Il più grande disastro nucleare della storia è avvenuto più di 30 anni fa alla centrale nucleare di Chernobyl in quella che allora era l’Unione Sovietica. La fusione, le esplosioni e l’incendio nucleare che bruciò per 10 giorni iniettarono enormi quantità di radioattività nell’atmosfera e contaminarono vaste aree dell’Europa e dell’Eurasia. L’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica stima che Chernobyl abbia rilasciato nell’atmosfera una quantità di radioattività 400 volte superiore alla bomba sganciata su Hiroshima nel 1945.
Il cesio radioattivo di Chernobyl può essere rilevato ancora oggi in alcuni prodotti alimentari. E in alcune parti dell’Europa centrale, orientale e settentrionale molti animali, piante e funghi contengono ancora così tanta radioattività che non sono sicuri per il consumo umano.
La prima bomba atomica è esplosa ad Alamogordo, New Mexico, più di 70 anni fa. Da allora, più di 2.000 bombe atomiche sono state testate, iniettando materiali radioattivi nell’atmosfera. E più di 200 piccoli e grandi incidenti si sono verificati in impianti nucleari. Ma gli esperti e i gruppi di difesa discutono ancora ferocemente sulle conseguenze sanitarie e ambientali della radioattività.
Tuttavia, nell’ultimo decennio i biologi della popolazione hanno fatto notevoli progressi nel documentare come la radioattività influenzi piante, animali e microbi. Io e i miei colleghi abbiamo analizzato questi impatti a Chernobyl, Fukushima e nelle regioni naturalmente radioattive del pianeta.
I nostri studi forniscono nuove intuizioni fondamentali sulle conseguenze dell’esposizione cronica e multigenerazionale alle radiazioni ionizzanti a basse dosi. Soprattutto, abbiamo scoperto che i singoli organismi sono feriti dalle radiazioni in una varietà di modi. Gli effetti cumulativi di queste lesioni si traducono in popolazioni di dimensioni inferiori e in una ridotta biodiversità nelle aree ad alta radiazione.
Impatti estesi a Chernobyl
L’esposizione alle radiazioni ha causato danni genetici e un aumento dei tassi di mutazione in molti organismi della regione di Chernobyl. Finora, abbiamo trovato poche prove convincenti che molti organismi si stiano evolvendo per diventare più resistenti alle radiazioni.
La storia evolutiva degli organismi può giocare un ruolo importante nel determinare quanto siano vulnerabili alle radiazioni. Nei nostri studi, le specie che hanno storicamente mostrato alti tassi di mutazione, come la rondine del granaio (Hirundo rustica), l’usignolo icterino (Hippolais icterina) e la capinera eurasiatica (Sylvia atricapilla), sono tra le più probabili a mostrare cali di popolazione a Chernobyl. La nostra ipotesi è che le specie differiscono nella loro capacità di riparare il DNA, e questo influenza sia i tassi di sostituzione del DNA che la suscettibilità alle radiazioni di Chernobyl.
Come i sopravvissuti umani alle bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki, gli uccelli e i mammiferi di Chernobyl hanno cataratte negli occhi e cervelli più piccoli. Queste sono conseguenze dirette dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti nell’aria, nell’acqua e nel cibo. Come alcuni malati di cancro sottoposti a radioterapia, molti degli uccelli hanno lo sperma malformato. Nelle zone più radioattive, fino al 40% degli uccelli maschi sono completamente sterili, senza sperma o con pochi spermatozoi morti nei loro tratti riproduttivi durante la stagione della riproduzione.
Tumori, presumibilmente cancerosi, sono evidenti su alcuni uccelli in zone ad alta radioattività. Così come le anomalie di sviluppo in alcune piante e insetti.
Viste le prove schiaccianti di danni genetici e lesioni agli individui, non è sorprendente che le popolazioni di molti organismi nelle aree altamente contaminate si siano ridotte. A Chernobyl, tutti i principali gruppi di animali che abbiamo esaminato erano meno abbondanti nelle aree più radioattive. Questo include uccelli, farfalle, libellule, api, cavallette, ragni e grandi e piccoli mammiferi.
Non tutte le specie mostrano lo stesso modello di declino. Molte specie, compresi i lupi, non mostrano effetti delle radiazioni sulla loro densità di popolazione. Alcune specie di uccelli sembrano essere più abbondanti nelle aree più radioattive. In entrambi i casi, i numeri più alti possono riflettere il fatto che ci sono meno concorrenti o predatori per queste specie nelle aree altamente radioattive.
Inoltre, vaste aree della zona di esclusione di Chernobyl non sono attualmente molto contaminate e sembrano fornire un rifugio a molte specie. Un rapporto pubblicato nel 2015 ha descritto animali selvatici come cinghiali e alci che prosperano nell’ecosistema di Chernobyl. Ma quasi tutte le conseguenze documentate delle radiazioni a Chernobyl e Fukushima hanno rilevato che i singoli organismi esposti alle radiazioni subiscono gravi danni.
Ci possono essere delle eccezioni. Per esempio, sostanze chiamate antiossidanti possono difendere dai danni al DNA, alle proteine e ai lipidi causati dalle radiazioni ionizzanti. I livelli di antiossidanti che gli individui hanno a disposizione nel loro corpo possono giocare un ruolo importante nel ridurre i danni causati dalle radiazioni. Ci sono prove che alcuni uccelli possono essersi adattati alle radiazioni cambiando il modo in cui usano gli antiossidanti nel loro corpo.
Paralleli a Fukushima
Abbiamo testato la validità dei nostri studi su Chernobyl ripetendoli a Fukushima, in Giappone. La perdita di potenza del 2011 e la fusione del nucleo di tre reattori nucleari hanno rilasciato circa un decimo del materiale radioattivo del disastro di Chernobyl.
In generale, abbiamo trovato modelli simili di declino dell’abbondanza e della diversità degli uccelli, anche se alcune specie sono più sensibili alle radiazioni di altre. Abbiamo anche trovato declini in alcuni insetti, come le farfalle, che possono riflettere l’accumulo di mutazioni dannose su più generazioni.
I nostri studi a Fukushima hanno beneficiato di analisi più sofisticate delle dosi di radiazioni ricevute dagli animali. In un articolo, abbiamo collaborato con i radioecologi per ricostruire le dosi ricevute da circa 7.000 uccelli. I parallelismi che abbiamo trovato tra Chernobyl e Fukushima forniscono una forte prova che le radiazioni sono la causa di fondo degli effetti che abbiamo osservato in entrambi i luoghi.
Alcuni membri della comunità di regolamentazione delle radiazioni sono stati lenti a riconoscere come gli incidenti nucleari abbiano danneggiato la fauna selvatica. Per esempio, il Chernobyl Forum sponsorizzato dalle Nazioni Unite ha istigato l’idea che l’incidente abbia avuto un impatto positivo sugli organismi viventi nella zona di esclusione a causa della mancanza di attività umane. Un rapporto del 2013 del Comitato scientifico delle Nazioni Unite sugli effetti delle radiazioni atomiche prevede conseguenze minime per il biota animale e vegetale della regione di Fukushima.
Purtroppo queste valutazioni ufficiali erano in gran parte basate su previsioni di modelli teorici, non su osservazioni empiriche dirette delle piante e degli animali che vivono in queste regioni. Sulla base della nostra ricerca, e di quella di altri, è ora noto che gli animali che vivono sotto l’intera gamma di stress in natura sono molto più sensibili agli effetti delle radiazioni di quanto si credesse in precedenza. Anche se gli studi sul campo a volte non hanno le impostazioni controllate necessarie per una precisa sperimentazione scientifica, essi compensano questo con una descrizione più realistica dei processi naturali.
La nostra enfasi sulla documentazione degli effetti delle radiazioni in condizioni “naturali” utilizzando organismi selvatici ha fornito molte scoperte che ci aiuteranno a prepararci per il prossimo incidente nucleare o atto di terrorismo nucleare. Queste informazioni sono assolutamente necessarie se vogliamo proteggere l’ambiente non solo per l’uomo, ma anche per gli organismi viventi e i servizi ecosistemici che sostengono tutta la vita su questo pianeta.
Ci sono attualmente più di 400 reattori nucleari in funzione nel mondo, con 65 nuovi reattori in costruzione e altri 165 ordinati o pianificati. Tutte le centrali nucleari in funzione generano grandi quantità di scorie nucleari che dovranno essere immagazzinate per migliaia di anni a venire. Dato questo, e la probabilità di futuri incidenti o di terrorismo nucleare, è importante che gli scienziati imparino il più possibile sugli effetti di questi contaminanti nell’ambiente, sia per rimediare agli effetti di futuri incidenti che per una valutazione dei rischi basata sulle prove e per lo sviluppo della politica energetica.