Наиболее значительные работы по сравнительному изучению накопления радиоизотопов различными представителями пресноводной флоры и фауны проведены коллективом сотрудников в Институте экологии растений и животных Уральского научного центра АН СССР.
В этих работах представлен материал по коэффициентам накопления радиоизотопов двадцати химических элементов более чем для 40 видов пресноводных растений и для 25 видов животных.
В среднем коэффициенты накопления всех изучавшихся радиоизотопов у пресноводных растений значительно выше, чем у представителей водных животных. При этом наибольшие коэффициенты накопления отмечены для железа, кобальта, иттрия и церия, а наименьшие — для стронция и цезия. Можно также заметить, что величина коэффициента накопления определяется не только химической природой радиоизотопов, но и видовой спецификой водных организмов. Среди изученных форм пресноводных растений и животных отдельные виды обладают очень высокими коэффициентами накопления, значительно превышающими их средние значения по каждому радиоизотопу. Поэтому эти виды получили название специфических накопителей или видов — индикаторов-соответствующих радиоизотопов.
Анализ данных по накопительной способности различных систематических групп гидробионтов по радиоизотопам 14 химических элементов подтвердил, что растения обладают более высокими коэффициентами накопления, чем животные, а одноклеточные и нитчатые водоросли накапливают эти радиоизотопы в среднем в большей степени, чем высшие растения. Следовательно, по этим данным можно проследить определенную зависимость накопления радиоизотопов от положения гидробионтов в филогенетической системе. Нужно заметить, что водные бактерии обладают значительно меньшими коэффициентами накопления по целому ряду радиоизотопов, чем водоросли и даже некоторые высшие растения. А в наших опытах с группой естественных радиоактивных элементов коэффициенты накопления урана-238 и радия-226 у высших растений в среднем были выше, чем у водорослей, и лишь по торию-232 отмечалась обратная зависимость.
Подавляющее большинство имеющихся в литературе данных по сравнительному изучению накопления радиоизотопов пресноводными гидробионтами получено экспериментальным путем в лабораторном аквариуме. В такой упрощенной модели водоема экологический режим гидробионтов обычно сильно отличается от условий, складывающихся в естественном водоеме. Кроме того, лабораторные опыты, как правило, краткосрочны. Учитывая эти обстоятельства, можно ожидать, что коэффициенты накопления, полученные в экспериментальных условиях, не всегда будут соответствовать коэффициентам накопления, рассчитанным по данным радиоэкологических обследований естественных водоемов. С целью проверки этого положения нами совместно с Любимовой С. А. и Флейшманом Д. Г. были определены коэффициенты накопления стронция-90 и цезия-137 в естественных условиях для основных представителей пресноводной флоры, произрастающей в двух южноуральских озерах.
Исследования эти были проведены летом 1966 г. на озерах Большое Миассово и Большой Таткуль, расположенных на территории Ильменского государственного заповедника. Растения после отбора из водоема отмывали, взвешивали, доводили до абсолютно-сухого состояния и озоляли в муфельной печи при температуре 450—500°. Пробы воды (по 200 л из каждого озера в двух повторностях) подкисляли и выпаривали, а сухой остаток прокаливали при вышеуказанной температуре. Содержание стронция-90 в пробах воды и растений определяли радиохимически по дочернему иттрию-90. Содержание цезия-137 определяли на сцинтилляционном гамма-спектрометре по методике, описанной нами подробно в вышецитированных работах.
Коэффициенты накопления радиоизотопов, установленные по данным обследования естественных водоемов, сравнивали с коэффициентами накопления, полученными для тех же видов растений экспериментально Е. А. Тимофеевой-Ресовской (1963). В последнем случае воду и растения для проведения лабораторных опытов отбирали из озера Большое Миассово.
В среднем по всем изученным видам растений коэффициенты накопления стронция-90 в естественном водоеме примерно в два раза ниже коэффициентов накопления цезия-137. К числу видов накопителей стронция можно отнести всю группу харовых водорослей, из которых особенно выделяется Talipellopsis stelligera. Накопителями цезия являются мох (Drenanocladus sendtneri) и ряска малая.
Отмечена зависимость накопления обоих радиоизотопов от экологических особенностей растений. Наиболее высокими коэффициентами накопления обладает группа плавающих на поверхности воды растений, а наиболее низкими — прибрежно-водные и погруженные в воду, но прикрепленные ко дну растения.
Можно заметить, что у харовых коэффициенты накопления стронция в природных условиях достигают значительно больших величин, чем в эксперименте. Это можно объяснить тем, что стронций в харовых водорослях частично переходит в слабообменную форму карбонатных соединений, образование которых находится в прямой зависимости от времени взаимодействия растений с водой, содержащей стронций-90. У некоторых видов растений отмечено достаточно хорошее соответствие коэффициентов накопления стронция-90 в эксперименте и в естественных условиях. Наконец, у отдельных видов, наоборот, коэффициенты накопления в экспериментальных условиях несколько выше таковых для условий естественного водоема. Такие случаи, по всей вероятности, связаны с нарушением минерального обмена при содержании растений в недостаточно благоприятных условиях лабораторного аквариума.
Коэффициенты накопления цезия-137 в естественном водоеме у всех изучавшихся видов растений в несколько раз выше, чем в эксперименте. Эти различия в накоплении цезия могут быть объяснены тем, что часть цезия, поступающего в ткани растений, переходит в связанную, необменную форму, и относительная доля такого цезия возрастает с увеличением времени предварительного выдерживания растений в цезий содержащей воде. Поэтому в условиях краткосрочного лабораторного опыта за счет лишь одного фактора времени можно ожидать снижения коэффициента накопления цезия растениями.
Следовательно, описанные примеры показывают, что значения коэффициентов накопления радиоизотопов, установленные для гидробионтов экспериментально в лабораторных условиях, в ряде случаев могут быть заниженными по сравнению с коэффициентами накопления радиоизотопов в естественном водоеме.