Значение меди в жизнедеятельности растений (часть 1)
Металлы-микроэлементы — медь, серебро, ртуть — долгое время считались только сильно ядовитыми веществами. Однако все они образуют в растениях, животных и других организмах разнообразные соединения с белками плазмы, аминокислотами, сахарами, углеводами. При высокой концентрации металла образование этих соединений в плазме ведет к ее отмиранию. Так, Негели (Nageli, 1893) установил, что клетки водоросли Spirogyra Link отравляются в растворах, содержащих одну часть сернокислой меди на 100 млн. частей воды. Отсюда он заключил, что медь является сильным ядом для растений и оказывает на них олигодинамическое действие. Хазельгофф (Haselhoff, 1892) писал, что высокое содержание нерастворимого карбоната кальция уменьшает ядовитое действие меди; известь до некоторой степени парализует его. Раствор медного купороса (1,3%-ный) угнетал развитие овса и гороха в вегетационных опытах с почвенными культурами. Добавление 2%-ного раствора углекислого кальция частично снижало ядовитое действие меди. Для кукурузы в условиях водной культуры добавление 5 мг окиси меди на 1 л также являлось токсическим.
Однако уже в целом ряде работ того времени мы встречаем указания на благоприятное влияние меди на низшие и высшие растения. Так, Румм (Rumm, 1893) наблюдал, что виноградная лоза, опрысканная бордосской жидкостью, имела темно-зеленые листья, резко отличавшиеся по цвету от листьев неопрысканных растений. У опрысканных растений раньше наступало цветение и плоды созревали значительно быстрее; листья дольше сохраняли свой тургор, а в клетках палисадной ткани возрастало количество хлорофилловых зерен; губчатая паренхима была значительно богаче хлорофиллом и имела меньше межклеточных полостей.
Мак-Арг и Калфи (McHargue a. Calffe, 1937), изучая влияние меди, марганца и цинка на рост и метаболизм ряда грибов и некоторых бактерий, установили, что указанные элементы необходимы для нормального роста этих организмов. Серии опытов с солями меди наибольший прирост сухого вещества бактерий давали при концентрации пяти частей меди на 1 млн. частей воды. Максимальный прирост сухого вещества у грибов был достигнут при одновременном наличии в питательной среде солей марганца, меди, цинка. Находясь в питательной среде, медь повышала способность грибов ассимилировать другие элементы питания. В золе у таких грибов была обнаружена в большом количестве медь, а при наличии в питательной среде марганца, меди и цинка возрастало и содержание жира.
Мак-Арг и Калфи (1931) исследовали также влияние марганца, меди и цинка на рост дрожжей. При наличии солей меди в питательной среде общий вес культуры дрожжей увеличивался на 286% по сравнению с контролем, причем из всех металлов только медь обусловливала наибольший прирост сухого вещества. Что же касается влияния меди на размножение дрожжей, то в начале опыта была отмечена некоторая задержка этого процесса, сменяющаяся затем его усилением. Кроме того, авторы показали, что марганец, медь и цинк увеличивали выделение углекислого газа.
Мак-Арг (1925), изучая распределение меди у растений, обнаружил различие в ее содержании у представителей одного и того же вида. Так, у желтой кукурузы, характеризующейся большей питательной ценностью, чем белая кукуруза, было найдено больше меди. Позднее автор установил, что между содержанием солей меди, марганца, цинка и количеством витаминов в растении существует определенная связь. При полировке риса медь, железо, марганец и цинк удаляются вместе с отходами. У голубей, получавших в корм такой рис, очень скоро развивалась болезнь, называемая полиневритом.
Одновременно с изучением локализации меди в некоторых растениях, а также в их отдельных частях и органах, исследовалось влияние меди на рост и развитие высших растений, причем медь начали рассматривать как элемент с высокой физиологической активностью. Многие ученые указывали на существенное значение меди для роста и развития высших растений. Подсолнечник, томаты и лен, росшие в растворе, содержавшем соли меди, уже в конце первой недели характеризовались лучшим развитием, чем контрольные растения. В дальнейшем внешний вид растений, получавших медь, оставался нормальным, все они зацвели. В растворе же, не содержавшем меди, только одно растение образовало очень маленькую цветочную почку, которая вскоре засохла. Средний вес сухого вещества у подсолнечника, обогащенного медью, составлял 4,2 г, тогда как в контроле — только 0,31 г.
Липман и Макинеу (Lipman a. Makinney, 1931), изучая влияние меди на рост ячменя в условиях водных культур, установили, что недостаток ее в питательной среде вызывает задержку формирования зерна у ячменя. Бриан (Bryan, 1929) испытывал действие медного купороса при непосредственном внесении его в торфяную почву и при введении в листья растений. Оказалось, что и в первом, и во втором случаях медь действовала благоприятно на рост гороха, бобов, сорго. У листьев наблюдалось усиление зеленой окраски в местах, смачиваемых слабым раствором медного купороса. Арнд и Гофман (Arnd, Hoffman, 1929) изучали влияние солей меди на развитие овса в водных, песчаных и почвенных культурах (на торфе). В водных культурах у овса без меди уже через 30 дней начали появляться симптомы болезни. Через шесть недель она проявилась очень резко. У растений, получивших 3 мкг меди на 1 л воды, болезнь отмечалась в более слабой степени, но зерно все-таки не образовалось. Растения, получившие 9 мкг меди, были совершенно здоровы. Авторы указывают, что содержание меди в растениях зависит от количества ее в почве. Так, у растений с почв, не удобренных медным купоросом, обнаружено 7,25 мг меди на 1 кг сухого вещества, а у растений с почв, удобренных медью, — 15,44 мг. Причину болезни овса авторы объясняли недостаточностью меди в почве. Бранденбург (1934) указывает, что у овса в водных культурах при недостатке меди исчезает хлорофилл в листьях, кончики их становятся белыми. Как и предыдущие исследователи, автор считает, что причиной заболевания овса является недостаток меди.
