Все буферные системы в организме взаимосвязаны. На примере взаимодействия их в плазме и эритроцитах крови вклад в поддержании рН различен. Относительная доля гидрокарбонатной буферной системы составляет в плазме крови 35%, белковой – 7%, гидрофосфатной – 1%. Итого, в плазме крови общая доля названных буферных систем составляет 43%.
Доля буферных систем в эритроцитах следующая, %: гемоглобиновая – 35, гидрокарбонатная – 18, гидрофосфатная – 4. Итого, в системе эритроцитов названные буферные системы составляют 57% от общего количества в крови. Приведенные данные являются свидетельством четко выраженной структуры буферных систем, а, следовательно, необходимость поддержания кислотно-щелочного баланса на оптимальном уровне неоспорима. Уменьшение или увеличение буферной ёмкости по сравнению с нормой дестабилизирует работу важнейших органов, что в свою очередь негативно влияет на здоровье и состояние живых организмов.
В организме постоянно проходит процесс образования и разрушения жизненно необходимых биокомплексов, в составе которых важную роль играют биометаллы или «металлы жизни». Биокомплексы, взаимодействуя с другими биогенными элементами, являющимися донорами, обеспечивают определенный уровень концентрации веществ и их равновесное состояние. Нарушение этого состояния смещает равновесие в ту или иную сторону, что нарушает процесс метаболизма и вызывает патологические изменения в органах. Патологические изменения могут быть вызваны долговременным отсутствием в корме каких-либо биометаллов или поступления их в значительно меньших количествах, чем необходимо для жизнедеятельности организма. Поступление биометаллов в количествах больших, чем требуется организму, также приводит к нарушению баланса со всеми вытекающими негативными явлениями.
Акцент внимания на важность количественного оптимума элементов для жизнедеятельности организма сделан с целью обоснования необходимости решения проблемы производства и использования кормов в едином комплексе и новом аспекте.
Питательную среду живых организмов в глобальном масштабе составляют химические элементы земной коры, океанов и атмосферы. Использование тех или иных химических элементов для построения и функционирования организмов подчинено определенным законам природы, которые регулируют взаимосвязь окружающей (питательная среда) и внутренней среды организма (общий гомеостаз).
Для всех звеньев биологической цепи: почва – растение – животное – человек, целесообразно иметь свою питательную среду, обеспечивающую постоянство состава и свойств организма. Оптимальные условия жизни должны быть созданы в равной мере как для почвы, так и растений, животных и человека.
В почве, как целостной системе, в оптимальном режиме должны проходить процессы, обеспечивающие высокий уровень как потенциального, так и эффективного плодородия. Для создания и поддержания такого уровня используются методы биологического, химического и физического воздействия.
Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе растений и сортов, наилучшем соотношении их в травосмесях и севообороте, активизацию микробиоло-
гической деятельности. Но поскольку формирование питательной среды и требования, потребляющего эти продукты организма, могут не совпадать, то производство следует организовать так, чтобы, обеспечивая оптимум для процессов в питательной среде (источник питания), не игнорировать требования потребителя её продуктов. В противном случае снижается интенсивность фактора, формирующего среду, и совокупная эффективность среды и организма. Например, неопровержимо доказана роль бобовых растений в повышении плодородия почв, но для животноводства излишек бобовых в корме не желателен. В этой ситуации, не игнорируя производство бобовых кормов, необходимо определить конкретный видовой состав и структуру растений и в травосмесях, и севообороте. Для лактирующих коров молочного направления потребность в бобовых травах в зависимости от вида составляет от 10 до 40% в суточной норме бобово-злакового корма.
Клеверо-тимофеечная травосмесь наиболее полноценной будет при соотношении компонентов 40/60, люцерно-тимофеечная - 10/90. Следовательно, если для оптимума почвенных процессов требуется больше бобового компонента, чем 40 или 10%, его целесообразно использовать в лучшем варианте, обеспечивающем плодородие почвы, а баланс компонентов в корме оптимизировать дополнительным выращиванием требуемых для животных растений в чистом виде. Вариантов комплексного решения вопроса может быть множество и при целесообразности приоритета требований животноводства повышение уровня плодородия может быть обеспечено техногенными, химическими, физическими методами. Химический метод основан на применении минеральных удобрений, известковании и гипсовании, т.е. устранение неблагоприятных химических свойств почв и почвенного раствора. Физические методы основаны на приемах обработки почвы.
Почвенный раствор, в зависимости от природных условий и техногенных факторов, бывает представлен множеством различных вариантов, но он не может быть сформирован оптимальным для такого же множества растительных видов и формаций. Основной трудностью получения оптимального раствора для отдельных видов растений или сообществ является не количество элементов (Cu, Fe, Mn и т.д.), а соответствие питательного баланса. Решение этого вопроса с позиции законов минимума, оптимума максимума осуществляется последовательно влиянием на отдельные элементы – N, P, K, Mg и т.д. При таком подходе изменение параметров дефицита или избытка каких-либо элементов влечет за собой изменение всей структуры почвенного раствора, познать которую и тем более оптимизировать без глубоких аналитических и научных исследований невозможно. Такая ситуация была создана на обширной территории Средней Азии, где на почвах хлопкового комплекса длительное время вносили большими нормами фосфорные удобрения. В результате чего произошло зафосфачивание почв – «сдвиг» всей системы – и стабилизация уровня урожайности.
Для решения таких проблем нужны годы труда и большие материальные затраты. Комплексный подход, разработанный авторами настоящего труда, позволяет анализировать исходные параметры раствора, контролировать структуру элементов питания и управлять процессом, оптимизируя состав всего раствора, в соответствии с требованиями конкретного потребителя (видовой состав растений, травосмеси, севооборот и т.д.).
Физический метод, включающий приемы обработки почвы, физико-химические приемы создания почвенной структуры, регулирования водного, воздушного и теплового режимов, не менее важен в процессе оптимизации баланса питательных веществ.
При интенсивном ведении сельскохозяйственного производства все методы воздействия на уровень плодородия почв будут создавать различные по структуре питательные среды. Оценка их по уровню насыщения элементами без учета состава внутренней среды культивируемого объекта, будет минимальной или неэффективной.
В звеньях экологической цепи: растение – животное – животноводческая продукция – человек, требования к химическим элементам, формирующим питательную среду, тождественны почво-растительным. Гомеостаз животных различных видов, пола, возраста, продуктивности существенно отличается, а, следовательно, оптимальные условия для формирования и функционирования организма телёнка не будут соответствовать структуре питательной среды ни сухостойных, ни лактирующих коров. Из этого заключения следует вывод, что питание животных как внутри вида, так и межвидовое должно быть строго дифференцировано, и основным требованием к питательной среде (рацион) должно быть получение структуры её химического состава, обеспечивающего устойчивость физиологических функций животного. Кормление одним каким-либо видом корма обеспечивает физиологическую потребность живого организма от 30 до 50% от требуемой структуры, что не позволяет получать оптимальные параметры ни по продуктивности, ни по полноценности продукции. Для получения желаемых результатов в плане продуктивности, качества продукции, воспроизводства и других важных для развития животноводства параметров, не достаточно оптимизировать питание по минимуму «важных» элементов питания (протеин, углеводы, кальций, фосфор). Полноценным питание может быть лишь при максимальной обеспеченности видового разнообразия элементов и оптимальном сочетании их.
Основу живых систем составляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие биологически активные соединения. Они являются источником энергии и сырьевой основой ферментативных реакций, расщепляющих сложные исходные органические соединения на более простые с последующим синтезом из них новых структурных частей клеток и тканей.
Решающее значение в формировании живых организмов принадлежит химическим элементам, которые лишь при строго определенном соотношении обеспечивают процессы и катаболизма, и анаболизма. Утверждение, что организм обладает способностью избирательно поглощать и концентрировать элементы питания, не бесспорно, и подлежит уточнению в рамках конкретного процесса. При дефиците каких-либо элементов возможно погашение его за счет увеличения объема потребляемой питательной смеси, но при этом в организм будут поступать и вещества, концентрация которых уже превышает оптимальный уровень в питательной среде. Так, например, увеличенные нормы азотных удобрений обуславливают избыточное накопление нитратов в пищевых и кормовых культурах. Негативное действие таких процессов вызывает патологические изменения в организме. Следовательно, говорить об избирательной способности организма нет оснований. С точки зрения химии естественный отбор элементов сводится к отбору таких элементов, которые способны к образованию кон-
