Таким образом, заболевания могут возникнуть и при повышенном содержании некоторых элементов в окружающей среде. Например, если в питьевой воде содержится более 0,00005 % фтора, у человека и животных отмечаются крапчатость эмали зубов, флюороз костей. Известны заболевания животных, которые возникают при высоком содержании в почве таких элементов, как бериллий, селен, молибден.
Может ли человек воздействовать на жизнь организмов, изменяя в системе их питания количество тех или иных химических элементов? Безусловно, может. Неисчерпаемые возможности увеличения урожайности сельскохозяйственных растений и продуктивности животноводства заключены в самой природе. В окружающей нас среде воздух, вода, свет, необходимые для организмов, имеются чаще всего в достаточном количестве, а питание растений, создание лучшей обстановки для их развития, лечения различных заболеваний зависят от человека.
Природа безгранично богата, необходимо лишь уверенно направлять все важнейшие процессы, происходящие в организмах, в нужную сторону. Сейчас трудно представить себе, во сколько раз больше урожай всех сельскохозяйственных культур можно будет получить, когда человек научится управлять всеми процессами жизнедеятельности. Огромная роль в решении этой важнейшей задачи принадлежит новой отрасли науки — учению о микроэлементах.
Раскрытие механизмов влияния малых количеств соединений некоторых химических элементов, о которых будет рассказано на этих страницах, на растительные и животные организмы и на человека таит в себе буквально неисчерпаемые возможности.
Научно обоснованное, направленное воздействие минеральных веществ на живые организмы может дать стране дополнительные миллионы тонн хлеба, плодов, овощей, технических культур, молока, мяса, улучшить здоровье людей, повысить уровень их благосостояния. Значение микроэлементов для растений было выяснено раньше, чем значение для человека и животных. Должно быть, просто потому, что на растениях легче экспериментировать.
Замечательный русский ученый К. А. Тимирязев 29 января 1872 г. выступил на заседании Петербургского общества естествоиспытателей с интересной работой. Ученый описал свой опыт с несколькими растениями кукурузы, выращенными в растворе, не содержащем солей железа. Листья растений получились блеклыми, желтоватыми. Тогда Тимирязев смочил листья одних растений раствором соли железа, а листья других — раствором солей цинка. Смоченные листья в обоих случаях позеленели.
Результаты опыта не только показали роль железа в жизни растений. Было выяснено, что растению нужны различные химические элементы и что их незначительное количество способно сильно влиять на состояние растений.
Очень интересный опыт И. В. Мичурин провел с миндалем. Обычно сеянцы миндаля сорта «Посредник» вырастают в первый год до высоты примерно 50 см. В течение последующих 5 лет высота растений доходит до 180 см, и только на 6-й год миндаль приносит плоды.
Иван Владимирович поливал всходы растений очень сильно разбавленным 2 % раствором соли марганца. При этом рост миндаля увеличился в первый год более чем в 3 раза (с 53 до 178 см), растения заложили цветочные почки и на 2-й год уже плодоносили. Так ученый, наблюдая, впервые в литературе описал случай необычно быстрого развития плодового растения под влиянием микроэлемента. Время первого плодоношения миндаля изменилось на несколько лет. «Этот чудовищный прыжок роста, — писал И. В. Мичурин, — произвел марганец своим влиянием, как химический катализатор, чрезвычайно необходимый для каждой культуры».
В последние годы наряду с внесением микроэлементов в почву стали применять и другие методы использования химических веществ: предпосевное намачивание семян в растворах, содержащих микроэлементы, некорневую подкормку растений растворами, введение микроэлементов в состав гранулированных минеральных удобрений, органоминеральных смесей и т. д.
А вот мнение агрономов. Микроэлементы — замечательная вещь, не думайте, что они хороши только для злаковых культур. Если внести под кормовую свеклу борную кислоту (2 кг на 1 га), урожай увеличится в несколько раз. И качество корнеплодов будет лучше.
О многих микроэлементах ничего не известно, а такие как цинк, молибден, бор, селен начали завоевывать признание.
Растение — весьма сложный организм. В нем постепенно происходит поступление и движение питательных веществ, так сказать, по своим транспортным направлениям.
Микроэлемент бор представляет собой как бы один из видов «топлива», необходимый для правильного снабжения растений питательными веществами.
Не всем сельскохозяйственным культурам нужен один и тот же элемент. К растениям, как и к людям, необходим индивидуальный подход.
Если человек примет 0,5 г аспирина, то это количество, очевидно, подействует на него благоприятно. Но если он введет в организм 50 г аспирина сразу, лекарство вместо того чтобы оказать целебное действие, вызовет тяжелое отравление. Небольшая доза морфия лечит, а большая — убивает. То же самое происходит и с микроэлементами. При внесении в почву больших или малых количеств каждого данного соединения можно получить различные результаты. Небольшое количество может увеличить урожай, а значительно большие дозы приводят к гибели растений. Необходимо поэтому всесторонне изучать разнообразные приемы использования микроэлементов, их дозировки, механизмы действия, не допуская при этом шаблонного подхода к делу.
Очевидно одно: микроэлементы надо широко внедрять. Проблему применения микроэлементов должен изучить каждый (ведь почти каждый в своей повседневной жизни так или иначе сталкивается с разведением растений или с домашними животными). Надо не только изучать, но и добиваться более широкого использования этих веществ на практике. Однако пользоваться микроэлементами следует умело, точно определяя их количество.
При отсутствии одного из микроэлементов, скажем, у свеклы, нарушается транспортировка углеводов (крахмала, сахара, клетчатки) из листьев в корни — углеводный обмен. Возникает так называемая гниль сердечка у свеклы.
М. Я. Школьник, особенно много сделавший для изучения роли бора в развитии живых организмов, открыл, что соединения бора, легко взаимодействуя со спиртами, оксикислотами, сахарами и другими органическими веществами, содержащими кислород, способны образовывать с ними в растениях органические соединения перекисного типа. А эти последние снабжают корни и другие органы и ткани растения кислородом, который им столь необходим.
Серьезное влияние оказывает бор и на действие ферментов. Вот как велика роль бора в жизнедеятельности растительного организма. Неудивительно, что растения чрезвычайно быстро реагируют на изменение содержания бора в питательной среде. Данный микроэлемент особенно нужен молодым частям растений. Без него задерживается рост всех органов растения, прекращается нормальное развитие почек, стеблей, корней. При полном отсутствии бора растения приостанавливают свой рост уже в раннем возрасте. Внешний признак недостатка бора — не только ослабленный рост растений, но и ломкость молодой части стебля и молодых листьев. У бобовых растений отмечается слабое развитие клубеньков, что связано с нарушением проводящей системы растения. Борные микроудобрения необходимы для самых разных растений на почвах различного состава. При этом требующееся количество соединений бора весьма небольшое (1–1,5 кг на 1 га), а результаты чаще всего превосходные. В качестве борных микроудобрений могут быть использованы борная кислота, встречающаяся в водах горячих источников, бура и другие соединения бора, входящие в состав буровых вод, нефтяных скважин, и зола многих каменных углей.