- Wstęp.
Miedź jest metalem ciężkim; jej masa atomowa wynosi 63,54. Po srebrze jest to najlepszy przewodnik ciepła i elektryczności. W związkach występuje na I lub II stopniu utlenienia. Miedź posiada bardzo wyraźną skłonność do tworzenia związków kompleksowych. Stałe trwałości kompleksów miedziowych są z reguły większe niż stałe innych dwuwartościowych metali i ustępują jedynie trwałości niektórych kompleksów z II-wartościowym żelazem.
Obecność minimalnych ilości miedzi w tkankach roślinnych i zwierzęcych odkryto na początku XIX wieku, sądzono jednak, że jest ona zupełnie przypadkowa. Już jednak w 1847 roku stwierdzono, że miedź jest. składnikiem hemocyjaniny — pigmentu oddechowego krwi mięczaków. Krokiem milowym w badaniach nad miedzą było odkrycie w 1924 roku jej udziału w syntezie hemoglobiny. Odkrycie to zapoczątkowało poszukiwania miedzi we wszystkich żywych tkankach, a także w produktach spożywczych; było też bodźcem do podjęcia badań nad związkiem pomiędzy miedzą a pewnymi układami enzymatycznymi.
Z drugiej strony już w drugiej połowie XIX wieku przekonano się o grzybobójczym działaniu związków miedzi. Początkowo sądzono, że na wyższe rośliny miedź również działa wyłącznie toksycznie. Dopiero na początku naszego stulecia zaczęto przypuszczać, że miedź może być dla roślin niezbędnym składnikiem pokarmowym. Analizy chemiczne wykazywały, że wszystkie rośliny zawierają od 3 do 40 i więcej ppm Cu w suchej masie. Zaobserwowano również, że opryskiwanie roślin uprawnych cieczą bordowską (zasadowy siarczan miedziowo-wapienny) powodowało zwyżkę plonów, czasem nawet i wtedy, gdy rośliny nie były porażone przez grzyby. Dopiero jednak Sommer oraz Lipman i Mackinney, stosując specjalnie oczyszczone sole mineralne oraz wodę destylowaną w aparatach ze szkła Pyrex wykazali, że rośliny na pożywce pozbawionej miedzi nie rosną i że mikroelement ten jest dla nich niezbędny.
2. Pobieranie i zawartość miedzi w roślinach.
Przyjmuje się, że większość miedzi zawartej w glebie jest zabsorbowana przez kompleksy organiczne i nieorganiczne, lub jest wbudowana w siatkę krystaliczną minerałów. W glebach mineralnych miedź jest na ogół łatwo wymienna. Natomiast w glebach zasobnych w próchnicę miedź zabsorbowana przez koloidy glebowe, jako Cu2+ lub CuOH+, jest związana dużo silniej niż inne kationy wypierana jest z dużą trudnością, stosunkowo najlepiej przez jony wodorowe H+. Przyjmuje się, że pewne formy próchnicy wiążą miedź szczególnie silnie, ale zagadnienie to nie jest jeszcze całkiem wyjaśnione. W każdym razie wskutek silnego zabsorbowania, miedź w glebach organicznych jest mało ruchliwa. Przypuszczalnie miedź w glebie nie ulega zmianom wartościowości i występuje prawie wyłącznie w formie dwuwartościowej. Pewna część miedzi zawartej w podłożu znajduje się w kompleksowych połączeniach z organicznymi substancjami w postaci tzw. chelatów. Połączenia chelatowe mają szczególne znaczenie, ponieważ stwierdzono, że miedź w tej postaci jest łatwiej przyswajana przez rośliny niż zabsorbowana w kompleksie sorpcyjnym gleby.
Miedź jest pobierana przez rośliny w formie jonów Cu2+ lub też w postaci kompleksów miedziowo-chelatowych. Poglądy dotyczące wpływu odczynu środowiska na pobieranie miedzi nie zostały jeszcze w dostatecznej mierze uzgodnione. Wprawdzie na ogół panuje mniemanie, że przyswajalność miedzi maleje wraz ze wzrostem zasadowości, jednak zostały przedstawione i wyniki, świadczące o braku jakiejkolwiek korelacji między pH gleby, a pobieraniem miedzi przez rośliny. W kulturach wodnych obserwowano nawet wzrost pobierania miedzi przy zwiększaniu się pH od 3,7 do 7,0. Mengel twierdził, że wpływ innych kationów na pobieranie miedzi jest praktycznie bez znaczenia, i że raczej miedź wypiera inne kationy, czego dowodem byłoby m. in. silne wiązanie miedzi przez korzenie roślin. Stwierdzono jednakże wyraźną interakcję pomiędzy miedzią i żelazem przy usuwaniu toksycznego wpływu obu mikroelementów. Zakres zawartości miedzi w roślinach zależy od szeregu czynników, a więc od gatunku rośliny, jej organu, stadium wzrostu, a także od warunków środowiska i nawożenia. W zasadzie jednak zawartość miedzi w roślinach waha się w stosunkowo ciasnych granicach: od około 1 ppm Cu w suchej masie części nadziemnych do około 30 ppm Cu. Koncentracja miedzi w korzeniach jest zwykle wyższa.
3. Objawy niedoboru miedzi w roślinach.
Początkowym objawem niedoboru miedzi u drzew owocowych jest niezwykle ciemna zieleń liści, wskazująca na duże stężenie azotu. Przy silnym jednak niedoborze miedzi liście przybierają żółtozielone zabarwienie, a następnie przedwcześnie odpadają. Objawy chorobowe są bardzo charakterystyczne i dają się wcześnie poznać. Rośliny początkowo rosną normalnie, następnie, zwykle po 2—3 tygodniach, na brzegach liści pojawia się chloroza; wierzchołki liści więdną i zamierają, przybierając żółtawoszare zabarwienie. Objawy takie występują również i na młodych liściach, które zamierają nie rozwinąwszy Swych blaszek liściowych. Dolne liście pozostają zielone przez dłuższy czas od podstawy mogą się rozwijać liczne wtórne pędy, które jednak z czasem również wykazują objawy chorobowe.
4. Fizjologiczne i biochemiczne funkcje miedzi w roślinach.
Rola miedzi w metabolizmie roślin związana jest ściśle z udziałem tego składnika w systemach enzymatycznych, włączonych w procesy oksydoredukcyjne. W większości wypadków zostało dowiedzione, że miedź działa w tych procesach jako przenośnik elektronów na zasadzie zmiany stanu utlenienia. W funkcjonowaniu miedzi istnieje duże podobieństwo do żelaza. Najlepiej poznanymi enzymami w których miedź stanowi istotną część składową, są trzy tlenowe oksydazy: oksydaza katecholowa, oksydaza p-dwufenolowa i oksydaza askorbinianowa. W oksydazach tych zawartość miedzi wynosi od 0,20 do 0,26% Cu, przy czym atomy metalu są związane z białkiem enzymu w bardzo trwały kompleks. Wspólną cechą omawianych enzymów jest zdolność przenoszenia elektronów wyłącznie na tlen; produktem redukcji jest zawsze woda. Wykazano również, że 75% miedzi zawartej w liściach jest zlokalizowane w chloroplastach w postaci połączenia organicznego, co sugerowało udział tego pierwiastka w asymilacji CO2. Donoszono też o korzystnym wpływie miedzi na intensywność fotosyntezy, a także na reakcję Hilla. Wpływ ten stał się zrozumiały, gdy w zielonych częściach roślin wykryto białko zawierające miedź, które nazwano plastocyjaniną. Zawartość miedzi w plastocyjaninie wynosi 0,58 %, co wskazuje na obecność 2 atomów Cu w cząsteczce enzymu. Plastocyjanina występuje jedynie w organach fotosyntetyzujących. Obliczono, że miedź plastocyjaniny stanowi połowę ogólnej zawartości miedzi w chloroplastach. Badania Bishopa i innych wykazały, że plastocyjanina funkcjonuje jako przenośnik elektronów w łańcuchu reakcji między fotosystemem II a I, lub tylko w II fotosystemie. Miedź jest włączona, często w bliżej nieokreślony jeszcze sposób, i w inne procesy metaboliczne w roślinie, a mianowicie: w metabolizm lipidowy, gospodarkę żelazem, wpływa korzystnie na zawartość białka w roślinie oraz na zawartość chlorofilu. Zakwestionowano natomiast jej udział w redukcji azotanów.
-Anna Nowotna-Mieczyńska „Fizjologia mineralnego żywienia roślin” PWRiL 1965,
-Konrad Mengel, Ernest A. Kirkby „Podstawy żywienia roślin” PWRiL 1983,
– Mark Szkolnik „Mikroelementy w życiu roślin” PWRiL 1980,
-Lityński T., Jurkowska H „Żyzność gleby i odżywianie się roślin” PWN 1982,
– Franck B. Salibury, Cleon Ross „Fizjologia roślin” PWRiL 1975,
-Zurzycki J. Michniewicz M. „Fizjologia roślin” PWRiL 1979,
-Otis F. Daniel G. Curtis Clark „Wstęp do fizjologii roślin” PWRiL 1958.