Реферати » Реферати по біології » Важкі метали та їх вплив на рослини

Важкі метали та їх вплив на рослини

Важкі метали та їх вплив на рослини

Введення

Важкі метали (Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) ставляться до мікроелементів . Тобто хімічним елементам, присутнім в організмах в низьких концентраціях (зазвичай тисячні частки відсотка і нижче). Вивчення мінерального живлення рослинних організмів включає в себе знайомство і з мікроелементами.

В даний час за допомогою спеціальних, особливо чутливих методів вдалося визначити у складі організмів понад 60 таких хімічних елементів. Однак можна стверджувати, що назване число не є межею і до складу організмів справді входять всі відомі хімічні елементи та їх ізотопи, (як стабільні, так і радіоактивні).

Хімічні елементи, які, входячи до складу організмів рослин, тварин і людини, беруть участь у процесах обміну речовин і володіють вираженою біологічною роллю, отримали назву біогенних елементів. До числа біоелементів відносяться: азот, водень, залізо, йод, калій, кальцій, кисень, кобальт, кремній, магній, марганець, мідь, молібден, натрій, сірка, стронцій, вуглець, фосфор, фтор, хлор, цинк.

Зазначений перелік буде, безсумнівно, збільшуватися по мірі росту наших знань. Наприклад, біогенне значення кобальту і молібдену визначилося недавно. Деякі елементи біогенних тільки по відношенню до певних класів, родів, а іноді і видам організмів. Наприклад, бор необхідний для рослин, але поки не може вважатися біогенним по відношенню до тварин і людині.

Значна кількість хімічних елементів, постійно виявляються в організмах, робить певний вплив на перебіг процесів обміну речовин і на ряд фізіологічних функцій в експерименті, проте ще не відомо, яку роль ці елементи відіграють в організмах в природних умовах , і тому їх биогенное значення поки сумнівно. До таких елементів відносяться алюміній, барій, берилій, бром, вісмут, галій, германій, кадмій, літій, миш'як, нікель, олово, радій, ртуть, рубідій, свинець, срібло, сурма, титан, уран, хром, цезій.

Кількісний вміст біоелементів, що входять до складу організмів, сильно варіює залежно від середовища проживання, способу харчування, видової приналежності і т. П.

Основну масу живої речовини ( 99,4%) складають так звані макроелементи: О, С, Н, Са, N, К, Р, Мg, S, Cl, Na.

До числа мікроелементів, вміст яких в організмі обчислюється тисячними і навіть трильйонними частками відсотка, належать: залізо, кобальт, марганець, мідь, молібден, цинк, кадмій, фтор, йод, селен, стронцій, берилій , літій і ін.

мікроелементів, незважаючи на їх мале кількісний вміст в організмах, належить значна біологічна роль. Крім загального сприятливого впливу на процеси росту і розвитку, встановлено специфічний вплив ряду мікроелементів на найважливіші фізіологічні процеси - наприклад, фотосинтез у рослин.

Зв'язок між роллю елемента в живому організмі і положенням його в періодичній системі добре простежено для багатьох мікроелементів, проте далеко ще не всі сторони цієї залежності вивчені в достатній мірі.

Звернімося тепер до сутності впливу мікроелементів на живий організм. Найбільш характерна висока біологічна активність мікроелементів, т. Е. Здатність надзвичайно малих доз їх надавати сильну дію.

Потужний вплив мікроелементів на фізіологічні процеси і організмі пояснюється тим, що вони вступають в найтісніший зв'язок з біологічно активними органічними речовинами - гормонами, вітамінами. Вивчена також їх зв'язок з багатьма білками і ферментами. Саме зазначеними взаємовідносинами і визначаються основні шляхи залучення мікроелементів в біологічні процеси.

В даний час твердо встановлено зв'язок між мікроелементами і вітамінами. Показано, що марганець необхідний для утворення в ряді рослин вітаміну С (аскорбінової кислоти), що оберігає людину і, деяких тварин від захворювання цингою. Є дані, що показують, що введенням марганцю можна викликати утворення аскорбінової кислоти в організмі тих видів тварин, які зазвичай нездатні до вироблення цього вітаміну. Марганець, мабуть, потрібен і для дії вітаміну D (антірахітного) і B1 (антіневрітний). Намічається зв'язок між мікроелементом цинком і вітаміном В1. Однак найцікавіше відкриття антианемического вітаміну B12, нестача якого в організмі призводить до важких форм анемії (злоякісне недокрів'я). Виявилося, що цей вітамін - з'єднання мікроелемента кобальту і складної органічної групи.

Як відомо, багато металів, переважно мікроелементи, в розчинах мають яскраво вираженим каталітичним дією, т. Е. Здатні в значній мірі, в сотні тисяч і мільйони разів, прискорювати протягом хімічних реакцій. Це каталітична дія мікроелементи проявляють і в живому організмі, особливо тоді, коли вони вступають у взаємодію з органічними речовинами, що містять азот.

Максимальну каталітичну активність метали як такі або, частіше, їх металлоорганические (органо-мінеральні) сполуки набувають, вступаючи в з'єднання з білками. Саме така будова мають багато біологічні каталізатори - ферменти. Крім значного підвищення активності, роль білкового компонента полягає в доданні таким сполукам, в основному ферментам, специфічності дії.

При взаємодії мікроелементів з білковими компонентами ферментів утворюються металлоензім. Склад великої групи металлоензімов характеризується наявністю в них металу як стабільного комплексу (залізовмісні ферменти - каталаза, пероксидаза, цитохроми, цитохромоксидаза і ін.).

Геохімічні процеси, безперервно протікають в земній корі, і еволюція хімічного складу організмів-процеси пов'язані. Життя, по В. І. Вернадському, не складає зовнішнього, випадкового явища на земній поверхні, а найтіснішим чином пов'язана з будовою земної кори.

Вміст елементів в живій речовині пропорційно до складу середовища проживання організму з поправкою на розчинність сполук, що включають ці елементи.

С геохімічними провінціями землі тісно пов'язані біогеохімічні провінції-області, які характеризуються більш-менш однаковою концентрацією одного або декількох елементів. В межах біогеохімічних провінцій з надмірною або недостатнім вмістом певних елементів настає своєрідна біологічна реакція флори і фауни даної області, що проявляється в ендемічних захворюваннях рослин і тварин-біогеохімічних ендемії.

Вплив основних важких металів на рослини

Кобальт

В біосфері кобальт переважно розсіюється, однак на ділянках, де є рослини - концентратори кобальту , утворюються кобальтові родовища. У верхній частині земної кори спостерігається різка диференціація кобальту - в глинах і сланцях в середньому міститься 2 · 10-3% кобальту, в пісковиках 3 · 10-5, в вапняках 1 · 10-5. Найбільш бідні кобальтом піщані грунти лісових районів. У поверхневих водах його мало, в Світовому океані його лише 5 · 10-8%. Будучи слабким водним мігрантом, він легко переходить в опади, адсорбируясь гідроокисами марганцю, глинами та іншими високодисперсними мінералами.

Зміст кобальту в грунтах визначає кількість цього елемента в складі рослин даної місцевості, а від цього залежить надходження кобальту в організм травоїдних тварин.

Постійно будучи присутнім в тканинах рослин, кобальт бере участь в обмінних процесах. У тваринному організмі його зміст залежить від його рівня в кормових рослинах і грунтах. Концентрація кобальту в рослинах пасовищ і лугів в середньому становить 2,2 · 10-5-4,5 · 10-5% на суху речовину. Здатність до накопичення цього елемента в бобів вище, ніж у злакових та овочевих рослин. У зв'язку з високою здатністю до концентрації кобальту морські водорості по його утриманню мало відрізняються від наземних рослин, хоча у морській воді його значно менше, ніж в грунтах. Кобальт бере участь у ферментних системах бульбочкових бактерій, які здійснюють фіксацію атмосферного азоту; стимулює ріст, розвиток і продуктивність бобових і рослин ряду інших сімейств. В мікродозах кобальт є необхідним елементом для нормальної життєдіяльності багатьох рослин і тварин. Разом з тим підвищені концентрації з'єднань кобальту є токсичними.

Кобальт застосовують у сільському господарстві як мікродобрива - добрива, що містять мікроелементи (В, Cu, Mn, Zn, Со та ін.), Т. Е. Речовини, споживані рослинами в невеликих кількостях.

Вапнування грунтів знижує засвоюваність рослинами кобальту. Так само впливає надлишок марганцю і заліза в грунтах; навпаки, фосфор підсилює надходження кобальту в рослини.

Застосування кобальтових солей (сірчанокислого кобальту) в якості добрив, як виявилося, сприяє прискоренню дозрівання ячменю, підвищує урожай насіння червоної конюшини, збільшує вміст жиру в насінні льону. Під впливом кобальту підвищується врожайність цукрових буряків.

Внесення 300 г сірчанокислого кобальту на 1 га значно підвищує урожай винограду: вага ягід збільшується на 35%, цукристість - на 14%, кислотність знижується на 10%.

М. Я. Школяр пропонує вносити кобальт в якості добрив в наступних дозах: внесення в грунт перед посівом - 2-6 кг на 1 га; внесення в міжряддя у вигляді підгодівлі - 0,5 кг на 1 га; позакореневе харчування-0,1-процентний розчин; намочування насіння - 0,1-процентний розчин. При внесенні кобальтових добрив з літака застосовується подрібнений сірчанокислий кобальт в дозі 1,415 кг на 1 га.

Крім чистих хімічних сполук кобальту, в якості добрив можуть бути також використані продукти переробки шлаків нікелевого виробництва і колчеданних недогарків.

Молібден

Середній вміст молібдену в грунтах становить 0,0003%, в вивержених породах - 0,000154%, в осадових породах-0,00024%. Найбільше молібдену знаходиться в болотистих грунтах і в грунтах тундр. Багатство грунтів органічними речовинами обумовлює низький окислювальний потенціал середовища.

Найбільш розчиняються у воді і доступні для рослин сполуки Мо6 в нейтральній і слабощелочной середовищі. На кислих грунтах молібден мало доступний рослинам, тому в таких умовах позначається позитивно внесення молібденових добрив. Вплив молібдену залежить від багатьох факторів: на кислих грунтах ефект молібдену залежить від змісту рухомого алюмінію (чим більше алюмінію, тим вище ефект молібдену). Між молібденом і марганцем спостерігається зворотна залежність-надлишок марганцю викликає недолік молібдену, і, навпаки, присутність молібдену покращує стан рослин (льону), хворіючих на кислих грунтах від надлишку марганцю. Антагоністична залежність спостерігається також між молібденом і міддю (молібден витісняє мідь).

Молібден особливо важливий для бобових рослин; він концентрується в клубеньках бобових, сприяє їх утворенню та росту і стимулює фіксацію клубеньковимі

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар