Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Уиттенбергер [118] исследовал механизм, посредством которого кремнезем попадает в сок растения через корни ржи и подсолнечника. Автор обнаружил, что при содержании 0,045 % кремнезема в культуральном растворе растения накапливали кремнезем прежде всего в корнях. Поскольку кремнезем растворим только до ~0,01 %, становится понятным, что такое накопление должно обусловливаться в основном отфильтровы-ванием коллоидного кремнезема на корневых мембранах. Однако при содержании кремнезема менее чем 0,015 % (что приблизительно соответствует истинному раствору аморфного кремнезема) кремнезем накапливался только в молодых побегах и листьях, что указывает на перенос растворимого кремнезема вместе с транспирационным испаряющимся потоком. Было показано, что при использовании глины в качестве источника кремнезема корни выделяли вещество, способное переносить кремнезем в раствор. Это было продемонстрировано путем отделения глины от корней с помощью коллодиевой мембраны. При этих условиях не наблюдалось никакого поглощения кремнезема. Было сделано заключение, что в естественных условиях кремнезем, вероятно, поглощается растениями главным образом
1030
Глава 7
в виде растворимой кремневой кислоты и что растворимые силикаты образуются благодаря распаду сложных силикатов. В этом исследовании подчеркивается роль растений в процессах эрозии горных пород и формирования почвы. Хольцапфель [119] считает, что кремнезем может переходить в растворимое состояние под воздействием некоторых Сахаров. Однако существуют определенные соединения, подобные катехину, которые способствуют переходу кремнезема в растворимое состояние, и поэтому их также, вероятно, следует включить в рассмотрение [120] (см. гл. 1 и 3).
Амос и Дедсвелл [116] утверждают, что в способных поглощать кремнезем растениях протоплазменная поверхность корневого волоска носит основной характер с преобладанием гидро-ксильных групп, которые замещаются силикат-ионами. Те же растения, корневые волоски которых имеют более кислые свойства, вероятно, имеют активность ионов, обеспечивающую появление благоприятной ситуации для адсорбции катионов. Отмечается, что в других растениях могут существовать плазматические мембраны, содержащие примерно равное число кислотных и основных групп, которые, следовательно, должны поглощать анионы и катионы примерно в равной мере.
Количество кремнезема в растворе понижается при добавлении солей металлов. Так, опрыскивание растений и почвы, на которой выращивался рис, раствором сульфата меди понижало количество кремнезема, отлагаемого в листьях растений [121]. Без сомнения, данный эффект является следствием образования нерастворимого силиката меди и, таким образом, превращения кремнезема в нерастворимое состояние.
Имеется очень мало сведений относительно того, что в растениях могут встречаться иные, чем свободный кремнезем, соединения кремния. Малфитано и Катуар [122] сообщили, что особо чистый крахмал, полученный из картофеля и зерна, образовывал золу, содержавшую БЮ2. На этом основании предполагается, что кремнезем мог присутствовать в форме химически связанного соединения с крахмалом.
Энгель [123] изучил природу кремнезема в соломе ржи и показал, что в ней присутствуют органические комплексы кремнезема. При обработке соломы горячей водой или метанолом после предварительной обработки смесью метанол—бензол из нее могли образовываться неустойчивые органические соединения кремнезема. Такие соединения легко превращаются в неорганические, нерастворимые полимеры БЮг. Также было получено небольшое количество кремнийорганического, способного растворяться в простом эфире комплексного соединения, в котором, как нашел автор, присутствовала галактоза в соотношении 2 моль БЮг на 1 моль сахара. Невозможно было определить,
Кремнезем в биосфере
1031
включал ли такой кремнеземный комплекс в эфирном экстракте жирные кислоты и фосфорную кислоту наряду с небольшим количеством пентозы, ассоциированной более прочными связями. Эксперимент, проведенный на более позднем этапе роста растения, показал, что солома ржи содержала другой кремнеземный комплекс, в котором отношение Si02 к галактозе было равно 1:1. По-видимому, кремневая кислота в подобной физиологической структуре связывается как с компонентами сахара, так и с другими компонентами. Примерно 18 % кремнезема в структуре соломы ржи должно соединяться с целлюлозным каркасом, поскольку именно такое количество кремнезема выделялось при растворении целлюлозы в медно-аммиачном растворе.
Энгель [123] отметил, что поскольку осаждение кремнезема б специфических частях растения, очевидно, достаточно хорошо поддается контролю, то такое осаждение должно включаться в определенные процессы метаболизма, в которых, следовательно, должны участвовать органические соединения кремнезема.
В среде с низким содержанием кремнезема растения пшеницы могут в действительности терять кремнезем из тканей, расположенных над уровнем земли. Это показывает, что кремнезем может переноситься вниз, по направлению к корням, благодаря процессу циркуляции внутри растения [124].
