Легко усваиваемый минеральный элемент. Факторы, влияющие на доступность элементов питания у растений. Опасность дефицита минеральных компонентов

Просмотры: 1548

15.03.2018

Наличие достаточного количества питательных веществ в почве не дает гарантии их попадания в растения. Усваиваемость элементов питания культурами зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Прежде всего, каждое растение испытывает потребность в определенном наборе химических соединений, который связан с типом культуры, ее фазой развития и индивидуальными особенностями. В течение вегетационного периода растения потребность и степень усваиваемости одного и того же элемента может сильно отличаться. Поскольку все растительные организмы обладают избирательной способностью, то поглощение веществ, необходимых на данном этапе их развития, происходит более активно, чем всех остальных.

Урожайность и качество растительной продукции обеспечиваются необходимым уровнем, соотношением и доступностью элементов питания. И если кислород, водород и углерод растения могут в достаточном количестве получать из атмосферного воздуха (в виде СО 2 и Н 2 О), то остальные необходимые элементы питания поступают в их организм почти полностью из почвы. Главным условием хорошей поглощаемости растениями микроэлементов является их доступность. Если элементы питания находятся в почвенном растворе, они наиболее легко усваиваются растениями. Наиболее важными для питания культур являются находящиеся в почвенном растворе ионы Са 2+ , К + , Mg 2+ , NH 4+ , NO 3- , SO 4 2- и H 2 PO 4 - . В процессе поглощения их корневой системой растений необходимо постоянное пополнение этих элементов путем внесения органических и минеральных удобрений.

Растения способны питаться не только ионами микро- и макроэлементов, которые находятся в почвенном растворе, но и теми ионами, которые связаны в коллоидах. С помощью корневых выделений (угольная кислота, органические и аминокислоты), обладающих растворяющей способностью, растения способны воздействовать на твердую фазу почвы, превращая необходимые им элементы из малодоступных соединений в легкоусваиваемую форму.

Немаловажный фактор, который следует учитывать при определении доступности того или иного вещества – это взаимодействие элементов питания между собой. Определенное количество и соотношение таких элементов как калий, фосфор и азот в питательной среде растения способствует не только его интенсивному росту, но и усвоению других важных микроэлементов. Достаточное количество азота в питании растения способствует лучшей усваиваемости кальция, калия, фосфора, железа, меди, магния, марганца и цинка. Но избыточные дозы азота провоцируют дефицит этих же элементов в растениях. Снижает поступление железа, марганца и магния переизбыток фосфора в питании растений. При недостатке калия наблюдается недостаточное потребление культурами азота, магния, кальция, и некоторых других элементов.

На уровень усваиваемости удобрений растениями большое влияние оказывают параметры окружающей среды: температура и влажность почвы, воздуха, освещенность, кислотно-щелочная реакция грунта, его механический и химический состав и пр. Замечено, что низкие температуры (+10...11 °С) замедляют усваиваемость фосфора и тормозят поглощение основных элементов питания корневой системой растений. При +5...6 °С прекращается поступление всех питательных веществ, в т. ч. и азота, в растения. Наиболее оптимальный температурный диапазон, при котором происходит максимальная усваиваемость микро- и макроэлементов у большинства растительных организмов, находится в пределах от +15 °С до +30 °С.

Освещение, необходимое для процессов фотосинтеза, так же необходимо и для поглощения растениями элементов питания. Чем меньше света, тем ниже уровень усвоения полезных веществ. Поступление некоторых элементов, например калия, напрямую зависит от яркости освещения, поэтому культуры, растущие в тени, часто страдают от его недостатка. Продолжительность воздействия и интенсивность солнечных лучей влияют на поступление в растения кальция, фосфора, магния, молибдена, серы, аммиака и других элементов. От освещенности зависит и оптимальная влажность воздуха для растений: чем больше освещенность, тем выше должна быть относительная влажность воздуха.

Достаточная влажность почвы положительно влияет на развитие корневой системы растений и улучшает ее поглотительную способность. Если в зонах с достаточным уровнем увлажнения усвоение растениями фосфора из минеральных удобрений составляет 10 – 20%, а калия и азота – 40 – 70%, то в условиях засушливого климата этот показатель уменьшается в 1,5 – 2 раза. Повышение содержания влаги в грунте (до определенного предела) увеличивает доступность элементов питания в связи с их растворяемостью в воде.

Оптимальный (средний) уровень влажности для каждого типа почв не одинаков. Для суглинистого чернозема он составляет около 55 – 61%, для песчаного чернозема этот показатель находится в пределах 35 – 40%, а для подзолистых почв – от 41% до 61%. Но при этом необходимо учитывать также различие химического и физико-механического составов различных слоев почв, в которых находятся вещества, необходимые для питания растений. На усваиваемость микро- и макроэлементов растениями негативно влияют как засуха, так и переувлажнение грунта.

Не меньшее влияние на доступность питательных элементов для растений оказывает и кислотно-щелочная среда почвы. Для каждого из элементов минерального питания есть определенное значение рН почвы, при котором он будет максимально доступен для растения. Так, некоторые виды фосфорсодержащих удобрений (фосфоритная мука) становятся доступными лишь после растворения в кислой среде. Как правило, более доступны и лучше усваиваются элементы в слабокислой или близкой к нейтральной почвенной среде (6,2 < pH < 6,5). Избыток водорастворимых солей в почвенном растворе очень вреден для растительных организмов, а высокие концентрации (0,3 – 0,5%) приводят к гибели растений.

Учение о составе и функциональном использовании минеральных веществ в живых организмах и растениях получило бурное развитие в ХХ веке. Минеральные вещества – это элементы единой биосферы Земли, которые находятся в постоянном кругообороте веществ, обусловленном деятельностью живых организмов и растений. Их доля очень мала, но они принимают участие во всех биохимических процессах и чрезвычайно необходимы живым организмам.

Минеральные элементы в овощах и фруктах непосредственно влияют на формирование минерального состава и предопределяют обмен веществ в организме человека. Помимо четырех главных минеральных элементов живого организма – водорода Н, углерода С, азота N и кислорода О, еще около 30 минеральных элементов из периодической таблицы Д.И.Менделеева считаются жизненно необходимыми или благоприятными для человека: как для формирования его организма в качестве “строительного материала”, так и для обеспечения всех жизненных процессов в организме.

Минеральные элементы в организме человека условно делятся на макро- и микроэлементы.
К макроэлементам, содержимое которых определяется десятками и сотнями миллиграммов на 100г живой ткани, принадлежат кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера.
Микроэлементы содержатся в живом организме в очень малых количествах, иногда в тысячных долях миллиграмма. К ним относятся бор, фтор, алюминий, кремний, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, германий, селен, бром, молибден, серебро, йод и некоторые другие.

Влияние микроэлементов на организм человека

Нормальное функционирование нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем организма человека невозможно без достаточного количества минеральных элементов. В частности, кальций, фосфор, кремний, фтор, бор, марганец принимают участие в создании костей и зубов; калий, магний и селен нормализуют работу нервной системы; натрий вместе с калием регулируют водный обмен; железо германий, медь, цинк, хром, никель и йод принимают участие в кровообразовании, функционировании крови и в процессах дыхания, а также обеспечивают нормальную работу щитовидной железы и имеют важное значение для иммунной системы организма; сера, молибден и кобальт входят в состав отдельных ферментов, аминокислот и витаминов; кремний обеспечивает эластичность и прочность соединительных тканей и “пружинных” систем нашего тела; серебро прибавляет организму свежести и бодрости.

В здоровом организме человека поддерживается неизменное содержимое минеральных элементов, как в общем, так и относительно отдельных составляющих. Они поступают в него постоянно с ежедневным приемом пищи и после соответствующего использования определенной их части выделяются из организма (15-25г в сутки).

Функции минеральных элементов в организме человека чрезвычайно разнообразны и важны. Каждый элемент должен содержаться в нем в определенном и достаточном количестве (своя норма для каждого конкретного человека), но в то же время не превышать допустимых значений.
Однако, важными являются не только наличие и специфическое действие каждого микроэлемента, но и их взаимодействие и взаимовлияние.

Человеческий организм усваивает пищу настолько хорошо, полно и эффективно, насколько она обеспечена макро- микроэлементами в необходимых количествах и пропорциях.

Минеральные элементы человек получает большей частью с растительной и животной пищей, и лишь незначительную часть (до 1-5%) с питьевой минеральной водой, кухонной солью и в виде специальных неорганических препаратов.

Наиболее важные минеральные элементы для организма человека и их основные поставщики из продуктов питания приведены в таблице.

Как видно из таблицы, основные минеральные элементы содержатся практически во всех продуктах питания. Отличие заключается только в количественном содержимом отдельных элементов и их соединений в тех или иных продуктах питания.
Именно поэтому одной из главных задач человека, который стремится быть здоровым, является выбор наилучшей комбинации разных продуктов из общего ассортимента и правильное их приготовление.

Недостаток или избыток минеральных элементов

Минеральные элементы, как и витамины, могут до определенной степени накапливаться в организме человека “про запас” и сохраняться в нем продолжительное время.
Однако, недостаток отдельных минеральных элементов, а также их излишек может вызвать составные и количественные изменения разных жизненно необходимых компонентов в отдельных системах организма человека – гормонов, витаминов и т.п. Вследствие таких изменений возможны ситуации, когда при дефиците какого-то элемента не будет усваиваться другой элемент или не будет образовываться тот или иной витамин, гормон, фермент.
А продолжительный недостаток или избыток определенного элемента в окружающей среде (почве, питьевой воде, атмосферных осадках) в том или другом регионе может вызвать его хронический недостаток или избыток и в результате привести к массовым заболеваниям людей или животных. Излишек фтора может вызвать флюороз, а его недостаток – кариес, недостаток йода – эндемический зоб и т.д.

Поэтому необходимо включение в рацион питания разнообразных продуктов, значительная часть которых изготовлена и выращена в регионах, отдаленных от мест потребления.
Это очень важный положительный фактор, благодаря которому устраняются возможные причины влияния на людей неблагоприятных геохимических особенностей местности.
Поэтому в последнее время ученые считают, что только два минеральных элемента можно назвать потенциально возможными факторами эндемических заболеваний – йод и фтор, которые поступают в организм человека большей частью с питьевой водой в конкретном регионе проживания.

Содержание минеральных элементов в отдельных овощах, фруктах и продуктах животного происхождения существенным образом отличается. Поэтому, с целью полного обеспечения человеческого организма всеми минеральными элементами, важно использовать разнообразные продукты питания. Чем больше их ассортимент, тем лучше будет обеспечен организм минеральными элементами в необходимом составе и количестве.

Включать в рацион питания (в разумных пределах) различные продукты питания растительного происхождения, произведенные в других геохимических регионах.

Необходимо ввести в рацион употребление естественной слабоминерализованной воды, полученной из сертифицированных бюветных источников.

Целесообразно также дополнительное специальное употребление продуктов с рекомендуемым для данной конкретной местности повышенным содержимым тех или других дефицитных минеральных элементов, например, употребление йодированной соли, применение фторсодержащих препаратов (типа зубной пасты) и т.п.

Только при соблюдении всех этих правил и рекомендаций можно поддерживать здоровым свой организм продолжительное время.

Физиологическое значение минеральных элементов определяется их участием:

в образовании струк­тур и осуществлении функции ферментных систем;

в пластических процессах в орга­низме;

в построении тканей организма, особенно костной ткани;

в поддержании кислотно-основного состояния и нормального солевого состава крови;

в нор­мализации водно-солевого обмена.

Минеральные элементы щелочного характера (катио­ны).

Кальций является наиболее распространенным минеральным элементом, который содержится в организ­ме человека в количестве 1500 г. Около 99% кальция находится в костях, участвует в процессах свертывания крови и стимулирует сократи­тельную способность сердечной мышцы.

Источниками кальция являются молоко и молочные продукты: 0,5 л молока или 100 г сыра обеспечивают су­точную потребность взрослого человека в кальции (800 мг). Для беременных и кормящих матерей - 1500 мг в сутки. Дети должны по­лучать 1100-1200 мг кальция в сутки в зависимости от возраста.

Магний играет существенную роль в углеводном и фосфорном обмене, обладает антиспастическими и со­судорасширяющими свойствами.

Основными источниками магния являются злаковые: крупы, горох, фасоль. Продукты животного происхожде­ния содержат очень мало магния.

Потребность взрослого человека в магнии - 400 мг в сутки. Детей - 250-350 мг в сутки в зависимости от возраста.

Натрий участвует в процессах внеклеточного и межтканевого обмена, в поддержании кислотно-основ­ного равновесия и осмотического давления. Натрий в основном поступает в организм с поваренной солью. Потребление натрия составляет 4-6 г в сутки, что соответствует 10-15г хлорида натрия. Потребность в натрии повышается при тяжелом физическом труде, обильном потоотделении, рвотах и поносе.

Калий. Значение калия заключается прежде всего в его способности уси­ливать выведение жидкости из организма. Высо­ким содержанием калия отличаются сухие фрукты – курага, урюк, сушеная вишня, чернослив, изюм. Значительное количество калия содержится в картофеле. Суточная потреб­ность взрослых людей в калии составляет 3-5 г.

Минеральные элементы кислотного характера (анио­ны) - фосфор, хлор, сера.

Фосфор , так же как и кальций, участвует в образо­вании костной ткани, имеют значение в функции нервной системы и мозговой ткани, мышц и печени. Соотношение кальция и фосфора в пище не должно превышать 1: 1,5.

Наибольшее количество фосфора находится в молоч­ных продуктах, яйцах, рыбе. Содержание фосфора в сыре - до 600, яичном желтке - 470, фасоли - 504 мг в 100 г продукта.

Потребность взрослого человека в фосфоре - 1200 мг в сутки.

Хлор поступает в организм в основном с хлористым натрием. Принимает участие в регуляции осмотического давления, нормализации водного обмена, а также в об­разовании соляной кислоты железами желудка

Содержится хлор преимущественно в продуктах жи­вотного происхождения: в яйце - 196, моло­ке - 106, сыре - 880 мг в 100 г продукта.

Потребность в хлоре составляет 4-6 г в сутки.

Сера входит в состав некоторых аминокислот - метионина, цистина, цистеина, витами­нов - тиамина и биотина, а также в состав фермента инсулина.

Источниками серы служат преимущественно продукты животного происхождения: в сыре содержится 263, рыбе-175, мясе-230, яйцах-195 мг в 100 г про­дукта.

Потребность взрослых людей в сере ориентировочно определена в количестве 1 г/сут.

Биомикроэлементы представлены в пищевых про­дуктах в небольших количествах, но характе­ризуются выраженными биологическими свойствами. К ним относятся железо, медь, кобальт, йод, фтор, цинк, стронций и т. д.

Железо играет важную роль в кроветворении, нормализации состава крови. Около 60% железа в организме, сосредото­чено в гемохромогене - основной части гемоглобина. Наибольшее количество железа находится в печени, почках, икре, мясных продуктах, яйцах, орехах.

Потребность взрослого человека в железе составляет 10 мг/сут для мужчин и 18 мг/сут для женщин.

Медь является вторым (после железа) кроветвор­ным биомикроэлементом. Медь способствует переносу железа в костный мозг.

Содержится медь в печени, рыбе, яичном желтке и зеленых овощах. Суточная потребность - около 2,0 мг.

Кобальт является третьим биомикроэлементом, участвующим в кроветворении, он активирует процессы образования эритроцитов и гемоглобина, является исходным материалом для образования в организме витаминаB 12 .

Кобальт содержится в печени, свекле, землянике, в крупе овсяной. Потребность в ко­бальте 100-200 мкг/сут.

Марганец активирует процессы костеобразования, кроветворения, способствует обмену жиров, обладает липотропными свойствами, влияет на функцию эндокрин­ных желез.

Основные источники его - растительные продукты, особенно листовые овощи, свекла, черника, ук­роп, орехи, бобовые, чай.

Потребность в марганце составляет около 5 мг в сутки.

Биомикроэлементами, являются йод, фтор, они связаны с эндемическими заболеваниями.

Йод участвует в образовании гормона щитовидной железы - тироксина. Он распространен в природе неравномерно. В районах с низким природ­ным содержанием йода в местных продуктах возникает эндемический зоб. Это за­болевание характеризуется увеличением щитовидной же­лезы, нарушением ее функции.

Профилактика эндемического зоба включает специфи­ческие и общие мероприятия. К специфическим меро­приятиям относится продажа насе­лению йодированной соли с целью обеспечить ежедневное поступление в организм человека около 200 мкг йода.

Фтор играет существенную роль в процессах раз­вития зубов, формирования дентина и зубной эмали, а также костеобразования. Следует заметить, что основным источником фтора для человека являются не пищевые продукты, а питьевая вода.

ВИТАМИНЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ПИТАНИИ

Витамины представляют собой низкомолекулярные органические соединения, различные по своей химиче­ской структуре. В организме витамины не синтезируются или синтезируются в малых количествах, поэтому должны поступать с пищей. Они принимают участие в обмене веществ, оказывают большое влияние на состояние здоровья, адаптационные способности, трудоспособность. Длительное отсутствие в пище того или иного витамина вызывает авитаминоз (гиповитаминоз). Для всех гиповитаминозов характерны общие признаки, которые проявляются слабостью, повышенной утомляемостью, сниженной тру­доспособностью, подверженностью различным простуд­ным заболеваниям. Повышенное поступление витаминов в организм человека приводит кгипервитаминозам (на­пример, гипервитаминозы витаминовAиDу детей).

В основу современной классификации вита­минов положен принцип растворимости их в воде и жире.

Это Кальций . Он относится к группе макроэлементов, так как содержится в организме в большом количестве - около 1 кг. Из них 99% находится в костной ткани, а оставшийся 1% - в крови. Причем, концентрация Кальция в крови постоянна, а кости служат в качестве депо, из которого он при необходимости поступает в кровь.

Функции

Для чего же он нужен?

• Еще раз повторимся - он входит в состав костей, придавая им твердость, и просто необходим для нормального формирования скелета;
• влияет на работу мышц, регулирующих не только движения тела, но и тонус сосудов, сердечную мышцу и др.;
• участвует в создании и передаче нервных импульсов;
• в кислотно-щелочном равновесии играет роль щелочи, нейтрализуя повышенную кислотность;
• необходим для нормальной свертываемости крови;
• повышает активность работы некоторых ферментов;
• способствует выведению с водой вредных веществ (например, солей тяжелых металлов);

А также он повышает защитные силы организма, обладает противовоспалительным, противоаллергическим и антистрессовым действием.

Суточная потребность

Для выполнения этих функций необходимо достаточное количество кальция в теле, в противном случае он будет извлекаться из костей. Поэтому была вычислена величина суточной потребности в этом элементе, которая меняется с возрастом. У детей она возрастает от 200 мг при рождении до 1000 мг к 8 годам. Максимальная потребность в нем у детей и подростков в возрасте от 9 до 18 лет - 1300 мг. У взрослых она составляет 1000 мг в сутки, а после 50 лет вновь повышается до 1200 мг.

В некоторых случаях эта цифра несколько возрастает - например, при активной физической работе с обильным потоотделением, при лечении некоторыми гормональными препаратами и при постоянном контакте с фтором и фосфатами.

Дефицит

Если же кальций не поступает в необходимом количестве либо вследствие несбалансированного питания или заболеваний пищеварительной системы плохо усваивается, то возникает его недостаток.

Как уже было сказано, вначале его дефицит в крови (гипокальциемия) компенсируется за счет поступления из костей. В результате развивается остеопороз (т.е. разрежение костной ткани), и они становятся более хрупкими. Появляются онемение и пониженная чувствительность пальцев, судороги, а также общая слабость, снижение аппетита и ухудшение работы сердца.

Избыток

Но порой возможно и развитие гиперкальциемии, т.е. избытка кальция. Это бывает при употреблении пищи и воды с большим содержанием кальция или витамина D , а также при злоупотреблении лекарственными препаратами или БАДами с одним из них или обоими в составе.

В результате также наблюдается общая слабость, судороги, нарушается работа пищеварительной системы (снижается аппетит, возможны тошнота, рвота, запоры), сердца (возможны нарушения ритма, инфаркт, инсульт). Кальций откладывается в мягких тканях и органах (почках, сосудах, мышцах).

Источники

Кальций присутствует во многих продуктах растительного и животного происхождения. Так, богаты им рыба и морепродукты, молочные и кисломолочные продукты, орехи и зеленые листовые овощи. Более подробную информацию можно получить из таблицы.

Но получить кальций мало, его необходимо еще и усвоить . А это не так легко, потому что во многих продуктах он находится в форме фосфатов, оксалатов, карбонатов и других труднорастворимых солей.

Поэтому следует знать, какие факторы:

1. способствуют его усвоению - достаточное количество белков и витамина D, лактоза, лимонная кислота ;
2. и препятствуют этому - избыток жиров , особенно животных, щавелевой и фитиновой кислот , кофеин, алкоголь и стресс.

Также имеет значение правильное соотношение между кальцием и магнием (1: 0,6) и кальцием и фосфором (1: 1,5).

Но в целом, при разнообразном и сбалансированном питании все эти факторы обычно уравновешиваются, и усвоение описываемого элемента организмом вполне достаточно.