The explosion at the Chernobyl nuclear power plant on 26 April 1986 released vast amounts of radioac-tive material over an area of 200,000 km2in eastern and central Europe, affecting all living organisms. Thebiological impacts including the conservation consequences of this event are still poorly known even25 years after the disaster. Here we assess the effects of this environmental disaster for conservationby focusing on two connected questions addressing the short-term ecological and the long-term evolu-tionary consequences: First, we pose the question of whether rare species are more impacted by radiationthan common species? Second, what are the conservation consequences of elevated mutation rates dueto the mutagenic effects of radionuclides from Chernobyl? Furthermore, we assess the extent to whichecological and evolutionary aspects interact. We censused breeding birds across 731 census points inUkraine and Belarus during 3 years to assess the relationship between abundance of different speciesand radiation. Most bird species avoided contaminated sites and individuals were concentrated in rela-tively uncontaminated sites. While common species were recorded at a wide range of radiation levels,rare species were restricted to the least contaminated sites and to sites with a high biodiversity. Thus,rare species were disproportionately impacted by the accident. Mutation rates of plants and animals haveincreased by up to a factor 20 due to release of radionuclides from Chernobyl. Given that each slightlydeleterious mutation is expected to result in a selective genetic death, and that an average fruitfly undernormal conditions may carry as many as 80 mutations, the number of mutations in animals and plantsaround Chernobyl and hence the number of selective deaths is bound to be much higher. There is empir-ical evidence for highly elevated mortality rates and dramatically increased rates of reproductive failurein contaminated areas, consistent with the expected high frequency of selective deaths due to mutations.The average slightly deleterious mutation is present for 33–167 generations inDrosophila, so if theseestimates are qualitatively similar in other organisms, we can expect that mutants will disperse outsidecontaminated areas resulting in the spread of mutations well beyond the reach of contamination withradionuclides. Therefore, it should be possible to document the gradual spread of mutations fromChernobyl. We consider that the Chernobyl disaster and other nuclear releases may have significant con-sequences for population size and population viability of many species due to the large number of selec-tive deaths. These effects remain to be investigated. Finally, comparative analyses of birds revealed thatspecies with high mitochondrial DNA substitution rates had short dispersal distances, suggesting thatmutations will spread relatively short distances when they are common, but will spread longer distancesin species when they are rare.
Titre de la review
Conséquences de Tchernobyl et d'autres accidents nucléaires sur la conservation
Conséquences de Tchernobyl et d'autres accidents nucléaires sur la conservation
Résumé de la review
A l'époque de cette review, Tchernobyl est le plus grand accident environnemental enregistré. Deux questions majeures sont : de savoir si les mutations engendrées par cet accident de fuites radioactives sont susceptibles de se diffuser via dispersion des animaux touchés ; et de savoir si les espèces plus rares sont également les plus touchées. Les rapports sur l'état de la biodiversité dans la zone de Tchernobyl sont assez contrastés ; de plus, la réponse à ces deux questions nécessite d'être pensé sur un intervalle de temps plus long que la répons immédiate des populations animales à la catastrophe, l'accumulation de mutations pouvant être déletère sur le long terme.
Tout d'abord, les espèces rares d'oiseaux se retrouvent de manière statistiquement significative davantage dans les régions moins irradiées que dans les régions plus irradiées, où l'on trouve davantage d'espèces communes (étude portant sur 51 espèces d'oiseaux). Le taux de radiation expliquait davantage la distribution spatiale de ces espèces que l'index de spécialisation à l'habitat.
Ensuite, les mâles de certaines espèces d'oiseaux semblent particulièrement touchés par des mutations de leurs gamètes impactant leur fitness reproductive, un effet exacerbé par une mortalité plus grande des femelles dans les zones irradiées ; conjointement, ces deux effets risquent de diminuer le pool génétique des oiseaux dans les régions irradiées. L'effet mutagène des radiations est toutefois atténué par le caractère agrégé de ces mutations sur les chromosomes des oiseaux, qui maintient les mutations sur une zone plus réduite du chromosome. Etant donné la longue demi-vie des composés radioactifs présents dans la zone, les effets mutagènes risquent de perdurer dans la zone et de grandement affaiblir les populations à une échelle de temps évolutive.
Enfin, de manière théorique, les espèces les plus fortement touchées par les mutations semblent être celles qui dispersent le moins, limitant ainsi la dispersion de ces mutations hors de la zone de Tchernobyl.
Ainsi, bien que peu d'espèces soient directement en danger dans la zone de Tchernobyl (leur population peut même augmenter suite à l'abandon de toute activité humaine dans la région), les conséquences évolutives à long terme de cet accident sont encore incertaines, et pourraient s'étendre, via des migrations, hors de la zone de Tchernobyl.
Une observation intéressante est que un accident radioactif aurait aussi comme effet d'augmenter les taux de mutation des pathogènes, ce qui leur donnerait un avantage dans la course évolutive contre leurs hôtes, et mettrait ainsi potentiellement en danger ces espèces hôtes.
A l'époque de cette review, Tchernobyl est le plus grand accident environnemental enregistré. Deux questions majeures sont : de savoir si les mutations engendrées par cet accident de fuites radioactives sont susceptibles de se diffuser via dispersion des animaux touchés ; et de savoir si les espèces plus rares sont également les plus touchées. Les rapports sur l'état de la biodiversité dans la zone de Tchernobyl sont assez contrastés ; de plus, la réponse à ces deux questions nécessite d'être pensé sur un intervalle de temps plus long que la répons immédiate des populations animales à la catastrophe, l'accumulation de mutations pouvant être déletère sur le long terme.
Tout d'abord, les espèces rares d'oiseaux se retrouvent de manière statistiquement significative davantage dans les régions moins irradiées que dans les régions plus irradiées, où l'on trouve davantage d'espèces communes (étude portant sur 51 espèces d'oiseaux). Le taux de radiation expliquait davantage la distribution spatiale de ces espèces que l'index de spécialisation à l'habitat.
Ensuite, les mâles de certaines espèces d'oiseaux semblent particulièrement touchés par des mutations de leurs gamètes impactant leur fitness reproductive, un effet exacerbé par une mortalité plus grande des femelles dans les zones irradiées ; conjointement, ces deux effets risquent de diminuer le pool génétique des oiseaux dans les régions irradiées. L'effet mutagène des radiations est toutefois atténué par le caractère agrégé de ces mutations sur les chromosomes des oiseaux, qui maintient les mutations sur une zone plus réduite du chromosome. Etant donné la longue demi-vie des composés radioactifs présents dans la zone, les effets mutagènes risquent de perdurer dans la zone et de grandement affaiblir les populations à une échelle de temps évolutive.
Enfin, de manière théorique, les espèces les plus fortement touchées par les mutations semblent être celles qui dispersent le moins, limitant ainsi la dispersion de ces mutations hors de la zone de Tchernobyl.
Ainsi, bien que peu d'espèces soient directement en danger dans la zone de Tchernobyl (leur population peut même augmenter suite à l'abandon de toute activité humaine dans la région), les conséquences évolutives à long terme de cet accident sont encore incertaines, et pourraient s'étendre, via des migrations, hors de la zone de Tchernobyl.
Une observation intéressante est que un accident radioactif aurait aussi comme effet d'augmenter les taux de mutation des pathogènes, ce qui leur donnerait un avantage dans la course évolutive contre leurs hôtes, et mettrait ainsi potentiellement en danger ces espèces hôtes.
Rigueur de la review
Cette review a une forte rigueur théorique, mais le problème est qu'elle manque de données "réelles", en se reposant souvent sur des observations évolutives de la drosophile. De plus, je n'ai vraiment pas compris le calcul entièrement théorique menant à penser que les espèces plus touchées par les mutations se dispersent moins.
Cette review a une forte rigueur théorique, mais le problème est qu'elle manque de données "réelles", en se reposant souvent sur des observations évolutives de la drosophile. De plus, je n'ai vraiment pas compris le calcul entièrement théorique menant à penser que les espèces plus touchées par les mutations se dispersent moins.
Ce que cette review apporte au débat
Cette review est complètement dans le vif du sujet puisqu'elle traite directement des effets des accidents nucléaires sur la conservation des espèces, accidents qui semblent plus ou moins inévitables statistiquement. Elle vient donc contrebalancer les arguments en faveur du nucléaire en montrant qu'il existe surement des effets de tels accidents encore non élucidés, et potentiellement futurs.
Cette review est complètement dans le vif du sujet puisqu'elle traite directement des effets des accidents nucléaires sur la conservation des espèces, accidents qui semblent plus ou moins inévitables statistiquement. Elle vient donc contrebalancer les arguments en faveur du nucléaire en montrant qu'il existe surement des effets de tels accidents encore non élucidés, et potentiellement futurs.
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