Сообщение минеральные вещества железо

Обновлено: 05.07.2024

Железо (Ferrum, Fe) – химический элемент, играющий важнейшую роль в образовании крови и ее циркуляции. Так, гемоглобин (Hb), входящий в состав эритроцитов (красных кровяных телец) состоит большей частью из железа, благодаря которому кровь и окрашена в красный цвет. Основная функция гемоглобина – связываться с кислородом и доставлять кровь ко всем органам и тканям, питая их. После отдачи кислорода гемоглобин связывается с углекислым газом, который доставляет назад, к легким, что и является продуктом, выдыхаемым человеком или позвоночным животным.

Основными функциями железа, как микроэлемента в организме также являются – стимулирование иммунитета в ответ на инфекцию, регулирование роста и нормального развития ребенка, поддержка работы щитовидной железы и другие.

Несмотря на то, что железо встречается в чистом виде редко (обычно в качестве составной части железо-никелевых метеоритов), оно все-равно занимает второе место по популярности на Земле среди металлов, после алюминия (Al). Если говорить об общей вместимости Fe в земной коре, то это ≈ 4,1-4,6%. Ученые полагают что этот металл является и одним из основных составляющих ядра нашей планеты.

Наибольшие месторождения железной руды находятся в Бразилии, Австралии, всей Северной Америке, Швеции, Северной России, Украине.

История – краткая справка

Но как бы там не было, неоспоримый факт один – применение железа осуществлялось еще в 4 тысячелетии до н.э., т.к. именно этого периода были найдены древние изделия из этого материала.

Популярными историческими изделиями являются украшения из египетских гробниц (более 3000 до н.э.) и кинжал из древнего города Ур (Шумер), откуда согласно Священным Писанием Бог призвал выйти Авраама.

Первый народ, которые начали плавить Fe – хатты, которые проживали на территории Юго-Восточной сегодняшней Турции примерно в 2000 до н.э. Эти сведения археологи получили из древних текстов царя хеттов Анитты, завоевавшего со своим народом хаттов.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, IV ряд, VIII группа, в новой версии таблицы – 8 группа, 4 период.

Атомный номер – 26
Атомная масса – 55,845
Электронная конфигурация – [Ar] 3d6 4s2
Температура плавления (°С) – 1538,85, или 1812 К.
Температура кипения (°С) – 2861, или 3134 К.
CAS: 7439-89-6

Физико-химические свойства. Железо представляет собой серебристо-белый с сероватым оттенком металл, который в чистом виде хорошо пластичен, однако при соединении с углеродом становится более твердым и одновременно хрупким. Имеет свойство намагничиваться и менять свою кристаллическую структуру (полиморфизм) в зависимости от температуры плавления.

При контакте с воздухом, при условии, что температура окружающей среды не выше 200 °С, железо покрывается плотной пленкой оксида, которая препятствует дальнейшему процессу его окисления. Во влажной среде металл покрывается слоем ржавчины, которая по своей структуре имеет рыхлую природу, из-за чего на Fe постоянно воздействует влага и кислород постепенно его разрушая.

Степени окисления Fe: +2 и +3.

Биологическая роль и функции железа в организме

В организме взрослого среднестатистического человека находится примерно 3-4 г железа. В плазме крови Fe больше всего – около 3,5 мг. Кроме того, в процентном соотношении, феррум в организме присутствует в следующих видах — гемоглобин (68%), ферритин (27%), миоглобин (4%), трансферрин (1%).

Одна из основных функций железа в человеке – катализатор воздухообмена. Мы уже об этом писали в начале статьи – гемоглобин, который преимущественно состоит из рассматриваемого сегодня микроэлемента, связывается с кислородом и с током крови доставляет его во все части тела, после доставки, он связывается с углекислым газом и выносит его обратно к легким, и далее, мы его выдыхаем.

Феррум выполняет множество и других полезных функций, среди которых:

Применение железа в других сферах человеческой жизни

Вся мировая металлургия на 95% состоит из производства материалов на основе Fe. Так, феррум применяется в следующих отраслях и производствах:

Изготовление стали, чугуна, без которых строительство будь то мосты, высотки, различные опоры, военная техника и т.д. просто невозможны;
Магнетит (магнитная окись железа) применяется для изготовления радиокомпонентов и компьютерных принадлежностей – жесткие диски (HDD), электродвигатели, магнитопровода трансформаторов;
Изготовление железо-никелевых аккумуляторов;
Изготовление тонера для лазерных принтеров;
Борьба с грибком (смесь железного и медного купоросов);
Очищение воды в составе различных водных растворов и т.д.

Суточная потребность

Рекомендуемые суточные дозы калия в зависимости от пола и возраста:

Дети и подростки до 18 лет – 4-18 мг;
Взрослые мужчины – 10 мг;
Взрослые женщины – 20 мг;
Во время беременности (во второй половине и 3 месяца после родов) – до 30-35 мг.

Суточная доза железа повышается при больших физических нагрузках (спорт, тяжелая работа, высокая двигательная активность), кровотечениях (месячные, травмы, послеоперационный период), жестких диетах, болезнях кровеносной системы (анемия, донорство).

Нехватка железа — симптомы

Дефицит железа в организме выражается следующими симптомами и состояниями:

Развитие анемии; , повышенная утомляемость, головокружения, постоянное желание спать;
Ухудшение мыслительной функции и других функций головного мозга;
Неврологические расстройства, депрессия;
Сухость и бледность кожи;
Повышенная сухость и ломкость ногтей;
Сухость, ломкость, выпадение и ускоренное поседение волос;
При малейшем понижении температуры человек ощущает сильный холод;
Быстрый набор лишнего веса, развитие ожирения;
Воспалительные процессы в полости рта – стоматиты, гингивиты;
Нарушение вкусовых качеств;
Нарушения функции пищеварения, сопровождающиеся отсутствием аппетита, тошнотой, метеоризмом;
Геофагия – желание покушать мел, землю и другие несвойственные для человека вещества;

Причины нехватки Fe

Некачественное питание или жесткие диеты с минимальным количеством или полным отсутствием употребления продуктов, богатых на железо. Это прежде всего отсутствие мясных продуктов и зеленых овощей;
Голодовка;
Злоупотребление продуктами или напитками, богатыми на кофеин, танин, оксалаты, фитиновую кислоту;
Недостаточное поступление в организм витамина С (аскорбиновой кислоты) и витаминов группы В;
Сильные кровопотери;
Нарушения обменных процессов;
Паразитарные заболевания – малярия, анкилостомоз.

Применение железа

Применение Fe зависит от его формы, но если говорить в общем, то с лечебной целью его целесообразно использовать в следующих случаях:

Различные болезни – анемия, малярия, анкилостомоз и другие глистные инвазии, энтерит, гипохлоргидрия, синдром мальабсорбции, хроническая почечная недостаточность (ХПН), кахексия, целиакия, болезнь Крона;
При обильных кровопотерях – травмы, месячные, послеоперационная реабилитация;
Беременность и кормление грудью;
При занятии спортом;
Стремительная потеря веса;
Гемодиализ;
Период быстрого роста ребенка или полового созревания.

Избыток железа

Избыток Fe в организме также, как и его нехватка может вызвать ряд проблем со здоровьем, среди которых:

Проблемы с органами ЖКТ — геморрагический гастроэнтерит, тошнота, отсутствие аппетита, приступы рвоты, боль в эпигастральной области живота, диарея;
Стоматиты;
Гемохроматоз;
Отложение на стенках атеросклеротических бляшек (развитие атеросклероза);
Повышенная уязвимость перед развитием артрита, диабета, онкологических заболеваний;
Осложнение течения болезней Альцгеймера и Паркинсона;
Угнетение антиоксидантной функции в организме;
Продукция свободных радикалов.

Признаки интоксикации феррумом в среднем появляются при суточной дозе около 200 мг.

Летальной дозой от приема данного микроэлемента может стать – от 3 до 35 г.

Причины переизбытка Fe

Злоупотребление железосодержащих лекарственных препаратов (в т.ч. витаминно-минеральных комплексов) или биологически-активных добавок (БАД).

Другим источником переизбытка данного металла в организме может статье питье воды, протекающей по ржавым или чугунным трубам, а также употребление пищи, приготовленной в железной или чугунной посуде.

Избыточное железо может попадать в организм городского жителя вместе с ржавой водой из-под крана (по чугунным трубам). Так же использование железной и чугунной посуды в приготовлении пищи повышает содержание в ней железа.

Источники железа

В каких продуктах Fe содержится больше всего?

Замечен следующий фактор, которые может повысить уровень поступления железа в организм до 20 раз – приготовление пищи в железной или чугунной посуде, а также употребление пищи из металлической посуды.

Купить качественные витамины и минералы по лучшей цене с доставкой из США можно на всемирно известном сайте iHerb. Чтобы дополнительно получить еще и скидку 5-15% введите при оформлении заказа промокод: BAR6666

Синтез в организме: в клетках печени (гепатоцитах) и клетках селезенки железо освобождается при постоянном распаде эритроцитов.

Нельзя не упомянуть тот факт, что согласно Священным Писаниям (Библия), до грехопадения человек кушал только пищу растительного происхождения, и то же самое будет после сотворения нового неба и новой Земли.

Взаимодействие с другими веществами

Прием витаминов А и С повышает усвояемость организма железа на 85%.

Кальций (Ca) и цинк (Zn) снижают усвояемость Fe.

Богатый на танин чай (не считая травяного) уменьшает усвоение феррума на 62%, а кофеин в натуральном кофе — на 35%.

При контакте с кислородом переплавленный Fe окисляется, покрываясь оксидной пленкой.

Видео

Дудник Мария Викторовна Ответственный редактор

При выборе биологически активной добавки к пище следует обращать внимание на состав. Оптимально, если содержание железа покрывает суточную потребность в микроорганизме. К слову, биодоступность средства будет зависеть от формы железа.

Сколько калорий в гематогене и как принимать гематоген без вреда для здоровья?

Как выбрать лучший гематоген и чем ни отличаются?

Гемоглобин у женщин: какой уровень должен быть и что делать при отклонениях от нормы

Организм не вырабатывает железо самостоятельно, человек получает 1-2 мг этого элемента вместе с пищей. Примерно столько же каждый из нас теряет с ороговевшими клетками кожи и кишечника.

Функции железа

Железо помогает поддерживать многие важные функции организма, влияя на уровень жизненной энергии, концентрацию внимания, желудочно-кишечные процессы, иммунную систему и регуляцию температуры тела. Его недостаток или избыток моментально сказывается на самочувствии.

Обменные процессы

Железо — важный компонент гемоглобина, состоящего из красных кровяных телец (эритроцитов). Гемоглобин содержит около двух третей железа в организме. Он соединяется с кислородом, а эритроциты разносят его из легких по всему телу. Этот минерал также входит во многие элементы, отвечающие за холестериновый обмен, переработку калорий в энергию, борьбу с токсинами. Благодаря железу со своими функциями лучше справляется иммунная система, а эритроциты с его помощью отправляют углекислый газ в легкие для переработки. Оно также необходимо для поддержания здоровья клеток, кожи, волос и ногтей.

Беременность

В период беременности в женском организме увеличивается количество жидкости. За счет этого резко растет объем крови и производство эритроцитов, которые нужны для обеспечения плода кислородом и необходимыми веществами. Кровь становится жиже, падает уровень гемоглобина. Организм потребляет железо максимально. Дефицит минерала может привести к ранним родам, низкому весу младенца после рождения, а также к нарушению его когнитивного развития. Беременные женщины с железодефицитом больше склонны к инфекционным заболеваниям, поскольку он негативно влияет на иммунную систему [1].

Энергия

Недостаточное количество железа в рационе может повлиять на эффективность, с которой организм использует энергию. Благодаря роли переносчика кислорода к мышцам и мозгу, железо играет важную роль в умственной и физической активности. Низкий уровень этого элемента может привести к проблемам с концентрацией внимания, раздражительности и снижению выносливости.

Норма железа

Рекомендуемая суточная норма потребления железа зависит от возраста, пола, образа жизни и состояния здоровья [2].

Дети нуждаются в большем количестве железа, чем взрослые: в период роста и формирования организма любые полезные вещества расходуются гораздо быстрее. Дневная норма зависит от возраста ребенка: 4 –8 лет — 10 мг, 9–13 лет — 8 мг. Начиная с подросткового возраста, когда у девочек начинается менструация, их суточная потребность в железе увеличивается.

В возрасте 19 –50 лет женщины должны получать 18 мг железа каждый день, в то время как мужчинам того же возраста достаточно 8 мг [3]. После наступления менопаузы ежедневная норма железа для женщин приравнивается к мужской — 8 мг каждый день.

Иногда человеку требуется больше железа, чем обычно. Следить за уровнем железа в крови необходимо при беременности и кормлении, почечной недостаточности, язве или желудочно-кишечных расстройствах, которые препятствуют нормальному усвоению минерала. В случае дефицита следует проконсультироваться с врачом.

К уровню железа необходимо относиться с особенным вниманием спортсменам, поскольку интенсивные тренировки могут разрушать эритроциты. Также следить за этим параметром нужно вегетарианцам и веганам, поскольку железо, получаемое из растительной пищи, усваивается недостаточно.

Дефицит железа

Если наступает железодефицит, то ткани и мышцы перестают получать необходимый объем кислорода, который способствует их эффективному функционированию. Это может привести к анемии.

Причины, по которым может наступить анемия [4]:

недостаточное поступление железа с пищей;
снижение всасываемости железа из-за нарушения работы ЖКТ;
повышенная потребность в железе во время беременности;
чрезмерные кровопотери (например, во время месячных).

Снижение уровня железа может также происходить во время внешних и внутренних кровотечений, операций с кровопотерями, частого донорства. Влияют на уровень этого минерала перенесенная анорексия и хронические заболевания, связанные с нарушением всасывания железа. Также риск дефицита повышается во время активного роста ребенка, при приеме антикоагулянтов и антиагрегантов. Анемия может быть вызвана нерегулярным питанием, скудным и однообразным рационом, а также питанием, основанным на схемах вегетарианства и веганства.

Дефицит железа приводит к симптомам, которые могут значительно повлиять на качество жизни. Признаки его нехватки в организме бывают разными в зависимости от тяжести анемии, скорости ее развития, возраста, состояния здоровья. В некоторых случаях люди долгое время не испытывают никаких симптомов.

Симптомы дефицита железа

Самыми распространенными признаками дефицита считаются:

Также при дефиците железа встречаются следующие симптомы:

головные боли, головокружение;
учащенное сердцебиение;
сухие, поврежденные волосы, кожа, ногти;
тяга к употреблению несъедобных продуктов (лед, глина, грязь, мел, бумага);
постоянно холодные руки и ноги;
чувство подавленности, депрессия;
частые инфекционные заболевания.

Длительная железодефицитная анемия приводит к тяжелым последствиям. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, развивается постепенная атрофия мышц. У женщин происходят сбои менструального цикла, а при беременности возникает угроза выкидыша и преждевременных родов.

Избыток железа

Как и любое вещество, в больших количествах железо может быть токсично для организма. За процесс регуляции и поддержания его запасов в равновесии отвечает гормон гепсидин. Некоторые нарушения, которые подавляют выработку гепсидина, могут привести к отравлению минералом.

В обычном состоянии в крови циркулирует очень мало свободного железа, поскольку оно плотно связано с белками. При накоплении в клетках, оно катализирует вредные процессы. Ускоряется окисление жиров, из-за этого образуются свободные радикалы. Они представляют собой атомы кислорода, имеющие высокую окислительную способность, повреждающую органеллы (постоянные элементы клеток, необходимые для ее существования) клеток и их стенки.

Избыток этого элемента встречается гораздо реже, чем дефицит. Передозировка может наступить внезапно или проявляться медленно в течение долгого времени.

Такое состояние может быть вызвано:

Отравлением железом. Оно наступает при передозировке добавками железа, их бесконтрольном приеме без учета рекомендаций врача и результатов анализов крови. Разовые дозы до 10-20 мг/кг могут вызывать побочные симптомы, а выше 40 мг/кг требуют медицинской помощи [12].
Наследственным гемохроматозом. Это генетическое заболевание, характеризующееся нарушением обмена железа и накоплением его в клетках различных органов [13].
Так называемой африканской перегрузкой железом. Такой синдром вызван высоким уровнем железа в пище или напитках. Впервые он был замечен в Африке, где домашнее пиво варили в железных горшках [14].

Ранние симптомы отравления железом могут включать боль в животе, тошноту и рвоту. Постепенно избыток минерала накапливается во внутренних органах, вызывая серьезные повреждения мозга и печени.

Продукты с железом

Существует два основных типа железа, содержащиеся в продуктах питания: гемовое и негемовое.

Гемовое железо поступает в организм из животного белка — мяса или рыбы. Негемовое можно получить из зелени, орехов, бобовых, но его биодоступность составляет 5-12%, в то время как гемового железа — 14-18% [15]. Железо из продуктов животного происхождения усваивается организмом лучше, чем из растительных источников.

Наиболее богаты гемовым железом моллюски, мясные субпродукты, красное мясо, птица и яйца. Также большую порцию железа содержит шоколад — 19% от суточной нормы в 28 г [16].

Для веганов и вегетарианцев богатым источником железа могут стать гречка, нут, гранат, киноа, бобы, шпинат.

Важно правильно употреблять пищу, содержащую железо. Продукты, насыщенные этим минералом, хорошо сочетаются с фруктами и овощами с высоким уровнем витамина С. Такое соседство увеличивает усвоение железа [17]. П родукты, насыщенные кальцием, наоборот, подавляют всасывание железа, поэтому их лучше употреблять в разное время [18].

Препараты железа и витамины

Питаться сбалансировано следует всем и всегда, независимо от уровня железа в крови. Но в случае анемии, выраженного снижения уровней ферритина или железа одной диеты недостаточно.

При низком уровне железа или железодефицитной анемии врач назначает специальные препараты, которые помогут улучшить ситуацию. Адекватное медикаментозное лечение дополняет диетические рекомендации и позволяет быстро достичь нормальных параметров обмена железа в крови. Контролировать следует не только уровень гемоглобина, но и железа, ферритина, железосвязывающей способности крови.

Необходимо не просто добиться нормального уровня всех показателей обмена железа, но и постоянно поддерживать его. В этом могут помочь препараты железа или БАДы с его содержанием. Они различаются дозировкой, переносимостью и влиянием на ЖКТ. Выбор сейчас достаточно велик — не ошибиться поможет терапевт.

Для улучшения усвоения железа необходимо употреблять железосодержащие продукты совместно с продуктами, богатыми аскорбиновой кислотой (черная смородина, красный болгарский перец, шиповник, зеленый лук, грейпфрут) и медью (вишня, инжир, гречка, овсянка, шпинат, салат).

Нужно учитывать, что если запивать железосодержащие блюда чаем или молоком, то усвоение минерала снижается более чем в два раза. Лучше всего запивать их фруктовыми и овощными соками, в которых много меди, аскорбиновой кислоты и органических кислот, улучшающих усвоение железа.

Комментарий эксперта

Наталья Поленова, кандидат медицинских наук, кардиолог, терапевт GMS Clinic

К сожалению, очень часто пациентки с дефицитом железа длительное время пребывают в этом состоянии, страдают от неспецифических симптомов, таких как тахикардия, головокружение, общая слабость, выпадение волос. Они посещают врачей самых разных специальностей: кардиологов, неврологов, дерматологов, проходят множество дополнительных видов обследования, но так и не получают необходимого им простого и эффективного лечения. Если женщина детородного возраста обращается к врачу любой специальности с указанными выше неспецифическими симптомами, начинать диагностический поиск следует именно с железодефицитного состояния.

Корректировать дефицит железа можно довольно быстро, у врачей внушительный арсенал таблетированных, жидких, парентеральных лекарственных форм, а также БАДов. После коррекции железодефицитного состоянии многие пациентки сожалеют, что столько лет их качество жизни страдало, они находились в сниженном ресурсном состоянии, в то время как помочь им можно было довольно быстро и просто.

Среди пациентов мужского пола железодефицитная анемия встречается в десятки раз реже, чем у девушек. Зоной особого внимания здесь считаются доноры, регулярно участвующие в сдаче крови. Этой категории лиц тоже время от времени требуется назначение препаратов железа в адекватной дозировке. У всех остальных представителей сильного пола (без известных хронических заболеваний) риск избытка железа, конечно, выше, чем его дефицит. Поэтому самостоятельное и необоснованное применение препаратов железа молодыми здоровыми мужчинами не просто бесполезно, но и опасно.

Когда целевые показатели обмена железа на фоне приема препаратов будут достигнуты (цель лечения ЖДА — введение железа в количестве, необходимом для нормализации уровня гемоглобина: у женщин 120-140 г/л, у мужчин 130-160 г/л) и произошло восполнение тканевых запасов железа (ферритин сыворотки> 40-60 мкг/л), возникает задача в закреплении результата. Для этого необходимо профилактическое (курсовое) назначение препаратов железа группам риска: женщинам при обильных мено/метроррагиях, донорам крови, веганам, пациентам с хроническими заболеваниями ЖКТ.

Очень важно при выявлении анемии не просто назначить железосодержащие препараты, но и выявить причину дефицита, чтобы не пропустить дебют опасного, в том числе, онкологического заболевания. Исключив угрожающую здоровью патологию, можно спокойно и методично корректировать обмен железа до достижения нормальных показателей.

Железо – химический элемент, жизненно необходимый для питания растений. Один из главных компонентов литосферы, второй по содержанию после кремния и алюминия. Является действующим веществом железосодержащих удобрений. Удобрения данного элемента применяют в форме опрыскивания растений. В почву железо не вносят, поскольку оно быстро переходит в неусвояемые формы. Для внесения в почву применяют органические соединения железа – хелаты.

Содержание:

Есть и другие примеры подобной исторической несправедливости. Так, во времена Гомера самой распространенной крупной валютой были рабы, бычьи шкуры и железо. Даже будучи неочищенным, плохо кующимся и не качественным по всем другим показателям, железо ценилось аж в десять раз выше, чем золото, ведь тогда оно было самым прочным из всех известных материалов, и, к тому же, добывалось с большим трудом.

Прошли столетия. Сыродутный способ получения металла оказался забыт, ему на смену пришло использование современных доменных печей. Качество получаемого железа в разы улучшилось, люди познакомились со сталью, однако, наряду с повышением прочности и ковкости, стоимость железа все больше падала, так, что сейчас его уже нельзя назвать дорогим. Тем не менее, если говорить о ценности этого металла, то кое-где он по-прежнему остался необходимым, незаменимым и востребованным. Все золото мира не заменит того небольшого количества железа, которое содержится в каждом организме и поддерживает его жизнь… [7]

Железная руда

Физические и химические свойства

Железо (Ferrum) Fe – химический элемент побочной подгруппы VIII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 26. Атомная масса – 55,85. Строение атома железа типично для переходных элементов. Это определяет переменную валентность и ярко выраженную способность к комплексообразованию у данного металла. [1]

Для железа характерны двухвалентные и трехвалентные соединения. Известны также соли железистой кислоты, где железо шестивалентно.

Железо – пластичный металл серебристого цвета, хорошо поддается ковке, прокатке и прочим видам механической обработки.

Плотность – 7,87 г/см 3 ,
Температура плавления – 1539°С,
Температура кипения – 2870°С.

Твердое железо растворяет в себе многие элементы, в частности, углерод. На влажном воздухе железо ржавеет, то есть покрывается налетом гидратированного оксида железа бурого цвета. Данный оксид рыхлый и от дальнейшей коррозии железо не защищает. В воде данный металл интенсивно корродирует. При обильном доступе кислорода формируются гидратные формы оксида трехвалентного железа. При недостатке кислорода образуется смешанный оксид.

Металл легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации, в разбавленной серной кислоте, в азотной кислоте. К концентрированным серной и азотной кислотам железо пассивно. [3]

Содержание в природе

Железо – самый распространенный после алюминия металл на земле. Его масса составляет 4 % от массы земной коры. В природе оно встречается в виде самых разнообразных соединений: сульфидов, оксидов, силикатов. В свободном состоянии железо можно встретить только в метеоритах.

Важнейшие руды железа – магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк, шпатовый железняк. В больших количествах встречается железный колчедан. [3]

Железо концентрируется преимущественно в основных сериях магматических пород. Глобальная распространенность железа составляет 45 %.

Геохимия соединений Fe в окружающей среде имеет сложный характер, определяется способностью элемента легко менять валентность в зависимости от физико-химических условий среды и тесно связана с циклами углерода, кислорода и серы.

Обычно окислительные и щелочные условия среды способствуют осаждению железа, а восстановительные и кислые растворяют его соединения. Свободное железо быстро фиксируется в виде гидроксидов и оксидов, замещает магний и алюминий и образует комплексы с химическими лигандами. [4]

В почвах железо присутствует в основном в виде оксидов и гидроксидов и находится либо в виде небольших частиц, либо связано с поверхностью минералов. В богатых органикой горизонтах железо присутствует в форме хелатов.

К почвообразующим минералам железа относят:

Гематит. Встречается в почвах аридных, семиаридных и тропических районов. Наследуется от материнских пород.
Маггемит. Образуется в сильно выветрелых почвах тропических зон и чаще всего присутствует в скоплениях гематита, магнетита, гетита.
Магнетит. Унаследован от материнских пород. Тесно связан с маггемитом.
Ферригидрит. Широко распространен, но очень нестабилен, легко переходит в гематит в районах с умеренными гумидами.
Гетит. Распространенный в почвах всех климатических зон минерал железа.
Лепидокрокит. Типичен для плохо дренируемых почв (рисовых полей) и почв умеренных гумидных районов. Образование данного минерала осуществляется при низких значениях pH, низкой температуре и в отсутствии трехвалентного железа.
Ильменит. В почвах обычно не встречается. К выветриванию устойчив. Унаследован от материнских пород.
Пирит, сульфид железа и ярозит. Серосодержащие минералы. Широко распространены в затопляемых почвах с содержанием серы, например, в кислых сульфатных.

И минералы, и органические соединения железа легко преобразуются в почвах. При этом органическое вещество оказывает большое влияние на образование оксидов железа.

Соединения железа с органикой почвы является важным резервом доступных соединений данного металла для растений. С железом взаимодействуют гуминовые вещества, органические кислоты, сидерофоры, фенолы.

Взаимодействие железа с гуминовыми веществами сопровождается образованием водорастворимых и малорастворимых в воде соединений. На растворимость комплексов влияют многие факторы, в частности, химическая природа, соотношение компонентов, а также реакция среды. Как правило, гуминовые кислоты характеризуются большей склонностью к образованию нерастворимых соединений с металлами, чем фульвокислоты. В этой связи фульватные комплексы железа рассматривают как важный фактор, определяющий и миграцию этого металла по почвенному профилю, и его доступность растениям. [1]

Преобразование железа осуществляется и микроорганизмами. Некоторые виды бактерий вовлечены в круговорот данного элемента и аккумулируют его на поверхности живых клеток. [4]

Содержание железа в различных типах почв Украины, согласно данным: [2]

Почва

Железо, %

Чернозем на мергеле (Крым)

Южный чернозем

Перегнойно-карбонатная

Среднеподзолистая

Содержание железа в различных типах почв

Содержание железа в почвах СНГ составляет около 3,11 % и зависит от типа почвообразующей породы. Установлено, что колебания в содержании железа в пахотном горизонте различных почв достигают значительных величин.

Подзолы

Перегнойно-карбонатные почвы

Южные черноземы на мергеле

Среднеподзолистые почвы

Кислые почвы

Заболоченные почвы

характеризуются процессом восстановления двухвалентного железа до трехвалентного. Этот процесс обеспечивает увеличение растворимости железа. Он тесно связан с метаболической деятельностью некоторых бактерий и может приводить к высокой концентрации двухвалентного железа в некоторых затопляемых почвах. [4]

Карбонатные почвы

и почвы с высоким содержанием усвояемых фосфатов содержат недостаточно железа, что объясняется переходом его в малодоступное для растений состояние. [5]

Дерново-подзолистые почвы

Слабо аэрируемые кислые почвы

содержат большое количество закисных соединений железа. Данные соединения отрицательно влияют на рост растений. Устраняется это известкованием почв. [5]

Признаки дефицита железа, согласно данным: [6]

Культура

Симптомы недостатка

Картофель

Верхушки и края молодых листьев зеленые, середина – белесая

Томаты

Хлороз проявляется на молодых листьях, но даже мелкие жилки сохраняют зеленый цвет;

Усиление – мелкие жилки утрачивают зеленый цвет, пластинка становится желто-белой

Огурцы

Хлороз – на молодых листьях основного и бокового побегов;

Зеленые только основные и боковые жилки;

Пластинка листа – от светло-зеленой до желто-белой;

В дальнейшем на листьях появляются некротические пятна, а хлороз распространяется на старые листья

Малина

Молодые листья на верхушечных побегах – желтоватые, около краев появляются коричневые пятна отмершей ткани.

Черная смородина

Хлороз на молодых листьях верхушечных побегов.

Яблоня

Молодые листья на побегах – хлоротичные, почти белые с коричневыми пятнышками на краях;

Хлороз на листьях уменьшается сверху вниз;

При длительном дефиците отдельные ветви отмирают;

Плоды палево-землистого цвета

Роль в растении

Биохимические функции

Основные функции железа

Железо играет активную роль в окислительно-восстановительных реакциях хлоропластов, митохондрий и пероксисомы, а также выполняет многие другие функции в растениях.

Участие железа в окислительно-восстановительных реакциях определяется легкой переменой валентности и высокой способностью к комплексообразованию.

Важная роль железа в биохимии растений подтверждается следующими факторами:

Железо обнаруживается в геме и негемовых белках и концентрируется в хлоропластах.
Органические комплексы железа участвуют в переносе электронов в процессе фотосинтеза.
Негемовые железосодержащие белки участвуют в восстановлении нитритов и сульфатов.
Процесс образования хлорофилла осуществляется с участием железа.
Железо вовлекается в метаболизм нуклеиновой кислоты.
Известна каталитическая и структурная роль двухвалентного и трехвалентного железа. [4]

Формы и соединения железа в тканях и органеллах клеток растений

В растение железо поступает в двухвалентной форме. В дальнейшем восстановленная форма железа проходит через реакции реокисления, и в тканях уже содержится и Fe (II), и Fe (III), в большей части в комплексах с различными органическими соединениями.

В строме пластид

железо запасается в виде фитоферритина, который состоит из соединений трехвалентного железа и белковой оболочки. Фитоферритин чаще всего находится в кристаллической форме. Его содержание велико в листьях, выращенных в темноте, но в процессе зеленения на свету фитоферритин быстро исчезает. Он локализуется также в ксилеме и флоэме, кроме того, встречается в клубеньках бобовых и в семенах.

В анопласте клеток

значительная часть железа находится в физиологически неактивной форме и сосредоточена в виде малорастворимых соединений.

Большая часть железа в растениях находится в трехвалентном состоянии, тогда как физиологически важной является фракция Fe (II)/Fe (III), поскольку именно эта фракция подвержена обратимым окислительно-восстановительным превращениям.

Цитрат железа (III)

– основная форма транспорта железа из корней в побеги растений, который осуществляется по ксилеме. Подвижность данного элемента во флоэме средняя. Она ниже, чем у калия, азота, фосфора и серы, но выше, чем у кальция и марганца.

В составе ферментов

Гем – это железопорфириновый комплекс. Атом железа в нем координируется четырьмя атомами азота пиррольных колец протопорфирина. Последний придает стабильность белковой глобуле гемсодержащих ферментов.

Как простетическая группа, гемовое железо включено в состав многих белковых соединений. Это цитохромы, нитратредуктаза, нитритредуктаза, пероксидаза и каталаза, леггемоглобин, ферредоксин, нитрогеназа, супероксиддисмутаза, аконитаза, липоксигеназы и многие другие. [1]

Недостаток железа

Недостаток железа – хлороз листьев фасоли

Недостаток (дефицит) железа в растениях

Дефицит железа – проблема для многих сельскохозяйственных культур. Причина недостатка данного элемента в растениях – низкое содержание доступных форм железа в окультуренных почвах. Недостаточность железа оказывает отрицательное влияние на многие физиологические процессы в тканях растений и приводит к ослаблению роста их и развития и, как следствие, снижению урожайности. [4]

Дефицит железа широко представлен в регионах распространения карбонатных почв (30 % поверхности земли). Недостаток подвижных форм железа в данном типе почв приводит к возникновению опасного заболевания – железистого (карбонатного, известкового) хлороза. Это заболевание при развитии может привести к гибели растения.

Дефицит железа проявляется также при высоком содержании в почве марганца, цинка, меди.

На рост листьев дефицит железа влияет в меньшей степени. Деление клеток и замедление роста проявляются только при острой недостаточности железа. Наиболее значительные изменения проходят в пластидном аппарате листьев. Пластиды уменьшаются в размерах, система тилакоидов редуцирована. Синтез белка в хлоропластах и цитоплазме подавляется, причем, в первых – сильнее.

Недостаток железа сказывается на снижении содержания в листьях хлорофилла и подавлении активности фотосистем. Изменения фотосинтеза отражаются на углеводном обмене растений, в частности, наблюдается снижение содержания сахаров и крахмала в листьях. [1]

Симптоматика железистой недостаточности проявляется в растениях при различных уровнях содержания железа в тканях растения. Характер симптомов различен в зависимости от почвенных, растительных, питательных и климатических факторов. Наиболее типичный симптом – межжилковый хлороз молодых листьев. К недостатку железа очень чувствительны некоторые фруктовые деревья, овес и рис. [4]

Визуально симптомы недостатка железа проявляются следующим образом: становится заметна белесая, бледно-зеленая или желтая окраска тканей листа между жилками.

При усиливающемся дефиците железа жилки листьев бледнеют, а ткани отмирают.

Первые признаки проявляются на молодой листве, поскольку по причине слабой реутилизации железа старые листья дольше остаются зелеными.

У травянистых растений верхние молодые листья приобретают желтый цвет, формируются мелкие, слабые соцветия. У плодовых деревьев отмечается усыхание кончиков ветвей и побегов. [1]

Читайте также: