В.В Ермаков и В.В Ковальский (1974) отмечают, что только с 70-х годов в СССР и других странах были начаты систематические исследования по определению концентраций элемента в растениях и рационах в связи с применением соединений селена в животноводстве. В биосфере миграция селена осуществляется по пищевой цепи: из почвы в растения, далее в организм животных, а первые и вторые служат источником селена для человека. Такая взаимосвязь определяет решающую роль почвы в формировании селенового статуса живых организмов.
Метаболизм селена у животных до известной степени сглаживает влияние на организм человека предельно высоких или крайне низких концентраций селена в почве. Однако отдельные органы животных могут накапливать микроэлемент в высоких концентрациях. В организме животных концентрация селена составляет 20-25 мкг/кг живой массы, хотя этот показатель варьирует в зависимости от количества элемента в рационе. Возрастная динамика селена в целом организме изучена недостаточно. Распределение селена в организме аналогично распределению серы: 50-52% его приходится на мышечную ткань, 14-15%- на кожу, шерсть, роговые образования, 10% -на скелет, 8% - на печень, 15-18% -на остальные ткани. Содержание селена в цельной крови разных видов животных колеблется от 5 до 18 мкг в 100 мл. (В.И. Георгиевский, Б.Н. Анненков, В.Т. Самохин, 1979).
Биологическое значение селена первыми поняли в 1957 году Шварц и Фольтц. Селен оказался давно искомым главным компонентом фактора 3, присутствующего в пивных дрожжах и других кормовых средствах и оказывающего лечебный эффект при некрозе печени, который развивается у крыс при кормлении дрожжами (А. Хенниг,1976).
Природный селен представлен одним стабильным изотопом с атомной массой 79. Среди многочисленных радиоактивных изотопов селена в биологической практике нашел применение один Se 75. Селен образует две кислоты – селенистую (H2SeO3) и селеновую (H2SeO2), соли которых называются соответственно селенитами и селенитами. У растений важнейшей химической формой селена является селенометионин (Se-Met). Большая часть селена в животных тканях присутствует в виде Se-Met и селеноцистеина – Sec (A.J. Wittwer , 1989).
Селен является незаменимым биологически активным веществом, эффективным при лечении свыше 20 болезней более чем у 19 видов животных. При его недостатке в рационе развивается: беломышечная болезнь, дистрофия печени, дегенерация яичников, маститы, анемии, гемолиз эритроцитов, экссудативный диатез цыплят, депрессии в росте, нарушение воспроизводительных функций и др. Данный микроэлемент участвует в обмене веществ (белков, жиров и углеводов), в регуляции многих ферментативных реакций и в окислительно-восстановительных процессах, регулирует обмен витамина Е и его депонирование, благоприятно действует на иммунобиологическую реактивность организма. Он регулирует усвоение и расход в организме витаминов А, С, Е, К (А.Ф. Кузнецов, 2001; Н.И. Лебедев, 1976).
Как отмечает М.Ф. Томмэ и Э.Г. Филипович (1975) установлена взаимосвязь между содержанием селена в продуктах питания и заболеваемостью раком. Статистика показала, что там, где выше уровень селена в продуктах питания, меньше случаев заболевания раком. В крови больных раком содержание селена значительно ниже, чем в крови здоровых. Селен предупреждает токсикоз от избытка кадмия, ртути и мышьяка. Он влияет на скорость образования АТФ, повышает и активизирует декарбоксилирование пирувата, оказывает влияние на белковый синтез – регулирует функции клеточных мембран.
Йод - химический элемент периодической системы Д.И. Менделеева, был открыт в 1811 году французским химиком Куртуа. Значение йода в жизни организма велико. Известны лечебные свойства йода и его соединений. Так еще Гиппократ указывал на целебные свойства морских водорослей при лечении зоба. Пятьсот лет назад в Китае и Японии жителям было рекомендовано употреблять в пищу морскую капусту с целью сохранения здоровья.
Йод обладает способностью влиять практически на все обменные процессы растительного, животного и человеческого организма, как в комплексе с другими элементами, так и в чистом виде (В.О. Мохнач, 1972).
Высокая летучесть йода имеет большое значение в распределении его в биосфере и в геохимических процессах миграции его на земном шаре. В природе он встречается в виде солей – йодидов и йодатов.
По данным В.И. Вернадского (1954) йод относится к числу рассеянных элементов, и находится в виде микроскопической смеси в различных сферах земной коры. Содержание его ничтожно, и тем не менее он присутствует всюду. Гигантские массы йода на планете находятся в водах океанов и, вероятно, в составе их проникают повсеместно в другие сферы, поскольку отдельной формы воды, не связанной с океаном, нет. Она в форме слабых растворов переносит все элементы по нашей планете. В круговороте йода в биосфере решающая роль принадлежит живому веществу, поскольку живая клетка на 60-99% состоит из воды.
Только после многостороннего исследования ряда природных тел (воздуха, воды, растений, почв и животных), которые провел Матен с 1850 по 1875 г.г. послужило началом систематизации этого элемента.
Количественная оценка различных источников атмосферного йода дает следующие данные: испарение с поверхности океана 5,0*1011 %, морские брызги 5,0*109%, вулканическая деятельность 1,2*109%, разложение органических веществ 1,0*108%. Данные свидетельствуют о том, что 99% йода поступает в атмосферу из океана.
Таким образом, атмосфера над океанами получает огромное количество йода и концентрация его выше, чем над земной поверхностью. Средние показатели содержания йода над сушей колеблются в пределах 0,005–0,01 мкг/м3, над океаном 0,02–0,05 мкг/м3.
Обеднение атмосферы йодом происходит в результате осаждения его на поверхность почвы и растений, вымывания осадками, поглощения растениями. На земле источниками йода являются воды, проходящие через ее нефтяные слои, которые образовались в древние времена из толщи отложений морских водорослей.
Концентрация йода в растениях возрастает по мере удаления их от берега водоемов и с возрастанием глубины местообитания (В.О. Мохнач, 1972). Поэтому йод по земной поверхности и водах основных рек страны распределяются неравномерно.
Количество йода в реках в значительной мере зависит от состава русловых грунтов, которые концентрируют этот элемент. Повышенное содержание йода отмечено в реках, протекающих через территории, которые богаты гумусом или через почвы с высокой минерализацией воды. Пониженное содержание йода характерно для вод рек Сибири, русла которых расположены по кислым коренным породам.
Среднее содержание йода в почвах земного шара составляют 5,0 мг/кг при колебаниях в пределах от 0,5 до 50,0 мг/кг. На солончаковых почвах концентрация йода местами достигает 340 мг/кг, образуя геохимические аномалии этого элемента. Концентрация, локализация и поведение йода в почвах взаимосвязано с комплексом факторов физико-химических свойств элемента и почв.
Одним из ведущих факторов, определяющих концентрацию йода в почвах, является наличие органического вещества и гумуса. По мнению ряда исследователей, причиной этого явления может быть, образование сложных и прочных соединений йода с белками и продуктами их распада, что и происходит в гумусе. Эти вещества в ряде случаев недоступны растениям. На низкое поступление в организм селена и йода существенное влияние оказывают физико-химические свойства почвы (кислый характер пахотного слоя почвы, низкое содержание в ней подвижного фосфора и обменного калия), природно-ландшафтные факторы (наличие заболоченных пастбищ и сенокосов, пашни с переувлажненной почвой и низким содержанием селена и йода) и антропогенные факторы (В.И. Иванов, А.Ю. Гудкова, Н.Л. Павлова, Г.М. Скаржинская и др., 1999).
В растениях йод находится в форме щелочных йодидов, которые быстро усваиваются в организме животных и человека (В.К. Кашин, 1987).
По мнению В.В. Ковальского (1972) существует прямая зависимость между содержанием йода в почве, в воде, в растениях и в животном организме. Наилучшим критерием обеспеченности животного организма этим элементом является содержание его в растительных кормах. Анализ растений имеет преимущество еще и потому, что растения могут поглощать йод из воздуха. Внесением йодных удобрений удается достичь лишь кратковременного увеличения содержания йода в кормах.
Наиболее значительные площади отмечены в США, Египте, Индии, Китае, Швейцарии, Франции, Италии, Австралии, Румынии, Голландии, Германии, Аргентине, Англии, Алжире, Эфиопии, Эквадоре и других местах. Таким образом, установлен планетарный масштаб йодной недостаточности и его влиянии на здоровье животных и человека (Я.З. Лебенгарц, 1991).