Асиміляція біологічна

АСИМІЛЯ́ЦІЯ БІОЛОГІ́ЧНА – засвоєння живими організмами з довкілля речовин для підтримки свого функціонування і здійснення життєвого циклу. За типом живлення практично всі живі організми на Землі діляться на дві групи: автотрофи і гетеротрофи. До перших належать зелені рослини від одноклітинних до вищих, до других – усі інші. Зелені рослини – унікальні «живі фабрики», що в процесі фотосинтезу за участю квантів соняч. (електромагнітного) випромінювання перетворюють неорганічні елементи довкілля в органічні речовини. Гетеротрофи ж своїм існуванням цілком зобов’язані автотрофам, оскільки живляться лише органіч. речовинами.

Процес фотосинтезу відбувається в хлоропластах і складається із світлової та темнової фаз. У світловій фазі кванти світла перетворюються на т. зв. відновлювальну силу (АТФ і НАДФ), що супроводжується фотолізом води і виділенням кисню. У темновій фазі АТФ і НАДФ використовуються для засвоєння вуглекислого газу і утворення вуглеводів. Однак усе різноманіття складу органіч. речовин у рослинах, необхідних для їх функціонування, росту і розвитку, утворюється з вуглеводів у процесі їх темнового дихання (дисиміляції). Дихання рослин супроводжується зворотніми фотосинтезу явищами поглинання кисню і виділення CO₂ з вивільненням універсал. джерела енергії в клітині – АТФ, яка використовується в наступних синтетич. реакціях. Подібні процеси дисиміляції асимільованих органіч. речовин відбуваються і в організмах гетеротрофів. Але для синтетич. процесів у рослинах, пов’язаних з їх темновим диханням, на відміну від дихал. процесів гетеротрофів, потрібні макро- та мікроелементи, які рослини засвоюють з ґрунту. Найважливішим макроелементом є мінеральний азот, який використовується в рослинах для синтезу білків, ферментів, амінокислот та органіч. кислот, тобто осн. складових структур клітин і рослин. організмів загалом. У зв’язку з небезпекою застосування азотних добрив важливе практ. значення має здатність деяких видів рослин (насамперед бобових) у симбіозі з бульбочковими бактеріями засвоювати молекуляр. азот з атмосфери, де його вміст складає 78 %. Іншим джерелом біол. азоту є азот, який засвоюють з повітря азотофіксуючі бактерії в ґрунтах. Необхідним для рослин макроелементом є фосфор, що входить до складу АТФ, багатьох ферментів, молекул ДНК та ін. рослинних структур. Багато фосфору міститься у різних ґрунтах, але у важкодоступній для засвоєння рослинами формі. Інокуляція грибом мікоризою рослин багатьох видів різко підвищує їхню здатність засвоювати фосфор з ґрунту. Важливі для рослин калій, магній, кальцій, залізо, сірка. Нормальне функціонування рослин. організмів порушується при недостатній кількості в ґрунтах марганцю, молібдену, кобальту, бору, цинку, міді тощо. Шкідливими для рослин, а також і для людей та тварин, які вживають рослинну продукцію, є важкі метали, до яких належать кадмій, свинець, алюміній тощо. Негативно впливають на рослини газоподібні пром. викиди у вигляді окисів різних елементів: азоту, фтору, сірки тощо. Зелені рослини не лише забезпечують гетеротрофи органіч. речовинами, а й підтримують відповідний газовий склад земної атмосфери, зокрема врівноважують концентрацію кисню та вуглекислого газу. Його концентрація останнім часом постійно зростає, що призводить до глобальних змін клімату через посилення т. зв. парникового ефекту.

Один з напрямків А. б. стосується особливостей і механізмів автотрофного живлення (фотосинтезу), інший – фізіології мінерал. живлення. Праці укр. вчених в обох напрямках знайшли широке визнання. Так, В. Любименко у 1920-х рр. виконав класичні роботи з вивчення стану хлорофілу та складу пігментів у хлоропластах рослин і висловив гіпотезу про виникнення в ході еволюції фотосинтезу з хемосинтезу. Дослідж. механізмів первинних реакцій фотосинтезу в хлоропластах рослин продовжували Л. Островська та О. Ясников. Нині питаннями фотосинтезу займаються Б. Гуляєв, С. Кочубей (Інститут фізіології рослин і генетики НАНУ), М. Мусієнко (Київ. університет) та ін. Тривають в Україні також дослідження впливу довкілля на фотосинтез, взаємозв’язку фотосинтезу і продуктивності агрокультур, які розпочав ще у 1920-х рр. Є. Вотчал, продовжили А. Оканенко та його учні. Вивченню питань мінерал. живлення рослин в Україні сприяли роботи О. Душечкіна та П. Власюка. Проблеми фізіології мінерал. живлення вивчають нині в Інституті фізіології рослин і генетики НАНУ (К. Ткачук), а практ. аспектами цих проблем займаються інститути УААН.

Літ.: Тимірязєв К. А. Сонце, життя і хлорофіл // Вибр. твори / Пер. з рос. К.; Х., 1949. Т. 1; Кретович В. Л. Основи біохімії рослин. К., 1959; Короткоручко Т. П. Сучасні уявлення про обмін речовин в організмі. К., 1961; Гродзинский А. М., Гродзинский Д. М. Краткий справочник по физиологии растений. К., 1973; Ассимиляция питательных веществ в организме животных: Сб. ст. Рига, 1986; Гетко Н. В. Растения в техногенной среде: Структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск, 1989; Ладанова Н. В. Структура ассимиляционного аппарата хвойных при воздействии ионизирующего излучения. С.-Петербург, 1994; Словник з біології. К., 1998.

Б. І. Гуляєв

Рекомендована література

Тимірязєв К. А. Сонце, життя і хлорофіл // Вибр. твори / Пер. з рос. К.; Х., 1949. Т. 1;
Кретович В. Л. Основи біохімії рослин. К., 1959;
Короткоручко Т. П. Сучасні уявлення про обмін речовин в організмі. К., 1961;
Гродзинский А. М., Гродзинский Д. М. Краткий справочник по физиологии растений. К., 1973;
Ассимиляция питательных веществ в организме животных: Сб. ст. Рига, 1986;
Гетко Н. В. Растения в техногенной среде: Структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск, 1989;
Ладанова Н. В. Структура ассимиляционного аппарата хвойных при воздействии ионизирующего излучения. С.-Петербург, 1994;
Словник з біології. К., 1998.