Паровой взрыв внутри четвертого реактора и пожары, которые впоследствии продолжались 10 дней, привели к выбросу огромных количеств цезия-137, йода-131 и других радионуклидов. Наиболее сильно пострадала от радиоактивного облака территория вокруг электростанции площадью 2 600 км², которая в настоящее время известна как Чернобыльская зона отчуждения (ЧЗО).
После аварии из Чернобыльской зоны отчуждения были безвозвратно эвакуированы 116 тысяч человек. Живая природа, звери и птицы, в отличие от людей, не покинули зону загрязнения, оставаясь в тех же местах обитания.
Они стали невольным участниками жестокого эксперимента, состоявшегося вследствие человеческой самоуверенности и легкомыслия. А сама территория зоны отчуждения ЧАЭС стала уникальным полигоном мирового уровня для проведения исследований в области радиоэкологии, радиобиологии, экологии, процессов сохранения биоразнообразия и др.
Информация о реакции флоры и фауны на хроническое облучение имеет важное значение для понимания экологических последствий прошлых и вероятных будущих ядерных аварий. В 1988 года на территории зоны отчуждения был создан Полесский государственный экологический заповедник (ПГРЭЗ).
С 1990 года сотрудники научной части заповедника начали мониторинг флоры и фауны. Кроме того, территорию ЧЗО посещали ученые разных стран, проводили научные исследования и осуществляли международные совместные проекты. О некоторых итогах их исследований – в нашей публикации
Заложники эксперимента
Спустя 38 лет после аварии на Чернобыльской АЭС тема ее последствий для диких животных, обитающих в ЧЗО, не теряет своей актуальности.
Ученые до сих пор горячо обсуждают, какое воздействие на дикую природу оказало масштабное радиоактивное загрязнение. Исключительно негативное, или все же последствия не столь существенны и даже в некоторых случаях полезны для дикой природы, так как люди покинули Чернобыльскую зону и оставили ее диким животным?
Как бы там ни было, состояние здоровья животных в ЧЗО представляют значительный научный и общественный интерес.
В большинстве научных публикаций констатируется, сколько и каких радионуклидов содержат организм и ткани животных, растений и грибов. Но в них редко есть ответы на вопрос о количестве общего облучения конкретного живого организма и оценки зависимости «доза-реакция», которая характеризует последствия воздействия ионизирующего излучения на животных.
Вопреки слухам, никаких мутантов здесь не находили, хотя, конечно же, животные получают дозы радиации, находясь на территориях, где радиационный фон значительно повышен, а радиоактивные вещества включены в пищевые цепи.
ЧЗО и другие места нашей планеты, отличающиеся высоким уровнем радиации и загрязнения тяжелыми металлами, вызывают повышение уровня мутаций для отдельных организмов. И это может как повысить, так и понизить уровень генетического разнообразия конкретных популяций животных.
Человек или радиация
Исследования в ЧЗО выявили серьезные радиационные последствия, в том числе сокращение популяций диких животных. Так они выявили отрицательную связь между численностью и радиацией у млекопитающих, птиц, насекомых и пауков. Кроме того, высокий уровень радиационного фона был связан с уменьшением видового разнообразия птиц.
Международная группа ученых из Беларуси, Японии, США и Великобритании выдвинула три гипотезы, касающиеся устойчивости дикой природы аварии на ЧАЭС:
1. Численность млекопитающих имеет отрицательную связь с уровнем радиоактивного загрязнения в зоне Чернобыля.
2. Плотность крупных млекопитающих в Чернобыльской зоне ниже, чем в четырех незагрязненных заповедных территориях Беларуси.
3. Плотность крупных млекопитающих снизилась в первые 10 лет после аварии.
Результаты их исследования в ПГРЭЗ не подтвердили ни одну из выдвинутых гипотез: по результатам зимних учетов, численность копытных и хищных животных не имеет отрицательную связь с уровнем радиоактивного загрязнения.
Плотность крупных копытных (лосей, благородных оленей, косуль и кабанов) в ПРЭЗ в 2005–2010 гг имела сходные с плотностью этих видов в других ООПТ Беларуси. А плотность волка на территории ПРЭЗ оказалась в семь раз больше.
Чрезвычайно высокие дозы радиации в течение первых шести месяцев после аварии существенно повлияли на здоровье и воспроизводство животных в ЧЗО. Но в долгосрочной перспективе ущерб популяциям не очевиден, если оценивать его по изменению численности. По данным учетов дикого кабана, лося и косули в 1988–1996 гг, их численность не уменьшилась, а даже заметно увеличилась.
На основе этих результатов ученые делают выводы, что дикая природа чрезвычайно устойчива перед лицом хронического радиационного воздействия. Но они не могут оценить, насколько вероятные положительные последствия ухода людей на десятилетия из ЧЗО компенсируют потенциально негативное воздействие радиации на диких животных.
Все виды крупных хищников Беларуси
Исследования животных и растений в ЧЗО дают ключ к пониманию того, каким может быть мир, если люди внезапно исчезнут. За время наблюдения за млекопитающими в ЧЗО ученые не выявили случаев исчезновения каких либо из видов зверей. Но за 38 лет отсутствия хозяйственной человеческой деятельности на большей части ЧЗО дикая природа начала восстанавливаться.
Сегодня биоразнообразие территории техногенной катастрофы не уступает по количеству видов – в том числе краснокнижников – ООПТ Беларуси. Там обитают редкие виды, в том числе 11 видов краснокнижных млекопитающих. Численность некоторых из них после ухода людей возросла.
Среди наиболее редких таких видов – большой подорлик, численность которого в Чернобыльской зоне продолжает увеличиваться. В ЧЗО встречаются все крупные виды хищников Беларуси: медведь, волк, рысь, барсук.
В марте этого года в украинской части ЧЗО с помощью фотоловушки был зарегистрирован новый для ЧЗО вид – золотистый шакал. В 1996 году в ПГРЭЗ завезли зубров. За 26 лет популяция зубра увеличилась в 10 раз и достигла численности 197 животных.
В отличие от зубров других микропопуляций, зубры Чернобыля не подвергались селекционному изъятию и регулированию, они естественным образом осваивали территорию ПГРЭЗ.
По результатам многолетних исследований ученых из Беларуси, внешний вид, экстерьерные показатели млекопитающих в ЧЗО остались такими же, как и на незагрязненных территориях.
Соотношение животных разного пола, возраста, колебания численности по годам, участие в размножении, количество детенышей в выводке и эмбриональная смертность у полевок, мышей и копытных животных на территории Полесского заповедника соответствуют биологическим параметрам этих видов и не отличаются от показателей на незагрязненных территориях.
Но содержание цезия-137 в мышечной ткани превышает установленные нормы для допустимости использования в пищу для людей у 76 % добытых в ЧЗО лосей и 56 % оленей. По стронцию-90 не соответствует допустимым республиканским уровням ни один из трофеев (рога или череп) зверей, добытых в ЧЗО.
Физиологические издержки или адаптация к радиации
Цена для отдельного организма, родившегося и всю свою жизнь находящегося в жестких условиях повышенной радиации, может быть велика. Постоянное радиационное воздействие вызывает дополнительные издержки, физиологические затраты у природных популяций, а не адаптацию к нему.
Такой результат получили ученые, проводившие исследования в Чернобыльской зоне через 10–15 лет после аварии. Радиация влияет на численность, распространение, жизненный цикл и скорость мутаций растений и животных.
Было обнаружено, что радиоактивность Чернобыля вызывает окислительный стресс за счет истощения антиоксидантов у людей и животных. Уровни радиации в ЧЗО взаимосвязаны с уровнями клеточного повреждения или дисфункции, которые могут быть опосредованы окислительным повреждением.
Другими физиологическими последствиями окислительного стресса могут быть уменьшение размера мозга и возникновение глазной катаракты.
Организмы могут проявлять адаптацию к радиации, если хронически подвергаются воздействию низких доз радиации. Способность организмов адаптироваться к воздействию радиации зависит от ее дозы.
Выживают и оставляют потомство прежде всего животные, организм которых на физиологическом уровне оказался приспособленным. И эта способность разная у разных видов животных.
Воздействие радиации в Чернобыле на популяции разных организмов и птиц в частности было в целом отрицательным. Хотя птицы обладают способностью адаптироваться к хроническому воздействию низких доз ионизирующей радиации, уровни радиации не оказали негативного влияния на их окислительный статус, целостность ДНК или физическое состояние.
Следов радиационного повреждения в геномах небольших червей нематод из ЧЗО ученые не обнаружили. Почему геном нематод остался неизменным и что это означает, ученым еще предстоит выяснить.
Черви – очень выносливые животные, но точно установить, какой уровень радиации получил каждый червь и его предки за последние четыре десятилетия, ученые установить не могут.
В 2016 году биолог Сара Уэбстер, участвующая в программе сохранения живой природы американского правительства, и ее коллеги из Университета Джорджии опубликовали исследование, в котором рассказывают, как млекопитающие – от волков до диких кабанов и лисиц – заселяют ЧЗО.
Данные из установленных ими фотоловушек показали, что в тех районах, где уровень радиоактивного загрязнения выше, количество животных не слишком отличалось от более безопасных. Теоретически волки, собаки и другие животные могут переносить радиоактивное загрязнение, а также передавать генетические мутации следующему поколению.
«Мы знаем, что это случается, но нам неизвестен масштаб», – говорит Уэбстер.
Чернобыльские волки без сенсаций
«У волков выработался иммунитет к раку», – так интерпретировали в прессе итоги исследования, проведенного с 2014 года в ЧЗО биологом Принстонского университета Карой Лав с коллегами.
Волки, обитающие в зоне ЧЗО, имеют геном, который позволяет не умереть от рака, вызванного на фоне радиации, писали СМИ. На самом деле результаты научных исследований Кары Лав и ее коллег говорят не об этом.
Используя данные, полученные при изучении волков в ЧЗО, ученые только надеются выявить «полезные» защитные мутации в геноме волков, которые увеличивают шансы на выживание при раке.
Волки были помечены ошейниками, оснащенными датчиками GPS и дозиметрами радиации. У животных брали пробы крови и получали в реальном времени данные о том, где они находятся и сколько радиации накапливают. Оказалось, что хищники имеют измененную иммунную систему, подобно больным раком людям, проходящим лучевую терапию.
И это неудивительно: иммунная система волков в ЧЗО получает дозовую нагрузку от радиации в окружающей среде, сходную с той, что получают при лечении рака больные люди. Волки подвергаются воздействию радиации более 11,28 миллибэр ежедневно всю жизнь – это более чем в шесть раз превышает установленный допустимый предел для людей.
Собаки живут только пять лет
Собаками, свободно бродящими обитателями ЧЗО, заинтересовалась международная группа генетиков из Украины, Польши и США. Исследователи изучили генетическую структуру 302 собак, представляющих три свободно бродящие группы собак, живущих на территории самой электростанции, а также в радиусе от 15 до 45 километров от места катастрофы.
При сравнении выяснилось, что самый высокий уровень генетического разнообразия имеет группа бездомных собак в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС. Ученые предполагают, что такое разнообразие может быть результатом необходимости в быстрой адаптации животных в условиях сильной радиации.
Также результаты показали, что в зоне отчуждения преобладают крупные собаки и собаки средней величины. Маленькие породы практически отсутствуют.
Связано ли это именно с радиацией, или все же является результатом естественного отбора, осталось непонятным для ученых. Собаки в ЧЗО живут в среднем только пять лет.