурга радоном, можно отметить, что согласно одним данным к территориям с разной степенью радоноопасности относится 47% площади Екатеринбурга, в том числе и Юго-Западная часть города (Грачев В.А., 2008). По другим представлениям и вопреки данным полученным в 90-тые годы, показано, что уровни эквивалентной равновесной объемной активности радона в жилищах в целом достаточно равномерно распределены по территории города. Поэтому территориальное местоположение (район, микрорайон) не является существенным фактором радоноопасности.

Высокие средние уровни накопления радона отмечаются авторами в односемейных строениях и квартирах на первых этажах зданий старой постройки, до 1970г. Приводятся интересные сведения относительно увеличения среднего уровня ЭРОА радона в кирпичных и монолитных высотных зданиях, возведенных после 1990г., что вероятно может быть связано с выходом радона из строительных конструкций (Ярмощенко и др., 2009).

Таким образом, можно сказать, что проблема радоновой опасности на территории Екатеринбурга остается актуальной.

Одним из методов оценки качества окружающей среды является метод биоиндикации. Данный подход применяется на различных уровнях организации биосферы: макромолекулы, клетки, органа, организма, популяции, биоценоза. Применение метода биоиндикации для оценки состояния среды возможно при наличии адаптированной к конкретному региону системы, включающей одновременное использование нескольких информационно-значимых показателей видов-биоиндикаторов, обитающих в анализируемых биотопах (Батлуцкая И.В, 2010).

В нашей работе мы использовали метод биоиндикации с целью изучения проблемы радоновой опасности на территории г. Екатеринбурга.

Известно, что глубина структурных изменений в тканях, органах и системах организма при действии патогенных факторов определяются возможностями их резервов. Морфофункциональное состояние органов репродуктивной системы является одним из ведущих факторов, обеспечивающих оптимальное воспроизводство и эффективную адаптацию популяций к изменениям среды обитания. Анализ фактической плодовитости самок и морфофизиологических особенностей семенников полевок позволит зафиксировать наличие или отсутствие воздействия со стороны изучаемого фактора и выявить механизмы адаптивной реакции репродуктивной функции самцов рыжей полевки, обитающих в радоноопасных зонах.

Мелкие млекопитающие давно зарекомендовали себя в качестве видов-биоиндикаторов. Поэтому в качестве объекта исследования была выбрана рыжая лесная полевка (Clethrionomys glareolus Schreber, 1780).

Академический район города Екатеринбурга (участок 3) характеризуется таким типом подстилающих пород, таких как граниты. Граниты – это кислые магматические горные породы, которые состоят из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита. Гранитные породы характеризуются достаточно высоким содержанием урана (до 2 мг/л). Соответственно в районах, где преимущественным породообразующим элементом является гранит, можно ожидать и повышенное содержание радона (Уткин и др., 2004).

С 2011 по 2013 годы в Академическом районе города Екатеринбурга были проведены отловы мелких млекопитающих. Собраны и зафиксированы органы животных для дальнейших гистологических исследований.

Для сравнительного анализа в данной работе были использованы результаты предыдущих исследований, проведенных на территориях естественных геохимических аномалий и фоновом участке (Михеева и др., 2010). Исследования проводились на территориях естественных геохимических аномалий (участки 1 и 2) в окрестностях п. Уралец (участок 1) и д. Анатольская (участок 2) Горнозаводского района Свердловской области, где основными подстилающими породами являются пироксениты, дуниты, серпентиниты. Это ультраосновные горные породы, которые характеризуются высокими концентрациями элементов семейства железа, в том числе, никеля, кобальта и хрома (Ковда, 1985). В качестве фонового использовался участок, расположенный в юго-восточной части Висимского государственного природного биосферного заповедника.

Таким образом, всего в анализ были включены четыре участка.

В работе проведен сравнительный анализ относительного обилия рыжей полевки, фактической плодовитости и индекса семенника на участке 3 (Академический) с данными, полученными по этим показателям в районах естественных геохимических аномалий (участки 1 и 2) и на фоновом участке.

Изучение закономерностей изменений морфофункционального состояния системы размножения животных - одна из актуальных проблем биологии. Функционирование органов репродуктивной системы является одним из ведущих факторов, обеспечивающих оптимальное воспроизводство и эффективную адаптацию популяций к динамичной среде обитания.

Данные по фактической плодовитости на изучаемых участках представлены в таблице 1. Показатель оказался выше у полевок, населяющих районы естественных геохимических аномалий и район Академический. При этом доля самок с постимплантационными потерями в Академическом лишь на 2% больше, чем на фоновом участке, тогда как в зоне геохимических аномалий – на 20%.

Возможно, в популяциях рыжей полевки на участках 1, 2, 3 имеет место отбор особей, обладающих повышенной плодовитостью, что вероятно, связано с повышенным уровнем постнатальной смертности животных в данных районах.

Таблица 1. Фактическая плодовитость (кол-во жизнеспособных эмбрионов на самку) рыжей полевки

Признак	Участок 1	Участок 2	Участок 3	Фон
Фактическая плодовитость	5.7±0.22	6.1±0.52	5,24±0,18	4.8±0.23
Доля самок с постимплантационными потерями (%)	-	25.0	7,3	5,26
Количество животных	18	8	41	19

*Участок 1, участок 2 - территории естественных геохимических аномалий; фон – Висимский Биосферный заповедник; участок 3- территория района Академический

На территориях естественных геохимических аномалий и фоновом участке в предыдущих исследованиях был показан трехлетний цикл численности популяции рыжей полевки (Байтимирово и др., 2010). На территориях городских агломераций циклы численности мелких млекопитающих могут составлять порядка 4-5 лет или быть вовсе не выраженными.

Относительное обилие на территории Академического в 2011 году составило 8,3 осб./100 лов.-сут; 2012 – 9,7 осб./100 лов.-сут; 2013 – 10,3 осб./100 лов.-сут. Сравнивая эти значения с данными, полученными на участках 1, 2 и фоновом, можно сказать, что относительное обилие рыжей полевки в Академическом соизмеримо с таковым в годы пиков численности популяций, обитающих на территориях геохимических аномалий (табл.2).

Таблица 2. Численность рыжей полевки на территориях естественных геохимических аномалий (участок 1 и 2) и фоновом участке

Район / год	Относительное обилие, ос./100 лов.-сут.
	2001 (пик)	2002 (депрессия)	2003 (рост)	2004 (пик)	2005 (депрессия)	2006 (рост)
Фон	40	–	5	22	0	13.5
Участок 1	12.5	0.5	3	11.5	–	–
Участок 2	–	–	–	5.5	0.5	2.3

Примечание: прочерк означает отсутствие данных

При этом численность популяции в Академическом находится примерно на одном уровне, не демонстрируя четкой смены фаз численности (рост-пик-депрессия).

Для анализа морфофизиологических характеристик рыжей полевки использовали метод морфофизиологических индикаторов С.С. Шварца (1968).

Полученные данные по индексу семенника половозрелых зверьков рыжей полевки представлены на рисунках 1 и 2.

Известно, что масса семенника увеличивается под воздействием антропогенных загрязнений, а также в периоды депрессии и подъема численности популяции (Пескова, 2004).

Рисунок 1.Индекс семенника на участках 1, 2, фоновом участке на фазе роста численности популяции и участке 3

Рисунок 2. Индекс семенника на участке 1и фоновом в фазу пика численности популяции и участке 3

Индекс семенника в Академическом районе выше, чем на фоновой территории, как в фазе роста, так и на пике численности популяции. Он примерно равен аналогичному показателю на территориях геохимических аномалий. Увеличение индекса семенника может быть связано как с действием фактора урбанизации, так и с повышенным уровнем радона в данном районе.

Для дальнейшего изучения морфофункциональных особенностей семенников рыжей полевки были изготовлены гистологические препараты органов. С помощью программы ImageJ проведено изучение диаметров семенных канальцев рыжей полевки (рис.3, табл. 3), обитающей на территории района Академический.

Диаметр семенного канальца является показателем активности протекания сперматогенеза. Чем больше канальцы тем, интенсивнее сперматогенез.

 

Семенные канальцы в норме

 

Рисунок 3.Структура семенника рыжей полевки

Таблица 3.Диаметры семенных канальцев рыжей полевки, обитающей на территории района Академический, г. Екатеринбург

Максимальное значение (мкм)	Минимальное значение (мкм)	Среднее значение (мкм)
154,0	101,0	127,5

В ходе проведенного исследования были получены данные по относительному обилию популяции рыжей полевки, фактической плодовитости и индексу семенника, изготовлены гистологические препараты семенников животных, обитающих в Академическом районе г. Екатеринбурга. Полученные результаты показывают, что популяция рыжей полевки в Академическом районе по морфофизиологическим параметрам ближе к таковым на территориях геохимических аномалий. Это свидетельствует о возможном наличии адаптивной реакции популяции на воздействие комплекса условий городской агломерации, в котором радоновое загрязнение является одним из компонентов. Для уточнения вклада действия радона на популяцию рыжей полевки, населяющей район Академический г. Екатеринбурга, требуется проведение дальнейших исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Байтимирова Е.А., Мамина В.П., Жигальский О.А. Размножение европейской рыжей полевки (Myodesglareolus:Rodentia) в условиях естественных геохимических аномалий // Журнал общей биологии. 2010, Т 71, №2. С. 176-186.

2. Батлуцкая И.В., Болховитина Е.А., Маланина О.А., Хорольская Е.И. Оценка состояния среды с использованием информационно значимых вида биоиндикатора (на примере наземных экосистем Алексеевского района Белгородской области) // Научные ведомости. Сер. Естественные науки. 2010, №9, вып.11. С. 80-85.

3. Грачев В.А. Очерки экологии промышленных районов Свердловской области // Дискомфортные зоны местообитания населения Среднего Урала, 2008 г.

4. Михеева Е.В., Байтимирова Е.А., Медведев О.А. Воздействие природного геохимического фактора на здоровье населения Среднего Урала // Экология человека, 2010, № 1, с. 14-18.

5. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 264 с.

6. Кольтовер В.К. Радиологическая проблема радона // Радиационная биология. Радиоэкология. 1994. Т. 34. № 2. С. 257–264.

7. Пескова Ю.П. Адаптационная изменчивость земноводных в антропогенно загрязненной среде: автореф. дис… д-ра биол. наук. Тольятти, 2004. 36 с.

8. Уткин В.И., Чеботина М.Я., Евстигнеев А.В. Особенности радиационной обстановки на Урале. Екатеринбург: УрО РАН. 190 с.

9. Шварц С.С., Смирнов В.С., Добринский Л.Н. Метод морфофизиологических индикаторов в экологи наземных позвоночных. Свердловск: УФАН СССР. 1968. 388 с.

10. Ярмошенко И.В., Онищенко А.Д., Жуковский М.В. Обследование уровней накопления радона в жилых зданиях города Екатеринбурга // Вопросы радиационной безопасности. 2010. N 3(59). С.62-69.

Код для цитирования: Скопировать