3.5. Рослинність, як об’єкт довкілля

У склад рослин входять ті самі елементи, як і в решті об’єктів довкілля. Це макроелементи з вмістом від десятків до 10^-2% і мікроелементи з вмістом 10^-3% і менше. Для нормального існування рослин життєво необхідними є макроелементи C, O, H, N, S, P, K, Ca, Na, Mg та мікроелементи Fe, Cu, B, Mo, Zn, Mn, Co, Ni, J і низка інших. Суха речовина рослин містить біля 45%С, 42%О, 6,5%Н, 1,5-5%N і 5-12% так званих зольних елементів. Якщо рослину обзолити, то в утвореній золі можна виявити 78 елементів. Для екологів та агрохіміків мають роль ті елементи, які засвоюються рослинами, приймають участь у метаболізмі і відіграють важливу роль у житті рослин.

Вміст елементів у рослинах може дещо відрізнятися, причому змінюється залежно від періоду вегетації (найбільше у молодих рослин), різний у різних частинах рослини. Крім того вміст речовин у рослинах залежить від типу ґрунту, на якому вони розвиваються, від особливостей клімату. Тому дуже важливими є дані про вміст макро- та мікроелементів у врожаї зрілих рослин (в перерахунку на 1 га). Рослини можуть допомагати у пошуку корисних копалин, оскільки одні накопичують у своїх тканинах певні хімічні елементи, інші ростуть у місцях з підвищеним вмістом певних елементів. Про скупчення певного елемента може свідчити зміна забарвлення квітів, листя, плодів, зміна форми квітів та стебел. Зокрема, Іван-чай за наявності у ґрунті урану змінює забарвлення квіток на біле або густо пурпурове. Російський геохімік О.П.Виноградов писав: „Хімічний склад організмів зберігає ознаки свого походження”. Так даурська модрина здатна концентрувати ніобій, кукурудза і хвощ – золото, тютюн і буряк – літій, а бліда поганка – селен. Зв’язок між об’єктами живої та неживої природи лежить в основі фітоіндикації, а рослини, що вказують на конкретні умови середовища, називають фітоіндикаторами.

За вмістом макро- та мікроелементів у рослин розрізняють критичний період та період максимального використання. У критичний період (молодий вік рослин) порушення співвідношення елементів призводить до порушення росту рослин. Так, при розвитку листя, рослина найбільше споживає нітроген, багато фосфору і калію. При відмиранні листя 20-30% калію знову повертається у ґрунт, таким чином поновлюється його вміст у ґрунті. При старінні рослин елементи живлення менше засвоюються і можуть навіть виводитися в ґрунт. Засвоєння поживних речовин здійснюється переважно коренями з ґрунтового розчину. Є декілька теорій проникнення поживних речовин через корені у рослину. Однак, незалежно від різних механізмів, якими можна пояснити проникнення речовин у корені рослин, цей процес пов’язаний з розмірами іонів та їх зарядами, концентрацією речовин у розчині. Тому для нормального росту рослин ґрунтовий розчин повинен містити оптимальну кількість розчинених речовин живлення.

Неорганічні речовини у рослині переважно є в міцно зв’язаній формі. Розчинні солі утворюють іони Na⁺, K⁺, Cl^-, NO₃^-. Найбільше калію в моркві, абрикосах, капусті. Натрій і калій незамінні у процесах переносу розчинних речовин через мембрану клітин. Хлориду і нітрату в рослині небагато. Накопичення нітрату свідчить про те, що він не відновився до амонійного нітрогену, а отже забруднює рослину.

Мікроелементи, біогенні елементи N, P, S переважно входять у склад білкових речовин і тому міцно зв’язані. Практично всі білки містять сульфур. Найбільше сульфуру в бобових і злакових рослинах. Якщо зернові культури вирощують на полях з високим природним вмістом селену, то сульфур в амінокислотах (цистеїн, метіонін) заміщається селеном. Утворені „селенові” амінокислоти можуть привести до отруєння тварин і людини.

Макроелементи Ca, Mg утворюють важкорозчинні фосфати, солі карбонових кислот – тартратної, цитратної, яблучної, янтарної, а невелика кількість їх є в складі білків. Магній входить у склад зеленого хлорофілу. Найбільше магнію у вівсі та в бобових рослинах – квасолі, гороху.

Мікроелементи у рослині є в зв’язаній формі. Феруму в усіх рослинних організмах більше за інші мікроелементи. Він входить у склад ферментів. Найбільше феруму в бобових рослинах – квасолі, сої. Манган відіграє важливу роль у процесі фотосинтезу, в утворенні аскорбінової кислоти. Він зв’язаний з білковими речовинами у складі ферментів. Інші мікроелементи (Cu, Zn, Ni) входять у склад різних ферментів і є міцно зв’язані з органічними речовинами. Найбільше цинку в горіхах, цибулі, найбільше мангану в крупно-листяних рослинах. Фторид у невеликій кількості міститься в оболонці зерна, йодиду багато в морських водоростях.

Крім життєво необхідних мікроелементів, тканини рослин можуть бути забруднені токсичними речовинами з ґрунтового розчину, у який вони потрапляють із забруднених ґрунтів. Це важкі метали, такі як Pb, Cd, Hg, As, біогенні мікроелементи у концентраціях, які перевищують граничнодопустимі вмісти, надлишок невідновленого NO₃^- та NO₂^-, органічні речовини, найчастіше різноманітні пестициди, залишки палива та машинних олив, продукти неповного згоряння – вуглеводні та продукти їх часткового окиснення.