оправдан. Но для углубленного решения все элементы необходимо привести к единому знаменателю. Таким знаменателем в структуре элементов питания является биохимический состав.
Решать проблему полноценного питания можно двумя способами: последовательно определяя норму фракций органических веществ, органических и минеральных биологически активных веществ, свободных радикалов; другой способ – нормировать все элементы по номиналу конечных продуктов катаболизма.
Выделять из фракционного состава органических веществ важные и второстепенные - не обосновано. Все они в равной мере необходимы и взаимонезаменяемы; а, следовательно, равнозначны и объединение их в одну группу вполне оправдано.
Гидролиз органических веществ может быть частичным, полным, а для белков и жестким. Все эти процессы проходят в организме в автоматическом режиме и все органические вещества, при необходимости расщепляются до простейших соединений. Даже белковая молекула при жестком окислении гидролизуется до СО2, Н2О и аммонийных солей. Этот процесс объясняется необходимостью освобождения организма от ненужных фракций. И чтобы не осложнять процесс метаболизма, фракционный состав белка должен нормироваться по всей его структуре. При таком решении вопроса, а не по наличию абстрактного количества незаменимых аминокислот, можно характеризовать белковую полноценность.
Все энергетические вещества - полифункциональные соединения. Они не только источники энергии, но при гидролизе образуют исходное начало для формирования новых функциональных фракций для конкретного организма.
При катаболизме жиров и углеводов до конечных продуктов образуются наиболее ёмкие скелетообразующие органогены (углерод, кислород, водород), доля которых в живых организмах составляет более 90,0%. Выделяющаяся при этом вода ценна в том плане, что является эндогенным источником аккумуляторного типа, динамично контролирующего водный баланс, обеспечивающий поддержание водного гомеостаза.
Значение клетчатки не ограничивается химическими свойствами внутриклеточного обмена. Ценными являются её физико-химические свойства, обеспечивающие функционально-полноценную работу желудочно-кишечной системы.
Белки – ещё более сложные полифункциональные соединения. В их состав кроме органогенов входят различные химические элементы, с ионами которых образуются сложные комплексные соединения. Поэтому понятие белковая полноценность корма должно характеризоваться всей совокупностью элементов, обеспечивающих полноту функциональной деятельности организма.
Нормирование элементов по номиналу конечных продуктов катаболизма способ наиболее трудный, но перспективный в том плане, что в этом случае будут задействованы все элементы, определяющие уровень продуктивности и полноценность продукции.
Доказано многочисленными опытами, что азотные и фосфорные удобрения существенно повышают урожайность растений. Доля же фосфора и азота в общей массе составляет менее 5%, тогда как углерода, кислорода и водорода - более 90%. Элементы, составляющие основную массу растительных и животных организмов, прак-
тически не задействованы в процессе интенсивного производства. Выделение отдельных элементов из общей биохимической структуры, как было показано выше, имеет внешне-видимый эффект и открытую деструкцию экологической системы.
Подтверждением этого вывода является повышение урожайности овощных культур (внешний эффект) и высокое, выше предельно-допустимого уровня, содержание нитратов (скрытый критический баланс по избытку) на фоне высоких норм азотных удобрений. Такое одностороннее решение разрушает систему, делая произведенный продукт непригодным к потреблению. Из этого следует вывод, что излишнее количество азота, сформировавшееся в виде радикальных нитратов, должно быть погашено элементами, нормализующими процесс обмена веществ. Это, в первую очередь, может быть достигнуто нормированным использованием всех органогенов (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера). Необходимость решения проблемы очевидна и осуществить её можно при соответствующем методическом обеспечении.
Разработка методик нормированного питания должна быть комплексной: элементы, формирующие основу живых систем – органогены, должны рационально сочетаться с макроэлементами (главная функция – построение тканей, поддержание осмотического, водно-электролитного, кислотно-основного, окислительно-восстановительного и металло-лигандного гомеостаза (II)) и микроэлементами (составная часть ферментов, гормонов, витаминов и других биологически-активных соединений (II)). Это позволит решить одновременно рост продуктивности растений и животных при высоком уровне полноценности производимого продукта.
Реализация теоретических основ построения полноценных систем осуществлена нами на примере создания полноценной кормовой базы для лактирующих коров молочного направления.
Принципиально по-новому решены вопросы составления алгоритмов производственных моделей:
а) организация зеленого конвейера;
б) рациональное использование природных кормовых угодий;
в) организация пастбищного хозяйства;
г) формирование кормовой базы в системе севооборотов;
д) рациональное сочетание кормов полевого и промышленного секторов АПК.
3. Биогенные особенности питательных веществ
и химических элементов
Химический состав живых организмов и окружающей их среды по набору элементов идентичен. Существенным различием является их структура в расчете на единицу объема питательной среды и конечного продукта жизнедеятельности. Тесная взаимосвязь химического состава питательной среды и живых организмов осуществляется в процессе всего эволюционного периода, но если на первом этапе она влияла больше на формирование видового разнообразия, то с наступлением периода сознательного управления природными процессами более актуальными стали проблемы совершенствования видов в плане реконструкции их хозяйственно-полезных признаков.
Все элементы, участвующие в построении и жизнедеятельности организма, биогенны.
Перечислить в настоящее время потребное количество многих элементов невозможно из-за трудности определения очень низких концентраций. Однако биогенность многих определена с большой достоверностью и использование этих знаний позволяет совершенствовать сельскохозяйственную деятельность, улучшая количественные, качественные, экономические, экологические и другие параметры.
В процессе эволюционных преобразований в основу живых систем вышли элементы, получившие название органогены: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Общая массовая доля их в организме составляет более 97%. Наряду с органогенами активное участие в обмене веществ принимают следующие 10 элементов: калий, натрий, кальций, магний, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, молибден – получившие название металлы жизни (II).
Биогенность таких элементов, как фтор, хлор, бром, иод, кремний, селен, мышьяк, литий, барий, стронций, олово, титан, ванадий, хром, не вызывают сомнений несмотря на то, что потребляемое количество их чрезмерно мало (10-6 – 10-4 %).
Элементы, содержание которых в организме больше 10-3 %, называют макроэлементами. Главная функция их состоит в построении тканей, поддержании осмотического, водно-электролитного, кислотно-основного, окислительно-восстановительного и металло-лигандного гомеостаза.
Элементы, содержание которых в организме находится в пределах 10-6 – 10-3 %, называют микроэлементами. Они входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и других биологически активных веществ. Микроэлементы неравномерно распределяются между тканями и органами. Поскольку большинство из них в максимальных концентрациях содержатся в печени, её называют – депо микроэлементов.
Отдельные же микроэлементы являются специфичными для определенных органов. Повышенное содержание иода в щитовидной железе, фтора – в эмали зубов, цинка – в поджелудочной железе, молибдена – в почках, стронция – в костях, марганца, брома и хрома – в гипофизе, бария – в сетчатке глаза (II).
Приведенные сведения о макро- и микроэлементах являются доказательством важности и необходимости их для функциональной деятельности организма.
Для управления процессами, обеспечивающими полноценность питания, содержание элементов должно быть не только в наличии, но и в строго определенном количестве. Количество это определяется не произвольно, а строго в соответствии с физиологической потребностью организма. И даже те элементы, потребность которых определяется мизерными количествами, но функциональная значимость неоспорима, заслуживает не менее пристального внимания, так как нарушение их физиологической нормы существенно влияет на жизнедеятельность организма. Такие элементы, как бериллий, барий, мышьяк, свинец, кадмий, ртуть, титан, потому отнесены к токсикантам, что современными методами не установлена их физиологическая норма и тем более нет методик, дозирующих их количество.
Для нормального физиологического процесса в организме должен поддерживаться оптимальный уровень насыщения тканей микроэлементами, т.е. микроэлементный гомеостаз.
