XVIII. Кино 45 страница

Лунно-месячный ритм (29, 4 сут) соответствует периодичности изменения уровня мор. приливов и проявляется в ритмичности вылупления из куколок насекомых, выплаживающихся в прибрежной зоне, в цикле размножения червя палоло, нек-рых водорослей и мн. др. животных и растений. Близок лунно-месячному ритму и менструальный цикл женщин.

Годичный (сезонный) ритм изменения численности и активности животных, роста и развития растений широко известен. Годичные ритмы у животных и растений во мн. случаях регулируются изменениями длины светового дня (см. фотопериодизм), темп-ры и др. клима-тич. факторов.

Б. р.- не только непосредств. реакция на изменения внеш. условий. Он сохраняется в искусств, условиях - при постоянном освещении, темп-ре, влажности и атм. давлении, причём продолжительность каждого периода Б. р. в таких условиях почти не зависит от интенсивности обменных процессов. Напр., на суточный ритм спорообразования нек-рых водорослей не влияют химич. вещества, тормозящие обменные процессы; массовое вылупление мух дрозофил повторяется в темноте через каждые 24 ч и не зависит от темп-ры (при колебаниях её в пределах от 16 до 26°С); в аквариуме длительно сохраняется лунная периодичность открывания створок морских моллюсков; всхожесть семян, хранящихся в темноте и при постоянной темп-ре (в пределах от -22 до +45°С), отчётливо меняется соответственно сезону. В постоянных условиях солнечно-суточный ритм обычно превращается в т. н. циркадный ритм с периодом, типичным для каждого объекта и несколько отличающимся от 24 ч. Циркадная периодичность возникает у выращенных в постоянных условиях организмов после кратковрем. изменения этих условий, что доказывает врождённую предрасположенность к такому ритму. Так, близкая к обычной ритмич. активность возникает у дрозофил, выращиваемых в темноте, после одной вспышки света длительностью 0, 5 мсек.

Существуют 2 точки зрения на природу Б. р.: 1) Б. р. основаны на происходящих в организме строго периодич. физ.-химич. процессах - " биологических часах". Изменения внешних условий служат сигналами времени, к-рые могут сдвигать фазы ритма. При постоянстве условий ритмичность полностью спонтанна, что доказывается несовпадением циркадного ритма с колебаниями геофизич. факторов. 2) Организм воспринимает циклы проникающих геофизич. факторов (геомагнитное поле, космич. лучи и т. д.). Собственная система измерения времени, если она имеется, играет вспомогат. роль. Изменения освещения и температуры могут сдвигать фазу Б. р. по отношению к геофизич. циклу. Под влиянием неестественных для организма, но постоянных условий может возникнуть регулярный сдвиг фазы Б. р.

Лит.: БюннингЭ., Ритмы физиологических процессов, пер. с нем., М., 1961; Биологические часы. Сб. ст., пер. с англ., М., 1964. В. Б. Чернышёв.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ, научно-исследовательские учреждения, предназначенные для всестороннего стационарного изучения растений и животных в естественных (природных) условиях и проведения экспериментальных исследований. На Б. с. разрабатываются также проблемы, связанные с решением вопросов большого практич. значения (акклиматизация, рыболовство, рыборазведение, освоение пустынь, высокогорных р-нов, повышение биологич. продуктивности природных комплексов и т. п.). Б. с. расположены в р-нах, отличающихся спецификой природных условий (Б. с. морские, пресноводные, лесные, степные, пустынные, высокогорные, тропические, арктические и т. д.) и своеобразием населяющих их живых организмов.

Первыми Б. с. были морские; их возникновение связано с расширением интереса биологов за пределы систематики и морфологии и усиленным изучением физиологии и эмбриологии (30-40-е гг. 19 в.). Толчок к развитию ряда общебиологич. проблем (филогения, соотношение онтогенеза и филогенеза, взаимоотношения организма со средой и т. д.), вызванный учением Ч. Дарвина, ещё более усилил этот интерес. Попытки нем. естествоиспытателя К. Фохта организовать стационарную науч. морскую лабораторию не увенчались успехом. В 1859 возникла первая небольшая лаборатория " морской зоологии и физиологии" в Конкарно (Франция). Однако лишь блестящие открытия в области эмбриологии рус. учёных А. О. Ковалевского и И. И. Мечникова (60-е гг. 19 в.), осуществлённые на мор. животных Средиземного м., убедили в необходимости организации крупных Б. с. В 1869 по инициативе Н. Н. Миклухо-Маклая 2-й съезд рус. естествоиспытателей принял решение об организации Б. с. на Чёрном м. и поручил его осуществление Новороссийскому (Одесскому) об-ву естествоиспытателей, к-рое и основало в 1871 Б. с. в Севастополе. В 1892 Севастопольская Б. с. перешла в ведение Петерб. АН. Во главе станции стал А. О. Ковалевский, к-рый расширил и переоборудовал её в крупнейшую русскую Б. с. В 1874 по инициативе А. Дорна и в основном на его средства, а также на средства учёных всего мира и субсидии ряда государств (в т. ч. России) была открыта Неаполитанская зоологическая станция. Были основаны французская Б. с. в Роскофе (1872), Вимерё (1874), в Баньюльсе и Андуме (под Марселем). В 1881 Н. Н. Миклухо-Маклай добился организации Б. с. в окрестностях Сиднея (Австралия); проф. Киевского ун-та А. Коротнев организовал в Виллафранке (Франция) русскую Б. с. (1886). В США крупнейшая мор. Б. с. была создана в 1888 в Вудс-Холе (шт. Массачусетс). Крупнейшая Б. с. в Англии - Плимутская - создана в 1888. В 1881 в России на Белом м. была осн. Соловецкая Б. с. Петерб. об-ва естествоиспытателей; в 1899 она была перенесена на Мурманское побережье Кольского зал., где благодаря тёплому атлантическому течению фауна отличается богатством и разнообразием. На Севастопольской и Мурманской Б. с. было изучено распределение животных в Севастопольской бухте и Кольском зал. На Астраханской (1898) и Бакинской (1912) Б. с. велись преим. рыбохозяйств. исследования. Во всём мире насчитывается (1970) ок. 200 морских Б. с.

Организация пресноводных Б. с. связана с развитием лимнологии и гидробиологии и изучением биологич. продуктивности водоёмов. В 1888 была осн. Б. с. на Почерницком пруду в Чехии, в 1890 -Плёнская гидробиологич. станция (Германия), в 1891 - первая рус. пресноводная Б. с. на оз. Глубоком, близ Москвы. Позднее в России возникли Б. с.: на Боло-говском оз. (1896, позже перенесена на оз. Селигер и названа Бородинской в честь её основателя И. П. Бородина), Волжская - в Саратове (1900), Косинская - близ Москвы (1908-40), Днепровская - в Киеве (1908) и Звенигородская (1910).

Возникновение Б. с., посвящённых изучению наземной фауны и флоры, относится к более позднему периоду 20 в. и связано с развитием экологич. исследований. Ряд Б. с. изучает жизненные условия лесов, степей, пустынь, тропиков, высокогорных р-нов, полярных областей. Нек-рые Б. с., лежащие на путях перелётов птиц (напр., на о. Гельголанд), используются для их изучения при помощи массового кольцевания. Своеобразными Б. с. являются заповедники.

После Окт. революции сеть Б. с. в СССР стала быстро расти. АН СССР и АН союзных республик, а также крупнейшие ун-ты СССР имеют собственные Б. с. Так, напр., АН СССР принадлежат: Мурманская Б. с. (перенесённая в 1936 в Дальнезеленецкую губу и преобразованная в 1958 в Мурманский морской биологич. ин-т Кольского филиала АН СССР), Байкальская лимнологич. станция (1928, преобразована в 1961 в Лимнологич. ин-т), н.-и. станция " Борок" им. Н. А. Морозова (преобразована в 1962 в Ин-т биологии внутр. вод, расположен на Рыбинском водохранилище) и др.; АН УССР принадлежат: Севастопольская Б. с. (преобразованная в 1963 в Ин-т биологии южных морей); научно-экспериментальная Б, с. в Коми АССР, Б. с. в Калининградской обл., Куйбышевская Б. с., Ка-радагская Б. с. на Чёрном м. (1914); Херсонская гидробиологич. база, экспериментальная база " Александрия" и др.; АН Арм. ССР - Севанская гидробиологич. станция; АН Кирг. ССР - Б. с. на о. Иссык-Куль; МГУ- Б. с. на Белом м. (1938). За годы Сов. власти работа Б. с. приобрела специализированное направление, особенно рыбохозяйсгвенное: Всесоюзный н.-и. ин-т морского рыбного х-ва и океанографии, Гос. н.-и. ин-т озёрного и речного рыбного х-ва и Всеросс. н.-и. ин-т прудового рыбного х-ва имеют широкую сеть Б. с., на к-рых проводятся исследования, связанные с разработкой биологич. основ рационального использования и воспроизводства рыбных и др. (животных и растит.) ресурсов морей и внутр. водоёмов. Варзобская горно-ботаническая станция, Памирская база АН Тадж. ССР, Горно-таёжная станция им. В. Л. Комарова (Приморский край) Дальневост. филиала Сиб. отделения АН СССР и др. разрабатывают проблемы освоения природных ресурсов горных территорий. Вопросами освоения пустынь занимаются, напр., Репетекская песчано-пустынная станция (1912) АН Туркм. ССР, Небит-Дагская агролесомелиоративная станция, Приаральская и туркм. опытные станции растениеводческого направления. Вопросы растениеводческой и животноводческой практики разрабатывает особая сеть сельскохозяйственных и зоотехнических станций. На мн. Б. с., помимо исследовательской работы, проводится летняя учебная и производств, практика студентов вузов. Запросы, выдвигаемые ср. школой, удовлетворяют спец. школьные Б. с. юных натуралистов.

Лит.: Келлер К., Жизнь моря. Животный н растительный мир моря, его жизнь н взаимоотношения, пер. с нем. с добавлением новой отдельной части " Жизнь русских морей" П. Ю. Шмидта, 2 изд., СПБ, 1905; 3ернов С. А., Общая гидробиология, М. - Л., 1949; Виноградов К. А., Очерки по истории отечественных гидробиологических исследований на Черном море, К., 1958; 3енкевия Л. А., Биология морей СССР, М., 1963; Кofoid Ch. A., The biological stations of Europe, Wash., 1910; Lenz F., Limnologische Laboratorien, в кн.: Handbuch der biologischen Arbeitsmethoden, hrsg. von E. Abderhalden, Abt. 9, Tl 2, Lfg 232, В.- W., 1927; Vaughan T. W., International aspects of oceanography, Wash., 1937; L i 1 1 i e F. K., The woods hole marine biological laboratory, Chi., 1944; Jack H. A., Biological field stations of the world, " Chronica botanica", 1945, v. 9, № 1; H i a t t R. W. (ed.), W'9rld directory of hydrobiological and fisheries institutions, Wash., 1963.

A. E. Гайсинович.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ, ритмич. повторение биологии, явлений в сообществах организмов (популяциях, биоценозах), служащее приспособлением к циклич. изменениям условий их существования. Б. ц. входят в более общее понятие - биологические ритмы, включающее все ритмически повторяющиеся биология, явления. Б. ц. могут быть суточными, сезонными (годовыми) или многолетними. Суточные Б. ц. выражаются в закономерных колебаниях физиологич. явлений и поведения животных в течение суток (см. Активности цикл). В основе их лежат автоматич. механизмы, к-рые корректируются воздействием внешних факторов - суточными колебаниями освещённости, темп-ры, влажности и др. В основе сезонных Б. ц. лежат те же изменения обмена веществ, регулируемые у животных с помощью гормонов. В разные сезоны меняются состояние и поведение организмов в пределах популяции или биоценоза: происходит накопление (расходование) резервных веществ, смена покровов (линька), начинаются (заканчиваются) размножение, миграции животных, спячка и др. сезонные явления. Будучи в значит, мере автоматизированными, эти явления корректируются внешними влияниями (состоянием погоды, запасов пищи и т. п.). Многолетние Б. ц. обусловливаются циклич. колебаниями климата и др. условий существования (в связи с изменением солнечной активности и др. космич. или планетарных факторов); такие Б. ц. совершаются в популяциях и биоценозах и выражаются в колебаниях размножения и численности отдельных видов (см. Динамика численности животных, Волны жизни), в расселении популяции в новые места или вымирании её части. Эти явления - суммированный результат циклич. изменений популяций и биоценозов и колебаний условий их существования, гл. обр. климата.

Лит.: Щерби невский Н. С., Пустынная саранча шистоцерка, М., 1952 Наумов Н. П., Экология животных 2 изд., М., 1963; Биологические часы. Сб. ст. пер. с англ., М., 1964; Мартека В., Био ника, пер. с англ., М., 1967; Эмме А. М. Биологические часы, Новосибирск. 1967

Н. П. Наумов.

" БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ", условный термин, обозначающий способность живого организма ориентироваться во времени. Основа " Б. ч." - строгая периодичность протекающих в клетках физ.-химич. процессов, скорость к-рых закономерно меняется. Ритм этих изменений наследственно закреплён естеств. отбором и связан с циклич. изменениями геофизич. факторов. Предложен ряд химич., физич. и математич. моделей " Б. ч." Нек-рые исследователи считают, что в основе " Б. ч." лежит способность организмов воспринимать циклич. колебания проникающих геофизич. факторов (суточная и сезонная периодичность электрич. и магнитного поля Земли, солнечной и космич. радиации и др.). У животных возникает связанная с " Б. ч." система измерения времени, позволяющая отсчитывать любые его интервалы (условный рефлекс на время). См. также Биологические ритмы.

Лит.: Эмме А. М.. Биологические часы, Новосибирск, 1967; Мартека В., Бионика, пер. с англ., М., 1967, с. 11-31.

В. Б. Чернышёв.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Сибирского отделения АН СССР, разрабатывает теоретические основы рационального использования, восстановления и обогащения биологич. ресурсов Сибири. Находится в Новосибирске. Организован в 1944 в составе Зап.-Сиб. филиала АН СССР под назв. Медико-биологический, в 1955 переименован в Б. и. В 1958 ин-т вошёл в состав вновь организованного Сиб. отделения АН СССР. В ин-те имеются лаборатории по зоологическому профилю, микробиологии и вирусологии насекомых, лесоведению, цитологии и апомиксису растений. С первых лет ин-т занимался широким исследованием флоры, особенно лекарственных растений, и фауны Сибири. С 1950 проводились исследования с целью разработки теоретич. основ охраны и увеличения поголовья охотничье-промысловых животных, освоения целинных и залежных земель, улучшения лугов, выращивания полезащитных лесных полос, ландшафтной типизации очагов природных инфекций. С 1959 ведутся исследования по экологии животных, по борьбе с гнусом и подкожными оводами, по разработке биологич. методов борьбы с вредителями леса и с. х-ва, по управлению динамикой численности популяций отдельных видов в зооценозах, по выяснению роли перелётных птиц в распространении арбовирусов, по цитологии и апомиксису растений. Ин-т имеет очную и заочную аспирантуру, издаёт " Труды Биологического института" (с 1956), выпуски - " Новые и малоизвестные виды фауны Сибири" (с 1965) и отдельные тематич. сборники и монографии. Из Б. и. выделились Центральный сибирский ботанический сад (в 1955) и Ин-т почвоведения и агрохимии Сиб. отделения АН СССР (в 1968).

Лит.: Черепанов А. И., Состояние и задачи исследований в Биологическом институте Западно-Сибирского филиала АН СССР, " Изв. АН СССР. Серия биологич.", 1958, № 2; его же, О состоянии и перспективах зоологических исследований в Биологическом институте, " Тр. Биологического ин-та Сибирского отделения АН СССР", 1959, в - 5. А. М. Черепанов.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ, предназначен для медико-биологич. экспериментов, связанных с космич. полётами. Б. и. с. 3. имеют на борту подопытных животных и др. организмы - растения, бактерии и т. п. (напр., " Космос-110"). В ряде случаев медико-биологич. эксперименты проводились на спутниках, имеющих другое осн. назначение, напр, на сов. кораблях-спутниках, пуски к-рых были осуществлены с целью подготовки первых полётов человека в космос.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ЗАЩИТЫ РАСТЕНИИ от вредителей и болезней, использование межвидовых и внутривидовых взаимоотношений ъ биоценозах и биологич. особенностей их обитателей (компонентов) с целью контроля численности и вредоносности организмов, повреждающих с.-х. растения. См. Защита растений.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ МУЗЕЙ им. К. А. Тимирязева, в Москве, культурно-просветительное учреждение общебиологич. профиля. Открыт 7 мая 1922 при кафедре биологии Коммунистич. ун-та им. Я. М. Свердлова. Первым директором музея был Б. М. Завадовский, сыгравший большую роль в разработке принципов организации музея нового мировоззренческого типа. Н. К. Крупская писала: " Когда я смотрела естественно-исторический музей при Свердловском университете, организованный т. За-вадовским и его группой, я думала, как бы приветствовал Ильич устройство такого музея..." (" Советский музей", 1934, № 1, с. 5). В 1934 музей получил при содействии А. М. Горького постоянное помещение на М. Грузинской ул. Фонды Б. м. включают ряд уникальных предметов и коллекций, в т. ч. материалы, связанные с жизнью и деятельностью К. А. Тимирязева, И. В. Мичурина и др. учёных; собрание скульптурных портретов первобытных людей, выполненное М. М. Герасимовым, собрание представителей фауны СССР - чучела и тушки животных и птиц (в т. ч. из собраний рус. учёных Е. П. Спангенберга, М. А. Мензбира, П. П. Сушкина и др.); чучела и скульптуры с.-х. животных, ценные ботанич. собрания натуральных и гербаризированных материалов, отражающих различные этапы и методы работы по созданию новых сортов с.-х. растений и пород животных. В 1966 в Б. м. была организована экспозиция " Основы молекулярной биологии, генетики и селекции". В Б. м. демонстрируются открытый Н. И. Вавиловым закон гомологич. рядов в наследств, изменчивости, а также составленная им карта с обозначением центров происхождения культурных растений.

В 1970 в 17 залах Б. м. демонстрировались экспозиции на след, темы: строение Солнечной системы, возникновение и развитие нашей планеты; происхождение и развитие жизни на Земле; происхождение и становление человека; многообразие растит, мира; многообразие животного мира; биология и физиология растений (жизнь растений); жизнь и деятельность К. А. Тимирязева; биология и физиология животных и человека; эволюц. учение Ч. Дарвина; учение акад. И. П. Павлова о высшей нервной деятельности; жизнь и деятельность, принципы и методы работы И. В. Мичурина; методы работы и достижения сов. селекционеров в растениеводстве; методы работы и достижения сов. селекционеров в животноводстве; основы генетики и селекции; человек и природа. В Б. м. периодически организуются выставки по цветоводству, садоводству, аквариумному рыбоводству и т. д.; экскурсии проводятся более чем по 40 темам. Ежегодно Б. м. на базе своей экспозиции проводит св. 3, 5 тыс. тематич. экскурсий. И. П. Кряжин.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряжённых частиц (альфа-частиц, бета-излучения, протонов) и нейтронов.

Исследования Б. д. и. и. были начаты сразу после открытия рентгеновского излучения (1895) и радиоактивности (1896). В 1896 рус. физиолог И. Р. Тарханов показал, что рентгеновское излучение, проходя через живые организмы, нарушает их жизнедеятельность. Особенно интенсивно стали развиваться исследования Б. д. и. и. с началом применения атомного оружия (1945), а затем и мирного использования атомной энергии (см. Радиобиология).

Для Б. д. и. и. характерен ряд общих закономерностей. 1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии. Так, энергия, поглощённая телом млекопитающего животного или человека при облучении смертельной дозой, при превращении в тепловую привела бы к нагреву тела всего на 0, 001 °С. Попытка объяснить " несоответствие" количества энергии результатам воздействия привела к созданию теории мишени (см. Мишени теория), согласно к-рой лучевое повреждение развивается при попадании энергии в особенно радиочувствит. часть клетки - " мишень". 2) Б. д. и. и. не ограничивается подвергнутым облучению организмом, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется действием на наследственный аппарат организма. Именно эта особенность очень остро ставит перед человечеством вопросы изучения Б. д. и. и. и защиты организма от излучений. 3) Для Б. д. и. и. характерен скрытый (латентный) период, т. е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу. Продолжительность латентного периода может варьировать от неск. мин до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма и наблюдаемой функции (рис. 1, 3). Так, при облучении в очень больших дозах (десятки тыс. рад) можно вызвать " смерть под лучом", длительное же облучение в малых дозах ведёт к изменению состояния нервной и др. систем, к возникновению опухолей спустя годы после облучения.
[ris]

Рис. 1. Влияние дозы облучения на число (%) и сроки выживания клеток костного мозга крыс.

Радиочувствительность разных видов организмов различна. Смерть половины облучённых животных (при общем облучении) в течение 30 суш после облучения (летальная доза - ЛД 50/30) вызывается следующими дозами рентгеновского излучения: морские свинки 250 р, собаки 335 р, обезьяны 600 р, мыши 550 - 650 р, караси (при 18°С) 1800 р, змеи 8 000-20000 р. Более устойчивы одноклеточные организмы: дрожжи погибают при дозе 30 000 р, амёбы - 100 000 р, а инфузории выдерживают облучение в дозе 300 000 р. Радиочувствительность высших растений тоже различна: семена лилии полностью теряют всхожесть при дозе облучения 2000 р, на семена капусты не влияет доза в 64 000 р.

Большое значение имеют также возраст (рис. 2), физиол. состояние, интенсивность обменных процессов организма, а также условия облучения. При этом, помимо дозы облучения организма, играют роль: мощность, ритм и характер облучения (однократное, многократное, прерывистое, хроническое, внешнее, общее или частичное, внутреннее), его фи-зич. особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм (рентгеновское и гамма-излучение проникает на большую глубину, альфа-частицы до 40 мкм, бета-частицы - на неск. мм), плотность вызываемой излучением ионизации (под влиянием альфа-частиц она больше, чем при действии др. видов излучения). Все эти особенности воздействующего лучевого агента определяют относительную биологическую эффективность излучения. Если источником излучения служат попавшие в организм радиоактивные изотопы, то огромное значение для Б. д. и. и., испускаемого этими изотопами, имеет их химич. характеристика, определяющая участие изотопа в обмене веществ, концентрацию в том или ином органе, а следовательно, и характер облучения организма.
[ris]

Рис. 2. Выживаемость облучённых мышей (ЛД 50/30) в зависимости or возраста.

Первичное действие радиации любого вида на любой биол. объект начинается с поглощения энергии излучения, что сопровождается возбуждением молекул и их ионизацией. При ионизации молекул воды (косвенное действие излучения) в присутствии кислорода возникают активные радикалы (ОН^- и др.), гидратарованные электроны, а также молекулы перекиси водорода, включающиеся затем в цепь химических реакций в клетке. При ионизации органич. молекул (прямое действие излучения) возникают свободные радикалы (см. Радикалы свободные), к-рые, включаясь в протекающие в организме химич. реакции, нарушают течение обмена веществ и, вызывая появление несвойственных организму соединений, нарушают процессы жизнедеятельности. При облучении в дозе 1000 р в клетке средней величины (10~⁹ г) возникает ок. 1 млн. таких радикалов, каждый из к-рых в присутствии кислорода воздуха может дать начало цепным реакциям окисления, во много раз увеличивающим количество изменённых молекул в клетке и вызывающим дальнейшее изменение надмолекулярных (субмикроскопич.) структур. Выяснение большой роли свободного кислорода в цепных реакциях, ведущих к лучевому поражению, т. н. кислородного эффекта, способствовало разработке ряда эффективных радиозащитных веществ, вызывающих искусственную гипоксию в тканях организма. Большое значение имеет и миграция энергии по молекулам биополимеров, в результате к-рой поглощение энергии, происшедшее в любом месте макромолекулы, приводит к поражению её активного центра (напр., к инактивации белка-фермента). Физич. и физико-химич. процессы, лежащие в основе Б. д. и. и., т. е. поглощение энергии и ионизация молекул, занимают доли сек (рис. 3).

Последующие биохимич. процессы лучевого повреждения развиваются медленнее. Образовавшиеся активные радикалы нарушают нормальные ферментативные процессы в клетке, что ведёт к уменьшению кол-ва богатых энергией (ма-кроэргических) соединений. Особенно чувствителен к облучению синтез дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) в интенсивно делящихся клетках. Т. о., в результате цепных реакций, возникающих при поглощении энергии излучения, изменяются мн. компоненты клетки, в т. ч. макромолекулы (ДНК, ферменты и др.) и сравнительно малые молекулы (аденозинтрифосфорная к-та, коферменты и др.). Это приводит к нарушению ферментативных реакций, физиологич. процессов и клеточных структур.

[ris]

Рис. 3. Схема развития лучевого повреждения (в центре) и методы воздействия на него (справа).

Воздействие ионизирующего излучения вызывает повреждение клеток. Наиболее важно нарушение клеточного деления - митоза. При облучении в сравнительно малых дозах наблюдается временная остановка митоза. Большие дозы могут вызвать полное прекращение деления или гибель клеток. Нарушение нормального хода митоза сопровождается хромосомными перестройками, возникновением мутаций, ведущими к сдвигам в генетич. аппарате клетки, а следовательно, к изменению последующих клеточных поколений (цитогенетич. эффект.) При облучении половых клеток многоклеточных организмов нарушение генетич. аппарата ведёт к изменению наследств, свойств развивающихся из них организмов (см. Генетическое действие излучений). При облучении в больших дозах происходит набухание и пикноз ядра (уплотнение хроматина), затем структура ядра исчезает. В цитоплазме при облучении в дозах 10 000-20 000 р наблюдаются изменение вязкости, набухание протоплазматич. структур, образование вакуолей, повышение проницаемости. Всё это резко нарушает жизнедеятельность клетки.

Сравнит, изучение радиочувствительности ядра и цитоплазмы показало, что в большинстве случаев чувствительно к облучению ядро (напр., облучение ядер сердечной мышцы тритона в дозе неск. протонов на ядро вызвало типичные деструктивные изменения; доза в неск. тысяч раз большая не повредила цитоплазмы). Многочисл. данные показывают, что клетки наиболее радиочувствительны в период деления и дифференцировки: при облучении поражаются прежде всего растущие ткани. Это делает облучение наиболее опасным для детей и беременных женщин. На этом же основана и радиотерапия опухолей - растущая ткань опухоли погибает при облучении в дозах, которые меньше повреждают окружающие нормальные ткани.

Возникающие в облучаемых клетках изменения ведут к нарушениям в тканях, органах и жизнедеятельности всего организма. Особенно выражена реакция тканей, в к-рых отд. клетки живут сравнит, недолго. Это слизистая оболочка желудка и кишечника, к-рая после облучения воспаляется, покрывается язвами, что ведёт к нарушению пищеварения и всасывания, а затем к истощению организма, отравлению его продуктами распада клеток (токсемия) и проникновению бактерий, живущих в кишечнике, в кровь (бактериемия). Сильно повреждается кроветворная система, что ведёт к резкому уменьшению числа лейкоцитов в периферич. крови и к снижению её защитных свойств. Одновременно падает и выработка антител, что ещё больше ослабляет защитные силы организма. (Уменьшение способности облучённого организма вырабатывать антитела и тем самым противостоять внедрению чужеродного белка используется при пересадке органов и тканей - перед операцией пациента облучают.) Уменьшается и количество эритроцитов, с чем связано нарушение дыхат. функции крови. Б. д. п. и. обусловливает нарушение половой функции и образования половых клеток вплоть до полного бесплодия (стерильности) облучённых организмов. Важную роль в развитии лучевого поражения животных и человека играет нервная система. Так, у кроликов смертельный исход при облучении в дозе 1000 р часто определяется нарушениями в центр, нервной системе, вызывающими остановку сердечной деятельности и паралич дыхания. Исследования биоэлектрич. потенциалов мозга облучённых животных и людей, подвергающихся лучевой терапии, показали, что нервная система раньше др. систем организма реагирует на радиационное воздействие. Облучение собак в дозе 5-20 р и хронич. облучение в дозе 0, 05 р при достижении дозы в 3 р ведёт к изменению условных рефлексов. Большую роль в развитии лучевой болезни играют и нарушения деятельности желез внутренней секреции.

Для Б. д. и. и. характерно последействие, к-рое может быть очень длительным, т. к. по окончании облучения цепь биохимич. и физиологич. реакций, начавшихся с поглощения энергии излучения, продолжается долгое время. К отдалённым последствиям облучения относятся изменения крови (уменьшение числа лейкоцитов и эритроцитов), нефросклероз, циррозы печени, изменения мышечных оболочек сосудов, раннее старение, появление опухолей (см. Бластомогенное действие излучений). Эти процессы связаны с нарушением обмена веществ и нейроэндокринной системы, а также повреждением генетич. аппарата клеток тела (соматические мутации).