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26. April 1986: Die Explosion in Reaktorblock 4 des Atomkraftwerks Tschernobyl in der Ukraine und ein zehn Tage brennendes nukleares Feuer setzen zwischen 9300 und 12‘500 Billiarden Becquerel Radionuklide frei! Einige dieser Radionuklide – radioaktive Formen chemischer Elemente – sind mittlerweile zerfallen, andere sind heute noch in der Umwelt messbar, so zum Beispiel Caesium-137, Strontium-90 und Plutonium-239, sie haben lange Halbwertszeiten. Forscher haben in den vergangenen Jahren die Umwelt im Umkreis des Atomkraftwerks untersucht und festgestellt, dass sich Merkmale von Tieren und Pflanzen in der Umgebung von Tschernobyl von denen ausserhalb sehr stark unterscheiden können.
„Halbwertszeit: Zeitspanne, in der die Menge und damit auch die Aktivität eines Radionuklids durch den Zerfall auf die Hälfte gesunken ist. 50% der Atomkerne haben sich unter Aussendung von Strahlung in ein anderes Nuklid umgewandelt. Die Halbwertszeit ist ein Merkmal eines Nuklids und lässt sich nicht beeinflussen.“
Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertszeit, Stand 28.04.15
Vögel stehen vor einem Kompromiss
Insbesondere Vögel wurden in kontaminierten Gebieten rund um Tschernobyl erforscht. Eine Studie von A. P. Møller und T. A. Mousseau (publiziert im Fachmagazin Journal of Applied Ecology im Jahr 2007) untersuchte dort 57 Vogelarten. Dazu zählten sie alle Tiere dieser Arten, die sie in der Umgebung sahen oder hörten. Sie massen jeweils an den Fundorten die Hintergrundstrahlung mit einem Dosimeter. Sie verglichen Arten mit unterschiedlichen Gefiederfarben, Zugverhalten, Eigrösse und Körpergewicht. Die Auswertung der Daten lieferte erstaunliche Resultate: Langstreckenzieher und orange-rötliche gefärbte Arten zeigten einen starken Rückgang infolge der Strahlung. Dieser Effekt war auch messbar bei Vogelarten mit geringem Körpergewicht und bei solchen mit schweren und grossen Eiern. Die Forscher erklären diese Beobachtungen durch die sogenannten Carotinoide. Das sind wichtige Stoffe für Vögel, aber auch für andere Lebewesen wie den Menschen, die wir und die Vögel nicht selber herstellen können und daher über die Nahrung aufnehmen müssen. Carotinoide wirken als Antioxidantien: Strahlung wirkt auf Moleküle im Körper und wandelt sie in sogenannte freie Radikale um, die sehr reaktiv sind und andere Moleküle wie das Erbgutspeichermolekül (DNS) angreifen und beschädigen. Und da kommen die Carotinoide zum Einsatz: Sie schnappen sich die freien Radikale und zerstören sie.
„Zugvögel, insbesondere Langstreckenzieher, zeigten den stärksten Rückgang mit zunehmender Hintergrundstrahlung.“
A. P. Møller und T. A. Mousseau im Journal of Applied Ecology
Sind Vögel starker Strahlung ausgesetzt, verbraucht die Abwehr grosse Mengen dieser Carotinoide. Weil diese aber auch freie Radikale aus dem normalen Stoffwechsel abwehren müssen, stehen dafür weniger zur Verfügung. Langstreckenzieher und Arten, die grosse Eier legen, betreiben einen grossen Aufwand, der mit einem sehr aktiven Stoffwechsel verbunden ist. Kleine Vogelarten haben hohe Stoffwechselraten verglichen mit grossen Vogelarten. Dies führt zur Bildung grosser Mengen freier Radikale. Diesen Arten stehen durch die Strahlungsbelastung nicht genügend Carotinoide zur Verfügung: Entweder können sie die Strahlung abwehren, Carotinoide in Eier einlagern und so die Jungen schützen, oder freie Radikale aus dem Stoffwechsel unschädlich machen oder ins Gefieder einlagern, um einen Partner zu finden. Arten, die von einem solchen Interessenabwägung betroffen sind, zeigen daher eine Abnahme der Häufigkeit oder andere messbare Veränderungen, zum Beispiel eine veränderte Gefiederfarbe.
Pigmente bestimmen die Federfarben
Die Gefiederfärbung wird durch eine Kombination von Pigmenteinlagerung in den Federn bestimmt. Zwei Pigmente spielen hierbei eine besondere Rolle: Am häufigsten kommen Melanine vor, die für die Färbung schwarzer und brauner Gefiederteile verantwortlich sind. Die andere häufige Gruppe sind Carotinoide, die Federn Gelb-, Orange- und Rottöne verleihen. Fehlt eines dieser Pigmente, so führt dies zu einer Abänderung der Gefiederfarbe.
Weiss statt rot
Da die Carotinoide bei Vögeln aus dem verstrahlten Gebiet um Tschernobyl für die Abwehr der Strahlung eingesetzt werden, können weniger davon in die Gefiederfärbung investiert werden. So haben denn auch Rauchschwalben aus dem verstrahlten Gebiet oft bleichere Gefieder oder haben sogar weisse Federn, wo Artgenossen aus unverstrahlten Gebieten dunkelrot wären. Eine Studie von A. P. Møller und T. A. Mousseau (publiziert im Fachmagazin Evolution im Jahr 2001) konnte zeigen, dass eine grosse Anzahl von Individuen von teilweisem Albinismus betroffen waren: Von 43 Individuen, die über einen teilweisen Albinismus verfügten, hatten 42 weisse Federn im roten Gesichtsgefieder und eines im blauen Rückengefieder. Neben der Veränderung der Gefiederfarbe konnten die beiden Forscher feststellen, dass diese Individuen kleiner waren als solche, die nicht von Albinismus betroffen waren.
Vom Freiluftlabor Tschernobyl zum Freiluftlabor von… ?
Tschernobyl ist ein Freiluftlabor für Forschende: Dort lassen sich Veränderungen studieren, die durch Radioaktivität ausgelöst werden. Bald ist es 30 Jahre her, seit sich der Reaktorunfall ereignet hat, und es sind heute noch Veränderungen in Tieren und Pflanzen messbar, aber auch bei Menschen. Dank zahlreicher Studien wissen wir, was passieren kann, wenn in einem Atomkraftwerk ein gravierender Unfall passiert. Die Frage bleibt, ob wir das Risiko eines Reaktorunfalls im Nacken behalten und an der Atomenergie festkrallen wollen, oder ob wir neue Wege einschlagen, hin zu einer weniger gefährlichen Technologie.