TEMA BROJA

Dr Ana Paunović

Radijacija, korisna i opasna / Radijacija, korisna i opasna

Od jednog do drugog zračenja

Pojam zračenja ili radijacija (lat. radius: zrak) podrazumeva emisiju zračenja ili čestica iz nekog izvora. Zračenja vrlo visoke energije, koja su u stanju da direktno ili indirektno stvaraju jone, nazivaju se jonizujuća zračenja. Jonizujuća zračenja predstavljaju glavni uzrok „povreda“ protoplazme koje nastaju u materiji koja ih apsorbuje. Ove radijacije nastaju u nuklearnim reakcijama i procesima, kao i u posebnim laboratorijskim i industrijskim uređajima, a prisutne su i u kosmičkom zračenju. Radioaktivnost je osobina nekih hemijskih elemenata, odnosno materija da emituju nevidljive čestice ili zrake velike energije. Izvori jonizujućeg zračenja su: alfa-čestice, krupne pozitivno naelektrisane čestice, beta-čestice, sitnije negativno naelektrisane čestice (elektroni) i gama-zraci, neutralni elektromagnetni talasi vrlo malih talasnih dužina.

Černobilj

Radioaktivnost i radijacija bile su prisutne u kosmosu pre nego što je nastala Zemlja. Fizičari su izračunali da su udari gama zračenja, izazvani velikim eksplozijama u svemiru, možda sprečili razvoj života u devedeset odsto galaksija. Intenzivno zračenje je smrtonosno čak i po najizdržljivije poznate oblike života, a može ukloniti čak i važne gasove iz atmosfere. Prema poslednjim merenjima, najveći deo Mlečnog puta nije pogodan za život upravo zbog gama zračenja.
Živa bića mogu da budu ozračena na dva načina. Radioaktivne supstance mogu da ostanu izvan tela i da ga ozračuju spolja i mogu da se progutaju sa hranom ili udišu sa vazduhom tako da ozračuju iznutra. Radioaktivna zračenja za čoveka imaju i svoju korisnu, upotrebljivu i praktičnu stranu. Tako na primer, u naučnim eksperimentima, pomažu u praćenju nekih procesa kod biljaka; naime, pomoću zračenja može se pratiti kako biljka koristi đubrivo i koji su povoljni uslovi za njeno korišćenje.
Biološki efekti zračenja nastaju apsorpcijom energije u tkivima, a uzrokovani su jonizacijom tkiva, odnosno ćelija kroz koje prolazi zračenje. Štetno dejstvo je dvojako: jedno se odnosi na direktno ozračeni organizam (somatski efekti), a drugo na potomstvo (nasledni ili genetski efekti). Već pri niskim dozama, ona može da izazove rak ili genetska oštećenja. Pri visokim dozama, radijacija može da uništi ćelije, da ošteti organe i da izazove brzu smrt. Oštećenja koje izazivaju visoke doze postaju očigledna već u roku od nekoliko sati ili dana. Međutim, da bi došlo do pojave raka, treba da protekne više godina, pa i decenija. Kada su u pitanju niže doze, potrebno je da prođe mnogo vremena da bi efekti postali primetni (na primer: genetska oštećenja se ispoljavaju tek u narednim generacijama). Jonizujuće zračenje predstavlja jedan od najjačih mutagenih faktora u životnoj sredini, ali je veoma teško dokazati da li je pojava neke bolesti posledica hroničnog ozračivanja ili prisustva drugih mutagenih faktora (pesticida, teških metala itd.).

Zašto su biljke otporne

Veličina doze koja izaziva oštećenja zavisi od toga da li je doza primljena odjednom ili je zbir višestruko primljenih doza. Većina organa je sposobna da do izvesne mere regeneriše oštećenja od radijacije, pa bolje toleriše niz manjih doza nego veliku dozu primljenu odjednom.
Nuklearne padavine, koje nastaju nakon eksplozije atomske bombe, utiču na sva živa bića, pa samim tim i na biljke, mada je kod njih taj uticaj drugačiji. Slabije biljke najčešće prolaze sa uništavanjem spoljnog omotača i uginućem dok jače biljke, sa većom površinom krošnje, snažnijim korenovim sistemom i korom mogu da ovo prebrode bez većih posledica. Neke se i adaptiraju radijaciji mada većini biljaka radijacija smeta i uništava ih.
Posebnu opasnost po živi svet predstavljaju nuklearne nesreće, koje se najčešće dešavaju usled iznenadnih kvarova ili havarijskih oštećenja u nuklearnim elektranama. U većini slučajeva nastaju pukotine na samom nuklearnom reaktoru, a može doći i do pucanja rashladnih cevi u parogeneratoru ili do korozije cevi za paru koje povezuju parogenerator i turbinu. Tada u okolnu sredinu dospevaju radioaktivna para i voda.

Bele rade Fukušime

Černobilj i Fukušima su postali sinonimi za nuklearnu katastrofu. Nuklearna nesreća iz 1986. godine stvorila je zabranjenu zonu veću od 25000 km². Poljoprivrednici koji uzgajaju voće i povrće u blizini Fukušime, posle nulearnog akcidenta koji se desio 2011. godine, često nailaze na cveće, plodove voća i povrće neobičnih oblika i dimenzija. Međutim, kada je u pitanju vegetacija, osim najranjivijih i najizloženijih biljaka, ona nikada nije zamrla! Čak i u najradioaktivnijim mestima zone, vegetacija je počela da se oporavlja u roku od samo tri godine. Ljude, zajedno sa drugim sisarima i pticama, radijacija koju su upile biljke na najozračenijim površinama ubila bi po nekoliko puta, da je to moguće. Zašto je onda vegetacija toliko otporna na radijaciju i nuklearnu katastrofu?
Černobiljski radioaktivni materijal je nestabilan jer neprastano izbacuje visokoenergetske čestice i talase koji razbijaju ćelijske strukture i reaktivne hemikalije koje onda napadaju ćelije. Pri većim dozama radijacije, DNK se poremeti i ćelije počnu brzo da odumiru. Manje doze mogu da prouzrokuju štetu u obliku mutacija koje menjaju način funkcionisanja ćelija - na primer, time što ih učine kancerogenim, da se nekontrolisano umnožavaju i šire na druge delove tela. Kod životinja je ovo najčešće pogubno jer je oganizam životinje složen pošto u njemu svaka ćelija i organ imaju svoja mesta i uloge, i gde je međusobna saradnja neophodna da bi jedinka živela. Isto je i sa čovekom.  
Biljke se razvijaju na drugi način. Zbog svoge sedentaranog načina života, nemaju drugog izbora osim da se prilagode uslovima u kojim se nađu. Biljke nemaju strogo određenu strukturu kao životinje. Da li će im izrasti dublji koreni ili viša stabljika, zavisi od ravnoteže hemijskih signala kod drugih delova same biljke, kao i od svetlosti, temperature, vode i uslova ishrane. Kritična razlika u odnosu na životinjske ćelije je u tome što skoro sve biljne ćelije mogu da stvaraju nove! Zbog ovoga, biljke se mogu saditi koristeći lišće, delove stabljike ili nešto treće. Biljke mogu da nadomešćuju mrtve ćelije ili tkivo mnogo lakše od životinja, bez obzira da li je oštećena ugrizom ili radijacijom.

Biljke se oslanjaju na svoju prošlost?

Mada radijacija može da prouzrokuju tumore biljaka, mutirane ćelije obično ne mogu da se šire sa jednog dela biljke na drugi kao što to čine kanceri - zahvaljujući zidovima koji okružuju biljne ćelije. Takvi tumori, u većini slučajeva, nisu fatalni, jer biljke umeju da pronađu „zaobilaznice“ oko oštećenog tkiva.
Zanimljivo je i da, pored urođene otpornosti prema radijaciji, neke biljke u Černobiljskoj zoni koriste spoljne mehanizme da zaštite svoj DNK time što joj menjaju hemijsku strukturu da bi je učinili otpornijom na oštećenja. U slučajevima kad to nije dovoljno, biljke koriste svoje samopopravne sisteme. Budući da su nivoi prirodne radijacije na Zemljinoj površini bili mnogo viši u dalekoj prošlosti, kada je rana vegetacija evoluirala, moguće je da se biljke u zabranjenoj zoni oslanjaju na predačke adaptacije kako bi preživele?

Crne gljive Černobilja

Pet godina posle nuklearne katastrofe u elektrani u Černobilju naučnici su otkrili da na zidovima napuštenog radioaktivnog reaktora rastu misteriozne crne gljive (Cryptococcus neoformans). Ispostavilo se da ova vrsta raste u pravcu izvora zračenja, kao da ih radijacija privlači. Naučnike je zainteresovalo kako mikroorganizmi preživljavaju uslove u kojima se nalaze, zbog čega su i počeli da sprovode istraživanja. Otkriveno je da gljive sadrže veliku količinu melanina - pigmenta od kog ljudska koža postaje tamnija. To im omogućava da apsorbuju zračenje bez štete po sebe i da ga pretvore u hemijsku energiju, kao što obične biljke fotosintezom pretvaraju CO2 i hlorofil u O i glukozu. Neobični proces je dobio naziv „radiosinteza“, a naučnici se nadaju da će time otkriti nove načine zaštite od opasne radijacije. Neki naučnicu smatraju da se iz ove gljive, i njenom reprodukcijom, možda može napraviti efikasno sredstvo za zaštitu od štetnog zračenja sunca i omogućiti pacijentima da bez straha obavljaju rendgenska snimanja i terapije zračenjem, a radnicima nuklearnih elektrana i pilotima da bez bojazni od izloženosti prekomernim dozama zračenja obavljaju svoj rad. Čak se razmišlja i o tome da se sposobnost gljive za radiosintezu iskoristi za napajanje električnih uređaja, što bi mogao da bude biološki odgovor na solarne panele, odnosno još jedan obnovljivi izvor energije. U poslednje vreme, eksperimenti sa primenom gljiva u medicinske svrhe privukli su veliku pažnju, zahvaljujući gljivama koje su uzgajane na Međunarodnoj svemirskoj stanici, gde je nivo radijacije viši nego na Zemlji.

Černobilj - najveći rezervat prirode u Evropi

Život sada veoma napreduje oko Černobilja - populacije mnogih biljnih i životinjskih vrsta su veće nego što su bile pre katastrofe. Ovaj preporod iznenađuje kada se ima u vidu drastično skraćivanje ljudskih života koje se povezuje sa ovom nuklearnom katastrofom. Radijacija i dalje ima vidljivo štetan uticaj na vegetaciju i može da skrati životni vek biljaka i životinja. Međutim, ako izvori neophodni za održavanje života postoje a opterećenja okoline nisu pogubna, onda će život i dalje trajati.
Černobilj je danas najveći rezervat prirode u Evropi, čiji ekosistem podržava više života nego što je to bilo ranije, čak i ako pojedinačni životni ciklusi traji kraće. Na neki način, nuklearna katastrofa je otkrila prave razmere uticaja ljudi na životnu sredinu. Koliko god da je bila opasna i štetna, ta nuklearna nesreća je donela manje uništenja lokalnom ekosistemu nego delovanje ljudi. Čim su oni napustili to područje, stvoren je prostor za povratak prirode.

Važnost ozonskog omotača

Pre oko 250 miliona godina, „Permijansko izumiranje“, poznato i kao „Veliko izumiranje“ uništilo je oko 95% morskog i 70% kopnenog živog sveta na Zemlji. Smatra se da je glavni uzročnik ove pojave erupcija vulkana u Sibiru. Naučnici su ranije mislili da je velika količina metana i ugljen-dioksida koja je bila ispuštena u atmosferu prouzrokovala izumiranje većine živih vrsta na Zemlji. Međutim, prema istraživanjima objavljenim u “Science Advances journal”, vulkani mogu da imaju drugačiji uticaj na našu planet: erupcije mogu da unište ozonski omotač i time propuste štetnu radijaciju u atmosferu, što bi bilo pogubno po život na našoj planeti.
Tokom permijanske krize, šume su delimično ili u potpunosti nestale zbog povećane izloženosti UV zračenju. Ozonski omotač štiti Zemlju od radioaktivnog kosmičkog zračenja koje može uzrokovati mutacije na DNK i, teoretski, dovesti do neplodnosti. Dokaz ovoj teoriji pružaju fosilni ostaci polena iz permijanskog perioda za koje je ustanovljeno da su sterilni. Naučnici su želeli da ispitaju ovu teoriju i ekperimentalno pa su mlade borove izlagali ultraljubičastom zračenju u količini u kojoj su biljke bile izložene posle erupcija vulkana u permijumu. Šta je ishod? Stopa mutacija je porasla sa normalnih 3% na 15%, a svako tretirano stablo je, na kraju eksperimenta, postalo neplodno. Ovo je ilustracija procesa velikog izumiranja na kopnu, u periodu od više desetina i stotina hiljada godina; bez direktnog uticaja na živi svet, već samo zbog poremećaja reproduktivnog ciklusa biljaka, došlo je do kolapsa čitavog ekosistema.
Mada se ozonski omotač oporavio za poslednjih 250 miliona godina, tokom nekoliko poslednjih decenija delovanje ljudi je dovelo do istanjivanja ozonskog omotača pa čak i njegovog delimičnog uništenja. Time je biljni svet postao mnogo ugroženiji nego sto se donedavno mislilo.

Dr Ana Paunović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"