Odżywianie mineralne roślin i zwierząt

Związki mineralne pełnią bardzo ważną funkcje w organizmie roślin jak i zwierząt. Ich niedobór jest przyczyną nieprawidłowej budowy i zahamowania rozwoju. W skład każdego organizmu wchodzi wiele pierwiastków, ale sześć z nich uczestniczy w budowie większości związków organicznych; są to pierwiastki biogenne, do których należą C, H, O, N, S, P. W zależności od ilości ich występowania, oraz pełnionej funkcji, pierwiastki umownie podzielono na dwie grupy:
· MAKROELEMENTY- są to pierwiastki, które mają największy udział w budowie organizmu. Zaliczamy do nich: C, H, O, P, N, K, Na, Mg, S, Ca, Cl.
· MIKROELEMENTY- są to pierwiastki o mniejszym udziale w budowie organizmów, często śladowym, ale mimo to potrzebny. Zaliczamy do nich: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B , J , F, Se.

ROŚLINY
Każdy związek jest ściśle odpowiedzialny za degenerację swoistych struktur w roślinie. Lista owych związków jest bardzo długa i różnorodna znaczeniowo. U roślin oprócz makroelementów i mikroelementów rozróżnia się jeszcze trzecią grupę do której należą tzw. ULTRAELEMENTY. Stanowią one mniej niż 0,0001% suchej masy roślinnej. Do grona tych pierwiastków zaliczamy np.: selen, rad i złoto. Funkcje biologiczne ultraelementów zostały słabo zbadane z przyczyn technicznych uniemożliwiających przeprowadzenie doświadczeń. Skutki niedoboru pierwiastków:
· BRAK WĘGLA (C), WODORU (H), TLENU (O)- brak życia.
· BRAK AZOTU (N)- zahamowanie wzrostu, bledniecie liści, ograniczenie kwitnienia.
· BRAK FOSFORU(P)- zahamowanie przemian metabolicznych np. fotosyntezy, oddychania; zahamowanie wzrostu i rozwoju roślin; martwica (nekroza) organów roślinnych; żółknięcie brzegów liści.
· BRAK WAPNIA (Ca)- rozkład błon plazmatycznych, nieprawidłowy wzrost organów (korzeni, młodych pędów, liści), chloroza, martwica.
· BRAK SODU (Na)- zanik różnicy potencjałów i utrata pobudliwości komórek
· BRAK POTASU (K)- chloroza liści, zwiędły pokrój rośliny, zahamowanie wzrostu korzenia i pędu, martwica.
· BRAK SIARKI (S)- brak syntezy chlorofilu.
· BRAK MAGNEZU (Mg)- chloroza liści, zwiędły pokrój rośliny, purpurowe smugi nekrotyczne na liściach, zahamowanie fotosyntezy.
· BRAK CHLORU (Cl)- zakłócony przebieg fotosyntezy i oddychania.
· BRAK ŻELAZA (Fe)- zakłócony przebieg fotosyntezy, oddychania; chloroza górnych, najmłodszych liści.
· BRAK CYNKU (Zn)- chloroza, karlenie liści.
· BRAK BORU (B)- wstrzymanie zapylenia i zapłodnienia- nie rozwijają się owoce i nasiona.
U roślin niedobór krzemu i jodu nie jest niebezpieczny, gdyż krzem tworzy szkielety pierwotniaków, okrzemek i gąbek oraz jest składnikiem ścian komórkowych skrzypów i traw. Jod natomiast jest składnikiem hormonów tarczycy np. tyroksyny oraz wpływa na tempo przemian materii i energii.
Tak więc można łatwo wywnioskować że niedobór jakiegokolwiek ze związków mineralnych jest zabójczy dla rośliny. Jest to metoda łańcuszkowa. Najpierw zachodzi zahamowanie jednego procesu na skutek braku jakiegoś z minerałów, a z braku związku będącego produktem pierwszej reakcji nie może zajść następna. Na szczęście niektóre organizmy posiadają zdolność do znacznego nagromadzenia danego pierwiastka w komórkach. Fakt ten skłonił niektórych badaczy do przeprowadzenia doświadczeń nad wykorzystaniem tej cechy do uzyskania cennych pierwiastków występujących w bardzo dużym rozcieńczeniu w wodzie morskiej na drodze akumulacji danego pierwiastka w odpowiednio wyselekcjonowanych szczepach bakterii. Próby te dotyczyły m.in. uzyskiwania uranu z wody morskiej.
Rośliny są wytrawnymi gospodarzami, gdyż potrafią sprawnie wykorzystać dostępne w glebie jony. Jest to szczególnie dobrze zauważalne, gdy weźmiemy pod lupę różnice składu jakościowego i ilościowego komórki w porównaniu z jej środowiskiem.

Sok komórkowy
█ ▆ ▂ ▅ ▃

Cl K Na Mg Ca Szacunkowe porównanie składu ilościowego pierwiastków
w komórkach glonu z rodzaju Nitella ze składem
CYTOPLAZMA pierwiastków w otaczającej go wodzie.
ŚCIANA KOMÓRKOWA
▂▂▂▂▂ ▂▂▂▂▂ ▄▄▄▄▄ ▄▄▄▄▄ ▃▃▃▃▃
Cl K Na Mg Ca
Woda
Wynikające różnice są skutkiem zdolności komórek do przemieszczania i akumulowania różnych substancji, w tym również jonów w zależności od potrzeb.
Łatwym wnioskiem staje się fakt że roślina może osiągnąć maksymalny przyrost naturalny jeżeli tylko w jej otoczeniu znajdują się wszystkie potrzebne do życia mikroelementy. Niestety obecność niezbędnych związków nie jest jedynym warunkiem tego rodzaju przyrostu naturalnego. Jest to powodem coraz częstszego sięgania po pomoc do chemii, która rozwiązuje ów problem. W intensywnych uprawach stosuje się owoc pracy chemików- sztuczne nawożenie. Stosowanie coraz większych dawek tychże nawozów, a w szczególności N, P, K, Ca, i Mg jest skutkiem coraz większej potrzeby na uzyskiwanie wysokich plonów. Na szczęście metodę tą bogatą tak samo w pozytywne skutki jak i negatywne do których można m.in. zaliczyć zaburzenie gospodarki mineralnej konsumentów (w tym także człowieka), wypiera rolnictwo ekologiczne. Jest to typ gospodarki, który w ostatnich latach zyskała wielu zwolenników. Opiera się ona na stosowaniu technik naturalnych jak np. nawożenie kompostem bez stosowania środków ochronny roślin, jak i innych substancji pochodzenia chemicznego mogącego m.in. zaszkodzić nam samym. Niestety produkty wyprodukowane w ten sposób są mało dostępne i drogie. Taki stan rzeczy spowodował fakt, że ekologiczna gospodarka jest bardziej pracochłonna od tradycyjnie przyjętej normy uprawy roślin.

Jak samemu przekonać się o skutkach niedoboru u roślin ?
Chcąc przekonać się o wadze jaką pełni dany związek w gospodarce roślinnej wystarczy dokonać prostego doświadczenia. A mianowicie roślinę trzeba hodować w ten sposób by miała ona dostęp tylko do wybranych związków. Oprócz tego trzeba również wyhodować roślinę mającą dostęp do wszystkich niezbędnych składników dla późniejszego porównania. I na przykład jeżeli roślinie nie będziemy dostarczać azotu jej liście staną się żółte, a roślina będzie mała, jakby skarłowaciała. Przyczyną takowego zachowania jest zahamowanie syntezy aminokwasu, białek, nukleotydów i kwasów nukleinowych spowodowane niedoborem azotu. Ma to wpływ na syntezę chlorofilu czego objawom jest żółknięcie liści i zahamowanie wzrostu rośliny.


ZWIERZĘTA

Niedobór związków mineralnych znajduje swoje odzwierciedlenie w organizmie zwierzęcym. I tak np. roślinożerca jeżeli zje roślinę cierpiącą na niedobór pierwiastków sam skazany zostaje na ich niedobór. To samo staje się z mięsożercami, którzy zjedzą wcześniej już osłabionego roślinożercę stają się również ofiarami niedoboru (w tym także ludzie). Jest to proces łańcuchowy, gdyż rośliny jako pierwsze ogniwo układu pokarmowego stają się inicjatorami owej swoistej dolegliwości. Ale nie tylko one powinny być obwiniane. Człowiek w odróżnieniu od zwierząt jako istota myśląca może zaradzić brakowi związków mineralnych poprzez odpowiednią dietę. Zwierzęta nie mają takiego komfortu i zresztą nie myślą o zaspokojeniu braku jakiegoś związku. Dopiero gdy braki są mocniejsze instynktownie poszukują brakującego składnika. Fakt ten można zaobserwować nawet u zwierząt domowych żywionych zwykle resztkami naszego pokarmu. Psy na przykład chcąc zaspokoić potrzebę skrobi wykradają ziemniaki. Ale również i dzieci szukają sposobu „uzupełnienia zapasów”. Brak wapnia można zauważać po „obgryzaniu” obielonych ścian. Skutki niedoboru pierwiastków:
· BRAK WĘGLA (C), WODORU (H), TLENU (O)-brak życia.
· BRAK AZOTU (N)- zaburzenie bilansu azotowego- następstwem jest chudnięcie (utrata masy ciała) oraz obrzęki; długotrwałe niedobory mogą powodować martwicę lub marskość wątroby.
· BRAK FOSFORU (P)- zahamowanie przemian metabolicznych np. oddychania, krzywica.
· BRAK WAPNIA (Ca)- krzywica, łatwość złamań kości, choroby zębów i ich utrat, trudności w krzepnięciu krwi, inne choroby metaboliczne (tężyczka).
· BRAK SODU (Na)- zanik różnicy potencjałów i utrata pobudliwości komórek.
· BRAK POTASU (K-) osłabienie organizmu, zmniejszenie kurczliwości mięśnia sercowego- osłabienie akcji serca, ogólne osłabienie mięśni szkieletowych i gładkich.
· BRAK SIARKI (S)- zaburzenia równowagi ustrojowej.
· BRAK MAGNEZU (Mg)- zwiększenie pobudliwości nerwowo- mięśniowej, kurcze mięśniowe, słabość mięśniowa, osłabienie i nieregularność pracy serca, tężyczka, rzucawka.
· BRAK CHLORU (Cl)- zaburzenia trawienia, zakłócony przebieg procesu oddychania.
· BRAK ŻELAZA (Fe)- anemia, osłabienie, bóle głowy arytmia serca, zakłócenia oddychania.
· BRAK KRZEMU (Si)- wypadanie włosów, krwotoki, trądzik, brak jędrności skóry, odleżyny.
· BRAK JODU (J)- powiększenie tarczycy (wole), niedorozwój umysłowy.
· CYNK (Zn)- powolne gojenie się ran; łamliwość włosów, paznokci; choroby skóry; zaburzenia rozwoju i czynności gonad, oczu, skóry i kości.
Bor reguluje procesy wzrostu, a w szczególności podziałów komórkowych więc jego niedobór u zwierząt nie przynosi konsekwencji.

Podsumowując.

Niedobór jakiegokolwiek pierwiastka zarówno u roślin jak i u zwierząt staje się skutkiem zachwiania wewnętrznej równowagi w organizmie, a nawet może prowadzić do śmierci. Na szczęście niedobór każdego z jonów ma swoje skutki łatwo dostrzegalnie gołym okiem, dzięki czemu szybko możemy zaspokoić potrzebę organizmu, zapobiegając większej urazie. Niestety nie wszystkie organizmy mają ten komfort. W związku z tym korzystajmy z niego i dbajmy by nasza dieta była bogata w związki mineralne.