Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО «Марийский государственный университет»

Аграрно-технологический институт

кАФЕДРА ЗООТЕХНИИ

Ю. А.АЛЕКСАНДРОВ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

РАДИОБИОЛОГИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено Министерством сельского хозяйства РФ
в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по специальности 310700 (10401.65) – Зоотехния

Йошкар-Ола, 2005

ББК 40.1

УДК 53

А 46

Рецензенты:

Дмитриев И. М., канд. биол. наук, доц., зав. каф. радиобиологии и гражданской обороны НГСХА;

, д-р биол. наук, проф., зав. каф. биологии растений МарГУ

А 46 Сельскохозяйственная радиобиология: Учебное пособие /Мар. гос. ун-т. – Йошкар-Ола. – 2005. – 131 с.

ISBN 5-94808-160-5

Курс лекций по сельскохозяйственной радиобиологии предназначен для студентов 3-4 курса зооинженерного отделения для изучения дисциплины «Сельскохозяйственная радиобиология»
и соответствует учебной программе, утвержденной УМО по зооветеринарным специальностям 13.10.2000 г. для специальности 110401.65 – Зоотехния. В учебном пособии изложен теоретический материал по курсу. Оно включает введение, 7 основных разделов, список использованной литературы и список сокращений.

ББК 40.1

УДК 53

ISBN 5-94808-160-5 © , 2005 © Марийский государственный
университет, 2005

ВВЕДЕНИЕ

Двадцатый век последовательно называют веком атомным, космическим и веком биологии. Овладение энергией атомного ядра вовлекло огромные контингенты людей в сферу контактов с ионизирующим излучением (ИИ), а развитие ядерной энергетики как составной части научно-технического прогресса, применение ИИ и радиоактивных веществ в биологии, медицине, в сельском хозяйстве и в других областях расширило эти контакты, увеличило риск возможного воздействия на человека ионизирующей радиации. Расширение контактов человечества с ионизирующей радиацией, как составной частью внешней среды, делает особенно актуальным изучение ее биологического действия и профилактику возможного повреждающего ее действия.

1. Предмет радиобиология, цели и задачи предмета.
Методы исследования, применяемые радиобиологией

Радиобиология – радиационная биология – наука, изучающая механизмы и закономерности биологического действия ионизирующих излучений на все биологические объекты, а сельскохозяйственная радиобиология исследует биологические эффекты действия ионизирующей радиации и выясняет особенности возникающих патологических процессов у сельскохозяйственных животных и растений.

Следующей задачей дисциплины является разработка методов радиационной экспертизы объектов ветеринарного надзора (кормов, воды, почвы, воздуха и сельскохозяйственной продукции – мяса, молока, яиц, шерсти, кожевенного и мехового сырья) на основании изучения механизма и закономерностей биологического действия ИИ.

Третьей задачей является разработка методов ведения животноводства в условиях чрезвычайных ситуаций – ядерной войны, аварий на предприятиях атомной промышленности, связанных с выбросом РВ и загрязнением сельскохозяйственных угодий и больших территории проживания населения, с целью повышения их устойчивости в этот период.

Четвертой задачей дисциплины является определение возможностей использования ИИ и РВ в сельском хозяйстве в целом, в т. ч. в ветеринарии, животноводстве и в растениеводстве; т. е. разработка методов радиационной биотехнологии.

Радиобиология, как всякая научная дисциплина, имеет свои собственные методы исследования:

1) метод радиационного эксперимента – предусматривает применение ИИ и РВ для изучения закономерностей их влияния на организм, отдельные системы и органы, клетки в лабораторных условиях (постановка эксперимента);

2) радиоиндикационный метод исследования – предусматривает введение радиоактивных изотопов в организм с последующей радиометрией отдельных тканей, органов, систем
с целью определения закономерностей протекающих в них
биохимических и прочих процессов.

И метод радиационного эксперимента, и радиоизотопные методы исследования предусматривают использование других общебиологических методов исследования – клинического, гематологического, биохимического, иммунологического, статистического методов.

2. История и основные этапы развития радиобиологии

Возникновение и развитие радиобиологии тесно связано с успехами в развитии ядерной физики. Три великих открытия в области ядерной физики конца XIX столетия послужили одновременно возникновению нашей дисциплины: в 1895 году немецким исследователем Вильгельмом Конрадом Рентгеном были открыты и исследованы X-лучи, позднее названные рентгеновскими; в 1896 – французским исследователем Анри Беккерелем было обнаружено явление естественной радиоактивности солей урана; в 1898 году будущими лауреатами Международной Нобелевской премии Марией Склодовской и Пьером Кюри исследованы впервые радиоактивные свойства радия и полония; в 1899 году Э. Резерфордом были обнаружены альфа - и бета-лучи.

В области радиобиологии первые исследования были проведены русским исследователем уже в 1898 году, который в опытах на лягушках и насекомых исследовал лучевые реакции в ответ на облучение рентгеновскими лучами. В это же время в печати появлялись сообщения о лучевых поражениях кожи, выпадении волос у лиц, занимающихся изучением этих лучей.

В 1903 году отечественный исследователь обнаружил летальное действие лучей радия на мышей, описал лучевую анемию и лейкопению, поражение органов кроветворения в виде атрофии селезенки.

В первый этап развития радиобиологии также было установлено:

а) торможение клеточного деления при воздействии ИИ;

б) в степени выраженности реакции разных клеток на облучение французские исследователи И. Бергонье и Л. Трибондо обнаружили разную радиочувствительность сперматогоний и зрелых спермиев, сформулировали правило – клетки тем более радиочувствительнее, чем большая у них способность к делению (размножению) и чем они менее дифференцированнее;

в)в 1903 году была выявлена определяющая роль поражения ядра в клеточной радиочувствительности;

г)в первое десятилетие XX века началось изучение действия ИИ на эмбриогенез.

Таким образом, в течение первого этапа развития радиобиологии исследования носили описательный, качественный характер, какой-либо теории, объясняющей механизм действия ИИ на живые объекты, не было разработано.

Большое значение для развития радиобиологии в России имело создание Общества рентгенологов и радиологов (1916 г.) и созыв I съезда этого общества, открытие Института радиологии и рентгенологии в Петрограде в 1918 году (с 1922 г. – Государственный радиевый институт в Ленинграде).

Второй этап развития радиобиологии связан со становлением количественных принципов, объясняющих взаимосвязь биологического эффекта с дозой излучения. В 1922 году Ф. Дэссауэром была предложена теория, объясняющая радиобиологический эффект числом актов ионизации в чувствительном объеме клетки, в дальнейшем эта теория развивалась в трудах -Рессовского, К. Циммера, Д. Ли и др.

Одно из важнейших событий второго этапа – обнаружение действия ИИ на генетический аппарат клетки. Впервые эти наблюдения были сделаны нашими соотечественниками ­соном и в 1925 году в опытах на дрожжах, продолжены Г. Меллером на классическом объекте генетики – дрозофилле. Именно радиационно-генетические исследования послужили основой становления количественной радиобиологии. В 1934-1935 годах были также выполнены работы на сельскохозяйственных животных.

Мощным импульсом к бурному развитию радиобиологии явились успехи ядерной физики, которые послужили основой для использования атомной энергии в военных (создание и использование ядерного и испытание термоядерного оружия) и мирных (строительство и эксплуатация атомных электростанций) целях. Проблемы, связанные с этими событиями, послужили толчком к развитию радиобиологических исследований.

Широкое международное обсуждение вопросов радиобиологии было проведено в 1955 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, где обсуждались вопросы ограничений и запрещения массовых испытаний ядерного оружия. Вскоре новые задачи перед радиобиологией поставили и космические исследования. С этого времени начался третий этап в развитии радиобиологии.

В СССР в 1962 году был учрежден специальный Научный Совет АН СССР по проблемам радиобиологии, к исследованиям были привлечены многие научные учреждения АМН СССР, ВАСХНИЛ, АН СССР и др.

В области сельскохозяйственной радиобиологии работа развивалась в Институте биофизики АН СССР, в Агрофизическом институте ВАСХНИЛ, ВИЭВ, ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, МВА им. Скрябина, ВНИИС и в Казанском ветеринарном институте им. , Тимирязевской сельскохозяйственной академии, Всесоюзном институте кормов, Ленинградском ветеринарном институте и др.

3. Связь предмета с другими научными дисциплинами

Наличие фундаментальной задачи, составляющей предмет радиобиологии и собственных методов исследования, определяет ее как самостоятельную комплексную дисциплину, имеющую тесные связи с другими научными дисциплинами.

Так как фундаментальной задачей радиобиологии является изучение механизмов и закономерностей биологического действия ИИ, то без знания физических основ действия ИИ на биологические объекты и знания общих биологических закономерностей их жизни радиобиология невозможна, таким образом, ядерная физика и общая биология и частные биологические науки являются основой изучения радиобиологии.

Ионизирующее излучение широко используется в медицине для диагностических исследований, лечения опухолей и других заболеваний; медицинская радиология разрабатывает: средства модификации (управления) радиационными эффектами, методы защиты от ИИ и лечения лучевых поражений человека на основе использования достижений радиобиологии – в этом заключается связь радиобиологии с медициной, медицинской радиологией и радиационной гигиеной.