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.
Страницы: 1, 2, 3
