В результате действия на растения ионизирующих излучений в клетках происходит перестройка хромосом.
Наиболее радиочувствительны растения с малым числом хромосом и большими размерами ядра. По данным А. А. Молчанова, у древесных растений чувствительность к ионизирующим излучениям зависит от породы. Различные органы деревьев также обладают разной радиорезистентностью. Ветви хвойных растений повреждаются сильнее, чем лиственных, так как при летальной дозе облучения хвоя не восстанавливается, листья же вновь вырастают из резервных и спящих ночек. К вершине радиоактивность коры уменьшается.
Под влиянием ионизирующего облучения деревья повреждаются. Сначала повреждаются (до прекращения роста) ветви, ближе расположенные к источнику облучения. Если облучение остановить на стадии частичного повреждения древостоев (при полном усыхании лишь отдельных деревьев), можно выяснить процесс гибели или восстановления жизнедеятельности деревьев, который выражается в изменении последующего облиствения и роста годичных побегов в длину, прироста по диаметру и общей продуктивности древостоев. Сильное лучевое поражение кроны деревьев заметно тормозит рост главного побега. Торможение роста, возможно, вызовет усиленное разрастание боковых ветвей.
Одиночные деревья или стены леса подвержены радиоактивному облучению и служат очагами переноса радиоактивных веществ на прилегающие территории. Рациональное же распределение лесов среди полей может способствовать аккумуляции радиоактивных продуктов в лесу и снижению удельной радиоактивности полей, прилегающих к лесам. Таким образом, лес способствует очищению атмосферы от радиоактивных загрязнений. Листья и хвоя могут задерживать до 50% радиоактивной пыли.
В процессе жизнедеятельности дерева радиоактивные вещества поступают, отлагаются в различных его частях, т. е. в камбиальном слое, древесине, лубе, ветвях, листьях и корнях. В нижней части кроны радиоактивность хвои выше, чем в верхней. Активность листвы и ветвей весной ниже, чем осенью. От весны к осени повышается радиоактивность травяного покрова. В подстилке удельная радиоактивность выше, чем в минеральной части почвы, в хвое и листве.
По данным Е. Р. Фосберга, основанных на исследованиях территории восьми Маршалловых островов, где США проводили ядерные испытания, выпадение в глобальном масштабе радиоактивных осадков не вызывает видимых изменений в растениях. Геоботанические исследования 1954—1955 гг. не вскрыли видимых изменений в растительном покрове, хотя и было констатировано накопление радиоактивности в его тканях. Однако повторные исследования в 1956 г. указали на наличие патологических изменений у растительности на атоллах, выразившееся в гибели растений, хлорозе, деформации и отмирании верхушек деревьев. Из 43 видов растений, произрастающих на Маршалловых островах, после ядерных взрывов осталась лишь половина.
На островах, на которых выпадали наиболее радиоактивные осадки, обнаружены деревья со странным, омелоподобным веникообразным ветвлением, с ярко выраженным темно-зеленым цветом листьев.
В лесной подстилке содержится 74,2 %всей радиоактивности, сосредоточенной в ценозе в целом, в почве лишь 6,4, на травяном покрове — 0,25, в листьях и хвое — 5,0, ветвях — 4,7, древесине — 4,75 и коре — 5,7%.
Деревья, облученные радиоактивными изотопами до побурения и покраснения 5% хвои в кроне, имеют нормальный рост в высоту и по диаметру. При поражении хвои до 25% в нижней части кроны наблюдается повышенный прирост по высоте и диаметру, а при поражении верхушечных ростовых почек на годичных побегах из спящих почек возникает метлообразное ветвление. При поражении до 50% хвои прирост в высоту и по диаметру уменьшается в течение 4 лет после облучения; при поражении до 75% хвои прирост по диаметру и высоте понижается, а при поражении хвои в кроне в процессе облучения до 95% большая часть деревьев погибает, а у оставшихся сильно выражено метлообразное ветвление на побеге, подверженном облучению.