Марганец является катализатором в процессах дыхания и усвоения нитратов. Показано [5], что марганец при нитратном питании выступает в роли восстановителя, а при аммиачном - как окислитель. При недостатке марганца в растениях разобщаются процессы фотосинтеза и биосинтеза нуклеиновых кислот, снижается содержание ионов калия, а содержание натрия, калия, магния, нитратов, фосфатов возрастает, что, очевидно, связано с увеличением проницаемости клеточных мембран и с активным накоплением их в вакуолях против градиента концентрации. Недостаток марганца сопровождается повышением в корнях удельного веса фосфолипидов, холин- и инозитфосфатидов, что так же может быть связано с изменением проницаемости мембран.

При любой степени недостаточности марганца угнетается только та часть фотосинтеза, которая ответственна за образование кислорода. При его добавлении в среду происходит быстрое восстановление обоих процессов - завершение фотосинтеза и образование кислорода. Марганец включается в процесс между фотолизом воды и образованием необходимым элементом в жизнедеятельности свободноживущих азотфиксаторов [6].

Цинк входит в состав большого числа разнообразных ферментов. Прочно удерживает цинк белок карбоангидразы, которая активирует обратимое разложение угольной кислоты. Цинк является металлом - активатором таких ферментов, как энолаза, альдолаза. Последняя участвует в разложении фруктозодифосфата до фосфодиоксиацетона и фосфоглицеринового альдегида. В отсутствии цинка нарушается процесс окислительного фосфорилирования [7]. В молекуле фермента алкогольдегидрогеназа на одну молекулу белка приходится четыре атома цинка, который обеспечивает не только каталитическую функцию фермента, но и служит для его стабилизации.

Цинк участвует в метаболизме стимуляторов и ингибиторов роста, а также ускоряет синтез и увеличивает содержание РНК в растениях [8].

Влияние цинка на рост имеет прямое отношение к его участию в обмене ауксина и особенно индолилуксусной кислоты, которая тесно связана с аминокислотой триптофаном. При недостатке цинка окислительно-восстановительное равновесие сдвигается и наступает коацервация, окисление, нарушается синтез белка. Это определяет влияние цинка на фотосинтез, образование хлорофилла и рост растений.

Ванадий стимулирует фиксацию атмосферного азота и рост азотобактера в культурах, к которым азот в связанном виде не добавлялся. Наблюдалось усиление (в 8 раз) скорости роста зеленых водорослей при добавлении ванадия к очищенному питательному раствору. Имеются данные о значения ванадия в процессе фотосинтеза [9].

Кобальт необходим бобовым растениям в отсутствие связанного азота. Имеются данные о значении кобальта, входящего в состав витамина В12, неорганического кобальта в фиксации азота свободноживущими микроорганизмами. Кобальт является активатором многих ферментов и играет важную роль в энергетическом обмене. Под его влиянием значительно повышалось содержание АТФ в растениях, у которых под воздействием засухи и высоких температур снизилось содержание последней. Кобальт способствует росту тканевых культур эпикотиля и имеет значение для прорастания пыльцы [9].

Физиологические функции ионов металлов тесно связаны между собой. При этом наблюдаются как проявления синергизма, так и антагонизма по отношению металлов друг к другу. В целом, взаимодействие ионов является весьма сложным процессом, включающим не только конкуренцию их при поступлении в растения, но и более глубокие биохимические и физиологические изменения в процессе метаболизма. Иногда единственной причиной положительного действия некоторых микроэлементов (йода, алюминия) является их антагонистическое действие, их способность обезвреживать действие других ионов. Чаще всего причина антагонизма ионов заключается в диаметрально противоположном действии на коллоидно-химические свойства плазмы и на ход определенных важных жизненных процессов ионов-антагонистов [10]. Анализируя явления антагонизма и синергизма, необходимо указывать, при каких условиях они проявились. Например, при увеличении недостатка испытуемого элемента явления синергизма переходят в антагонистические, а при избытке его антагонизм переходит в синергизм. Известно, что молибден способствует улучшению биодоступности железа. Это связано со способностью молибдена образовывать комплекса с фосфором, что ведет к задержке осаждения железа в виде фосфата и приводит благодаря этому к увеличению доступности железа. Напротив, торможение поступления железа в растение при избытке марганца рассматривается как результат конкуренции между двумя указанными элементами за место в простетических группах ферментов. Антагонистические свойства некоторых металлов лежат в основе их токсического действия на растительные организмы. Так, например, способность кадмия замещать цинк во многих энзиматических реакциях приводит к их разрыву или торможению. В то же время кадмий может ингибировать токсичность меди. При совместном действии меди и свинца, меди и кадмия отмечается антагонизм в их влиянии на растения, а в случае меди и никеля - синергизм.

Еще статьи по теме

Фотометрический способ определения окислов азота
Борьба с загрязнением воздуха - одна из основных проблем охраны окружающей среды, техники безопасности в промышленности, обеспечения обитаемости людей в замкнутых помещениях. Физические, химические и биологические факторы могут в той или и ...

Эколого-фаунистическая характеристика пресноводных моллюсков разнотипных водоемов Волгоградской области
Актуальность темы. Экологическая роль представителей малакофауны в экосистемах многообразна. Пресноводные моллюски, брюхоногие (Gastropoda) и двустворчатые (Bivalvia), представляют собой таксономически разнообразную, экологически пластичну ...