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 об’ємну 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 зв’язку 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 пов’язані 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.

Розмір шрифту

Біогенні елементи

Рекомендована література

Інформація про статтю