Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ttp://monax.ru/order/ - рефераты на заказ (более 2300 авторов в 450 городах СНГ).
План
а) кобальт;
б) молибден;
в) никель;
г) марганец;
д) медь;
е) цинк.
3) заключение
4) список использованной литературы
Введение
Тяжелые металлы(Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам. То есть химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Изучение минерального питания растительных организмов включает в себя знакомство и с микроэлементами.
В настоящее время при помощи специальных, особо чувствительных методов удалось определить в составе организмов свыше 60 таких химических элементов. Од нако можно утверждать, что названное число не является пределом и в состав организмов в самом деле входят все известные химические элементы и их изотопы, (как стабильные, так и радиоактивные).
Химические элементы, которые, входя в состав орга низмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выражен ной биологической ролью, получили название биогенных элементов. К числу биоэлементов относятся: азот, водо род, железо, йод, калий, кальций, кислород, кобальт, кремний, магний, марганец, медь, молибден, натрий, сера, стронций, углерод, фосфор, фтор, хлор, цинк.
Указанный перечень будет, несомненно, увеличивать ся по мере роста наших знаний. Например, биогенное значение кобальта и молибдена определилось не давно. Некоторые элементы биогенны только по отношению к определенным классам, родам, а иногда и видам организмов. Например, бор необхо дим для растений, но пока не может считаться биоген ным по отношению к животным и человеку.
Значительное количество химических элементов, по стоянно обнаруживаемых в организмах, оказывает оп ределенное влияние на течение процессов обмена ве ществ и на ряд физиологических функций в эксперимен те, однако еще не известно, какую роль эти элементы играют в организмах в природных условиях, и поэтому их биогенное значение пока сомнительно. К таким эле ментам относятся алюминий, барий, бериллий, бром, висмут, галлий, германий, кадмий, литий, мышьяк, ни кель, олово, радий, ртуть, рубидий, свинец, серебро, сурьма, титан, уран, хром, цезий.
Количественное содержание биоэлементов, входящих в состав организмов, сильно варьирует в зависимости от среды обитания, способа питания, видовой принадлеж ности и т. п.
Основную массу живого вещества (99,4%) состав ляют так называемые макроэлементы: О, С, Н, Са, N, К, Р, Мg, S, Cl, Na.
К числу микроэлементов, содержание которых в организме исчисляется тысячными и даже триллионными долями процента, относятся: железо, кобальт, марганец, медь, молибден, цинк, кадмий, фтор, йод, селен, строн ций, бериллий, литий и др.
Микроэлементам, несмотря на их малое количественное содержание в организмах, принадлежит значительная биологическая роль. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы — например, фотосинтез у растений.
Связь между ролью элемента в жи вом организме и положением его в периодической сис теме хорошо прослежена для многих микроэлементов, однако далеко еще не все стороны этой зависимости изучены в достаточной степени.
Обратимся теперь к сущности влияния микроэлемен тов на живой организм. Наиболее характерна высокая биологическая активность микроэлементов, т. е. способ ность чрезвычайно малых доз их оказывать сильное дей ствие.
Мощное воздействие микроэлементов на физиологи ческие процессы и организме объясняется тем, что они вступают в теснейшую связь с биологически активными органическими веществами — гормонами, витаминами. Изучена также их связь со многими белками и фермен тами. Именно указанными взаимоотношениями и опре деляются основные пути вовлечения микроэлементов в биологические процессы.
В настоящее время твердо установлена связь между микроэлементами и витаминами. Показано, что марганец необходим для образования в ряде растений витамина С (аскорбиновой кислоты), предохраняющего человека и, некоторых животных от заболевания цингой. Есть данные, показывающие, что введением марганца можно вы звать образование аскорбиновой кислоты в организме тех видов животных, которые обычно неспособны к вы работке этого витамина. Марганец, по-видимому, нужен и для действия витамина D (антирахитного) и B1 (антиневритного). Намечается связь между микроэлементом цинком и витамином В1. Однако наиболее интересно открытие антианемического витамина B12, недо статок которого в организме приводит к тяжелым фор мам анемии (злокачественному малокровию). Оказа лось, что этот витамин — соединение микроэлемента коба льта и сложной органической группы.
Как известно, многие металлы, преимущественно микроэлементы, в растворах обладают ярко выражен ным каталитическим действием, т. е. способны в значительной степени, в сотни тысяч и миллионы раз, уско рять течение химических реакций. Это каталитическое действие микроэлементы проявляют и в живом организ ме, особенно тогда, когда они вступают во взаимо действие с органическими веществами, содержащими азот.
Максимальную каталитическую активность металлы как таковые или, чаще, их металлоорганические (органо-минеральные) соединения приобретают, всту пая в соединения с белками. Именно такое строение имеют многие биологические катализаторы — ферменты. Помимо значительного повышения активности, роль белкового компонента заключается в придании таким соединениям, в основном ферментам, специфичности действия.
При взаимодействии микроэлементов с белковыми компонентами ферментов образуются металлоэнзимы. Состав большой группы металлоэнзимов характеризует ся наличием в них металла в качестве стабильного ком плекса (железосодержащие ферменты — каталаза, пероксидаза, цитохромы, цитохромоксидаза и др.).
Геохимические процессы, непрерывно протекающие в земной коре, и эволюция химического состава организ мов— процессы сопряженные. Жизнь, по В. И. Вернад скому, не составляет внешнего, случайного явления на земной поверхности, а теснейшим образом связана со строением земной коры.
Содержание элементов в живом веществе пропорцио нально составу среды обитания организма с поправкой на растворимость соединений, включающих эти элементы.
С геохимическими провинциями земли тесно связаны биогеохимические провинции—области, характеризующиеся более или менее одинаковой концентрацией одно го или нескольких элементов. В пределах биогеохимиче ских провинций с избыточным или недостаточным содержанием определенных элементов наступает своеоб разная биологическая реакция флоры и фауны данной области, что проявляется в эндемических заболеваниях растений и животных—биогеохимических эндемиях.
Влияние основных тяжелых металлов на растения
КОБАЛЬТ
В биосфере кобальт преимущественно рассеивается, однако на участках, где есть растения — концентраторы кобальта, образуются кобальтовые месторождения. В верхней части земной коры наблюдается резкая дифференциация кобальта — в глинах и сланцах в среднем содержится 2·10-3% кобальта, в песчаниках 3·10-5, в известняках 1·10-5. Наиболее бедны кобальтом песчаные почвы лесных районов. В поверхностных водах его мало, в Мировом океане его лишь 5·10-8%. Будучи слабым водным мигрантом, он легко переходит в осадки, адсорбируясь гидроокисями марганца, глинами и другими высокодисперсными минералами.
Содержание кобальта в почвах определяет количест во этого элемента в составе растений данной местности, а от этого зависит поступление кобальта в организм травоядных животных.
Постоянно присутствуя в тканях растений, кобальт участвует в обменных процессах. В животном организме его содержание зависит от его уровня в кормовых растениях и почвах. Концентрация кобальта в растениях пастбищ и лугов в среднем составляет 2,2·10-5—4,5·10-5% на сухое вещество. Способность к накоплению этого элемента у бобовых выше, чем у злаковых и овощных растений. В связи с высокой способностью к концентрации кобальта морские водоросли по его содержанию мало отличаются от наземных растений, хотя в морской воде его значительно меньше, чем в почвах. Кобальт участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, осуществляющих фиксацию атмосферного азота; стимулирует рост, развитие и продуктивность бобовых и растений ряда других семейств. В микродозах кобальт является необходимым элементом для нормальной жизнедеятельности многих растений и животных. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.
Кобальт применяют в сельском хозяйстве как микроудобрения – удобрения, содержащие микроэлементы (В, Cu, Mn, Zn, Со и др.), т. е. вещества, потребляемые растениями в небольших количествах.
Известкование почв снижает усвояемость растения ми кобальта. Так же влияет избыток марганца и железа в почвах; наоборот, фосфор усиливает поступление ко бальта в растения.
Применение кобальтовых солей (сернокислого ко бальта) в качестве удобрений, как оказалось, способст вует ускорению созревания ячменя, повышает урожай семян красного клевера, увеличивает содержание жи ра в семенах льна. Под влиянием кобальта повышается урожайность сахарной свеклы.
Внесение 300 г сернокислого кобальта на 1 га значительно повышает урожай винограда: вес ягод увеличи вается на 35%, сахаристость — на 14%, кислотность снижается на 10%.
М. Я. Школьник предлагает вносить кобальт в ка честве удобрений в следующих дозах: внесение в почву перед посевом — 2—6 кг на 1 га; внесение в междурядье в виде подкормки — 0,5 кг на 1 га; внекорневое пита ние— 0,1-процентный раствор; намачивание семян — 0,1-процентный раствор. При внесении кобальтовых удобрений с самолета применяется измельченный сер нокислый кобальт в дозе 1,415 кг на 1 га.
Помимо чистых химических соединений кобальта, в качестве удобрений могут быть также использованы продукты переработки шлаков никелевого производства и колчеданных огарков.
МОЛИБДЕН
Среднее содержание молибдена в почвах составляет 0,0003%, в изверженных породах — 0,000154%, в осадочных породах —0,00024%. Больше всего молибдена находится в болотистых почвах и в почвах тундр. Богатство почв органическими веществами обусловливает низкий окислительный потен циал среды.
Наиболее растворимы в воде и доступны для растений соединения Мо6 в нейтральной и слабощелочной среде. На кислых почвах молибден мало доступен растениям, поэтому в таких условиях сказывается положительно внесение молибденовых удобрений. Влияние молибдена зависит от многих факторов: на кислых почвах эффект молибдена зависит от содержания подвижного алюминия (чем больше алюминия, тем выше эффект молибдена). Между молибденом и марганцем наблюдается обратная зависимость—избыток марганца вызывает недостаток молибдена, и, наоборот, присутствие молибдена улучша ет состояние растений (льна), болеющих на кислых почвах от избытка марганца. Антагонистическая зависи мость наблюдается также между молибденом и медью (молибден вытесняет медь).
Молибден особенно важен для бобовых растений; он концентрируется в клубеньках бобовых, способствует их образованию и росту и стимулирует фиксацию клубень ковыми бактериями атмосферного азота. Входя в состав фермента нитраторедуктазы (являющейся по своему строению молибдофлавопротеином), молибден восста навливает нитраты у высших и низших растений и сти мулирует синтез белка в них. Поэтому в условиях не достатка молибдена в растениях накапливаются нитраты, одновременно уменьшаются азотистая раство римая фракция и уровень азотистой белковой фракции. Молибден и марганец, по-видимому, катализируют от дельные реакции, каждая из которых влияет на кон центрацию аминокислот — промежуточных продуктов белкового обмена. Молибден активирует реакцию, веду щую от нитратов к образованию аминокислот, тогда как марганец, по-видимому, активирует дальнейшие фазы превращения аминокислот в белки.
Молибден оказывает положительное влияние не только на бобовые растения, но и на цветную капусту, томаты, сахарную свеклу, лен и др. Растениями-инди каторами недостатка молибдена могут быть томаты, ко чанная капуста, шпинат, салат, лимоны.
Молибден необходим не только для процесса синтеза белков в растениях, но и для синтеза витамина С и ка ротина, синтеза и передвижения углеводов, использова ния фосфора.
Болезни молибденовой недостаточности:
- болезнь нитевидности цветной капусты. Выражается в уменьшении листовой пластинки. Поражает растения на кислых почвах: известкование может предотвратить появление болезни. Описана преимущественно в Австра лии и Новой Зеландии.
- желтая пятнистость цитрусовых (рис.1). Выра жается в появлении желтых пятен на листьях, быстро опадающих. При этом значительно уменьшается количе ство плодов. Заболевание наблюдается во Флориде (США).
Применяются различные способы внесе ния молибдена в качестве удобрения. Так, урожай и сахаристость сахарной свеклы увеличиваются при
Рис. 1. «Желтая пятнистость» грейпфрута — болезнь недостатка молибдена.
внесении в почву путем подкормки в междурядья на 0,5 кг с 1 га, при непосредственном внесении в почву—на 2,8 кг с 1 га. То же было установлено названным автором при изу чении действия молибдена (молибденовокислого аммо ния) на урожай семян красного клевера. На неизвесткованной почве эффект молибдена значительно более выражен.
Ввиду высокой стоимости молибденовых солей реко мендуют применение предпосевной обработки семян — 0,8 г/л. При этом методе потребность в молибденовых солях уменьшается в сотни раз. Для внекорневого питания потребность в молибдате аммония составляет 600 л 0,03—0,05-процентного раствора на 1 га.
НИКЕЛЬ
Содержание никеля в почвах составляет 0,004%, в природных поверхностных водах — 0,000 000 34%. В растениях в среднем содер жится 0,00005% на живой вес (в зависимости от вида растения, местности, почвы, климата и др.). Растения в районе никелевых месторождений могут накоплять в себе значительные количества никеля. При этом наблюдаются явления эндемического заболевания растений, например уродливые формы астр, что может быть биологическим и видовым индикатором в поисках никелевых месторождений. Морфологически измененные анемоны в обога щенных никелем биогеохимических провинциях кон центрируют никель в 30-кратном размере; повышенное содержание никеля в почвенных растворах и в почвах Южного Урала, обогащенных никелем в 50-кратном размере, является причиной появления уродливых форм у сон-травы (семейство лютиковых) и грудницы (семей ство сложноцветных).
Критические значения концентра ции никеля в питательном растворе—1,5 мг/кг и в сухой массе ячменя, выращенного на такой среде — 26 мг/кг. Токсический уровень этого элемента в листьях растений начинается с превышения 1,0 мг/кг сухой массы.
При усвоении никеля растениями происходит взаимодействие с содержащимися в почве железом, кобальтом, хромом, магнием, медью, цинком, марганцем; при этом ионы марганца и магния не ингибируют, а ионы кобальта, меди, железа и цинка — ингибируют абсорбцию никеля на 25—42%. Существуют указания на то, что растения, произрастающие на серпентиновых почвах, не про являют признаков токсического повреждающего воздействия никеля, в случаях, если соотношение медь: никель равно или более 1, или соотношение железо: никель равно или более 5. Среди растений существует различие в чувствительности по отношению к воздействию никеля. Токсические уровни никеля в листве растений (млн -1 сухой массы): рис 20—25, ячмень 26, виды твердой дре весины 100—150, цитрусовые 55—140, сорняки 154. Типичные симптомы повреждающего токсического действия никеля: хлороз, по явление желтого окрашивания с последующим некрозом, оста новка роста корней и появления молодых побегов или ростков, деформация частей растения, необычная пятнистость, в некото рых случаях — гибель всего растения.
МАРГАНЕЦ
Марганец находится в почвах в среднем в количестве 0,085%. Однако в отдельных случаях при высоком общем содержании марганца в почвах количество усвояемых его форм, пе реходящих в солянокислую или солевую форму, может быть явно недостаточно. В среднем растворимая часть Мn в почве составляет 1 —10% от общего его содержа ния.
Кислая реакция почвы (при рН ниже 6,0) благоприятствует усвоению растениями Мn2+ ; слабощелочная реакция (рН выше 7,5) стимулирует образование гидрата Мn(ОН)2, трудно усваиваемого растениями.
Подвижность марганца в пахотном слое также опре деляется буферностью почв по отношению к кислотам, что зависит от суммы обменных оснований (преимуще ственно Са и Mg) в них. При высокой буферности почв подвижность Мn2+ уменьшается. При низкой буфер ной емкости почв подвижность марганца выше. Марга нец мобилизует фосфорную кислоту почвы. Целый ряд почвенных микроорганизмов, участвующих в усвоении растениями атмосферного азота, усиливают свою актив ность под влиянием марганца.
Сред нее содержание марганца в растениях равно 0,001 %. Марганец служит катализатором процессов дыхания растений, принимает участие в про цессе фотосинтеза. Исходя из высокого окислительно-восстановителыюго потенциала марганца можно думать, что марганец играет такую же роль для растительных клеток, как железо — для животных.
Марганец входит в состав либо является активато ром ряда ферментативных систем; регулирует отноше ние Fe2+↔Fe3+, тем самым влияя на окислительно-восстановительные процессы, совершающиеся с помощью железа.
Марганец усиливает гидролитические процессы, в ре зультате чего нарастает количество аминокислот, способ ствует продвижению ассимилятов, образующихся в процессе фотосинтеза от листьев к корням и другим органам. По данным П. А. Власюка, марганец при нит ратном питании растений ведет себя как восстановитель, тогда как при аммиачном — как окислитель. Благодаря этому с помощью марганца можно воздействовать на процессы сахарообразования и синтеза белков.
Благотворное влияние марганца на рост и развитие растений очевидно; так, И. В. Мичурин подметил, что у гибридных сеянцев миндаля под влиянием марганца срок первого плодоношения ускоряется на 6 лет. Этот факт явился первым описанным в литературе случаем замечательного ускорения роста и созревания растений под влиянием микроэлементов.
При недостатке марганца в почвах (низком содержа нии либо неблагоприятных условиях для усвоения его растениями) возникают заболевания растений, харак теризующиеся в общем появлением на листьях растений хлоротичных пятен, которые в дальнейшем переходят в очаги некроза (отмирания). Обычно при этом заболева нии происходит задержка роста растений и их гибель. У различных видов растений заболевание марганцевой недостаточностью имеет свои специфические проявления и получило соответственные названия.
- cерая пятнистость злаков наблюдается у овса, ячменя, пшеницы, ржи, кукурузы. Характеризует ся появлением на листьях узкой поперечной линии увя дания. Листья загибаются по линии увядания и свешиваются вниз. У кукурузы на листьях появляются отдель ные хлоротичные пятна, в дальнейшем отмирающие, что ведет к образованию отверстий на листьях. Болезнь распространена обычно на щелочных почвах при высо ким содержании гумуса.
- болезнь сахарного тростника – на молодых листьях появляются длинные беловатые полосы хлоротичных участков, в дальнейшем краснеющие; на этих местах наступает разрыв листьев. Содержание мар ганца в листьях резко падает; наблюдаются лишь следы (вместо 0,003% в норме). Заболевание растений развивается на щелочных и нейтральных почвах. Внесе ние в почву серы, суперфосфатов (веществ, подкисляю щих почву и повышающих содержание доступного мар ганца) излечивает или предупреждает названное забо левание.
- пятнистая желтуха сахарной свеклы, а также кормовой, столовой свеклы и шпина та. В пространствах между жилками листьев появля ются желтые хлоротичные участки; края листьев завора чиваются кверху. Содержание марганца в тканях боль ных растений резко уменьшается: в здоровом листе сахарной свеклы обычно 181 мг марганца на 1 кг сухого вещества, а в больном — лишь 13 мг на 1 кг.
- болотная пятнистость семян гороха. По ражаются как листья (легкий хлороз), так и, главным
образом, семена гороха. На семенах появляются корич невые или черные пятна; на внутренней поверхности семядолей образуются полости. Рядом с больными мо гут находиться и здоровые семена.
- болезни плодовых растений проявляются в хлорозе листьев (у главной жилки), преимущественно старых (недостаточность железа проявляется главным образом на молодых листьях). Отмирают ветви, светле ют плоды. Сильнее всего поражается груша; вишня и яблоня — меньше.
- пятнистость листьев тунга. Заболевание встречается преимущественно в США. При низком содержании обменного марганца в почвах, на листьях между жилками появляются хлоротичные участки, раз растающиеся в пятна.
Встречается также серая пятнистость клуб ники и другие заболевания.
Явление недо статочности марганца у растений в виде приведенных выше специфических заболеваний наблюдается при значительном дефиците марганца в почвах, однако и при относительном недостатке подвижного марганца мо гут наблюдаться «стертые» формы недостаточности, проявляющиеся в задержке роста, уменьшении урожай ности и т. п.
Обогащение растений марганцем ведет к улучшению роста, плодоношения деревьев и урожайности многих культур, что нашло практическое использование. В качестве удобрений применяют отходы марганцеворудной промышленности, отходы производства серной кис лоты и др.
Марганцевые отходы имеют пре имущество перед чистыми марганцевыми солями: они используются растениями постепенно и действуют более эффективно. Доза удобрений зависит от источника по лучения отходов и от вида растений.
Внесение марганцевых отходов в почву в качестве удобрений положительно сказывается на урожайности сахарной свеклы, озимой пшеницы, кукурузы, картофеля, овощных культур и дру гих культур, уменьшает полегаемость растений. Помимо обычного внесения марганцевых удобрений в почву, применяют и другие методы использования марганца, при которых ис ключаются неблагоприятные условия усвояемости мар ганца из почв.
Избыток марганца, так же как и его недостаток, неблагоприятно сказывается на растениях.
Л. П. Виноградов отмстил значительные морфологи ческие изменения у растений, произрастающих на бога тых марганцем почвах (например в Чиатури).
По данным Л. Я. Леванидова, существуют растения, способные в значительной степени накапливать марганец; такие растения называют манганофилами. Способность концентрировать марганец не обязательно свойственна всем видам данного рода и не связана с систематическим положением растения. Концентраторами марганца являются лютик золотистый, полынь лекарственная, некоторые папоротники, сосна, береза, паслено вые.
Растения-манганофилы активно извлекают марганец из почв. Если растения-манганофилы произрастают на почвах с малым содержанием легко усвояемого марган ца, то они особенно страдают от его недостатка. Так, на черноземе, бедном доступным марганцем, могут про израстать только такие растения-манганофилы, как бе реза, мобилизующая марганец своими кислыми корневыми выделениями.
МЕДЬ
Общее содержание меди в почвах составляет около 0,002%, причем на долю растворимой части приходится около 1% этого ко личества.
В почвах встречаются не сколько форм меди, в различной степени усваиваемой растениями:
а)водоорастворимая медь, б)обменная медь, поглощенная органическими и минеральными коллоидами, в)труднорастворимые медные соли, г)медь содержащие минералы, д)комплексные металлоорганические соединения меди.
Подвижность меди и поступление ее в ра стения уменьшаются при известковании почв, связывании меди в виде органических соединений и закреплении почвенным гумусом. Часть меди почв прочно связана с почвенными перегнойными кислотами — гуминовой, креновой, апокреновой; в этой форме она становится не подвижной и неусвояемой для растений.
Медь образует также комплексные соединения с ря дом органических кислот — щавелевой, лимонной, малеиновой, янтарной. Важную роль в фиксации меди иг рают микроорганизмы почвы.
Количество воднорастворимой дос тупной меди определяет в основном условия жизни ра стений в данной местности. Растения богатых медью почв обогащаются названным элементом, причем некото рые виды приобретают устойчивость даже к очень вы соким концентрациям этого металла.
Медь не обходима для жизнедеятельности растительных организ мов. Почти вся медь листьев сосредоточена в хлоропластах и тесно связана с процессами фотосинтеза; она участвует в синтезе таких сложных органических соеди нений, как антоциан, железопорфирины и хлорофилл; медь стабилизирует хлорофилл, предохраняет его от разрушения.
Медь входит в качестве структурного компонента в состав соединения с белком (медьпротеида, содержаще го 0,3% меди), образуя окислительный фермент полифенолоксидазу. Этот фермент впервые был обнаружен в клубнях картофеля, шампиньонах, а в дальнейшем в составе большинства распространенных растений.
Хотя этот фермент может окислять лишь определен ные фенольные соединения, однако присутствие в растительных тканях наряду с оксидазой пирокатехина или ортохинона позволяет полифенолоксидазе участвовать в окислении большого количества органических соединений.
Медь способствует синтезу в растениях железосодержащих ферментов, в частности пероксидазы.
Установлено положительное влияние меди на син тез белков в растениях и благодаря этому — на водоудерживающую способность растительных тканей. Напротив, при недостатке меди гидрофильность коллои дов тканей уменьшается.
Очевидно, вследствие этого медь в виде удобрений имеет значение для придания растениям засухо- и моро зоустойчивости, а также, возможно, устойчивости к бак терийным заболеваниям.
Болезни недостаточности меди у растений:
- экзантема, или суховершинность пло довых деревьев. Поражает цитрусовые (рис. 2), а также яблони, груши, сливы и маслины. У цитрусовых листья достигают больших размеров, молодые побеги изгиба ются, на них развиваются вздутия, затем трещины. По раженные побеги теряют листья и высыхают. Крона де ревьев приобретает кустовидную форму. Плоды мелкие с бурыми пятнами и бородавками. Листья имеют снача ла ярко-зеленый цвет, а в дальнейшем появляется пят нистость и хлороз.
У яблонь заболевание проявляется в отмирании вер хушек побегов — наступает увядание и свертывание листьев. Края листьев становятся как бы обожженны ми. У персиков наступает гибель побегов, ухудшается цветение и завязывание плодов; на листьях появляются крупные хлоротичные пятна.
- «болезнь обработки» травянистых рас тений проявляется в подсыхании кончиков листьев, задержке в формировании репродуктивных органов, пустозернистости колоса. При этом заболевании растения ку стятся и, не переходя к стеблеванию, погибают.
Рис. 2. Недостаток меди у цитрусовых». Слева — нормальный плод;
справа — мелкие больные плоды с ржавыми пятнами и
растрескиванием.
Поражаются «болезнью обработки» главным обра зом овес, ячмень, пшеница, свекла, бобовые, лук; мень ше— рожь, гречиха, клевер. «Болезнь обработки» встре чается преимущественно на болотистых почвах и торфя никах; это заболевание называется также «болезнью освоения», так как она поражает овес, ячмень, яровую и озимую пшеницы и другие злаки, а также лен, коноп лю, махорку и другие культуры на мелиорированных почвах.
На некоторых торфяных почвах злаки в фазе молоч ной спелости полегают, образуя колена. В тканях вы пуклой части колена окис лительные процессы (активность пероксидазы, полифенолоксидазы, цитохромоксидазы) протекают на более высоком уровне и в них содержится в 3 раза больше ме ди, чем в противоположно расположенных тканях.
«Болезнь обработки» не возникает, если в почву вносят сернокислую медь в количестве 25 кг на 1 га, что ведет к нарастанию содержания меди в расте ниях (пшенице, ржи, овсе и других злаках).
Применение медных удобрений не только сказыва ется на повышении урожайности, но и на качестве сель скохозяйственных продуктов. Так, количество белка в зерне нарастает, сахаристость сахарной свеклы увеличи вается, так же как процент выхода каучука у кок-сагы за, содержание витамина С и каротина в плодах и ово щах, улучшаются технологические качества волокна конопли. Под влиянием медных удобрений повышается ус тойчивость озимой пшеницы к полеганию.
ЦИНК
Среднее содержание цинка в почвах составляет 0,005%; из этого количества на долю растворимого цинка приходится не более 1 %.
Солончаковые и солонцеватые почвы содержат боль ше всего подвижного цинка (0,0087—0,014%), что связа но с высокой дисперсностью солонцеватых почв и наличием в них соединений цинка типа цинкатов натрия и калия. Промежуточное положение по количеству подвиж ных форм цинка занимают черноземы и серые лесные почвы; меньше всего таких форм в подзолистых почвах (0,00185—0,00241%). На кислых почвах цинк более под вижен и выносится из почв в больших количествах; по этому на кислых почвах чаще наступает дефицит цинка, на щелочных почвах цинк наименее подвижен.
В среднем в растениях обнаруживается 0,0003% цинка. В зависимо сти от вида, местности произрастания, климата и т. п. со держание цинка в растениях весьма варьирует.
Цинк является компонентом ряда ферментных систем. Он необходим для образования дыхательных фермен тов—цитохромов А и Б, цитохромоксидазы (активность которой резко падает при недостаточности цинка), вхо дит в состав ферментов алкогольдегидразы и глицилглициндипептидазы. Цинк связан с превращением содержа щих сульфгидрильную группу соединений, функция которых состоит в регулировании уровня окислительно-восстановительного потенциала в клетках. При недостатке цинка в вакуолях клеток накопляются полифенолы, фитостерин, лецитин как продукты неполного окисления углеводов и белков; в листьях обнаруживается больше ре дуцирующих сахаров и фосфора и меньше сахарозы и крахмала. При отсутствии цинка нарушается процесс фосфорилирования глюкозы. Недостаток цинка ведет к значительному уменьшению в растениях ростового гор мона — ауксина.
Цинк является составным компонентом фермента карбоангидразы. Входя в состав карбоангидразы, цинк влияет на важнейшую фотохимическую реакцию «темновой» утилизации углекислого газа растениями и на про цесс выделения СО2, т. е. на процесс дыхания растений. Растения, развивающиеся в условиях недостаточно сти цинка, бедны хлорофиллом; напротив, листья, бога тые хлорофиллом, содержат максимальные количества цинка. В зеленых листьях цинк, возможно, связан с порфиринами.
Под влиянием цинка происходит увеличение содержа ния витамина С, каротина, углеводов и белков в ряде ви дов растений, цинк усиливает рост корневой системы и
положительно сказывается на морозоустойчивости, а так же жаро-, засухо- и солеустойчивости растений. Соедине ния цинка имеют большое значение для процессов плодо ношения.
Горох, сорго и бобы в водных культурах не дают се мян при концентрации цинка в среде 0,005 мг на 1 л и ниже. С повышением концентрации цинка в питательной смеси соответственно число семян увеличивается.
В местностях вблизи цинковых залежей произрастает так называемая галмейская флора — растения, обога щенные цинком.
Болезни недостаточности цинка распространены пре имущественно среди плодовых деревьев; могут заболе вать также хвойные растения и кукуруза. Главнейшие из этих болезней недостаточности следующие:
- мелколистность, или розеточная бо лезнь, листопадных деревьев. Поражает ябло ни, груши, сливу, персики, абрикос, миндаль, виноград (рис. 3), вишню. На заболевшем растении весной образуются уко роченные побеги с розеткой мелких скрученных листьев. На листве —явления хлороза. Плоды мелкие и дефор мированные, часто вообще не появляются. Через 1—2 года побеги отмирают.
Рис. 3. Недостаток цинка у винограда. Справа—маленькие иско верканные ягоды и искривленные кисти; слева — нормальная кисть.
Заболевание излечивается непосредственно введе нием в стволы больных деревьев сернокислого цинка в кристаллическом виде, внесением в почву соединений пинка, опрыскиванием растений раствором цинковых со лги.
При обильном развитии ми кроорганизмов па некоторых почвах они могут в значи тельной мере поглощать цинк и создавать условия цинко вого голодания для высших растений. Стерилизация почв, убивая микробы и, возможно, разрушая соединения, в виде которых цинк оказывается в связанном состоянии, ставят высшие растения в условия более полной обеспе ченности цинком.
- пятнистость листьев цитрусовых, «крапчатость». Между жилками листьев появляются жел тые участки, поэтому листья приобретают пятнистый вид. Зеленая окраска сохраняется лишь у основания листьев, остальная часть становится белой. Листья и корневая си стема перестают расти, и растения погибают.
- бронзовость листьев тунговых. Листья при обретают бронзовую окраску, отдельные участки отмира ют. Появляющиеся взамен погибающих новые листья де формированы. Больные деревья мало устойчивы против морозов.
- розеточная болезнь сосны. Хвоя на концах побегов приобретает бронзовую окраску.
- побеление верхушки кукурузы. Между жилками листа появляются светло-желтые полосы, развиваются некротические пятна и отверстия. Новонарастающие листья имеют бледно-желтый цвет.
Цинковые удобре ния с успехом используются для повышения урожайно сти ряда культур: сахарной свеклы, озимой пшеницы, ов са, льна, клевера, подсолнечника, кукурузы, хлопчатника, цитрусовых, других плодовых, древесных и декоративных растений.
Некоторые растения особенно отзывчивы на цинко вые удобрения. При использовании минеральных удоб рений, содержащих 20 кг сернокислого цинка на 1 га, наблюдается больший урожай зерна кукурузы, чем от применения любой удобрительной смеси без цинка. При этом кукуруза, больная «побелением вер хушки», полностью выздоравливает — исчезает хлороз, появляются нормальные зеленые листья.
Заключение
Тяжелые металлы(Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам. То есть химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Химические элементы, которые, входя в состав орга низмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выражен ной биологической ролью. Мощное воздействие микроэлементов на физиологи ческие процессы и организме объясняется тем, что они вступают в теснейшую связь с биологически активными органическими веществами — гормонами, витаминами. Изучена также их связь со многими белками и фермен тами.
Микроэлементам, несмотря на их малое количественное содержание в организмах, принадлежит значительная биологическая роль. Помимо общего благоприятного влияния на процессы роста и развития, установлено специфическое воздействие ряда микроэлементов на важнейшие физиологические процессы — например, фотосинтез у растений.
Многие металлы, преимущественно микроэлементы, в растворах обладают ярко выражен ным каталитическим действием. Это каталитическое действие микроэлементы проявляют и в живом организ ме, особенно тогда, когда они вступают во взаимо действие с органическими веществами, содержащими азот.
Максимальную каталитическую активность металлы как таковые или, чаще, их металлоорганические (органо-минеральные) соединения приобретают, всту пая в соединения с белками. Именно такое строение имеют многие биологические катализаторы — ферменты. Помимо значительного повышения активности, роль белкового компонента заключается в придании таким соединениям, в основном ферментам, специфичности действия.
При взаимодействии микроэлементов с белковыми компонентами ферментов образуются металлоэнзимы.
Литература
1)Добролюбский О.К. Микроэлементы и жизнь, М., 1956.
2)Дробков А.А. Микроэлементы и естественные радиоактивные элементы в жизни растений и животных. М., 1958.
3)Пейве Я В Микроэлементы в сельском хозяйстве нечерноземной полосы СССР. М., 1954.
4)Пейве Я В Микроэлементы и ферменты, М., 1960.
5)Стайлс В. Микроэлементы в жизни растений и животных. М., 1949
6)Школьник М.Я. и Макарова Н.А. Микроэлементы в сель ском хозяйстве. М., 1957.
7)Школьник М.Я. Значение микроэлементов в жизни растении и в земледелии. АН СССР, 1950.
1