核辐射对全球生物会产生哪些影响?

2022-05-21 01:11
奥秘(创新大赛) 2022年4期
关键词:哥斯拉核辐射切尔诺贝利

人类

人体受核辐射污染,若受害者吸收辐射剂量少,可能全无症状;若吸收剂量较高,会导致轻度“急性放射病”,出现呕吐、暂时性白血球减少、轻度造血机能损伤;再严重者会受到造血机能重度受损、肠胃道损伤;若吸收剂量极高,会损害中枢神经并立即死亡。

还会出现一些后遗症,通常表现为事故发生后6个月才出现的机体变化,包括晶体浑浊、白内障、骨髓受损出现造血功能障碍,以及出现各种癌症。还可能会有遗传效应,令生殖细胞基因或染色体发生变异,导致畸胎等问题。

核辐射对人体会产生哪些危害?

急性放射病:据统计,1986年切尔诺贝利核泄漏事件中有134名救灾人员确诊为急性放射病,其中还有病例伴随广泛的β射线引起的皮肤烧伤和脓毒血症。

肿瘤:受核辐射影响,肿瘤发生率及死亡率升高。

甲状腺癌:碘-131是事故早期最突出的放射性核素,主要通过污染的空气和食物进入人体,通过血液系统在甲状腺聚集,参与正常代谢,大剂量放射性碘在甲状腺的累积会诱发甲状腺癌发生。其中儿童是最易感人群。

致畸变:虽然没有数据表明辐射后是否会对生殖功能产生影响,但对新生儿确有致畸性的影响。

骨癌、白血病及循环系统疾病:

放射性元素铯-137可在骨骼中沉积,且其可存在30年之久,最终诱发骨骼及周围组织癌症、白血病及循环系统疾病的发生。

动物

被核辐射过的动物,会变成“哥斯拉”吗?

提到核污染,很多同学首先想到的就是各种变异怪兽,其中最有名的当属影视圈的老前辈哥斯拉。

哥斯拉是最早登上大银幕的“辐射变异怪物”,1954年就在日本主演了自己的第一部电影,且最近几年还被好莱坞翻拍成系列大片。除了哥斯拉,银幕上还出现过变异大蚂蚁、变异大章鱼、变异大蝗虫等等,可以看出“变异怪物”这个主题在电影史上简直是经久不衰。

核辐射真的会把动物变成怪物吗?我们直接来看结论:核辐射确实可以造成生物变异,但绝不会像电影中那样,把所有生物都变成巨大怪物。

在乌克兰切尔诺贝利核电站事故发生后,相传周边的动物都发生了变异,其中最著名的就是“切尔诺贝利巨鼠”。据说在1996年,一支由世界各国科学家组成的团队来到核电站遗址考察,居然遭遇了超多变异巨鼠的围攻,最终导致9人的小队只剩1人生还。

其实这是一个彻头彻尾的谣言,传闻中巨鼠的照片不过是电影《猛鼠食人城》的剧照而已。

就目前的研究来看,核辐射造成的变异是随机的,具有不确定性,比如科学家曾观察过一只生活在切尔诺贝利的燕子,其主要变异的症状是白化病、喙变形以及尾羽不对称等,但核辐射不会像电影里那样把动物变大几十倍,以及给予它们奇奇怪怪的能力,这并不符合生物科学。

事实上,切尔诺贝利周边的动物们仍在顽强地生活着,并且由于没有人类介入,反而生活得更惬意。据调查显示,切尔诺贝利的狼群数量是未污染地区的7倍。至于核辐射对它们还有什么后续影响,还是一个争议问题,科学家们仍在监测中。

切尔诺贝利里的动物为何那么多?

哥斯拉是最早登上大银幕的“辐射变异怪物”

电影《猛鼠食人城》的剧照

1986年,乌克兰的切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸,厂房尽毁,放射性物质泄漏,事故前后有上千人死亡。厂房边上有一片树林,受高辐射污染源影响,叶子变成了红色,不久被砍光。然而事故发生后过了很久,科学家却在一次为期5周的调查中感到震惊——相机捕捉到1只野牛、21只公猪、9只獾、26只灰狼和10只红狐。真是不可思议,在这里随处可以看到狼。

这个以历史上最危险核事故而闻名的地区,却成为各种动物的避难所,从驼鹿、鹿、河狸和猫头鹰到棕熊、猞猁和狼。没有人猎杀它们或破坏它们的栖息地,动物们得以繁衍壮大。

动物们为何能抵抗辐射存活下来?

首先是铯-137已经过了半衰期。铯-137是核电站放射性元素中最广泛和最危险的一种,而事故发生后的30多年里,铯的含量下降了大约一半,衰变为寿命短暂的钡-137。

对于许多物种来说,即使核辐射依旧存在,也可能不足以将种群抑制到无法维持生存的程度。这个区域的人类已经销声匿迹,这为动物们带来的收益大大掩盖了潜在的辐射威胁。本质上,这意味着人类的负面影响比辐射还危险。

此外,不同的动物抗辐射能力不同。例如,0.01伦琴辐射就能杀死一些真菌和藻类,但需要高达35万伦琴才能杀死纤毛虫;而寄生蜂受到高达18万伦琴的辐射之后,寿命反而会增加,雌性寄生蜂的寿命甚至会随着辐射增加而增长。

人类的半致死辐射量是450伦琴,一旦超过600伦琴,致死率达到100%;但同样是哺乳动物的小鼠,半致死辐射量却达到了620伦琴,大白鼠甚至可以高达1000伦琴。

切尔诺贝利受核辐射影响变异的燕子

通过上面的数据比较可以得出,对于核辐射的承受能力,人类明显比动物低很多。之所以有些动物能在切尔诺贝利核电站生存,是因为辐射量已经降低到这些动物的生存标准。但对人类而言,也许还要很长时间。

更神奇的是,科学家们在对这些动物进行基因检测时,还没有发现辐射对基因性状的变异,表明这些动物已经具有了较强的基因修复能力。这也是自然选择的结果,那些不适应这个环境的、或者基因发生缺陷的动物,都在时间的推移中被淘汰了。

尽管目睹了切尔诺贝利动物们创造的奇迹,我们也决不可轻视核辐射对动物的影响。虽然这个核电站附近的部分动物数量确实在逐渐增多,但该地区的生物多样性还是较事故发生前下降很多,许多抵抗辐射能力差的动物,比如蝴蝶、青蛙、蟋蟀、蜻蜓等不是直接死亡,就是逃离了这个环境。同时,目前出现在这里的动物,也不同程度存在着脱毛、眼睛白内障、肢体畸形等,表明核辐射的负面影响依然存在。

2022年3月,切尔诺贝利核电站及周边卫星影像图。

植物

切尔诺贝利已经成了灾难的代名词,但即使是那些最脆弱和暴露在事故最前线的植物,也没有在一开始就死亡,哪怕是在辐射最严重的地区,受损的植被也在三年内就恢复了。

为什么植物对辐射和核灾难的抵抗力如此之强呢?要回答这个问题,我们首先需要了解核反应堆的辐射是如何影响活细胞的。

放射性物质是“不稳定的”,因为它会不断地释放出高能粒子和波,这些粒子和波会破坏细胞结构,或者产生会攻击细胞机制的化学反应。

细胞的大部分受损部分是可替换的,但至关重要的DNA却是个例外。在较高的辐射剂量下,DNA会变得混乱,细胞也会迅速死亡。较低的剂量会以突变的形式改变细胞的功能,造成更难以察觉的损害,例如使细胞癌变,让细胞无法控制地繁殖,并扩散到身体的其他部位。

对动物来说,这通常是致命的,因为动物的细胞和系统高度特化且缺乏灵活性。如果把动物的生物系统想象成一个复杂的机器,那么每个细胞和器官都有自己的位置和功能,只有在所有的部分都协同工作时,这个系统才得以正常运行。在没有大脑、没有心脏,或没有肺的情况下,人类生命是无法继续的。

然而,植物却以一种更加灵活和有机的方式生长。由于它们不能移动,因此它们除了适应周围的环境之外,别无选择。植物不像动物那样具有固定的结构,而是在生长过程中逐渐形成了自己的结构。它们的根是否长得深、茎是否长得高,都取决于来自植物其他部分的化学信号的平衡,以及光照、温度、水分和营养条件。

重要的是,与动物不同,对植物来说,几乎所有的植物细胞都能产生植物需要的任何类型的新细胞。这就是为什么园丁可以通过插枝来培育出新的植物,从之前的一根茎或一片叶中就萌发出新的根来。

这一切都意味着,对植物来说,无论它们的受损细胞是由于受到了动物的攻击还是遭受了辐射的伤害,植物都比动物更具有替换受损或死亡的细胞和组织的能力。

虽然辐射和其他类型的DNA受损也能导致植物的体内出现肿瘤,但由于植物细胞的周围有坚硬且相连的细胞壁,所以出现在植物身上的突变细胞通常无法像癌症那样从一个部位扩散到另一个部位。在绝大多数情况下,这样的肿瘤也都不是致命的,因为植物可以找到方法来绕过这些失灵的组织。

有趣的是,除了天然拥有应对辐射的抵抗力之外,切尔诺贝利禁区内的一些植物似乎还会使用额外的机制来保护它们的DNA,改变细胞的化学成分从而使它们更能抵御破坏。如果这仍不起作用,它们还会启动修复系统。在遥远的过去,当植物开始早期的进化时,地球表面的自然辐射水平要比现在高得多,所以,受核辐射污染区域内的植物可能会重新利用远古时期的适应性。

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