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20 Jahre Tschernobyl: Strahlen induzierte Effekte auf Tier- und Pflanzenwelt

Die Wirkung radioaktiver Strahlung auf die Die Wirkung radioaktiver Strahlung auf die Die Wirkung radioaktiver Strahlung auf die TierTierTier--- und Pflanzenwelt der Tschernobylregion und Pflanzenwelt der Tschernobylregion und Pflanzenwelt der Tschernobylregion

und Deutschlandsund Deutschlandsund Deutschlands

Rudolf K. AchaziFreie Universität Berlin –Ökotoxikologie-


Kiev

GhosttownGhosttownWolvestownWolvestown


SchSchäätzung der Anzahl von Nuklearunftzung der Anzahl von Nuklearunfäällen vonllen von1944 bis 20051944 bis 2005

Verseuchung der Erde durch Verseuchung der Erde durch Kernwaffenversuche und das Kernwaffenversuche und das

ChernobylChernobyl--DesasterDesaster

AnzahlForschung/Entwicklung/ Forschung/Entwicklung/ Industrie/AKWIndustrie/AKW

7171

MilitMilitäärr(Raketen, Flugzeug, Schiff)(Raketen, Flugzeug, Schiff)

7070

WeltraumWeltraum 66bekannte Gesamtzahlbekannte Gesamtzahl 147147

Durchschnittliche Anzahl der Nuklearunfälle pro

Jahr: 2,25 !!


Verteilung der RadioaktivitVerteilung der Radioaktivitäät t üüber Europa auf Grund der ber Europa auf Grund der Wetterbedingungen zwischen dem 26. April und 4. Mai 1986Wetterbedingungen zwischen dem 26. April und 4. Mai 1986


137Cs Deposition in Europa137Cs Deposition in Europa


Anzahl der betroffenen Siedlungen (Sied.) und Menschen Anzahl der betroffenen Siedlungen (Sied.) und Menschen (Men) in der Ukraine, Russland(Men) in der Ukraine, Russland und Weiund Weißßrusslandrussland (1989)(1989)

137Cs-Belastung

(Ci/km²)

Weißrussland Russland Ukraine

Siedlungen 5 - 15 937 413 202Menschen 267200 113100 204200Siedlungen 15 - 40 330 167 67Menschen 95700 80900 29700Siedlungen > 40 70 26 23Menschen 9700 4600 19200


1. Wie ver1. Wie veräändert ionisierende Strahlung das ndert ionisierende Strahlung das ÖÖkosystem Wald ?kosystem Wald ?Wissenschaftliche Untersuchungen auf Long Island (USA) und Wissenschaftliche Untersuchungen auf Long Island (USA) und in in SSüüdd--OstOst--ManitobaManitoba (Kanada)(Kanada)

2. Wie ver2. Wie veräänderte der AKWnderte der AKW--Unfall in Chernobyl das Unfall in Chernobyl das WaldWaldöökosystem im unmittelbaren Umkreis des kosystem im unmittelbaren Umkreis des Kernkraftwerks ?Kernkraftwerks ?Wirkung auf die Organismen des Wirkung auf die Organismen des ÖÖkosystems zwischen 1986 kosystems zwischen 1986 und 2005und 2005Wirkung der ionisierenden Strahlung auf molekularbiologischemWirkung der ionisierenden Strahlung auf molekularbiologischem, zellulzelluläärem,rem, morphologischem morphologischem und verhaltensbiologischem Niveau verhaltensbiologischem Niveau der Organismender Organismen

3. Die Fernwirkung des 3. Die Fernwirkung des ChernobylChernobyl--DesastersDesastersBelastung von Lebensmittel, Wildpflanzen undBelastung von Lebensmittel, Wildpflanzen undWildtieren in DeutschlandWildtieren in Deutschland


Wie verWie veräändert ionisierende Strahlung das ndert ionisierende Strahlung das ÖÖkosystem kosystem Wald ?Wald ?

Wirkung von ionisierender Strahlung unter kontrollierten Bedingungen im Freiland bei langanhaltender Bestrahlung eines

Eichen-Buchen-Waldes mit einem Gamma (137Cs)-Strahler

a.a. Untersuchung auf Long Island (USA)Untersuchung auf Long Island (USA)

b. Untersuchung in b. Untersuchung in SSüüdd--OstOst--ManitobaManitoba (Kanada)(Kanada)


Freilanduntersuchungen zur Exposition mit radioaktiver StrahlungFreilanduntersuchungen zur Exposition mit radioaktiver Strahlung

A: Untersuchungen mit 137Cs-Strahlen in einem Eichen-Kiefern-Wald auf Long Island

Seit 1961 chronische Exposition der Waldökosystems durch Punktquelle mit 9500 Ci/20h/Ta. Die Strahlung nimmt mit der Entfernung geometrisch ab. Schon nach 6 Monaten wurde durch die Dosis von >345 Röntgen eine sterile Zone geschaffen, nach 15 Jahren war die innere Zone tot.

nach 6 Monaten nach 15 Jahren


Einfluss der 137CsEinfluss der 137Cs--Strahlung auf die Strahlung auf die BiodiversitBiodiversitäätt der der ÖÖkosystems Eichenkosystems Eichen--Kiefernwald in konzentrischen Kreisen um die Kiefernwald in konzentrischen Kreisen um die

Strahlungsquelle auf Long Island (USA)Strahlungsquelle auf Long Island (USA)

Zone 1:> 345 R/Tag

sterile Zone

Zone 2:> 200 R/Tag

zentrale gestörte Zone ohne Gefäßpflanzen;nur Moose und Flechten; dominant: Cladonia cristatella

Zone 3:<200 - >150 R/Tag

Seggenzone;dominant: Carex pensivania

Zone 4:<150 - >40 R/Tag

Strauchzone; dominant: Heidekrautarten (Vacciniumangustifolium, V. heterophyllum, Gaylusaccis baccata) und kurzstämmigen Eichen (Quercus ilicifolia)

Zone 5:<40 - >16 R/Tag

Eichenzone; dominant: hochwachsende Eichen (Quercus alba, Q. coccinata)

Zone 6:<2R/Tag

Eichen-Kiefern-Wald mit geringen akuten Schäden, aber keiner Mortalität; dominant: Pinus rigida


FieldField--IrradiatorIrradiator Gamma Gamma (Kanada 1973 ->??)

Ausgangs-zustand

nach 1 J.

nach 5 J.

nach 10 J.

nach 14 J. Bestrahlung &5 J. Erholung

Eichen-Kiefern-Wald

ExpositionsphaseStrahler:

137Cäsium (370 TBq)Belastung der Zone:

65 – 0,0005 mGy/h (19h/Tag)Baumarten:Jack Pine, Black Spurce,Balsam Fir>>> Willow, Aspen, Alder; BirchSträucher:Blaubeere, Haselnuss, KirscheKräuter:Erdbeere, Bunchbeere, SolidagoSeggen:Typha, Carex,

Erholungsphase:Wiederbesiedlung mit Kräutern, Sträuchern, Bäumen


Die Die ÖÖkosysteme kosysteme und Tiergruppen und Tiergruppen zeigen eine sehr zeigen eine sehr unterschiedliche unterschiedliche StrahlungsempStrahlungsemp--findlichkeitfindlichkeit..

Zu den Zu den sensitivsensitiv--stensten ÖÖkosystemen kosystemen zzäählt der hlt der Nadelwald,Nadelwald,zu den sensitivsten zu den sensitivsten Tiergruppen Tiergruppen SSääugetiere und ugetiere und VVöögel.gel.


Wie verWie veräänderte der AKWnderte der AKW--Unfall in Chernobyl das Unfall in Chernobyl das WaldWaldöökosystem im unmittelbaren Umkreis des kosystem im unmittelbaren Umkreis des

Kernkraftwerks ?Kernkraftwerks ?


Expositionsraten amExpositionsraten am26.4.1986 (R/h)26.4.1986 (R/h)


Unterschiede zwischen wissenschaftlichen Untersuchungen und Unterschiede zwischen wissenschaftlichen Untersuchungen und TschernobylTschernobyl--DesasterDesaster

Projekt Long Island (USA), Long Island (USA), FIG (Kanada)FIG (Kanada)

TschernobylTschernobyl(Ukraine)(Ukraine)

Dauer > 14 Jahre konstante Bestrahlung

ca. 10 Tage; Isotope in die Luft entlassen, mit Wind und Regen verbreitet, Belastung klingt ab

Isotope 137 Cäsium,fest montierter, punktförmiger Strahler

kurzlebige Nukleotide: 133Xe, 129+132Te, 131+133I, 239 Np, 89Sr, u.a.langlebige Nukleitide: 85Kr, 137Cs, 242Cm 38+239+240+241+242Pu, u.a.

betroffene Fläche

radial, mit Gradienten, ca. 0,025 km²

mehrere 100000 km² betroffen: gesamt Osteuropa, Skandinavien, England, Spanien, Italienbesonders stark betroffen: Weißrussland, Ukraine, Russland

betroffene Ökosysteme

Eichen-Kiefern-Wald

Wald, Ackerland, Siedlungen, Flusssysteme, Süß- und Salzwasserseen, Arktis (Biotransport)


Hauptspeicher und Hauptspeicher und FluxeFluxeder der RadionukleotideRadionukleotide im im

WaldWaldöökosystem und deren kosystem und deren Aufnahme in die PflanzenAufnahme in die Pflanzen

Verteilung der Radioaktivität in Sandboden


Verteilung von Verteilung von 137137Cs und Cs und 9090Sr im lehmigSr im lehmig--sandigen Boden in den sandigen Boden in den Jahren 1987 und 2000Jahren 1987 und 2000

Fixierte, extrahierbareund austausch-bare Anteile der Nukleotide im lehmigen Sand


Transfer der Transfer der RadionukleotideRadionukleotide

im im terrestrischem terrestrischem

ÖÖkosystemkosystem

Kreislauf innerhalb

der Nahrungs-

kette !


Wege der RadioaktivitWege der Radioaktivitäät im/aus dem t im/aus dem ÖÖkosystemkosystem

Naturnahes Ökosystem:Hohe Dauerbelastung, da es zu einem Dauerkreislauf der radioaktiven Teilchen kommt und der Export durch Entnahme von Organismen gering ist.

Naturfernes Ökosystem: Im landwirtschaftlich genutzten Ökosystem wird die Radioaktivität im gesamtem Pflughorizont verteilt, durch das K+ und Ca2+ des Düngers verdünnt und mit den Nutzpflanzen exportiert.


Die zeitliche Dynamik der StrahlenexpositionDie zeitliche Dynamik der Strahlenexposition

Phase126. April bis Mitte Mai

1986

Phase 2Sommer und Herbst

1986

Phase 3Winter 1986 bis >

2005akute Exposition

durch hohe Mengen an kurzlebigen

Radionukleotidenauf Pflanzen- und Bodenoberfläche

vor allem langlebigere Isotope wirksam,

Dosis auf Oberfläche ca. 10% des Ausgangs-

werts; Verlagerung der Radioaktivität in Streu

und Boden, Bioakkumulation in Pflanzen und Pilze

chronische Exposition durch

Bioakkumulation ()bei Transfer in die

Tiere durch Aufnahme von Pflanzen- und Bodenmaterial

99Mo, 132Te/I, 133Xe, 131J, 140Ba/La , 131J,129Tm, 89Sr,141,144Ce, 137Cs , 90Sr, 238-242Pu

γ > β

131J, 129Tm, 89Sr,141,144Ce,137Cs , 90Sr, 238-242Pu

β > γ

137Cs , 90Sr, 238-242Pu

β ≈ γ


Phase 1

roter Wald:Durch trockene Deposition von 60 -90% der kurz- und langlebigen Nukleotide wurden die Nadeln und Blätter der Bäume im Umkreis von 7 km extrem stark verstrahlt (5 mGy/h*w, absorbierte Dosis: 80-100 Gy): Bäume sterben und werden braunrot.



Phase 2Die Radioaktivität wurde vom oberen Teil der Pflanze auf die unteren Zweige gewaschen, dort sekundär deponiert (nasse Deposition).

Schädigung durch trockene Deposition

ungeschädigte Mitte

Schädigung durch sek. Deposition

Phase 31987: Auftreten erhöhter Mutationsraten;führt zu morphologischen Abnormalitä-ten bei Pflanzen ( ungewöhnl. Stammverzweigungen, Racemverdopp-lung, Hexenbesen, Farb- und Größen-veränderung bei Blättern und Blüten)

Nadelgigantismus


Schadenszone des Nadelwaldes rund um TschernobylSchadenszone des Nadelwaldes rund um Tschernobyl

Extern. γ- Dosis

[Gy]

Luftbelastung[mGy/h]

Intern. Dosis Nadeln [Gy]

Schadensbild

Todeszone: (4km²)

> 80-100 > 4 >100 Nadelbäume: totLaubbäume: teilgeschädigt

Subletal-zone(38 km²)

10-20 2-4 50-100 Vegetationspunkte: totNadelbäume: teilweise totLaubbäume: morphologisch

verändertZone mittlerer Schäden(120 km²)

4-5 0,4-2 20-50 Reproduktionspotential: reduziert

Nadeln: vertrocknetmorpholog. Veränderungen

Zone geringer Schäden

0,5-1,2 <0,2 <10 Nadelbäume: Störungen von Wachstum, Reproduktion und Morphologie


Effekte der radioaktiven Strahlung auf den Nadelwald rund um Effekte der radioaktiven Strahlung auf den Nadelwald rund um Tschernobyl: Tschernobyl: zeitliche Verzeitliche Veräänderungennderungen

VerVeräänderung der Populationsdichte der nderung der Populationsdichte der MesoMeso-- und Makrofauna und Makrofauna in Kiefernwald der in Kiefernwald der TschernobylregionTschernobylregion(Tiere(Tiere pro Flpro Fläächeneinheit)cheneinheit)

3 Monate nach dem Unfall

Entfernung zum AKW3 km 17 km 70 km

Anza

hl d

er T

iere

0

100

200

300

400

500

600

700


Entfernung vom AKW3 km 17 km 70 km

Anza

hl d

er T

iere

0

10

20

30

40

50


Entfernung zum AKW3 km 17km 70 km

Anza

hl d

er T

iere

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


Populationsdichte der Makrofauna auf dem Populationsdichte der Makrofauna auf dem belastetem Standort und einem Kartoffelacker belastetem Standort und einem Kartoffelacker

(Kontrolle)(Kontrolle) und deren Biomasse in Abhund deren Biomasse in Abhäängigkeit von ngigkeit von der Entfernung vom AKWder Entfernung vom AKW


Anzahl der Tiere

0 20 40 60 80 100 120

Regenwurm

Rw-Kokons

Diplopoden

Myrapoden

Käfer

Käfer-Larven

alle Tiere

Biomasse (g/m²)

3 km70 km


Effekt der Strahlung bei Nutz und WildtierenEffekt der Strahlung bei Nutz und Wildtieren

Pflanzenfressende Wildtiere (Elche, Hirsche, Rehe, Wildschweine) und Haustiere (Rinder, Ziegen, Schafe, Schweine) nehmen hohe Mengen an radiaaktiv-belastetem Pflanzenmaterial auf.

Eine Kuh z.B. frisst pro Tag 30% des Grases einer 150 m²Weide. Belastet werden: Darm, Schilddrüse (Jod-Akkumulation) & innere andere Organe (Leber, Milz, Blut)

Anzahl der belasteten HaustiereAnzahl der belasteten HaustiereRinder: >>100 Pferde: ca. 300Schafe: ca. 2000

außerdem Ziegen, Hunde, Hühner, z.T. freilaufend


Folgen fFolgen füür die belasteten Haustierer die belasteten Haustiere

einige Tiere sterben; reduzierte Kondition; starkes Abmagernerniedrigte KörpertemperaturKreislaufstörungen Oedemegestörtes Blutbildes (Leukopänie, Erythropänie, Thrombocytopänie Eosinophilie)erhöhter Blutzucker (1,5 – 2fach)reduzierte ImmunantwortUnterdrückung der Schilddrüsenfunktion (50 Gy -> 69%; 280 Gy -> 82%) bis totaler Verlust der Schilddrüse, Thyroxinunter NachweisgrenzeFortpflanzungsproblemeNachkommen von exponierten Müttern zeigen (a) reduziertes Geburtsgewicht, (b) reduzierte Gewichtszunahme, (c) ZwergwuchsFelldicke halbiert (Schafe)


Wo wirkt sich die Belastung stärker aus: bei Kollektivhaltung oder bei Privathaltung im Freiland?

Beispiel: 137Cs-Konzentration in Kuhmilch von Tieren aus Privathaltung im „Hausgarten“ oder Kollektivhaltung (Kolchose).


Folgen fFolgen füür im Sperrgebiet verbliebene, r im Sperrgebiet verbliebene, freilaufende Hunde und Hfreilaufende Hunde und Hüühnerhner

Nach 5-6 Monaten zeigte die Autopsie typische Syndrome der Strahlenkrankheit:reduziertes Körpergewichtreduzierte Fettreservenvergrößerte Lymphknotenvergrößerte Leber und MilzHämatome in Leber und Milzverdickte Auskleidung des Dünndarmskeine Eier in Nest oder in Ovarien.


Folgen fFolgen füür die Wildtierer die WildtiereErgebnisse in der 10 km Zone nach 4 Monaten

Vögel5 Arten nachweisbar(Artenzahl in Ukraine 344, d.h. 98,5% in Chernobyl nicht nachweisbar)keine toten Vögel aufindbar!Schwalben und Spatzen hatten normalen Nachwuchs

Säugetiere45 Arten aus 6 Ordnungen nachweisbar(Artenzahl in Europa 137, d.h. 67% in Chernobyl nicht nachweisbar)keine Auffälligkeiten in Aussehen und Verhalten nachweisbar

Kleine NagetiereHerbst 1986: Reduktion der Populationsdichte auf 50% bis 10%1986 und 1987: Anzahl der toten Embryonen vor der Präimplantation steigt auf 200 bis 300% im Vergleich zu Kontrollenmehr Embryonen werden resorbiertaber die Nachkommenzahl pro Weibchen bleibt normal


Effekte auf die Wassertiere, spez. FischeEffekte auf die Wassertiere, spez. Fische

Die Gewässer der Umgebung wurden extensiv radioaktiv verseucht, z.B. Kühlteich des AKW, Pripyat-Fluß, Kiew-Reseroir, Djeper, Schwarzes Meer, aber auch Gewässer in Westeuropa. Besonders gefährdet sind abgeschlossene Kleinseen.

Veränderungen der Belastung des Kühlteichwassers (1986-2002)


Bioakkumulation und Biomagnifikation bei Bioakkumulation und Biomagnifikation bei WassertierenWassertieren

137137Cs Belastung von Wasser, Cs Belastung von Wasser, Kleinkrebsen und Raubfisch (Hecht) Kleinkrebsen und Raubfisch (Hecht) im Vorsee (Deutschland) im Jahr im Vorsee (Deutschland) im Jahr 20022002

137Cs-belastung von Fried- und Raubfischen aus dem Kiew-Reservoir


Wirkung der ionisierenden Strahlung auf Wirkung der ionisierenden Strahlung auf verhaltensbiologischem, morphologischem, verhaltensbiologischem, morphologischem,

zellulzelluläärem, molekularbiologischem Niveau der rem, molekularbiologischem Niveau der OrganismenOrganismen


Genetische Effekte bei PflanzenGenetische Effekte bei Pflanzen

(1987) Schafgarbe, Mäusehirse & kanadisches Berufskraut: erhöhte Mutationsraten und morphologische Abnormalitäten (ungewöhnliche Verzweigung, Verdoppelung von Razemen, abnorme Farbe u. Größe von Blättern und Blüten).

(1986-1990) Kiefer: Hexenbesenbildung; Ausbildung schmalerer Jahresringe

(1986/87) Löwenzahn u.Ackerschmalwand (Arabinopsis): DNS-Stragbrüche; red. Reparaturrate, Absterben von Embryonen

Vergrößerte Nadeln bei Fichten


Wirkung der radioaktiven Strahlung auf die Erbinformation: Ausbildung von Strangbrüchen in den Doppelsträngen der Desoxyribonukleinsäure

Art/Jahr Dosis (µS/h)(Population)

DNS-Strangbrüche

Reparatur-effizienz

Löwenzahn / 1986

0,2 (Kontrolle)70300

7,8 ± 0,48,1 ± 0,510,8 ± 1,2

90 ± 694 ± 6100 ± 6

Ackerschmal-wand / 1986

0,2 (Kontrolle)2500

7,3 ± 0,46,8 ± 0,4

95 ± 670 ± 10

Ackerschmal-wand / 1987

0,2 (Kontrolle)100600

5,5 ± 0,827,5 ± 4,033,1 ± 5,2

100 ± 494 ± 4

100 ± 11

Anzahl der DNS-Stragbrüche nimmt bei Bestrahlung z.T. signi-fikant zu. Das Reparatursystem ist aber in der Regel in der Lage, die Schäden zu beheben.


MorphologischMorphologisch--histologische Verhistologische Veräänderungen von Kiefern durch nderungen von Kiefern durch den Tschernobyl Unfallden Tschernobyl Unfall

Die Strahlenbelastung beeinflusst u. a. die Ausbildung der Jahresringe und der Harzgänge


A. geringe. Belastung ( 31.8.1986: γ=0,09Gy, β=0,5) Baume zeigen keine äußeren Anormalitäten: regelmäßige Tracheiden, normale Dicke der Jahres-ringe in Folgejahren, einige Bäume weisen unregelmäßige Übergänge vom Früh- zum Spätholz auf

B. mittlere Belastung (31.8.1986: γ=0,15Gy, β=1,6), Holz zeigt Schädigung (Radiärstruktur und tertiäres Dickenwachstum der Tracheide gestört), normale Dicke der Jahresringe in Folgejahren,

C. hohe Strahlenbelastung (31.8.1986: γ=0,26Gy, β=3,7), alle Bäume durch AKW-Unfall geschädigt, stark gestörte Radiärstruktur, tertiäres Dicken-wachstum fällt in Folgejahren aus, Dicke der Jahresringe nimmt in Folgejahren ab.


Tiere: Auswirkungen auf die fluktuierende AsymmetrieTiere: Auswirkungen auf die fluktuierende Asymmetrie

Fluktuierende Asymmetrie bezeichnet geringe zufällige Abweichungen von der perfekten bilateralen Symmetrie paariger Strukturen von Tieren. Die fluktuierende Symmetrie kann für die Bioindikation in der Umweltforschung eingesetzt werden.Nach dem Tschernobyl Desaster wurden im Rahmen von Nach dem Tschernobyl Desaster wurden im Rahmen von VergleichsunterVergleichsunter--suchungensuchungen wurden bei 15 Arten wurden bei 15 Arten (4 Pflanzenarten, 4 (4 Pflanzenarten, 4 Insektenarten, 2 Fischarten, 1 Amphibienart, 1 Vogelart und 4 Insektenarten, 2 Fischarten, 1 Amphibienart, 1 Vogelart und 4 SSääugetierarten)ugetierarten) eine signifikant erheine signifikant erhööhte fluktuierende Symmetrie hte fluktuierende Symmetrie oder eine Abweichung im Phoder eine Abweichung im Phäänotyp bei Organismen der notyp bei Organismen der hochbehochbe--lastetenlasteten Standorte um das AKW Tschernobyl nachgewiesen.Standorte um das AKW Tschernobyl nachgewiesen.

Beobachtungen bei Chironomiden-larven aus dem Kühlteich von Chernobyl


Beispiele für fluktuierende Asymmetrie:a. Hirschkäfer: Geweihmorphologie der Männchenb. 3 Blattkäfer-Arten (Chrysomelida): Phaenotyp von Elytrenfarbe

und –musterc. Rauchschwalbe: Längenveränderung der Schwanzspieße

HirschkHirschkääferfer (Lucanus cervus)

Verglichen wurden die Männchen der Hirschkäferpopulationen der Standorte Kanev (Kontrolle) und Chernobyl (300-500µR) auf:

a. Geweihlänge/Thoraxlänge und Geweihlänge

b. fluktuierende Asymmetriec. Beziehung der fluktuierenden

Asymmetrie der Geweihe zur Verpaarung mit Weibchen


HirschkHirschkääferfer (Lucanus cervus)

Keine signifikanten Unterschiede zw-schen den Geweihlängen von verpaarten (grau) und unverpaarten Männchen

Keine Unterschiede im Längenverhältnis Geweih / Thorax bei den Männchen

der beiden Standorte

Signifikant größere Unterschiede zwischen der fluktuierenden Asymmetrie der Gewei-

he der unverpaarten Männchen des hochbelasteten Standorts

Hypothese: Männchen mit unsymmetrischen Geweihen haben einen Nachteil beim Kampf um die Weibchen.

Die Strahlenbelastung wirkt sich also im Konkurenzkampfum die Weitergabe der Gene

negativ aus!


Rauchschwalbe Rauchschwalbe ((HirudoHirudo rusticarustica):):Einfluss der ionisierenden Strahlung auf Populationsentwicklung,Einfluss der ionisierenden Strahlung auf Populationsentwicklung, Asymmetrie Asymmetrie der der SchwanzspieSchwanzspießßee von Mvon Mäännchen, partiellen nnchen, partiellen AlbinismusAlbinismus,, RotfRotfäärbungrbung von von Stirn und Kehle, das Stirn und Kehle, das ImmunsystemImmunsystem und die und die MutationshMutationshääufigkeitufigkeit der der KeimbahnKeimbahn--DNSDNS

Für diese Vergleichsun-tersuchungen wurden Schwalben aus Chernobyl mit denen aus Kanev (minimal belasteter Standort in Weißrussland) und Dänemark bzw. Italien herangezogen

a. Populationsveränderung zwischen 1991 und 1996

Brutpaare 1991 Brutpaare 1996 AbnahmeKanev (6 Dörfer) 202 162 19,8%

Chernobyl (9 Dörfer) 292 76 74,0%


b. Partieller Albinismus (%) bei adulten Rauchschwalben

vor 1986 1991 1996Mailand (It) 0,0 (n=66) n. b. 1,7 (n=180)Kanev (WR) 0,0 (n=24) 0,0 (n=141) 1,9 (n=51)Chernobyl (U) 0,0 (n=17) 15,2 (n=99) 13,3 (n=75)

c. Häufigkeit von Keimbahnmutationen in den Mikrosatelliten Loci HrU6und HrU9

HrU6Mutation in %

HrU9Mutation in %

HrU6 + HrU9Mutation in %

Mailand (It) 0,5 (n=1065) 3,6 (n=937) 2,0 (n=2002)

Kanev (WR) 0,0 (n=69) 8,0 (n=62) 3,8 (n=131)

Chernobyl (U) 5,6 (n=72) 9,1 (n=66) 7,2 (n=138)


d. Wirkung auf das Immunsystem

Gewicht der Milz [mg] Immunoglobuline [%]

Karghede (Dn) 33,6 ± 4,7 (n=16) 15,2 ± 0,8 (n=16)

Kanev (WR) 29,9 ± 3,9 (n=15) 16,8 ± 0,8 (n=15)

Chernobyl (U) 20,0 ± 3,2 (n=17) 12,3 ± 0,5 (n=17)

e. Beziehung zwischen der Länge der Schwanzspieße und der Färbungvon Stirn und Kehle mit Carotinoide

Bei Schwalben von wenig oder unbe-lasteten Stadorten zeigt sich eine deutliche Korrelation zwischen Färbung von Stirn und Kehle und der Länge der Schwanzspieße. Diese fehlt bei Chernobyl-Schwalben. Dies weist auf die Belastung mit Radikalen hin, die durch die Karotine abgefangen werden können.


Wildtiere:Wildtiere: positive Folgen des Desasters: ChernobylChernobyl--WolfslandWolfsland

Ab Frühjahr 1987: Zunahme der Populationsdichte von Großtieren durch Zuwanderung, da durch die Evakurierung der Bewohner (ca. 135000 Menschen) ein „Naturschutzgebiet“entstanden ist.Wildschweine: 800%Elche: 200%Wiederbesiedlung durch

Adler, Kraniche, SchwarzstorchErhöhte Populationsdichte von

Rehen, Wölfen, Füchsen, Ottern, Nagetieren


Die Fernwirkung des Die Fernwirkung des ChernobylChernobyl--DesastersDesasters

Belastung von Lebensmittel, Wildpflanzen und Wildtieren Belastung von Lebensmittel, Wildpflanzen und Wildtieren in Deutschland (spez. Bayern)in Deutschland (spez. Bayern)


DeutschlandDeutschland

Die radioaktive Wolke erreichte Westeuropa Anfang Mai. Besonders hoch waren die Belastungen in Bulgarien, Österreich und Bayern.Mittlere Belastung mit 137Cs1986Österreich: 22 kBq/m²Bayern: 20 kBq/m²2005Südbayern: 15 kBq/m²Die Anfangsbelastung war auf Grund des Anteils von kurzlebigen Radionukleotidenhöher. (max. Belastung in München am 1. Mai 1986: 1100 Nanogrey/h)


Abnahme der StrahlenbelastungAbnahme der Strahlenbelastung

Fütterung mit belastetem Heu

In der späteren Jahren wird die Belastung vor allem durch 137Cs und 90Sr verursacht.Auch die Belastung der anderen Nahrung-smittel nahm 1987 um 90 – 95 % ab.

Die Abnahme in den drei Monaten nach dem Desaster beruht auf der kurzen Halbwertszeit vieler Nukleotide


Kontamination von Rohmilch in BayernKontamination von Rohmilch in Bayern

Kernwaffenversuche Tschernobyl


Belastung auf bewirtschafteten FlBelastung auf bewirtschafteten Fläächen (Ackern) und nicht chen (Ackern) und nicht bewirtschafteten Flbewirtschafteten Fläächen (Wald)chen (Wald)

Auf Grund der langen Halbwertszeit von Cs, Sr und Pu klingt die Belastung des Bodens aus physikalischen Gründen nur geringfügig ab. Bewirtschaftete Flächen: Bei Bearbeitung des Bodens durch Pflügen, Grubbern und Eggen verteilt sich die Radioaktivität relativ gleichmäßig im Bearbeitungshorizont. Unbewirtschaftete Flächen, bes. Wald: Mit der radioaktiven Wolke gelangen die Nukleotide auf die Pflanzenoberflächen (Blätter, Äste, Stämme) und die Streuauflage und werden anschließend durch den Regen in die Streuauflage eingewaschen. Zusätzlich landen die belasteten Blätter und Nadeln nach dem Blattfall auf der Streu. Durch die Humusbildung gelangen die Nukleotide anschließend in den obersten Bodenschichten. Die Verlagerung in die Tiefe erfolgt sehr langsam.Über Pilze und Pflanzen werden die radioaktiven Stoffe in den Nahrungskreislauf aufgenommen und entlang der Nahrungskette weitergereicht..


137Cs-Verteilung in einem Waldboden(7,3 kBq/m²)

StreuVermoderung

} Humushorizonte

Unterboden

Geschlossener Stoff-kreilauf des Waldes und die Belastungspfade bis zum Menschen. Die radioaktiven bleiben in der Nahrungskette.


137Cs Bq/kg Frischgewicht

0,01 0,1 1 10

Milch (358)Rindfleisch (161)

Schweinefleisch (123)Blattgemüse (53)

Gemüse (54)Kartoffeln (43)

Gerste (14)Roggen (44)Weizen (45)

Belastung von LandwirtschaftBelastung von Landwirtschaft-- und Waldprodukten in Bayern und Waldprodukten in Bayern (2000)(2000)(rot: Mittelwerte, grün-gelb: Spannweite der Belastung)


0,1 1 10 100 1000

Leisten-& Trompetenpilze (18)

Wildblätterpilze (48)

Maronenröhrling (103)

Steinpilze (46)

Heidelbeeren (34)

Preiselbeeren (11)mean min max

Mittelwerte für Nutzpflanzen

landwirtschaftliche Produkte

Waldprodukte


Belastung von WildpflanzenBelastung von Wildpflanzen

Unterschiedliche Belastung von Pflanzen und Pilzen

Pflanzen leben überwiegend oberir-disch, sind autotroph und syntheti-sieren ihre Baustoffe mit Hilfe des Sonnenlichts und aus niedermoleku-laren Baustoffen.Pilze leben mit Ausnahme ihrer Fruchtkörper im Boden, sind heterotroph und nehmen ihre Baustoffe aus de radioaktiv belasteten Humushorizonten auf.Die Saprophyten unter den Pilzen (z.B. Morcheln) leben von toter organischer Substanz, während die Symbioten(z.B. Röhrenpilze) nur in der Lebens-gemeinschaft mit Bäumen Fruchtkörper und Sporen bilden. Parasiten befallen lebende Wirtsorganismen.


Veränderung der Cs-Belastung von Maronenröhrlingen im Raum München

Belastung von Steinpilz und Maronenröhrling


Belastung von Wildtieren in Bayern im Jahr 2000Belastung von Wildtieren in Bayern im Jahr 2000


0,1 1 10 100 1000

Hirsch (16)

Reh (85)

Wildschwein (106)

meanminmax

mittlere Belastung des Fleischs von Nutztieren

Die mittlere Belastung von Reh und Hirsch entspricht etwa der mittleren Wildpflanzenbelastung. Die Belastung von Wildschweinfleich liegt bis zu 500x höher. Gründe: Reh und Hirsch äßen vor allem wesentlich geringere belast-etes Gras auf Freilächen außerhalb des Waldes sowie Knospen und Blätter von Sträu-chern, während Wildschweine nicht landwirtschaftlich genutztes Gelände bevorzugen und Nahrung direkt aus dem Boden aufnehmen.


137137CsCs--Belastung der Rehe in Belastung der Rehe in OberschwabenOberschwaben

Belastung im Jahreszyklus

Veränderung der Cs-Belastung zwischen 1986 und 2004


Verringerung der radioaktiven Belastung von Beeren, Fleisch Verringerung der radioaktiven Belastung von Beeren, Fleisch und Pilzen bei der Zubereitungund Pilzen bei der Zubereitung


Im Durchschnitt gibt es 2,3 NuklearunfIm Durchschnitt gibt es 2,3 Nuklearunfäälle pro lle pro Jahr:Jahr:

A n z a h l d e r b e k a n n t g e w o rd e n e n N u k u le a ru n fä lle

Z e itra u m (1 9 4 4 b is 2 0 0 5 )1 9 4 0 1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0 2 0 1 0

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Wann kommt der nWann kommt der näächste Kernkraftunfall?chste Kernkraftunfall?

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