Wiele związków mineralnych jest niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania zarówno organizmów zwierzęcych jak i roślinnych. Braki minerałów w otoczeniu organizmu mogą wywołać poważne zaburzenia w jego rozwoju i doprowadzić do dysfunkcji wielu organów.

Najważniejszymi pierwiastkami, które w największych ilościach budują wszelkie struktury organizmów żywych są tak zwane pierwiastki biogenne, do których zalicza się węgiel ( C ), wodór (H), tlen (O), azot (N), siarkę (S) oraz fosfor (P). Oprócz pierwiastków biogennych w skład organizmów wchodzi wiele innych, które dzieli się, zależnie od ilości, w jakiej występują oraz od funkcji, jaką pełnią, na :

  • MAKROELEMENTY - pierwiastki, których jest najwięcej w organizmie. Są to :

+ C, H, O, P, N, K, Ca, Mg, Na, S, Cl.

  • MIKROELEMENTY - pierwiastki, których jest w organizmie o wiele mniej niż makroelementów, często występują jedynie śladowo, ale mimo te małe ilości są organizmowi bardzo potrzebne. Są to :

+ Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B , J , F, Se.

PIERWIASTKI U ROŚLIN

Różne pierwiastki pełnią odmienne role u poszczególnych gatunków roślin. Mówiąc o roli pierwiastków w organizmach roślinnych należy zaznaczyć, że wyróżnia się dla nich nie tylko mikro i makroelementy ale i ultraelementy. Zalicza się do nich rad, selen oraz złoto. Są to pierwiastki, których udział w suchej masie rośliny nie przekracza 0,0001%. Nie znane są jeszcze wszystkie ewentualne skutki ich niedoborów, nie wiadomo też do końca, na czym polega ich rola w organizmach roślinnych.

Skutki niedoboru pierwiastków:

  1. Tlen, wodór i węgiel warunkują wszelkie życie na Ziemi.
  2. Zbyt mała ilość fosforu hamuje procesy metaboliczne (fotosyntezę, oddychanie komórkowe) oraz procesy wzrostu roślin. Następuje nekroza = obumarcie organów roślin.
  3. Zbyt mała ilość azotu hamuje zrost i kwitnienie rośliny, powoduje bledniecie liści.
  4. Zbyt mała ilość wapnia powoduje rozpadanie się błon komórkowych, zaburzenia w rozwoju liści, pędów i korzeni, chlorozę i martwicę.
  5. Zbyt mała ilość sodu powoduje zmniejszenie i całkowitą utratę pobudliwości komórek wywołanych przez zaniknięcie różnicy potencjałów.
  6. Zbyt mała ilość potasu powoduje hamowanie wzrostu pędów i korzeni, chlorozę i martwicę.
  7. Zbyt mała ilość siarki hamuje syntezę chlorofilu.
  8. Zbyt mała ilość magnezu hamuje fotosyntezę, powoduje chlorozę i powstawanie purpurowych smug na liściach.
  9. Zbyt mała ilość chloru zakłóca fotosyntezę i oddychanie komórkowe.
  10. Zbyt mała ilość żelaza powoduje chlorozę młodych liści i zaburzenia w procesach oddychania i fotosyntezy.
  11. Zbyt mała ilość cynku powoduje chlorozę liści.
  12. Zbyt mała ilość boru powoduje zatrzymanie procesów zapylania i zapłodnienia. Przy braku boru nie powstają owoce i nasiona.

Przy niedoborach jodu i krzemu u roślin nie dochodzi do niekorzystnych zjawisk, ponieważ nie wchodzą one w skład ich organizmów ( za wyjątkiem krzemu budującego komórki ściany komórkowej skrzypu).

Braki w dostępie do któregokolwiek z pierwiastków, które wchodzą w skład organów roślinnych, wywołują więc bardzo duże i zawsze niekorzystne dla rośliny zmiany w jej funkcjonowaniu. Brak któregoś związku mineralnego hamuje jeden z procesów zachodzących w roślinie ale to staje się początkiem łańcucha dalszych zaburzeń.

Ciekawym doświadczeniem było wykorzystanie przez naukowców organizmów wybranych szczepów bakterii do wychwytywania i magazynowania jednego z pierwiastków (w przeprowadzonym eksperymencie był to uran), jakie znajdują się bardzo małych stężeniach w morskiej wodzie. Wykorzystano w tym procesie umiejętność gromadzenia pewnych pierwiastków w komórkach niektórych organizmów.

Gospodarka pierwiastkami, przede wszystkim mikro i makroorganizmami jest zjawiskiem bardzo dobrze wytworzonym u organizmów roślinnych. Rośliny potrafią czerpać i wykorzystywać jony zawarte w glebie.

Zdolność do wykorzystywania przez rośliny pierwiastków zawartych w glebie udowadnia porównanie składu komórki roślinnej ze składem ilościowego występowania pierwiastków w jej otoczeniu. W porównaniu tym uwidaczniają się wyraźne różnice. Jasne staje się, że komórki potrafią doskonale akumulować wiele substancji, potrafią doprowadzić do ruchu jonów w zależności od potrzeby.

Wiedząc o roli mikroelementów w rozwoju organizmów roślinnych można by dojść do wniosku, że największy przyrost ich masy powinien mieć miejsce wtedy, gdy mają one dostęp do wszystkich pierwiastków. Jest w tym dużo prawdy ale nie jest to takie proste. Masowe rolnictwo intensywnie nawozi uprawy roślinne w sposób sztuczny aby przyspieszyć i powiększyć plony. Stosowane są ogromne ilości azotu, fosforu, wapnia i magnezu. Nadużywanie sztucznych nawozów zaburza równowagę mineralną w środowisku, przede wszystkim w glebie. Negatywnym skutkiem takiej gospodarki rolnej jest obniżenie jakości wyprodukowanych roślin, które są dorodne ale naszpikowane środkami chemicznymi. Alternatywą dla takiego rolnictwa jest rolnictwo ekologiczne, które wykorzystuje jedynie nawozy pochodzenia naturalnego, np.: kompostowane wcześniej szczątki roślinne. Niestety produkty z takich gospodarstw są o wiele droższe od tych, które są wyprodukowane w tradycyjnym rolnictwie.

Ważną zasadą, o której należy pamiętać hodując rośliny, jest zasada: o rozwoju decyduje ten pierwiastek, którego jest w środowisku najmniej. Oznacza to, że nawet jeżeli roślinie dostarczy się bardzo dużych ilości większości potrzebnych jej mikro i makroelementów ale zabraknie w jej środowisku jednego, nawet pozornie niezbyt istotnego pierwiastka, to rozwój rośliny zostanie zahamowany. Prawdziwość tej zasady można sprawdzić nawet w domowych czy szkolnych warunkach zakładając małą eksperymentalną hodowlę. Należy hodować co najmniej dwie rośliny, aby móc je po jakimś czasie porównać. Jedną hoduje się w warunkach dostępu do wszystkich składników mineralnych, w warunkach dobrego naświetlenia i nawodnienia podłoża. Drugą hoduje się tak, żeby nie miała dostępu do któregoś ze składników jej potrzebnych. Jeżeli roślinie nie dostarczy się azotu, jej liście pożółkną. Jeżeli ograniczymy jej dostęp do wody albo światła jednocześnie świetnie ją nawożąc, roślina zginie.

PIERWIASTKI W ORGANIZMÓW ZWIERZĄT

Brak związków mineralnych w środowisku pośrednio wpływa bardzo niekorzystnie na stan organizmów zwierzęcych. Zwierzęta są organizmami cudzożywnymi, mikroelementy pobierają wraz z tkankami zjadanych roślin i zwierząt. Jeżeli w roślinach, które stanowią ich pokarm będzie brakowało pewnych pierwiastków, niedobory te pojawią się również w organizmie roślinożercy. Roślinożerca pozbawiony wystarczającej ilości minerałów będąc pokarmem zwierząt mięsożernych i człowieka wywołuje również u nich niedobory pierwiastków. Zatem braki minerałów w środowisku i idące za tym braki w organizmach roślinnych stanowią pierwsze ogniwa łańcucha niedoborów i ich niekorzystnych konsekwencji u wielu zwierząt.

Przykre skutki niedoboru minerałów nie omijają też człowieka. Jedząc pokarm roślinny i zwierzęcy pozbawiony wystarczającej ilości związków mineralnych jesteśmy narażeni na osłabienie wielu funkcji życiowych naszych komórek. Na przykład przy niedoborze magnezu możemy odczuwać skurcze łydek i być ogólnie rozdrażnieni, ponieważ magnez reguluje działanie komórek układu nerwowego. Dbając o nasze zdrowie powinniśmy tak komponować dietę, aby zwiększyć szansę dostarczenia odpowiedniej ilości wszystkich potrzebnych nam pierwiastków. Im bardziej urozmaicona jest nasza dieta tym większą mamy pewność, że naszemu organizmowi nie brakuje żadnych mikro czy makroelementów. Ewentualne niedobory możemy uzupełnić suplementami diety w postaci zestawów witamin i mikroelementów zawartych w tabletkach. Zwierzęta w sytuacji bardzo dużych braków jakiejś substancji w ich organizmie również próbują, kierując się instynktem, jakoś temu zaradzić. Do zachowań wynikających z braku jakiegoś pierwiastka można zaliczyć jedzenie przez psy trawy czy wykradanie przez nie ziemniaków czy innych warzyw. Typowo mięsożerne psy w sytuacji niedoborów mikroelementów zjadają więc rośliny.

Skutki niedoboru poszczególnych pierwiastków:

  1. Podobnie jak u roślin obecność węgla, tlenu i wodoru warunkuje wszelkie życie.
  2. Niewystarczająca ilość azotu powoduje wychudzenie organizmu zwierzęcego. Jeżeli niedobory utrzymują się przez dłuższy okres czasu mogą doprowadzić nawet do marskości wątroby i martwicy.
  3. Niewystarczająca ilość fosforu prowadzi do zahamowania wielu procesów metabolicznych i do krzywicy.
  4. Niewystarczająca ilość wapnia prowadzi do kruchości kości, do krzywicy, osłabienia szkliwa zębów a nawet do chorób metabolicznych, np.: do tężyczki, której objawy to silne drgawki.
  5. Niewystarczająca ilość sodu powoduje utracenie możliwości pobudzenia komórek poprzez zaniknięcie różnicy potencjałów.
  6. Niewystarczająca ilość potasu powoduje ogólne osłabienie całego organizmu i osłabienie mięśnia sercowego. Potas jest potrzebny do prawidłowej kurczliwości mięśni.
  7. Niewystarczająca ilość magnezu powoduje zaburzenia w działaniu układu nerwowego, zwiększa nerwowo- mięśniową pobudliwość, co wywołuje nieprzyjemne skurcze. Silne niedobory wywołują tężyczkę i osłabiają pracę mięśnia sercowego.
  8. Niewystarczająca ilość siarki powoduje zaburzenie równowagi mineralnej w organizmie,
  9. Niewystarczająca ilość krzemu powoduje osłabienie włosów i paznokci, mniejszą elastyczność skóry, krwotoki i trądzik.
  10. Niewystarczająca ilość chloru powoduje zakłócenia w procesie oddychania i w trawieniu.
  11. Niewystarczająca ilość żelaza powoduje ogólne osłabienie organizmu, anemię, silne bóle głowy, problemy z oddychaniem i pracą serca.
  12. Niewystarczająca ilość cynku powoduje zwolnienie procesów gojenia się wszelkich ran. Przy niedoborze cynku włosy i paznokcie są słabe, łamliwe, skóra jest w złej kondycji. Zaburzeniu ulegają funkcjonowanie gonad i oczu.
  13. Niewystarczająca ilość jodu powoduje niebezpieczne zaburzenia w działaniu tarczycy.

Powyższa praca pokazuje tylko niektóre z niebezpieczeństw wynikających z niedoborów mikroelementów w środowisku i w naszej diecie. Należy przykładać dużą wagę do tego, aby nasza dieta była bogata we wszystkie potrzebne naszemu organizmowi pierwiastki.