Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Потребность в кремнии живыми организмами и растениями

Материалы по биологии и химии / Выделение и изучение силикатных бактерий / Потребность в кремнии живыми организмами и растениями

Страница 2

Кто знает, может, именно силикатные бактерии миллиарды лет тому назад стали первыми обживать сушу нашей планеты. Переработав силикатный покров Земли, они-то и создали почву для жизни высокоорганизованных потомков.

Из-за силикатных бактерий, размножающихся в толщах горных пород, частенько образуются так называемые истинные плывуны. Лабораторные опыты геолога В. Радиной поведали, что даже чистый песок под влиянием силикатных бактерий постепенно превращается в плывун. И другой многозначительный факт. Голландец В. Хайнен выявил бактерию Proteus mirabilis, синтезирующую в себе кремнийорганические соединения, содержащие кремнекислородные, кремнеазотные и даже кремнеуглеродные связи. Единственным источником энергии для этих бактерий могут быть соединения кремния, расщепляемые особыми ферментами - силиказами.

Кремний служит и вирусам - еще более простым представителям живой материи, чем бактерии. Вирусы содержат 0,2-0,6% кремнезема в протеиновой матрице. Однако роль кремния в их жизнедеятельности еще совершенно не изучена.

Так или иначе, но исследование кремнеорганизмов внесет еще много нового в наши представления о формах существования живой материи и протекающих в ней биохимических процессах.

Известно, что кремний содержится во всех растениях и накапливаются в больших количествах в клеточных стенках многих растений. То, что кремний является важным структурным элементом и экзоскелетоны многих одноклеточных растений и животных строятся из кремния, является весьма примечательным фактом, так как морская вода содержит лишь 3 мг/л кремния, Те из высших растений, которые содержат много кремния в своих клеточных стенках, имеют необычайно крепкие стебли.

В ряде работ показано, что аморфный кремний в высших растениях и в диатомовых водорослях является гелем. Он находится в форме гидратированного аморфного кремния, а именно SiO2*nH2O, т.е. в форме полимеризованной кремниевой кислоты. Кремний найден в форме кремниевого геля в эпидермальных клеточных стенках многих растений, особенно у видов Eguisetaceae, Cyperaceae, Gramineae и Urticaceae. Больше всего кремния содержится в стеблях злаков; в междоузлиях некоторых разновидностей бамбука отлагаются круглые аморфные конкреции, они содержат 98,8-99,7 % SiO2. В золе хвощей находится иногда до 70 % кремния.

Среди одноклеточных растений кремний в виде кремниевого геля встречается в клеточных стенках Bacillariophyta и некоторых Chrysophyta. Клеточные стенки некоторых Clorophyta также содержит сравнительно большое количество кремния. Так, в клеточной стенке Pediastrum содержится 0,8 % SiO2 (сухой вес). Две большие группы также используют кремний для скелетных структур: это Radiolaria и Porifera.

Вопрос о роли кремния в питании растений имеет большую историю. Впервые потребность растений в кремнии была обнаружена в 1865 г. в опытах с ячменем. Интерес к кремнию сильно возрос, когда в долголетних опытах Ротамсдетской опытной станции выявилось, что с помощью силикатов можно повышать урожайность растений в случаях недостатка в почве фосфора. Как стало потом известно, это является результатом увеличения доступности растениям почвенных фосфатов вследствие вытеснения их силикатами.

Еще в 20-х годах настоящего столетия начались исследования по выяснению необходимости кремния растениям. Первыми начали изучение этого вопроса Соммер и Липман. Они наблюдали улучшение роста риса, проса, подсолнечника и ячменя под влиянием кремния. Убедительные доказательства в пользу необходимости кремния были получены в опытах Раллея со свеклой столовой: растения, не получавшие кремния, обнаружили явные признаки страдания (см. рис.3.). В работе Ю.А. Потатуевой (1968) имеется указание о потребности в кремнии и у свеклы сахарной.

В 1940 г. Вагнер в опытах с водными культурами показал, что недостаток кремния вызывает значительную депрессию роста злаков (кукурузы, овса, ячменя) и ряда двудольных (огурцов, томатов, табака, бобов). По мнению авторов, это позволяет считать кремний необходимым элементом.

Были обнаружены симптомы недостатка кремния у риса: завядание и некроз листьев, задержка в росте, снижение фертильности. В опытах, проведенных в водных культурах риса, у лишенных кремния растений наблюдалось сильное подавление роста и резкое снижение урожая. Исключение кремния из питания растений во время репродуктивной стадии вызывало наибольшее снижение урожая, а именно значительно уменьшалось число зерен в метелке и снижалось количество зрелых семян. Усиленная подкормка риса кремниевой кислотой дает положительный эффект только при наличии в почве достаточного количества азота.