Биогеные вещества как экологические факторы

Биогенные соли и элементы, как это показал еще Ю. Либих в XIX в., являются лимитирующими факторами и ресурса­ми среды для организмов. Одни из элементов требуются орга­низмам в относительно больших количествах, поэтому их на­зывают макроэлементами, другие тоже жизненно необходи­мы организмам, но в очень малых, как говорят, следовых ко­личествах — их называют биогенными микроэлементами. Рас­тения получают их, как правило, из почвы, реже — из воды, а животные и человек — с пищей.

Биогенные макроэлементы

Первостепенное значение среди них имеют фосфор и азот в. доступной для организмов форме. Фосфор — это важнейший и необходимый элемент протоплазмы, а азоте входит во все бел­ковые молекулы.

Основной источник азота — атмосферный воздух, а фос­фора — лишь горные породы и отмершие организмы. Азот фик­сируется большинством растительных и гетеротрофных орга­низмов и включается в биологический круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика его лимитирующая роль. Ю. Одум (1975) приводит при­мер с желтком яйца утки, в одном грамме которого фосфора содержится больше в 9∙10⁶ раз, чем в одном грамме воды реки Колумбии, из которой птица получает пищу.

Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность биоты стоит на втором месте после воды.

Лишь немногим по своему значению этим элементам ус­тупают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений и т. д. Кальций является составной частью ра­ковин и костей животных, необходим растениям и т. д. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, вита­минов, обеспечивает хемосинтез и др. Магний — необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных и др.

Биогенные микроэлементы

Биогенные микроэлементы входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Если в этом наборе, например, нехватка Mn, Fe, Cl, Zn и V, то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а если не будет Мо, В, Со и Fе, то нарушится азотный обмен, и т. п. Эти же микроэле­менты необходимы животным и человеку. Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает болезни.

Граница между макро- и микроэлементами довольно ус­ловна: например, натрия животным требуется во много раз боль­ше, чем растениям, для которых натрии часто вносят в список микроэлементов.

§ 5. Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты

Эдафические (от греч. еdаphоs — почва) факторы — поч­венные условия произрастания растений. Делятся на химиче­ские — реакция почвы, солевой режим почвы, элементарный химический состав почвы, обменная способность и состав обменных катионов; физические — водный, воздушный и тепло­вой режимы, плотность и мощность почвы, ее гранулометри­ческий состав, структура и др.; биологические — растительные и животные организмы, населяющие почву (Хрусталев, Матишев, 1996). Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, ре­акция почвенной среды, засоленность.