Слово «элемент» имеет множество значений. Так, например, называются атомы одного вида, имеющие одинаковый заряд ядра. А что такое «микроэлементы»? Так называют химические элементы, которые содержатся в животных и растительных организмах в очень малых количествах. Так, в человеческом организме 65 процентов кислорода, около 18 процентов углерода, 10 процентов водорода. Это макроэлементы, их много. А вот титана и алюминия всего по одной тысячной доле процента — именно их и можно назвать микроэлементами.
На заре биохимии на такие пустяки внимания не обращали. Подумаешь, какие-то там сотые или тысячные доли процента. Такие количества тогда и определять-то не умели.
Техника и методы анализов совершенствовались, и ученые находили все большее и большее количество элементов в живых объектах. Однако роль микроэлементов долгое время установить не удавалось. Даже и сейчас, несмотря на то, что химический анализ позволяет определять миллионные и даже стомиллионные доли процента примесей практически в любых образцах, значение многих микроэлементов для жизнедеятельности растений и животных еще не выяснено.
Но кое-что сегодня уже известно. Например, что в различных организмах присутствуют такие элементы, как кобальт, бор, медь, марганец, ванадий, йод, фтор, молибден, цинк и даже… радий. Да, именно радий хотя и в ничтожных количествах.
Кстати говоря, ныне в составе организма человека обнаружено около 70 химических элементов, и есть основание полагать, что в человеческих органах содержится вся периодическая система. Причем каждый элемент играет какую-то вполне определенную роль. Существует даже точка зрения, что многие заболевания возникают из-за нарушения микроэлементного равновесия в организме.
Железо и марганец играют важную роль в процессе фотосинтеза растений. Если вырастить растение на почве, не содержащей даже следов железа, листья и стебли его будут белыми как бумага. Но стоит опрыскать такое растение раствором солей железа, как оно принимает свой естественный зеленый цвет. Медь тоже необходима в процессе фотосинтеза и влияет на усвояемость растительными организмами соединений азота. При недостаточном количестве меди в растениях очень слабо образуются белки, в состав которых входит азот.
Сложные органические соединения молибдена входят в качестве составных частей в различные ферменты. Именно они способствуют лучшему усвоению азота. Недостаток молибдена порой приводит к ожогу листьев из-за большого накопления в них солей азотной кислоты, которые в отсутствии молибдена не усваиваются растениями. И на содержание в растениях фосфора молибден оказывает влияние. В его отсутствие не происходит превращения неорганических фосфатов в органические. Недостаток молибдена сказывается и на накоплении пигментов (красящих веществ) в растениях — появляется пятнистость и бледная окраска листьев.
В отсутствие бора растения плохо усваивают фосфор. Бор способствует также лучшему передвижению по системе растения различных сахаров.
Микроэлементы играют важную роль не только в растительных, но и в животных организмах. Оказалось, что полное отсутствие ванадия в пище животных вызывает потерю аппетита и даже смерть. В то же время повышенное содержание ванадия в пище свиней приводит к их быстрому росту и к отложению толстого слоя сала.
Цинк, например, играет важную роль в обмене веществ и входит в состав эритроцитов животных.
Печень, если животное (и даже человек) находится в возбужденном состоянии, выбрасывает в общий круг кровообращения марганец, кремний, алюминий, титан и медь, но при торможении центральной нервной системы — марганец, медь и титан, а выделение кремния и алюминия задерживает. В регулировании содержания микроэлементов в крови организма принимают участие, кроме печени, мозг, почки, легкие и мышцы.
Установить роль микроэлементов в процессах роста и развития растений и животных — важная и увлекательная задача химии и биологии. В недалеком будущем это, безусловно, приведет к весьма значительным результатам. И откроет науке еще один из путей к созданию второй природы.
Еще повара древности славились своими кулинарными успехами. Столы королевских дворцов ломились от изысканных блюд. Люди с достатком становились разборчивыми в пище.
Растения, казалось, были куда более неприхотливыми. И в знойной пустыне и в полярной тундре уживались травы и кустарники. Пусть чахлые, пусть жалкие, но уживались.
Что-то было потребно для их развития. Но что? Это загадочное «что-то» ученые искали долгие годы. Ставили опыты. Обсуждали результаты.
А ясности не было.
Ее внес в середине прошлого века знаменитый немецкий химик Юстус Либих. Ему помог химический анализ. Самые разнообразные растения «разложил» ученый на отдельные химические элементы. Их поначалу оказалось не так-то много. Всего десять: углерод и водород, кислород и азот, кальций и калий, фосфор и сера, магний и железо. Но эта десятка заставляла бушевать зеленый океан на планете Земля.
Отсюда следовал вывод: чтобы жить, растение каким-то образом должно усваивать, «поедать» названные элементы.
Как именно? Где же находятся кладовые пищи растений?
В почве, в воде, в воздухе.
Но встречались удивительные вещи. На одних почвах растение бурно развивалось, цвело и давало плоды. На других — хирело, сохло и становилось блеклым уродцем. Потому что в почвах этих не хватало каких-нибудь элементов.
Еще до Либиха знали люди и другое. Если даже на самой плодородной почве год за годом высевать одни и те же сельскохозяйственные культуры, то урожай становится все хуже и хуже.
Почва истощалась. Растения постепенно «съедали» все запасы необходимых химических элементов, содержащихся в ней.
Надо было почву «подкармливать». Вводить в нее недостающие вещества, удобрения. Их применяли еще в седой древности. Применяли интуитивно, опираясь на опыт предков.
Либих возвел использование удобрений в ранг науки. Так родилась агрохимия. Химия стала служанкой растениеводства. Перед ней возникла задача: научить людей правильно употреблять известные удобрения и изобретать новые.
Сейчас используют десятки различных удобрений. И самые главные из них — калийные, азотные и фосфорные. Потому что именно калий, азот и фосфор — элементы, без которых не растет ни одно растение.
…Было время, когда столь знаменитый ныне уран ютился где-то на задворках интересов химии. Лишь окраска стекол да фотография заявляли на него робкие претензии. Потом в уране обнаружили радий. Из тысяч тонн урановых руд извлекали ничтожную крупинку серебристого металла. А отходы, содержащие огромное количество урана, продолжали загромождать заводские склады. Наконец пробил час урана. Выяснилось, что именно он дает человеку власть над использованием атомной энергии. Отбросы стали
