Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Измерив оптическую плотность спиртобензольного экстракта при 666 нм, можно найти концентрацию хлорофилла по формуле:СХл=13,26£666 мкг/мл,где 13,26 — коэффициент пропорциональности, а £ббб — приращениеоптической плотности при 666 нм исследуемого экстракта по сравнениюс фоновой кривой (или высота максимума, см. рис. 36).В почве присутствуют различные хлорофиллоподобные вещества,и большинство из них имеют максимум поглощения при 666—670 нм.Поэтому приведенный выше расчет дает суммарную концентрацию хлорофиллоподобных веществ, в состав которых входит порфириновоекольцо.СН=СН„« 20 н 39 оос нсхлорофилл Афеофитин Афеофорбид АРис.
37. Стадии трансформации хлорофилла в почвеСодержание в почвах хлорофиллоподобных веществ, найденныхэтим методом, колеблется в очень широких пределах: от сотых долей7 Д. С. Орлов193до единиц миллиграммов на 1 кг почвы. Минимум содержания обычнаприурочен к почвам с высокой биологической активностью, где интенсивно осуществляется трансформация поступивших в почву органических остатков.В почве под действием микроорганизмов хлорофилл быстро трансформируется. Сначала он теряет магний, образуя феофитин А, а затемотщепляется фитольная боковая цепь с формированием феофорбида А(рис. 37). После этого осуществляется более глубокий распад при возможном включении пирролов в состав гумусовых веществ.
При ослабленной или подавленной биологической активности хлорофилл сохраняется долгое время и накапливается в больших размерах. Так,.О. Н. Бирюкова в глинистых отложениях плиоценового возраста(25 млн. лет) нашла до 200 мг/кг хлорофиллоподобных веществ, стольдлительная сохранность которых объясняется высокой степенью изолированности изученных отложений от биологически активной среды.В лесных подстилках количество хлорофилла повышено и можетдостигать 50—150 мг/кг.Липиды. В группу липидов включают все вещества, извлекаемыенз почвы органическими растворителями.
Таким образом, это аналитическая группа веществ, объединяемых по характеру растворимости, а?не по общему типу строения. Главными компонентами этой группыявляются воска и смолы, поэтому в литературе часто употребляют термин «воскосмолы» для обозначения веществ, входящих в состав спиртобензольного экстракта из почв. Органические растворители извлекают также из почв углеводороды, в том числе полициклические, стероиды, глицериды, фосфолипиды, различные органические кислоты, включая феноксикислоты, а также обсужденные выше пигменты и соединения других классов.Воска образованы сложными эфирами высших жирных кислот ивысокомолекулярных одноатомных (иногда двухатомных) спиртов.Кроме того, в составе восков всегда присутствуют свободные спирты икислоты, а также углеводороды и различные примеси.
Входящие в состав восков кислоты и спирты обычно представлены насыщеннымисоединениями с неразветвленной углеродной цепочкой и числом углеродных атомов от 12 до 34. В наибольших количествах присутствуют кислоты с числом углеродных атомов от Cie до С26, причем преобладаюткислоты с четным числом углеродных атомов; в их числе главным образом пальмитиновая C15H3iCOOH, стеариновая — С17Н35СООН, арахиновая — С19Н39СООН, бегеновая >.— С21Н43СООН,лигноцериновая —С23Н47СООН, церотиновая — С25Н51СООН. Обнаружены в почвах и непредельныежирныекислоты,напримеролеиновая —СНз (СН2) 7СН = CH (СН2) 7СООН.Аналогичный характер имеют и высшие спирты, например цетиловый спирт СНз(СН2)нСН2ОН. В торфяных восках были найдены спирты с длиной углеродной цепи С20, С22, С24, С25, С26, С28, Сзо.
Такой состав восков указывает на их родство с восками растительных и животных остатков, в которых преимущественно содержатся воска, образованные насыщенными неразветвленными кислотами и спиртами с четным числом атомов углерода в молекуле.В составе липидов встречаются вещества, стимулирующие рострастений, а также ингибиторы и токсины, как, например, диоксистеариновая кислота СНз^НгЬСНОНСНОЩСНгЬСООН и масляная кислота СН 3 (СН 2 ) 2 СООН.Доля липидов в составе органического вещества минеральных горизонтов почв колеблется от 2—4 до 10—12% от Собщ.
В органогенных:194горизонтах Ао и торфах липиды накапливаются в значительно большихразмерах — до 15—20%. Высокое содержание восков в торфах позволяет их использовать в целях промышленного получения воска.Накопление липидов в гумусных горизонтах зонального ряда почвобычно находится в обратной зависимости от степени гумификации исодержания гуминовых кислот. В серых лесных, черноземных, каштановых почвах с высокой степенью гумификации органического вещества доля липидов минимальна — 2—4%. В тундровых, подзолистыхи полупустынных почвах она повышается в 2—3 раза.Углеводы.
Общее содержание углеводных компонентов в почвахколеблется от 5—7 до 25—30% от С0бЩ, но их преобладающая частьнаходится в связанной форме, входя в состав гумусовых кислот и нерастворимого остатка («гумина»). По расчетам Л. К- Садовниковой,-с растительными остатками в почвы ежегодно поступает от 2 до 14 т/гауглеводов, значительная часть которых минерализуется или участвует,как структурные фрагменты, в формировании вновь образованных гумусовых кислот.Содержание и состав углеводов в почвах обычно определяют послекислотного гидролиза почв или их фракций. В гидролизатах в наибольших количествах обнаруживаются гексозы, пентозы, аминосахара,уроновые кислоты.Свободные углеводы (не связанные с гумусовыми кислотами) активно участвуют в почвенно-химических реакциях. Они образуют комплексные соединения с ионами металлов, вступают в химическое илиадсорбционное взаимодействие с глинистыми минералами, способствуясозданию почвенной структуры.
При минерализации аминосахароввысвобождается необходимый растениям азот. Углеводы — один изважнейших источников углерода и энергии для почвенных микроорганизмов. Кроме того, некоторые сахара стимулируют развитие корневых систем.В почвах встречаются представители всех классов углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Свободные моносахаридыобнаруживаются в почвенном растворе в микроколичествах и быстроутилизируются микроорганизмами. Медленнее трансформируются олигосахариды (от греч. oligos — малый), состоящие из 2—10 моносахаридных остатков. К олигосахаридам относятся сахароза, целлобиоза,.лактоза и др.Наиболее устойчивы в почвах полисахариды (более 8 мономерных• единиц), образующие при разложении олиго- и моносахариды. К числуглавнейших полисахаридов относится целлюлоза, крахмал, хитин —• азотсодержащее вещество и ряд других.Целлюлоза была выделена из почвы раствором основной соли меди в водном аммиаке. Образующиеся в таком растворе медно-аммиачные ионы [Cu(NH 3 ) m ] 2+ в присутствии избытка ОН- активно взаимодействуют с гидроксильными группами целлюлозы, ослабляя межмолекулярные связи в целлюлозе, что и приводит к ее переходу в раствор.Молекула целлюлозы построена из повторяющихся звеньев ангид,ро-0-глюкозы, соединенных гликозидной связью:сн.он11\Г»к™I—о—1и'.7*-0-" \•гонJ/7195Целлюлоза построена из повторяющихся одинаковых звеньев; многие другие полисахариды при гидролизе дают смесь моносахаридов.Сложными полисахаридами являются гемицеллюлозы, образующие придеструкции глюкозу, маннозу, галактозу и др.
Гемицеллюлозы отличаются от целлюлозы более легкой растворимостью в щелочных растворах; они легче гидролизуются разбавленными кислотами.Парадоксальным на первый взгляд представляется высокое содержание углеводов в почвах, поскольку они сравнительно легко и быстроразлагаются микроорганизмами. Интересные данные по скорости разложения полисахаридов в почве приводит М. Чешир.
Используя метод.Форсита, он выделил из почвы препарат полисахаридов, а затем поставил опыты по компостированию почв, к которым были добавленыразные количества предварительно полученного полисахарида. В ходекомпостирования оказалось, что в почвах, к которым не добавлялипрепарат полисахарида, содержание углеводов изменялось медленнои в небольших размерах. В то же время добавленный к почве полисахарид разлагался быстро и практически полностью (за 8—16 недель).Это показывает, что устойчивость почвенных полисахаридов объясняется их прочным взаимодействием с гумусовыми кислотами или минеральными компонентами почв.Азотсодержащие соединения. Важнейшими неспецифическими азотсодержащими веществами, которые обнаруживаются в почвах в свободном состоянии, являются белки, полипептиды, аминокислоты, аминосахара, нуклеиновые кислоты и их производные, хлорофилл, аминыи некоторые другие вещества.
Термин «свободное состояние» несколькоусловен, так же как и в отношении углеводов и других соединений.Он означает только, что то или иное соединение не входит в составспецифических гумусовых веществ. Большая часть таких «свободных»форм адсорбирована на поверхности глинистых минералов или образует нерастворимые соединения с минеральными компонентами. Иногда свободными называют те вещества, которые переходят в водную»вытяжку (водорастворимые вещества) или обнаруживаются непосредственно в почвенном растворе. Количество водорастворимых азотсодержащих органических веществ невелико.Белки сложены полипептидными цепями, состоящими из остаткова-аминокислот. Простые белки — протеины — содержат только аминокислоты.
Сложные белки — протеиды — содержат протеины и простетическую группу, в роли которой выступают углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и др.Аминокислоты содержат одновременно кислотные —СООН и основные —NH2 группы, благодаря чему они обладают как кислотными,так и основными функциями. В твердом состоянии аминокислоты находятся в форме диполярных ионов или цвиттер-ионов:СООе© IH 3 N—С—Н,которые возникают вследствие того, что а-аминогруппа связывает водородный ион карбоксильной группы. В растворах характер молекулызависит от кислотности среды. В кислой среде цвиттер-ион протонируется и молекула в целом приобретает положительный заряд, становится катионом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
