РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 4, с. 432-439
ИСТОРИЯ НАУКИ
УДК 34.49.23:504.7
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО И СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭКОЛОГИИ
© 2014 г. Р. М. Алексахин1, А. А. Удалова1,2, С. А. Гераськин1*
1Всероссийский НИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН, Обнинск 2Обнинский университет атомной энергетики НИЯУМИФИ
Обоснована значимость научного наследия В.И. Вернадского для современного этапа развития естествознания и, в частности, радиоэкологии. Подчеркнута его роль в формировании радиоэкологии как самостоятельной научной дисциплины. Рассмотрены экологические последствия техногенного повышения радиационного фона и перспективы развития атомной энергетики.
В.И. Вернадский, радиоэкология, естественные и техногенные радионуклиды, естественный радиационный фон, биосфера, ноосфера, атомная энергетика.
БО1: 10.7868/80869803114040031
Научное творчество гениального русского ученого, мыслителя и общественного деятеля Владимира Ивановича Вернадского (1863—1945), чье 150-летие со дня рождения отмечалось в 2013 г., оказало большое влияние на развитие мирового естествознания. Ученый-энциклопедист внес значительный вклад в развитие многих научных дисциплин — геологии, экологии, геохимии, минералогии, кристаллографии, философии и истории науки. Работая на стыке наук, в первую очередь геологических и биологических, В.И. Вернадский стал одним из родоначальников биогеохимии, радиологии и науки о роли живого вещества. С уверенностью можно сказать, что работы ученого оказали и продолжают оказывать самое непосредственное влияние на методологический и мировоззренческий аппарат многих научных дисциплин, в том числе и радиоэкологии.
Термин "радиоэкология" был введен в научный лексикон в 1956 г. одновременно крупным американским экологом Ю. Одумом, а также известными советскими учеными — А.М. Кузиным и А.А. Передельским. Именно в 50—60-е годы прошлого столетия были проведены обширные исследования глобального рассеяния в биосфере Земли искусственных радионуклидов после интенсивных ядерных испытаний и выполнены масштабные эксперименты по изучению радиационных эффектов на экосистемном уровне в районе расположения крупных ядерных предприятий в США (Ок-Ридж, Хэнфорд, Саванна-
* Адресат для корреспонденции: 249032 Обнинск, Калужская обл., Киевское ш., 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ; тел: (48439) 9-69-64; e-mail: stgeraskin@gmail.com.
Ривер), СССР (ПО "Маяк", Челябинская область), а также в Канаде и Франции (Кадараш). Однако зарождение радиоэкологии произошло почти на полвека раньше, и одним из ее основоположников с полным основанием можно считать В.И. Вернадского. К числу ключевых слов в лексиконе его трудов относятся понятия "радиоактивность" и "биосфера". Основы радиоэкологии в буквальном смысле слова также определяются этими терминами — радиоактивность и окружающая среда. Научные интересы В.И. Вернадского были многогранны, и в его научной биографии можно выделить ряд этапов, которые нашли продолжение и развитие в современной радиоэкологии.
Ознакомившись с работами А. Беккереля, М. и П. Кюри, В.И. Вернадский первым в России и одним из первых в мире пришел к выводу, что открытие явления радиоактивного распада атомного ядра является революционным и фундаментальным для понимания строения материального мира. Выступая в 1910 г. в Академии наук с речью "Задачи дня в области радия" [1], В.И. Вернадский обозначил ряд ключевых позиций и направлений исследований, связь которых с современной радиоэкологией очевидна. В то время значение явления радиоактивности сложно было оценить в полной мере, а идеи использования ядерной энергии не воспринимались даже многими выдающимися физиками. Тем не менее, В.И. Вернадский активно включается в организацию работ в этом новом направлении.
Радиевые экспедиции. Первые практические шаги были направлены на организацию работ по
изучению радиоактивности земных недр России. К этому В.И. Вернадского подтолкнули работы Д. Джоли и беседы с ним о роли радиоактивности в энергетике геологических процессов. Начиная с 1908 г. В.И. Вернадский проводил огромную работу по организации экспедиций и лабораторной базы для изучения радиоактивных минералов. На базе созданной в 1913 г. постоянной Радиевой экспедиции Академии наук в 1921 г. был образован Радиевый институт в Ленинграде, директором которого стал В.И. Вернадский. В то время Радиевый институт был единственной организацией в России по изучению природной радиоактивности. Именно там был получен первый чистый препарат радия в России (1928), запущен первый в Европе циклотрон (1937), проведена цепная реакция деления урана (1940).
Радиогеология и изучение природной радиоактивности. Еще в 1910 г. В.И. Вернадский формулирует основные задачи нового направления науки — радиогеологии: "Уже теперь в картине реальной природы выдвинуто значение радиоактивности для объяснения теплоты земного шара, для определения его возраста, для исчисления годами геологических периодов, для образования горных цепей; мы видим ее проявление в учении об атмосферном электричестве, о химических реакциях земной поверхности" ([2], с. 623).
В.И. Вернадского интересовали закономерности распределения естественных радионуклидов в земной коре в целях составления радиогеологической карты поверхности Земли. Эти исследования дали толчок многим направлениям современной науки (изотопная геохимия, радиоактивные геохимические метки), а также изучению естественного радиационного фона и радионук-лидных аномалий.
В.И. Вернадский является основоположником учения о естественном радиационном фоне, которое возникло в результате обобщения данных об ионизации воздуха и содержании радиоактивных элементов в земной коре, почвах и минеральных водах. Им были сформулированы фундаментальные идеи о закономерностях рассеивания и аккумуляции естественных радионуклидов, очерчены основные контуры исследования естественного радиационного фона как самостоятельной научной проблемы.
Согласно данным палеонтологов, существенные вариации естественного радиационного фона неоднократно происходили в геологической истории Земли. Высказывались мнения, что эти изменения могли быть важным фактором в эволюции живых организмов. В этой связи можно упомянуть гипотезу С.Г. Неручева, связывавшего
радикальные изменения в филогенезе с колебаниями фона излучения, обусловленного накоплением урана в осадочных горных породах в разные исторические эпохи [3].
На земном шаре существуют районы, в которых, за счет выхода на поверхность содержащих естественные радионуклиды горных пород, радиационный фон может превышать средний уровень в 10—100 раз. Как показали многочисленные исследования, повышенный фон радиоактивности в этих районах является постоянным экологическим фактором, оказывающим воздействие на все живое [4]. Районы с повышенным уровнем естественной радиоактивности, наряду с границами экологических ниш, служили природными лабораториями, где, в условиях повышенных уровней мутагенеза и обмена генетической информацией, формировались новые виды и формы жизни. Поэтому результаты исследований биологических эффектов в областях с повышенным естественным радиационным фоном содержат уникальную информацию о путях, которыми шла эволюция биосферы, и механизмах адаптации природных популяций живых организмов к неблагоприятным условиям существования.
Естественный радиационный фон вносит основной вклад в дозу облучения растений, животных и человека. Парадоксально, но именно отсутствие достоверных сведений о биологических эффектах в популяциях растений и животных в районах с повышенным естественным радиационным фоном является наиболее существенным пробелом в наших знаниях. Об этом свидетельствуют результаты выполнения европейских проектов FASSET, PROTECT и ERICA, в число задач которых входило создание и анализ баз данных о радиационно-индуцированных биологических эффектах [5]. Одной из основных причин отсутствия единого мнения о необходимости разработки специальных норм радиационной защиты живой природы также является недостаток достоверных сведений о биологических эффектах повышенного естественного радиационного фона.
Биогеохимические исследования. В рамках оценки роли живого вещества на Земле важной задачей является изучение закономерностей миграции радионуклидов в окружающей среде, их накопления в живых организмах и, соответственно, формирования доз внутреннего облучения растений и животных. Оценка роли этого пути радиационного воздействия на живые организмы представляет самостоятельную задачу, а ее решение возможно только на основе данных о поведении радионуклидов в природных средах.
В этом направлении современной радиоэкологии легко прослеживаются параллели с творчеством В.И. Вернадского, который является основоположником биогеохимической науки. Биогеохимия радионуклидов — это составная часть современной радиоэкологии. Первые радиоэкологические исследования в нашей стране были начаты в 30-е годы прошлого столетия под руководством и по инициативе В.И. Вернадского в Биогеохимической лаборатории (БИОГЕЛ). Работы того времени были посвящены изучению поведения естественных радионуклидов, прежде всего изотопов Ra, в растениях и питающей их среде. В.И. Вернадским были выполнены первые экспериментальные исследования накопления естественных радионуклидов (на примере 226Ra) гидробионтами (ряской) [8].
В последние годы собраны уникальные базы данных о закономерностях и количественных параметрах накопления радионуклидов разными представителями биоты. Несмотря на большой объем собранных данных, в отношении ряда радионуклидов (в частности, некоторых трансурановых) эта информация является недостаточной. Кроме того, многие параметры миграции радионуклидов по трофическим цепочкам оценены только для наиболее распространенных экосистем и ландшафтных зон, тогда как ряд природно-климатических зон (например, тропические и субтропические регионы) остаются малоизученными в радиоэкологическом отношении.
Военное использование ядерной энергии. Говоря о перспективах использования атомной энергии, В.И. Вернадский подчеркивал, какой огром
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.