Биогеохимические зоны неоднородны. Они делятся на биогеохимические провинции (субрегионы), в которых комбинируются признаки зон по концентрации и соотношениям химических элементов и биохимическим реакциям организмов. Это так называемые зональные провинции. Если же признаки провинции не соответствуют характеристике зоны, провинции называют азональными (например, провинции, богатые кобальтом, медью, фтором, молибденом). На территории Советского Союза выделены и изучаются биогеохимические провинции с избыточным или недостаточным содержанием кобальта, меди, йода, бора, никеля, молибдена, свинца, стронция, цинка, селена [13]. Изучение биогеохимических провинций предполагает: составление картограмм с обязательным анализом химического состава почв, вод, растительных и животных организмов, кормов и продуктов питания; установление взаимосвязей между содержанием химических элементов в среде и эндемическими заболеваниями растений, животных и человека; разработку профилактических мероприятий. Таким образом, эта работа требует совместных усилий специалистов разного профиля: геохимиков, агрохимиков, биохимиков, ботаников, зоологов, медицинских и ветеринарных врачей, физиологов, зоотехников.
По мнению В. В. Ковальского [12, 13], основным критерием биогеохимического районирования должна быть изменчивость биохимических пищевых цепей в различных геохимических условиях. Согласно развиваемой им концепции, накопление химических элементов организмами определяется не только их биологической природой и геохимией среды, но и пищевыми цепями, через которые осуществляется связь организмов и среды (почвообразующие породы, почвы, микроорганизмы, вода, воздух, растения, животные, человек). В пищевой цепи может происходить уменьшение концентрации одних химических элементов и накопление других (рис. 3.2.).
Изучение влияния недостатка или избытка элементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей, промежуточный обмен
Рис. 3.2. Биогеохимические пищевые цепи химических элементов [13].
веществ, адаптацию организмов к условиям среды и возникновение эндемий составляет предмет и задачи нового раздела науки — биогеохимической экологии.
Животные получают минеральные вещества, в том числе и микроэлементы, в основном из растительной и животной пищи. Существование биогеохимических пищевых цепей обеспечивает благодаря явлениям дискриминации отбор и подготовку минеральных веществ к более полному использованию их организмами. Недостаток или избыток химических элементов в почве, а соответственно в растительных и животных организмах, изменяет характер депонирования элементов, ослабляет или усиливает синтез биологически активных продуктов, ведет к перестройке обмена веществ. В итоге либо происходит адаптация организмов к новым условиям, либо возникают дисфункции и эндемические заболевания (рис. 3.1).
Установлены ориентировочные критические (пороговые) концентрации ряда химических элементов, выше или ниже которых проявляются биологические эффекты на целом организме (табл. 14).
14. Пороговые концентрации микроэлементов в кормах, мг/кг сухого вещества корма [13]*
| Элемент | Среднее со держание в пастбищах СССР | Недостаток (ниж няя пороговая концентрация) | Норма (нормальная регуляция в живот ном организме) | Избыток (верхняя пороговая концентра* ЦИЯ) |
|---|---|---|---|---|
| I | 0,18 | До 0,07 | 0,08—1,2 | 0,8—2 и выше |
| Со | 0,32 | » 0,1—0,25 | 0,25—0,1 и выше | 1 и выше |
| Мо | 1,25 | » 0,2 | 0,2-2,5 | 2—3 и выше |
| Си | 6,4 | » 3—5 | 3—12 и выше | 20—40 и выше |
| Zn | 21 | » 20—30 | 20—60 и выше | 60—100 и выше |
| Мп | 73 | » 20 | 20—60 и выше | 60—70 и выше |
| Fe | 190 | » 25 | 25—30 и выше | — |
*** Пороговые концентрации для каждого элемента — величины относительные; они могут повышаться или понижаться в зависимости от концентраций других элементов, вида животных, биологического состояния, сезона года и пр.**
Аналогичная работа по биогеохимическому районированию проводится во многих странах мира, в частности в США (А. Тейлер, К. Бисон, Д. Кубота, Ф. Келли, В. Снеддон, О. Мат, В. Эльвей и др.), Англии (Р. Митчелл), Франции и Бельгии (П. Декок, М. Шезир, Ж. Друино, С. Периго), ГДР (М. Анке, А. Хенниг).
Исследования по биогеохимическому районированию являются научной основой производства и использования минеральных удобрений (включая микроэлементы), применения минеральных подкормок для животных, разработки профилактических и лечебных мероприятий против эндемических болезней.
Особое значение эти данные имеют для пастбищного (отгонного) животноводства и получения грубых кормов с естественных сено-
5 В. И. Георгиевский и др.
косов. В условиях же интенсивного кормопроизводства (орошение, внесение удобрений, выведение новых сортов культур, повышение урожайности) взаимосвязи почва — растение существенно изменяются, что может привести к увеличению или, наоборот, к уменьшению природного дефицита макро-и микроэлементов. К тому же сырье на перерабатывающие предприятия и комбикормовые заводы часто поступает из одних зон страны, а готовая продукция направляется в другие зоны. Поэтому в условиях интенсивного животноводства данные биогеохимического районирования необходимо дополнять минеральным анализом кормов непосредственно в местах их использования, а также систематическими исследованиями минерального статута продуктивных животных.
3.3. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ КОРМОВЫХ РАСТЕНИЙ
При дозировании минеральных элементов в рационах сельскохозяйственных животных обычно пользуются табличными данными, опубликоваными в обобщенных сводках макро- и микроминерального состава кормов [10, 15, 19].
За последние годы такие сводки появились применительно к определенным почвенно-климатическим зонам, провинциям, областям. Этому способствовало осуществление широкой программы биогеохимического районирования страны, увеличение ассортимента минеральных кормовых добавок, совершенствование методов и техники аналитических исследований. В эту работу включились наряду с зоотехническими учреждениями зональные агротехнические и ветеринарные опытные станции. И тем не менее масштабы работ пока еще недостаточны, а публикуемый цифровой материал слишком вариабелен.
Согласно литературным данным, на минеральный состав растений могут оказывать влияние следующие факторы: генетические особенности растений; тип почвы; удобрения и агротехника; ботанический состав травостоя; климатические и погодные условия; стадия вегетации; загрязнение почвы и воздуха.
Генетические особенности. Особенностями минерального состава характеризуются не только разные культуры и разные виды, но и разновидности, сорта одной и той же культуры.
Бобовые травы и бобовые зернофуражные культуры содержат, как правило, больше кальция и магния, чем злаковые. Независимо от биогеохимической зоны злаки лугов и пастбищ беднее йодом, медью, молибденом, иногда кобальтом и цинком по сравнению с бобовыми и разнотравьем (см. табл. 16).
Существенные сдвиги в минеральном составе могут происходить при выведении новых сортов растений. Это относится, по-видимому, в первую очередь к тем элементам, которые не являются для растений жизненно необходимыми (например, йод).
Тип почвы. Питание начинается с почвы, поскольку тип почвы определяет специфический минеральный состав кормовых растений.
