Ядерное земледелие

И. Докучаева к.х.н.

(статья опубликована в газете «Земля-землица» 10-16 марта 2011г.)

В соответствии с протоколом, подписанным между госкорпорацией «Росатом» и Правительством РТ, в нашей республике с 2009 года проводится локальный научно-практический эксперимент по радиационной обработке зерновых. Эксперимент рассчитан на 3 года. В дальнейшем планируется распространить опыт Татарстана по всей России.

Развитие направления гамма-стерилизации сельхозпродукции, кормов животных и продуктов питания является одной из приоритетных программ деятельности госкорпорации «Росатом», так как позволит обеспечить сбыт радиоактивных изотопов на внутреннем рынке. Проект курирует ОАО «В/О «Изотоп», отраслевой оператор по обороту изотопной продукции «Росатома». Экспериментальной площадкой  стало хозяйство «Булгар-Арыш» в Спасском районе, где весной 2010 г. 659 га земли было засеяно 100 т пшеницы, 30 т ячменя, 4 т кукурузы и 30 т картофеля, обработанных гамма-излучением. На совещании в Доме Правительства РТ по вопросу использования гамма-излучения в агропромышленном комплексе Республики Татарстан первый этап эксперимента признан успешным. «Изотопом» заявлено, что в условиях засушливого лета  был получен хороший урожай: прибавка в урожайности облученной пшеницы составила  17-23%, ячменя 11-12,4%, кукурузы 21-27% по сравнению с контролем.

Информационное агентство «Татар-информ» 26 декабря 2010 г. сообщило, что  «весной будущего года гамма-стерилизации (гамма-излучению) будет подвергнут больший объем посевного материала зерновых культур, поскольку при этом уничтожаются болезнетворные микробы и можно получить более весомый урожай».

Хорошо забытое старое

Нужно отметить, что подобные эксперименты по предпосевному гамма-облучению семян с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных растений не новы и проводились в разных странах начиная с 20-х годов прошлого века. Результаты этих экспериментов не столь однозначны, как заявляют кураторы нынешнего проекта. Если в лабораторных экспериментах были получены положительные эффекты, то в производственно-полевых условиях  повышение урожайности  сельскохозяйственных культур оказалось плохо воспроизводимым, нередко наблюдалось отсутствие какого-либо эффекта или даже угнетение  роста растений и снижение их продуктивности. Широкомасштабные испытания проводились и у нас в стране. В Молдавии в 1968-1973 годах проводились испытания на 15000 га, в результате установлено увеличение урожая пшеницы на 5% (продолжать испытания не рекомендовалось), привес урожая кукурузы составил 9,6 % (за счет увеличения количества початков - рекомендовано продолжить испытания). Подобные испытания в 1970-1973 годах проводились  и в Казахстане, где увеличение урожая пшеницы составило 10 % по сравнению с контролем. Все эти данные есть в открытой печати, их можно подробно проанализировать.

Согласно результатам Государственной комиссии по сортоис­пытанию сельскохозяйственных культур, из 194 опытов по  испытанию приема предпосевного гамма-облучения семян 7 видов растений на 53 сортовых участках Московской и Ленинградской облас­тей, Украинской и Латвийской ССР, проводившихся в течение 9 лет, лишь в 20-ти была по­лучена достоверная прибавка урожая, достигавшая 10%. Более чем в 25% опытов было отмечено отрицательное действие радиации, хотя сни­жение урожая не превышало 10%. В остальных опытах влияния об­лучения на продуктивность растений не отмечали. К аналогичному заключению пришли сотрудники Института физиологии растений АН УССР, проводившие широкомасштабные испытания на территории Украинской ССР с целым рядом сельскохозяйственных культур. Неудовлетворительная воспроизводимость результатов стала основной причиной, по которой  большая часть зарубежных радиобиологов  отказалась от применения стимулирующих доз радиации в практике сельского хозяйства.

Эффект от гамма-облучения семян зависит от многих факторов, названных модифицирующими факторами, в том числе: мощности дозы (времени облучения), влажности семян, сроков их предварительного хранения, сроков и условий их хранения перед посевом, освещенности, климатических условий выращивания, качества агрофона, уровня агротехники и даже земного магнитного поля. Подбор оптимальных доз облучения сопряжен со значительными трудностями, поскольку качество семян также влияет на выбор дозы. Значительная изменчивость оптимальных стимулирующих доз установлена не только для семян в пределах  вида культурных растений, но и для определенных партий семян в пределах одного сорта. Величины стимулирующих доз предпосевного облучения для семян в пределах вида могут отличаться в 2-15 раз.

Вышеизложенное ставит под сомнение радужные перспективы широкомасштабного внедрения технологии предпосевной обработки зерна гамма-облучением.

Гамма-разрушение

Теперь отвлечемся  от процентов прироста урожая и перейдем к более важному вопросу – безопасности гамма-облучения семян и облученных продуктов для человека и последующих поколений.

Гамма-излучение, источником которого могут быть радиоактивные изотопы кобальт-60 или цезий-137, обладает чрезвычайно высокой проникающей способностью, защитить от которого может только толстая свинцовая или бетонная плита. Так называемые «стимулирующие» дозы облучения для большинства сельскохозяйственных растений лежат в пределах 500-5000 рад (укажите в греях тоже), а для обработки пищевых продуктов предлагается использовать облучение до 1 млн. рад (в греях). Естественный радиационный фон облучения составляет в год максимально 0,2-0,3 рад (в греях), а доза в 1000 рад (в греях) является смертельной для человека и животных. Один из основателей радиобиологии в нашей стране, известный биохимик, член-корреспондент РАН А.М.Кузин писал: «следует помнить, что при предпосевном облучении дозы ионизирующих излучений могут нанести глубокие повреждения живым структурам, так как они являются абсолютно летальными дозами для большинства животных организмов».

Основное направление удара стимулирующего и повреждающего действия гамма-облучения приводит к повреждению ДНК и РНК (репродуктивной функции клеток) и повреждению липидов клетки, прежде всего, клеточных мембран. Повреждение мембран влечет за собой увеличение доступа веществ к «спящим» в зерне ферментам, их активацию, ускорение обмена веществ и, как следствие, ускорение прорастания, прохождения этапов и фаз развития растений.

Но предпосевное облучение нельзя рассматривать как естественную стимуляцию жизненных процессов малыми дозами. При этом нарушается нормальный ход обменных процессов, вносится дисгармония в различные стороны обмена. В результате могут возникать дефектные биологические структуры, что приводит к ускорению процессов старения клетки. Кроме того, при облучении возникают вторичные электроны, вызывающие ионизацию химических соединений, что сопровождается  функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях организма.

Повреждение ДНК приводит к появлению мутантов. Этот факт привел к возникновению радиационного мутагенеза, при котором семена облучают с целью получения многочисленных мутаций и для целенаправленного мутагенеза используются дозы 10000-50000 рад (в греях), то есть гораздо большие, чем при радиационном стимулировании. Это вызывает сильное угнетение организмов, но значительная часть их все-таки выживает и дает  значительное число мутаций, большинство из которых неблагоприятные. Мутанты, обладающие хозяйственно-полезными свойствами, возникают редко. В результате радиационного воздействия чаще появляются угнетенные и химерные (уродливые) формы, поэтому облученное зерно представляет интерес  лишь как исходный материал для дальнейшей селекции.

Эти же дозы облучения используют для борьбы с насекомыми-вредителями зерна, муки и крупы. Излучение воздействует на соматические и половые клетки насекомых. Результатом первого воздействия является резкое сокращение продолжительности жизни насекомых, во втором случае гамма-излучение убивает воспроизводящие клетки в организме насекомых, делает их стерильными, неспособными давать потомство.

Что касается использования гамма-облучения для подавления патогенной микрофлоры, то в этом отношении возникают следующие сомнения. Низшие организмы более устойчивы к любым повреждающим  воздействиям, следовательно, для их подавления нужны более высокие дозы. Наконец, известно, что выжившие микроорганизмы, особенно грибы, в результате мутагенеза приобретают еще более высокую устойчивость. Тем самым можно спровоцировать появление штаммов патогенных микроорганизмов с высокой выживаемостью.

Открытые вопросы

При использовании гамма-излучения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур следует дать четкие ответы на следующие вопросы.

         1. Каково качество полученного урожая, его безопасность и биологическая ценность? Что будет со следующими поколениями населения от употребления таких продуктов?

Наука не имеет на это убедительного ответа. Длительные испытания на многих поколениях лабораторных животных не проводились. Отдаленные последствия подобного рациона не известны.  

2. Пригодно ли полученное после облучения зерно в качестве семенного материала?

Однозначно, такое зерно не пригодно для посева. Применение облученного зерна в пищевых целях также вызывает серьезные опасения. Как известно, в облученных клетках и тканях растительного и животного происхождения образуются радиотоксины, способные имитировать действие радиации на организм. Этот вывод был подтвержден в исследовании, проведенном советскими учеными на крысах, продемонстрировавшем, что у них после потребления облученных продуктов возникают морфологические изменения, сходные с теми, которые инициируются длительным воздействием облучения. 

При применении гамма-облучения для хранения сельскохозяйственной продукции нужно учитывать также так называемый «эффект свидетеля», обнаруженный сравнительно недавно и активно исследуемый во многих странах, в том числе и у нас. «Эффект свидетеля» заключается в том, что для необлученных клеток организма, находящихся рядом с облученными,  характерны те же повреждения, что и для облученных. Например, необлученные семена яровой пшеницы при хранении рядом с облученными, обнаруживают признаки облучения. Последние эксперименты подтвердили «эффект свидетеля»  также на лабораторных мышах и рыбах,  причем его механизм до сих пор еще не ясен.

Смертоносное наследство

Установки для гамма-облучения являются объектом чрезвычайной опасности и требуют не только высочайшей квалификации персонала, но и не менее высокой степени сохранности. Контейнеры, содержащие радиоактивный цезий, считаются особенно опасными, поскольку легко могут быть приспособлены для террористических целей. Используемые в 1970-х годах передвижные радиационные установки «Гамма-колос» до сих пор не утилизированы и  в заброшенном состоянии находятся на территории бывших советских республик, где проводились испытания. Пять  таких устройств уже обнаружено в Грузии, 4 – в Молдове, и, по словам представителя МАГАТЭ, таких контейнеров на территории бывших советских республик может быть от 100 до 1000.

До настоящего времени остаются нерешенными и вопросы экологической безопасности применения радиационных установок, связанные с возникновением  опасных нерадиационных факторов, а именно образованием вредных веществ - продуктов радиолиза воздуха, а также выделяющихся в результате облучения продукции, в том числе ядохимикатов, которыми обрабатывается зерно.

Гамма-облучение биологических объектов – это сложный непредсказуемый процесс, который может преподнести самые неожиданные сюрпризы. Эта проблема в мире давно исследуется, и здесь нерешенных вопросов гораздо больше, чем ответов на них. Поспешность  в применении данной технологии  чревата тяжелыми последствиями не только для нас, живущих сейчас, но и для наших потомков, а потому не допустима.