Wstęp do radioekologii

Radioekologia to nauka o wpływie promieniowania na rośliny oraz obiegu promieniowania w przyrodzie. U roślin tak jak u zwierząt dawka to ilość energii pochłonięta przez kg tkanki liczona w remach i siwertach, obowiązuje teoria tarczy, wg, której pojedynczy foton może zniszczyć komórkę, hipoteza podwójnych pęknięć opisująca uszkodzenie nici DNA w dwóch różnych miejscach, model liniowo-kwadratowy, który jest składową uszkodzeń nici DNA przez jeden foton i dwa niezależne fotony, są skutki genetyczne polegające na mutacjach i somatyczne jako uszkodzenia komórek, tkanek i organów. Uszkodzenia każdej komórki żywej bez względu na takson dotyczą poziomu genetycznego, biochemicznego (denaturacja białek, uszkodzenie lipidów), organelli, całych komórek, tkanek i organów lub fragmentu plechy.

Izotopy jak inne pierwiastki wchodzą do łańcucha pokarmowego, rośliny pobierają je włośnikami razem z minerałami lub gazowe przez szparki, potem odkładają w wakuolach w miękiszu lub zrzucanych organach. Grzyby pobierają izotopy z podłoża i odkładają w owocnikach np. borowik szlachetny pobiera mało cezu, ale dużo polony, dlatego jest wykorzystywany do mierzenia skażeń gleby. Roślinożercy jedzą rośliny, pierwiastki odkładają się w ich tkankach, głównie tłuszczowej, w sierści, rogach, racicach, ale przede wszystkim w organach docelowych np. jod w tarczycy, stront w kościach, mięsożercy jedzą roślinożerców, im wyższe ogniwo łańcucha pokarmowego tym więcej izotopów w ciele. Tak samo zwierzęta pobierają izotopy jedząc grzyby. Każdy izotop emituje promieniowanie i uszkadza pobliskie tkanki.

Każdy gatunek ma swoją wrażliwość ma promieniowanie tj. promienioczułość, największą mają ssaki, najodporniejsze są bakterie. Jest też różnica w promienioczułości tkanek, najbardziej wrażliwe są te dzielące i różnicujące się jak szpik kostny, węzły chłonne, gonady u zwierząt, kiełki, kambium i merystemy u roślin. Rośliny są najwrażliwsze w czasie kiełkowania i organogenezy. Uszkodzenia merystemów powodują deformacje gałęzi, pędów, liści, pąków, co skutkuje powstawaniem czarcich mioteł i innych galasów, uszkodzenia pyłku i komórek jajowych, co daje bezpłodność. Jako, że u roślin wiązki przewodzące są sobie równoważne, nie ma jak u zwierząt głównych naczyń krwionośnych, tylko wszystkie wiązki są podobne rośliny lepiej radzą sobie z ich uszkodzeniem, jeśli jest możliwa fotosynteza i parcie korzeniowe to roślina może żyć, może też odrzucić uszkodzone narządy np. pędy i liście, nawet ścięte drzewo aktywuje pączki boczne. Gorzej jak uszkodzi się pąki boczne, wtedy roślina odrośnie zdeformowana, a somatyczne uszkodzenia tkanek mogą zniszczyć liści i włośniki. Uszkodzenia chlorofilu powoduje chlorozę, czyli żółknięcie liści, uszkodzenie chloroplastów i innych ważnych organelli daje nekrozę, czyli usychanie liści. Uszkodzone rośliny są wrażliwe na atak bakterii, wirusów i grzybów, które są odporniejsze. Uszkodzenie merystemów może powodować narośle i inne zmiany. Gdy jest ich za dużo mogą zagłuszyć roślinę.

Na uszkodzenie narządów rozrodczych wrażliwe są rośliny jednoroczne i dwuletnie (w jednym roku rosną, w drugim owocują). Byliny mogą rozmnażać się wegetatywnie, oczywiście, uszkodzenia DNA mogą powodować zmiany w nowych osobnikach, mogą one być słabsze, mogą być inne. Uszkodzone bulwy, cebule i karpy mogą uniemożliwić powstawanie nowych roślinek lub mogą być zdeformowane, mutanty mogą żyć przez jakiś czas, jeśli działa przewodzenie wody i asymilatów. Najlepiej radzą sobie rośliny rozmnażające się przez kłącza i rozłogi, ale one też z czasem mogą tracić zdolność tworzenia klonów.

Wpływ promieniowania widać na słojach przyrostu wtórnego, rośliny dwuliścienne i iglaki mają kambium wtórne, które przez całe życie dobudowuje wiązki przewodzące i powoduje przyrost na grubość, przyrost wiosenny daje jasną, miękką biel, jesienny ciemną, twardą twardziel, one dają słoje, na podstawie ilości słojów można określić wiek drzewa, zmiany w podziałach i różnicowaniu kambium zmieniają kształt i grubość słojów. Napromieniowanie drzewa i krzewy mają inne słoje, widać także od kiedy słoje zaczęły się zmieniać. Promieniowanie zaburza pracę komórek i procesy biochemiczne w roślinach np. odporność

Grzyby ze względu na prostą budowę są jeszcze odporniejsze, ale nie do końca, najwrażliwsze są zarodnie, zarodniki, gametangia oraz młoda grzybnia. Dorosła grzybnia może odbudować się z niewielkiego fragmentu, więc uszkodzenie jej części nie zaszkodzi osobnikowi. Promieniowanie powoduje zmiany w budowie strzępek i owocników, zmienia wygląd nowej grzybni powstałej z zarodnika, zaburza kiełkowanie zarodników i uszkadza gamety uniemożliwiając rozmnażanie płciowe. Po za tym obowiązują te same prawa co innych komórek, są uszkodzenia genetyczne, uszkodzenia genów odpowiedzialnych za metabolizm podstawowy, zaburzenia biochemii grzyba np. procesów obronnych. Są też grzyby radiotroficzne, wykorzystujące promieniowanie w celach wytwarzania glukozy. Grzyby kumulują w sobie izotopy oraz inne metale ciężkie, analizując je można określić stan środowiska, w którym żyją.