Біогенні елементи

БІО­ГЕ́Н­НІ ЕЛЕМЕ́НТИ — хімічні елементи, що є по­стійними складовими клітин живих організмів і ві­ді­грають у них певну фізіологічну та біо­хімічну роль. Фізіологічна роль Б. е. полягає насамперед у тому, що окремі з них (кисень, водень, вуглець, азот, фосфор, сірка) використовуються в живих організмах для синтезу органічних сполук (нуклеїнові кислоти, вуглеводи, білки, ліпіди, ліпоїди тощо), а інші, в основному мікро­елементи, є складовими молекул, які контролюють різні біо­хімімічні реакції. Крім цього, Б. е. є чин­никами, що впливають на структуру та ультра­структуру клітин, архітектоніку рослин, інтенсивність по­глина­н­ня й транс­портува­н­ня в них іонів та асимілятів, на процеси фотосинтезу й диха­н­ня, спрямованість обміну речовин, урожайність і якість сільськогосподарської продукції. Числен­ні дослідже­н­ня свідчать, що до клітин і тканин органів живих організмів входять усі хімічні елементи, які є в середовищі їхнього існува­н­ня. За В. Вернадським, усі вони ві­ді­грають певну фізіологічну роль. Проте лише 1/3 з наявних у природі (107) хімічних елементів є найнеобхіднішими для жит­тєдіяльності живих організмів.

Основну обʼємну масу серед Б. е. за­ймають макро­елементи. До них належать кисень, що становить 70 % маси живих організмів, вуглець (до 18 %) і водень (10 %); загалом уміст елементів, що по­глинаються рослинами з повітря й води, становить 95 % сухої речовини рослин. На азот, з участю якого від­бувається синтез білкових сполук — основи живої матерії, — припадає лише 1–5 % сухої речовини. Значно меншим є вміст сірки й фосфору, що також належать до органогенів і, як і азот, є необхідними для синтезу молекул білків та складніших сполук (нуклео­протеїдів, фосфатидів, фосфорних ефірів тощо). Вміст інших макро­елементів (кремній, калій, кальцій, магній, натрій, алюміній) в органах рослин коливається в межах від 2–10 % і більше.

Упродовж 30–40-х рр. 20 ст. встановлено, що для нормальної жит­тєдіяльності рослин, тварин і мікроорганізмів вкрай необхідними в низьких концентраціях (3–5 %) є мікро­елементи. До найважливіших із них належать: залізо, марганець, бор, мідь, цинк, молібден, літій, кобальт, йод. Їхня роль полягає в тому, що вони є складовими ферментів, вітамінів, гормонів, пігментів і таким чином беруть участь у регуляції біо­хімічних процесів у рослин­них і тварин­них клітинах. Поза тим, в живих організмах є ультрамікро­елементи, концентрація яких коливається в межах 6–12 %. До них належать арсен, германій, свинець, золото, радій, ртуть, срібло та ін.

Початком най­інтенсивніших досліджень ролі біо­ген­них мікро­елементів є 50-і рр. 20 ст., коли сформувалося як само­стійна про­блема вче­н­ня про мікро­елементи, основоположником якого в Україні був П. Власюк. З його ініціативи створено Раду з про­блеми «Біо­логічна роль мікро­елементів у жит­тєдіяльності рослин, тварин і людини», яка координувала дослідже­н­ня 50-ти наукових закладів, зокрема 26-ти закладів вищої освіти, 16-ти НДІ та 8-ми обласних дослідних станцій. Дослідже­н­ня інтенсивності по­глина­н­ня, локалізації мікро­елементів в органах, тканинах і клітин­них структурах, їхніх парамагнет. властивостей, впливу на фермент. процеси, фотосинтез, азотний і фосфорний обмін, структуру і функцію нуклеїнових кислот проводилися у звʼязку з по­глибле­н­ням знань про фізіологічну роль основних макро­елементів. П. Власюк уперше в Україні за­стосував метод мічених атомів, який дав змогу встановити нові закономірності живле­н­ня рослин (1956) та природної радіо­активності рослин і ґрунтів України (Д. Гродзинський, 1959, 1960).

Теоретичні дослідже­н­ня, що проводилися під керівництвом П. Власюка, тісно повʼязані з практикою сільськогосподарського виробництва. Про це свідчать числен­ні вагомі публікації, присвячені висвітлен­ню фізіологічної ролі міді й заліза (Л. Островська, 1961 і 1993), літію (П. Власюк, 1969), марганцю (П. Власюк, 3. Климовицька, 1969), бору (О. Кибаленко, 1973), цинку (П. Власюк, К. Каракіс, Е. Рудакова, 1973), молібдену (О. Кибаленко, 1973), сірки (О. Хоменко, 1983) та ін. За результатами обстеже­н­ня ґрунтів у різних зонах України вперше створено карто­грами вмісту рухомих форм мікро­елементів у різних типах ґрунтів України, на основі яких роз­роблено рекомендації для внесе­н­ня органомінеральних добрив залежно від ґрунт.-кліматичних умов, що сприяло під­вищен­ню продуктивності рослин і якості врожаю. П. Власюк надав великої уваги роз­робці нових форм комплексних добрив і вперше організував промислове виробництво марганізованого й борного суперфосфатів, збагачених молібденом і цинком, та суперфосфату й амофосу з цинком, нітрофосок, нітроамофосок, карбофосок, збагачених марганцем, молібденом і літієм.

На сучасному етапі учні й послідовники П. Власюка працюють над створе­н­ням і впровадже­н­ням у виробництво нових, досконаліших форм добрив, до складу яких входять основні макро- й мікро­елементи, фізіологічно активні речовини, пестициди, а також суспензійних добрив для позакореневого живле­н­ня рослин. Багато з цих роз­робок ви­знані пріоритетними. Велика увага приділяється кругообігові Б. е. у системі «ґрунт–рослина–атмо­сфера» та по­глиблен­ню знань про фізіологічну й біо­хімічну роль біо­ген­них макро- й мікро­елементів.

Завантажити статтю