Совсем недавно в печати появилось сообщение о лучевом консервировании цветов. Знаменитые голландские тюльпаны, облученные в определенной дозе и помещенные в пакет, надутый углекислым газом, оказались удобными в транспортировке и могли храниться длительный срок. Казалось, что они только что сорваны с грядки, настолько свежими выглядели их лепестки.
Важные свойства радиации можно с успехом использовать при хранении картофеля.
Наш общий друг — картофель — имеет один серьезный недостаток: при хранении он прорастает, клубни сморщиваются и теряют свои вкусовые качества. Над проблемой лучевой консервации начали работать многие ученые. В Институте биохимии Академии наук СССР, в Институте питания Академии медицинских наук СССР, в ряде других научно-исследовательских институтов республик Советского Союза проведена в больших масштабах разработка условий увеличения сроков хранения овощей с помощью ионизирующей радиации. Было показано: облучение клубней в дозе порядка 10 ООО рентген резко тормозило или прекращало весеннее прорастание картофеля, не понижало его сопротивляемости к заболеваниям и не уменьшало его вкусовых качеств. И очень важное наблюдение — десятилетние опыты показали: каких-либо изменений в облученном картофеле как продукте питания не обнаруживалось. Самые опытные дегустаторы не улавливали никаких изменений во вкусовых качествах блюд, приготовленных из такого картофеля. Лучевой метод с честью выдержал испытание. А его большие экономические выгоды очевидны. Сроки хранения увеличиваются, снижаются потери питательных веществ, содержащихся в корнеплодах, отпадает необходимость в затратах на труд по переборке прорастающих клубней. Проблема лучевой консервации сегодня интенсивно разрабатывается во всем мире. И это закономерно. Слишком очевидные экономические выгоды она несет. Некоторые методы лучевого консервирования уже разрешены для практического использования. Другие еще не вышли из стен лабораторий.
На растениях в некотором смысле легче экспериментировать, чем на животных. Во всяком случае, экспериментируя с облучением семян, можно ставить опыты сразу на многих тысячах биологических объектов. При этом ученому начинает особенно заметно помогать статистика. Да и экономически такой опыт куда более дешев.
А использовалась ли ионизирующая радиация для практических целей в животноводстве? И если использовалась, то где и в каких дозах? Ведь организм животных значительно более чувствителен к действию проникающей радиации, чем растения.
На одной из современных птицефабрик в Советском Союзе был поставлен такой опыт. В процессе инкубации куриные яйца облучали в течение нескольких часов в дозе всего 1–2 рентгена. Было доказано, что такие незначительные дозы ионизирующей радиации оказывают стимулирующее действие. Количество вылупившихся цыплят увеличивалось. А куры из облученных яиц обладали большей яйценоскостью.
Закономерен вопрос: стимулирующее действие малых доз ионизирующей радиации — это общая закономерность или «повезло» только курам?
Наверное, тут таятся и общие закономерности. Во всяком случае, врачи всего мира давно признают целебное действие радоновых ванн для человека…
Итак, ионизирующая радиация изотопов может разумно использоваться человеком и в сельском хозяйстве. Но любознательный читатель, наверное, уже заметил, что речь шла о внешних источниках проникающих лучей, как правило, о гамма-лучах, испускаемых радиоактивным кобальтом. А ведь существует огромное количество радиоактивных изотопов, которые испускают, например, «мягкие» бета-лучи, энергия которых невелика. Радиоактивный углерод С14 и радиоактивная сера S35, которые являются одними из наиболее биологически важных элементов, обладают именно таким «мягким» излучением. Энергия проникающего излучения другого биологически важного изотопа — радиоактивного фосфора Р32 — значительно выше, но и она «мягче» «жестких» гамма-лучей кобальта Co60.
Каким же образом можно использовать эти биологически важные изотопы для нужд сельского хозяйства? Возможности здесь безграничны. И это не преувеличение.
Чтобы успешно бороться с опасными вредителями сельского хозяйства, с вредными насекомыми, надо знать об их жизни как можно больше. Ученые метили радиоактивным фосфором таких опасных насекомых, как саранча и малярийный комар. Этим способом определили скорость перелета саранчи и дальность ее распространения из главных очагов выведения; выяснили протяженность перелетов малярийных комаров. Такое насекомое, как фруктовая муха, оказалось относительным домоседом. Ее метили радиоактивным фосфором и выпускали в апельсиновой роще. Оказалось, что при благоприятных условиях фруктовые мухи не удаляются от места обитания больше чем на несколько сот метров. Все это позволяло более продуманно наметить расположение заградительных зон и разработать систему обороны и борьбы с вредителями.
Если в инсектициды — яды для насекомых — ввести радиоактивную метку, индикатор позволит ответить на ряд важных вопросов. Как ведут себя эти соединения в организме насекомых, почему они ядовиты для них? Как сделать их избирательными по действию: не вредными для человека, растений и полезных насекомых? Не попадают ли они в сельскохозяйственные продукты? Когда они теряют свою токсичность?
А теперь о полезных насекомых. На наших древнейших друзьях-пчелах были поставлены изящные опыты. Например, кормили радиоактивным фосфором одну-единственную рабочую пчелу, н она становилась меченой. А в улей помещали счетчик радиоактивных частиц. Удалось установить, сколько раз в день вылетает на работу рабочая пчела, каков ее рабочий день и какова скорость полета. Или поступали по-другому. Подслащенные сахаром растворы с подмешанным к ним радиоактивным фосфором помещали на какое-нибудь поле. Прилетающие на него пчелы, естественно, метились. При этом можно было точно определить, какие поля пользуются у пчел наибольшей «популярностью», что пчелы любят больше. А отсюда и практические решения: так можно поднять «производительность труда» и увеличить продукцию пчел.
Это, конечно, только один из многочисленных примеров применения метода меченых атомов для изучения жизни полезных насекомых. Практически радиоактивные изотопы используются во всех фундаментальных исследованиях по биохимии и физиологии насекомых Ведь изучив, например, деятельность гормонов и ферментов, управляющих развитием и поведением насекомых, можно научиться управлять ими.
Ученые были поражены, узнав, с какой скоростью протекают некоторые биохимические процессы в растениях.
В коробочку из плексигласа поместили несколько листьев здорового растения, впустили туда определенное количество радиоактивной углекислоты и оставили растение на солнечном свету. В результате процессов фотосинтеза углекислота усвоилась, перешла в состав органических веществ и транспортировалась в организм. Через равные интервалы времени из различных точек роста плодов и стебля брали образцы и измеряли их радиоактивность. Оказалось, что скорость передвижения вновь синтезированных соединений с восходящим током весьма значительна: днем на солнечном свету — 50—100 сантиметров в минуту! И самое удивительное: раньше считали, что весь углерод растений в органических веществах образуется из углекислоты воздуха, хотя его там сотые доли процента, а теперь удалось доказать, что растениями интенсивно — используются углекислота и соли угольной кислоты, содержащиеся в почве. Они активно транспортируются из корней в листья. Там в результате фотосинтеза из них образуются углеводы и идет синтез органических веществ. Отсюда следовал практически важный вывод: для повышения урожайности необходимо вносить соли угольной кислоты в почву, обогащать почву углекислотой. Можно вносить в почву и так называемые зеленые удобрения, например, запахивать многолетние травы; примерно через 0—30 дней начинается выделение углекислоты, которое продолжается практически все лето.