Усваивая зольные элементы из почвы, водоросли являются активными участниками малого биологического круговорота веществ.
При массовом развитии, особенно в поверхностных слоях почвы, водоросли могут поглощать большое количество минеральных солей, содержащих необходимые для их жизни элементы. Биологическое закрепление легко растворимых солей может иметь большое положительное значение, особенно в легких почвах и при избытке воды. Поглощенные водорослями вещества или остаются в доступном для корней растений состоянии, или быстро возвращаются в круговорот веществ после отмирания водорослей. В этом убеждают опыты Фуллера и Роджерса, показавшие, что фосфор, поглощенный зелеными водорослями, не менее доступен для проростков ячменя, чем искусственно внесенная фосфорная кислота. Поэтому временное включение фосфора в клеточный материал водорослей авторы считают полезным процессом, предохраняющим минеральные соли от вымывания и от химического поглощения почвой. Избирательное поглощение солей водорослями влияет на перераспределение подвижных форм элементов в почвенных слоях. Так, Nostoc commune, по данным Базилевич, является кальцефиксатором, накапливая в золе до 41.09% СаО (1.81% от сухого веса).
Результатом жизнедеятельности водорослей является накопление кремнекислоты, происходящее во всех почвах, но особенно выраженное в условиях периодического переувлажнения почвы пресными водами. Накопление кремнекислоты в телах диатомей, которые строят свой панцирь из кремнезема, происходит в связи с разрушением ими почвенных силикатов (Базилевич и др., 1954). Виноградов и Бойченко опытами подтвердили наблюдения Вернадского о разрушении каолина (накрита) диатомеями; авторы предполагают, что пектиновые вещества слизи диатомовых входят в соединение с веществом накрита, вызывая его «набухание», растворение и последующий распад до освобождения гидрата окиси алюминия. В опытах Болышева водоросли выращивались в почвенно-водных культурах для определения влияния водорослей на минеральную часть почвы. Под влиянием жизнедеятельности водорослей наблюдалось интенсивное разрушение алюмосиликатов почвы; освобождающаяся кремнекислота частично утилизировалась диатомеями. Накопление кремнекислоты в почве, связанное с деятельностью водорослей, обусловливает, по данные Болышева, процесс осолодения. Действительно, в поверхностных слоях солонцов мы наблюдали до 400 тыс. живых клеток и до 5 млн пустых панцирей диатомей в 1 г почвы, что говорит о большой их роли в обмене кремния.
Отмечается высокое содержание золы в водорослях: в клетках Chlorella — 10% от сухого веса, у синезеленых — 10—20%, у диатомей — до 50%; поэтому возможна значительная аккумуляция тех или иных элементов в местах скопления водорослей. Есть данные о накоплении в корочках водорослей магния, серы, марганца, кальция.
Особый интерес вызывает известная особенность водорослей аккумулировать редкие и рассеянные элементы, в том числе радиоактивные. Приведены коэффициенты накопления радиоактивных изотопов в некоторых зеленых водорослях. Для Scenedesmus quadricauda, нередко встречающейся в почвах, указаны очень высокие коэффициенты накопления (отношение концентрации элемента в клетках к концентрации элемента в эдафической среде): более 20 тыс. для радиоактивных церия и иттрия, 3—9 тыс. для рутения, циркония и железа, 500 тыс. для S35, 775 — для Zn65, 700 — для Са45 и т. д. Болышев обнаружил в слоевищах Nostoc commune повышенное содержание радиоактивного калия (К40) — 1.36 • 10-4, т. е. в несколько раз больше, чем в почве.
Одной из форм связывания химических элементов почвы водорослями является хелатизация — образование внутрикомплексных соединений металлов с некоторыми органическими веществами водорослей. Как известно, многие водоросли выделяют внеклеточные органические соединения; эти вещества, а также вещества, остающиеся после отмирания клеток, способны связывать обменные катионы почв. Хелатообразующие вещества переводят ионы металлов из нерастворимых веществ в растворимое состояние, поддерживают резервы элементов в полудоступной для высших растений форме. Фогг считает хелатообразование важной функцией органического вещества водорослей.
К химическим изменениям, которые производят водоросли в почве, относится изменение pH. Хорошо известно подщелачивание среды при жизнедеятельности водорослей вследствие ассимиляции СO2. Это наблюдается в природных водоемах, в культурах водорослей, а в некоторых случаях и в почве. На водорослевых такырах показатели pH поверхностных вод достигали 10—11, а щелочность, титруемая по фенолфталеину, — 95.9% от общей щелочности. Возрастание общей щелочности авторы объясняют появлением в растворе в процессе жизнедеятельности водорослей каких-то органических соединений щелочного характера. В опытах Болышева водоросли в культурах в течение 3 месяцев изменили реакцию серозема от исходного pH 7.2 до 8.6—9.2. Посеянные на чистые минералы, водоросли тоже повысили pH от 7.1—7.2 до 8.4—9.0.
Поскольку в почве водоросли распределены неравномерно, в местах их скопления, — в микрозонах с особо благоприятными условиями, — подщелачивающее влияние водорослей может оказаться довольно существенным и привести к местным изменениям микробиологических и биологических процессов. С другой стороны, известны случаи использования водорослей для улучшения сильно щелочных почв. После первого года опыта в результате роста водорослей pH почвы упал с 9.5 до 7.6.
Наконец, в некоторых случаях благоприятным фактором деятельности водорослей в почвах является кислород, выделяемый ими в процессе фотосинтеза. Это особенно ярко проявляется в заболоченных, тяжелых, плохо аэрируемых почвах. Кислород водорослей улучшает дыхание корней и жизнедеятельность аэробных микроорганизмов. С выделением кислорода водорослями связывается структура такырной корочки.