В лабораторных условиях можно продемонстрировать огромное значение метода радиоактивных атомов в исследовании экосистем и окружающей среды.
Отдельные примеры такой работы были уже упомянуты. Подобно тому как микроскоп расширяет возможности изучения биологических структур, так и радиоактивные атомы расширяют наши возможности вести наблюдения над биологическими функциями. Меченые атомы позволяют «видеть» процессы, не вскрываемые другими органами чувств или обычными химическими приемами. Показана установка из светлых и затемненных бутылок, помещенная под сильное освещение и предназначенная для опыта с мечеными атомами. В одной паре бутылок находится вода и растения с широкими листьями, в другой — нитчатые водоросли с такой же биомассой, т. е. макро — и микроавтотрофы, типичные для нашей биосферы.
При добавлении метчиков двух родов одновременно может быть прослежено поведение двух веществ. Хорошей парой являются радиоактивный фосфор (Р32) и радиоактивный цинк (Zn65). Фосфор представляет собой вещество, потребляемое в больших количествах, а цинк является микроэлементом. Изотопы двух этих элементов испускают соответственно β- и υ-радиоактивные лучи, прослеживаемые по отдельности с помощью специальных приборов. После того как в бутыли добавлены метчики, каждый час из бутылок извлекаются небольшие количества воды и определяется радиоактивность этих проб для прослеживания передвижения фосфора и цинка из воды в растения. По мере перехода метчиков в растения пропорционально падает радиоактивность воды. Опыт заканчивается при достижении равновесия между радиоактивностью воды и растений, т. е. когда радиоактивность воды перестает падать. Нужно подчеркнуть, что число радиоактивных атомов фосфора и цинка, применяемых в атом методе, по сравнению с числом нерадиоактивных атомов, уже находившихся в воде и растениях, чрезвычайно мало.
Опыт с мечеными атомами позволяет выявить целый ряд важных экологических явлений: например,
- различный темп движения и скорость круговорота двух элементов;
- влияние фотосинтеза и дыхания на поглощение веществ;
- значение размеров поверхности;
- закон соотношения размеров и обмена веществ;
- ограниченная стабильность экосистем малого размера;
- огромное концентрирование питательных веществ в биомассе.
Последнее явление имеет большое значение для проблемы захоронения отходов атомной промышленности, т. е. для решения очень трудного вопроса, возникающего при массовом использовании атомной энергии. Этим занимается вновь возникшее направление — радиационная экология, с которой придется иметь дело будущему поколению людей.