Эти химические вещества относятся к так называемым макроэлементам, которых в организме насчитывается от тысячных долей процентов до нескольких процентов. Их присутствие в органах можно обнаружить довольно простыми методами,
Вплоть до конца XIX в. ученые считали, что для нормальной жизнедеятельности необходимы элементы, входящие в состав органических соединений (углерод, кислород, азот, сера, водород). К необходимым веществам они относили также соединения кальция, калия, натрия, магния; содержание их в организме достигает нескольких процентов. Все остальные химические элементы, концентрация которых составляет десятые и сотые доли процента, расценивались как случайные включения, не имеющие для жизни какого-либо значения.
К концу XIX и началу XX в. почти все были осведомлены о существовании витаминов и их важной роли для жизнедеятельности организма. А вот о других минеральных веществах, концентрация которых в тканях и органах колеблется от тысячных до триллионных долей процента, не все еще достаточно хорошо знали. Эти вещества названы микроэлементами, или рассеянными. Как выяснилось позже, они так же, как и витамины, абсолютно необходимы для жизни. В 1871 г. К. А. Тимирязев доказал необходимость цинка для развития растений, а Бауманы в 1895 г. блестящими экспериментами убедил мир в абсолютной необходимости всем известного йода для нормальной функции важной эндокринной железы — щитовидной. Впоследствии академик В. И. Вернадский создал научно обоснованное учение о микроэлементах как специфических регуляторах многих обменных процессов.
К микроэлементам, играющим важнейшую роль в организме, относятся цинк, йод, кобальт, железо, молибден, ванадий и ряд других. Многие из них входят в состав ферментов, витаминов, гормонов, без которых, как уже говорилось, невозможен нормальный ход важных физиологических процессов.
Таким образом, в процессе длительной эволюции растительный и животный мир выработал способность извлекать из окружающей среды различные химические элементы, включил навсегда их в свой состав в качестве необходимых звеньев в длинной цепи жизненно важных : обменных процессов. В настоящее время в составе живых организмов определено более 60 элементов таблицы Менделеева. На долю макроэлементов приходится 99,4% весовых частей, на долю микроэлементов — 0,6%. По всей видимости, в будущем будут обнаружены в организмах и другие химические элементы.
Водоросли в большей степени, чем другие живые существа подводного царства, обладают способностью извлекать из морской воды многочисленные, в том числе и рассеянные, элементы. Эти минеральные соединения оказывают выраженное влияние на обменные процессы в высших организмах. В настоящее время в водорослях открыто несколько десятков микро- и макроэлементов.
Рассмотрим это на примере морской капусты — наиболее распространенной и наиболее ценной для нашей экономики водоросли (табл. 1).
Таблица 1
СРЕДНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В СУХОМ ВЕЩЕСТВЕ ВТОРОГОДНЕЙ МОРСКОЙ КАПУСТЫ
(ПО И. В. КИЗЕВЕТТЕРУ)
Спектроскопически, кроме вышеуказанных элементов, в морской капусте обнаружены также медь, сурьма, свинец, золото, хром и некоторые другие.
Если мы сопоставим концентрацию макро- и микроэлементов в морской капусте и окружающей воде, то увидим, что водоросли — мощный аккумулятор растворимых в Мировом океане солей. Так, концентрация магния в морской капусте превышает таковую в морской воде в 9 — 10 раз, серы — в 17 раз, брома — в 13 раз. В одном килограмме ламинарий содержится столько йода, сколько его растворено в 100000 л морской воды.
По содержанию многих химических элементов водоросли значительно превосходят наземные растения. Так, бора в водорослях в 92 раза больше, чем в овсе, в 4 — 5 раз больше, чем в картофеле и свекле. Количество йода в ламинариях, да и в других водорослях, в несколько тысяч раз больше, чем в наземной флоре.
Какую же роль играют содержащиеся в водорослях химические элементы для животных и растительных организмов? Возьмем наиболее важные элементы и рассмотрим механизм их действия.
Огромную роль в сократительной способности мышц, в том числе в сердечной деятельности, играют калий и натрий. Соотношение между калием и натрием в сердечной мышце должно быть на строго определенном уровне. Калий и натрий как бы дополняют друг друга. Калий является внутриклеточным ионом, натрий — внеклеточным. При дефиците первого возникают аритмические сокращения сердечной мышцы из-за нарушения проведения нервных импульсов, чему и способствует калиевая недостаточность. В лечебной практике препараты калия содействуют выведению излишнего количества жидкости из организма при сердечной патологии.