Слово «радиация» приобрело пугающее значение только после того, как весь мир узнал о страшных последствиях атомных бомбардировок японских городов. Страхи перед третьей мировой войной и особенно – чернобыльская трагедия - многократно усилили негатив в отношении радиации. В этой связи весьма непривычно читать научные публикации первой половины прошлого столетия, где описывалось влияние данного явления на жизнь растений. И что самое интересное: в начале 1940-х годов в СССР проводились соответствующие эксперименты, призванные показать значение радиоактивных элементов в деле повышения урожайности и улучшения качества плодов.
Но начнем по порядку. Когда-то было принято считать, что для жизни растений принципиальное значение имеют 10 – 15 макроэлементов (в их числе – углерод, водород, азот, фосфор, калий, кальций и т.д.). Все остальное (так называемые микроэлементы) относили к случайным примесям, якобы ни на что не влияющим. Правда, затем было точно установлено, что добавление микроэлементов (например, бора или марганца) к основным питательным веществам приводило к лучшему развитию растений и повышению урожайности. Дальнейшие опыты показали, что при полном отсутствии микроэлементов растения вообще не могут нормально развиваться. Кстати, микроэлементы играют важную роль и в жизни животных, и в жизни человека.
А теперь переходим к радиоактивности. Данное явление было открыто в 1896 году французским ученым Беккерелем. Сущность его состоит в том, что атомы некоторых элементов – урана, радия, тория, актиния, калия, рубидия и других (получивших название «радиоактивных») подвержены непрерывному распаду, в результате чего выделяется большое количество энергии в виде альфа-, бета- и гамма-лучей. Этот процесс происходит самопроизвольно и в любой среде, где содержатся такие элементы – в земной коре, в атмосфере, в гидросфере и даже в организмах животных и растений. Для биологов возник закономерный вопрос: какое влияние оказывает радиоактивное излучение на живые организмы?
Уже к 1940-м годам по данному вопросу накопилась большая литература. Так, было установлено отрицательное влияние радиации, особенно при длительном воздействии. Воздействие излучения радиоактивных элементов на живые ткани вызывало местные воспалительные процессы, напоминающие ожоги. Однако чуть позже выяснилось, что отрицательное влияние радиации наблюдалось только тогда, когда применялись высокие дозы облучения. Низкие дозы, наоборот, оказывали благоприятное воздействие. В 1940-е годы радиоактивное излучение уже начали использовать в борьбе с онкологическими заболеваниями.
Много работ было посвящено влиянию радиоактивных элементов на развитие растений. Исследования велись по двум направлениями: 1) изучалось влияние радиоактивного излучения на прорастание семян и процессы роста; 2) в полевых условиях изучалось действие радиоактивных элементов на урожайность. Вначале большинство опытов давало отрицательные результаты: семена теряли всхожесть, листья желтели и опадали, а рост задерживался. Но затем было установлено, что такой результат был связан с превышением дозы. При умеренной дозировке облученные растения, наоборот, развивались лучше, всхожесть семян повышалась, и ускорялось их прорастание.
Был установлен еще один интересный факт: под действием радиоактивного излучения нарушался зимний покой цветочных почек. В довоенных опытах профессора Венского университета Молиша сирень, каштаны и тюльпаны зацветали зимой! По мнению исследователя, растения реагируют на радиоактивное излучение так же, как и на солнечный свет. Например, они изгибались в ту сторону, где находился препарат радия. При внесении же радиоактивных элементов в почву наблюдалось резкое увеличение урожаев. Так, довоенные опыты Колумбийского университета показали, что от внесения малых количеств радия в почву урожай огурцов увеличивался на 35%, кукурузы – на 50%, редиса – на 70%, дыни – на 50 процентов.
Интерес к таким экспериментам был настолько высок, что еще перед Первой мировой войной были выпущены первые радиоактивные удобрения. Правда, широкого распространения они не получили, поскольку их чрезмерно высокая цена не окупалась прибавками урожая. Кроме того, необходимо было соблюдать высокую точность дозировки, в противном случае либо вообще не возникало никакого эффекта, либо наносился вред.
По мнению советских ученых 1940-х годов, неудачи с практическим применением радиоактивных удобрений напрямую связаны с плохой изученностью данного вопроса. Как выяснилось в ходе исследований, радиоактивные элементы достаточно широко представлены в природе, включая и живые организмы. Мало того, было установлено, живые организмы концентрируют такие элементы в отдельных органах. К примеру, головной мозг человека содержит значительно больше радия, чем другие органы тела. Советские ученые еще до войны выявили, что такое водное растение, как ряска, концентрирует радия в сотни раз больше (!), чем его содержится в воде. Радиоактивные элементы содержатся во всех природных водах и во всех почвах. Следовательно, растения постоянно их усваивают (как это происходит с жизненно важными микроэлементами). Отсюда следовал вывод, что радиоактивные элементы могут также оказаться для них жизненно важными.
В Советском Союзе эти вопросы изучали в лаборатории Геохимических проблем имени В. И. Вернадского Академии наук СССР. В контексте данных исследований стоит обратить внимание на некоторые умозаключения советских ученых относительно роли такого макроэлемента, как калий. По их признанию, мы не можем исключить влияние радиоактивности даже в искусственных условиях, поскольку калий постоянно присутствует в качестве необходимого питательного вещества. Известно, что при полном отсутствии калия растения гибнут, и заменить его другим элементом нельзя. Но дело в том, что калий обладает радиоактивностью (он испускает бета-лучи с небольшим количеством гамма-лучей), и нерадиоактивного калия в природе не существует. Благодаря тому, что радиоактивность калия сравнительно слабая, он не оказывает вредного воздействия на растения даже при высоком содержании. По мнению советских ученых, именно радиоактивные свойства этого элемента делают его роль в жизни растений такой исключительно важной.
Этот вывод, считали наши ученые, подтверждался вегетационными опытами, когда вместо калия использовалась соизмеримая по силе радиации доза изотопов урана, дающих такие же бета-лучи, как и калий. Эксперименты проводились с сахарной свеклой. В результате повысилась ее урожайность и сахаристость. И что весьма показательно: используемый изотоп урана – так же, как и калий, концентрировался в молодых органах растений. Аналогичные эксперименты проводились и с другими культурами. Было также установлено, что положительное действие радиоактивных элементов проявляется в увеличении плодоношения, усилении и ускорении цветения, а также в увеличении углеводов (конкретно речь идет о сахарах) в соке плодов и корнеплодов. Например, в 1942 году опыты с сахарной свеклой показали, что добавление радия к полным удобрениям приводило к повышению сахаристости с 14 процентов до 20 процентов (на одних и тех же почвах).
Эти опыты, полагали ученые, открывали широкие перспективы применения радиоактивных элементов в сельском хозяйстве. Интересно, что действие радиации на растения они сравнивали с действием витаминов на животных. Витамины, как известно, необходимы для нормального развития. То же самое касается и радиоактивных элементов применительно к растениям. Правда, не совсем была понятна сама сущность положительного воздействия радиации. На сей счет выдвигались гипотезы, стилистические напоминающие натурфилософские идеи эпохи Ренессанса. Так, в 1940-е годы наши ученые всерьез заявляли о том, что речь идет о влиянии «невидимой» («скрытой») энергии, играющей – наряду с солнечной энергией – важную роль в синтезе сложных соединений (углеводов, белков) внутри живых клеток. Многие вопросы, конечно же, всё еще остаются открытыми. И все же стоит отметить, что данное направление исследований само по себе столь обширно, что не утрачивает актуальности вплоть до наших дней и, вне всяких сомнений, нуждается в фундаментальных исследованиях.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии