РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2012, том 52, № 5, с. 517-533
= РАДИОБИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ =
УДК 582:539.1.047:582.475:574.4/5:539.1.04
БАЗА ДАННЫХ ПО ДЕЙСТВИЮ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА РАСТЕНИЯ: ОПЫТ СОЗДАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ © 2012 г. А. А. Удалова*, С. А. Гераськин, М. А. Дубынина
ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Россельхозакадемии, Обнинск
Опубликованная в научной литературе информация об эффектах ионизирующей радиации у представителей флоры и фауны является основой для развития методологии экологического нормирования радиационного воздействия на природную среду. Проанализирован международный опыт по созданию предназначенных для решения задач защиты окружающей среды от радиационного воздействия баз данных о действии ионизирующих излучений на представителей биоты. Представлена структура и описано содержание электронной базы данных "Биологическое действие ионизирующих излучений на растения", которая к настоящему моменту содержит более 5000 наборов данных и почти 19000 пар числовых значений "уровень радиационного воздействия — биологический эффект". Обсуждаются опыт и перспективы использования систем управления базами данных в радиобиологии и радиационной защите.
Ионизирующие излучения, растения, дозовая зависимость, базы данных, экологическое нормирование, радиационная защита.
Повсеместно применяемая система санитарно-гигиенической регламентации токсических факторов и вредных воздействий исходит из антропоцентрической идеологии и на практике сводится к ограничению влияния нормируемого фактора на человека. Растущее понимание недостаточности и неэффективности такого подхода с точки зрения охраны и защиты видов дикой природы, сохранения биологического разнообразия делает актуальным более широкое использование экологических принципов при установлении безопасных пределов техногенного воздействия на биоту [1—3]. В стратегии обеспечения радиационной безопасности человека и окружающей среды также происходит усиление экоцентрических принципов. В частности, МКРЗ высказала мнение о необходимости разработки более понятной, научно-обоснованной единой концепции для оценки соотношений между облучением и дозой, между дозой и эффектом, а также последствиями таких эффектов для видов живой природы, отличных от человека [4—6]. Активное участие в разработке руководств, методов и моделей для оценки радиационного воздействия на окружающую среду принимают международные и национальные организации и агентства по радиационной защите — НКДАР ООН [7], Департамент энергетики США [8], Канадская комиссия по
* Адресат для корреспонденции: 249032 Обнинск, Калужская обл., Киевское ш., 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ; тел.: (48439) 9-69-64; факс: (48439) 6-80-66; e-mail: oudalova@ mail.ru.
ядерной безопасности [9], Европейская Комиссия [10-12].
Ключевым моментом методологии экологического нормирования является установление критических нагрузок для биоты. Одни из первых оценок пороговых уровней радиационного воздействия для биоты были приведены в обзоре [13], а официальные рекомендации относительно пределов допустимого облучения живых организмов (за исключением человека) впервые были предложены NCRP (Национальный комитет по радиационной защите и измерениям США) [14], МАГАТЭ [15] и НКДАР ООН [7]. Собственные определения критических доз для биоты в целом или для основных таксономических групп организмов были введены в некоторых методиках оценки радиационного воздействия на окружающую среду, например, предельные дозы для водных животных и наземных растений, а также для сухопутных и прибрежных животных [8] или величины ENEV (expected no effect value) для беспозвоночных, млекопитающих, водорослей, высших водных и наземных растений, рыб [9]. Эти величины, как правило, основаны на экспертных оценках обширных экспериментальных данных и являются субъективными. Очевидно, что для установления научно-обоснованных уровней допустимого радиационного воздействия необходимо обобщение существующей информации об эффектах ионизирующей радиации у представителей флоры и фауны и ее анализ с привлечением современных подходов и методик обработки
больших массивов данных. Активное развитие и внедрение в биологию, экологию и медицину информационных технологий, систем управления базами данных, метаанализа предоставляют широкие возможности для осуществления этой задачи.
С 2007 г. во ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН проводится работа по сбору информации о действии ионизирующих излучений (ИИ) на растения и животных и ее обобщению в виде электронных баз данных (БД) с целью последующей разработки экологических нормативов, ограничивающих радиационное воздействие на биоту. Цель настоящей работы — представить компьютерную базу данных "Биологическое действие ИИ на растения" и обсудить перспективы ее использования в радио -биологии и экологическом нормировании.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Мировая наука располагает обширными сведениями о биологических эффектах радиации, накопленными на протяжении многих десятилетий исследований. Обобщение существующих данных о действии радиации на флору и фауну является задачей ряда международных научно-исследовательских проектов. Так, при выполнении проекта EC FASSET была разработана и заполнена значительная по охвату информации база данных FRED (FASSET Radiation Effects Database) [10], а проект EC EPIC (Environment Protection from Ionising Contaminants in the Arctic) включал создание базы данных по зависимостям "доза—эффект" для обитателей северных и умеренных широт [16, 17]. Позднее, в рамках проекта EC ERICA обе базы данных были объединены и дополнены. Новая БД, получившая название FREDERICA [18], находится в открытом доступе в интернете (http://www.frederica-online.org). Последнее обновление было выполнено в 2010 г. в рамках проекта МАГАТЭ EMRASS-II [19].
БД FREDERICA представляет на сегодняшний день наиболее полную коллекцию унифицированных данных об эффектах действия радиации на представителей флоры и фауны [18—20]. При ее заполнении использовано более 1500 первоисточников (научных статей, монографий, отчетов и др.), опубликованных в научной литературе начиная с 1945 г. FREDERICA содержит около 30000 записей, относящихся к 16 группам организмов (беспозвоночные, растения, млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся и др.) наземных, пресноводных и морских экосистем. Больше всего данных (75% записей) собрано для обитателей наземных экосистем. Условия острого облучения живых организмов представлены более полно — объем информации примерно в 2 раза больше, чем для хронического облучения. При
этом данные об эффектах хронического воздействия в основном получены для внешнего у-облу-чения. Все биологические эффекты условно разбиты на четыре основных класса: смертность, заболеваемость (ухудшение физиологического состояния), репродуктивная способность, генетические эффекты.
Вместе с тем, собранная во FREDERICA информация является далеко не исчерпывающей. Особенно необходимо отметить недостаточную представленность исследований, опубликованных не на английском языке и малодоступных мировой научной общественности. Хотя разработчики БД FREDERICA неоднократно обращались к данной проблеме и, в частности, российские ученые принимали участие в работах по созданию баз FRED и EPIC, а также в последнем обновлении FREDERICA (где был сделан акцент на поиск данных, опубликованных на русском и японском языках), мы полагаем, что огромный пласт информации, полученной отечественными специалистами при изучении действия ИИ на животных и растения как в условиях лабораторных исследований, так и на радиоактивно загрязненных территориях, все еще недостаточно представлен в этой базе.
FREDERICA объединила данные разных авторов, полученные в лабораторных, вегетационных и полевых экспериментах, а также в ходе натурных наблюдений. Эти исследования были направлены на решение специфических задач и использовали разные методические подходы и нестандартизованные тесты. Чтобы снизить неоднородность информации, были разработаны критерии оценки качества первоисточников [18, 21], которые учитывали уровень представления дозиметрических данных (методы измерения или расчета дозы и мощности дозы), методологию эксперимента (наличие контрольной группы, информация об объекте исследования, например, пол, возраст, стадия онтогенеза и т.д., методы регистрации биологического эффекта и др.) и статистическую обеспеченность результатов (число повторностей, объем выборок, указание методов статистической обработки, достоверность различий). В соответствии с этими критериями каждой включенной во FREDERICA публикации была присвоена балльная оценка после ее рассмотрения несколькими независимыми экспертами. Максимальное число баллов — 80. В зависимости от балльной оценки первоисточники были объединены в 5 категорий: A — более 70, B — 61—70, C — 41—60, D — 21—40 и E — до 20 баллов соответственно. Следует подчеркнуть, что под оценкой качества публикаций в первую очередь имелась в виду характеристика того, насколько приведенная авторами информация отвечает целям анализа дозовых зависимостей и оценки допустимых уровней радиационного воздействия на биоту.
Сформулированные критерии, однако, в известной степени оценивают и уровень профессионализма авторов публикаций. Поэтому приятно отметить, что включенные во FREDERICA русскоязычные работы получили высокие рейтинговые оценки: по состоянию на 2008 г. [18] из 143 публикаций 11 было отнесено к категории А, большинство источников попали в категории B и C, в то время как из 695 англоязычных публикаций только 3 получили более 71 балла (категория А), а большинство попали в категории C и D.
Идея проводить оценку качества первоисточников на основе формализованных подходов заслуживает безусловного одобрения. Однако на наш взгляд предложенные критерии оценки [21] далеки от совершенства и не всегда объективны. Например, более высокий балл (до 5 баллов) присваивался работам, в которых было реализовано несколько повторностей, однако в натурных наблюдениях, в отличие от модельных исследований, обеспечить повторности не
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.