На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


Курсовик Влияние основных тяжелых металлов на растения: кобальт; молибден; никель; марганец; медь; цинк. Химические элементы, которые, входя в состав организмов растений, животных и человека, принимают участие в процессах обмена веществ.

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Биология. Добавлен: 25.05.2004. Сдан: 2004. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


monax.ru/order/ - рефераты на заказ (более 2300 авторов в 450 городах СНГ).
23
План

1) введение
2) влияние основных тяжелых металлов на растения:
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 первог и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.