Кальций, содержащийся в крови в виде аквакатионов [Ca(H2O)6]2+, способствует регулированию работы сердца. Эти ионы являются возбудителями сердечной деятельности. Ионы калия K+, наоборот, вызывают ослабление работы сердца вплоть до его остановки. Совместное присутствие ионов калия и кальция в кровяной жидкости поддерживает нормальную сердечную деятельность. Кальций выполняет в живом организме важнейшую защитную функцию. Кровь, лишенная этих ионов, не свертывается на воздухе, и малейшая царапина грозит человеку смертью вследствие истечения кровью. Интересно отметить, что соотношение солей в кровяной сыворотке близко к их соотношению в морской воде, той среде, в которой, как полагают, зародилась жизнь.
7.28. ФАУНА И ФЛОРА — «КОПИЛКИ» ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Химические элементы не распределяются равномерно в животном и растительном мире. Так, золото Au скапливается в телах высших животных, например в мозге теленка содержится до 0,001% золота («золотой теленок»?), а в организме женщин золота в среднем в пять-шесть раз больше, чем у мужчин. В чем тут дело, пока неизвестно. В некоторых грибах находят до 0,05% серебра Ag («серебряный гриб»!). В золе отдельных видов ракушек обнаружили до 12% цинка Zn. Сравнительно много цинка в подорожнике и фиалках. Было установлено, что к моменту нереста рыб цинк из тканей тела рыб-самцов переходит в их молоки. Некоторые морские организмы аккумулируют стронций Sr из окружающей воды. Известны радиолярии, скелет которых целиком состоит из сульфата стронция SrSO4. Мухоморы накапливают в своих клетках ванадий, а рыжие муравьи — до 0,05% марганца Mn.
Даже в человеческом организме химические элементы предпочитают одни его части другим: калий K и медь Cu концентрируются в сердце, олово Sn-в языке, цинк — в зубах и половых железах, мышьяк As — в волосах и ногтях, железо Fe — в гемоглобине крови.
C развитием промышленности из недр Земли и ее вод извлекаются и переносятся в биосферу все возрастающие количества различных химических соединений, состоящих из тех или иных химических элементов. Суммарный поток химических элементов, проходящих через биосферу, достигает 5∙108 т/год. Для благополучного существования биологических объектов необходимо, чтобы концентрация некоторых химических элементов в продуктах питания изменялась только в очень узких пределах (например, 10-6–10-4%). Это касается прежде всего свинца Pb, меди Cu, бора В, иода I, ванадия V, никеля Ni и ртути Hg. За этими пределами, как в случае превышения, так и при занижении содержания данных химических элементов, наблюдаются функциональные расстройства организма, различные заболевания, появление уродов в потомстве и даже гибель целых видов флоры и фауны.
7.29. ВРЕДЕН ЛИ ФТОР?
Газообразный фтор F2 — газ, смертельный для человека (см. 1.45). Влияние же фтора, существующего в виде фторидных анионов F-, на животный и растительный мир хорошо известно: в малых количествах он полезен, в больших вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности. В организм человека и животных фторидные ионы попадают с питьевой водой. Если фторидных ионов в воде меньше 0,5 мг/л, то зубы, например, подвержены кариесу, а при содержании F- более 1,2 мг/л наблюдается уже болезнь зубов, так называемый флюороз, и происходит нарушение в организме фосфорно-кальциевого обмена.
Известен такой случай. После второй мировой войны по «плану Маршалла» некоторые фирмы США ввозили во Францию пиво. Пиво быстро теряло свои качества при длительной перевозке. Чтобы увеличить устойчивость пива, к нему стали добавлять незначительные количества фтороводородной кислоты HF, при этом пиво свои вкусовые качества сохраняло. Вскоре во Франции были зарегистрированы десятки тысяч случаев разрушения зубной эмали у любителей заморского пива. Фтор лишний раз оправдал свое греческое название «фторос» — разрушающий.
7.30. ЗОБ И МОРСКИЕ ГУБКИ
В некоторых удаленных от моря горных районах почти все население страдало болезнью, известной под названием «зоб» и выражающейся в увеличении щитовидной железы. В одной из провинций Китая жители стали добавлять в пишу в качестве приправы золу морских губок и с удивлением обнаружили исцеление от «зоба».
Зола морских губок содержит до 8,5% иода (см. 4.39). В человеческом теле находится около 25–30 мг иода в виде его различных соединений. Из этого количества примерно 15 мг находится в щитовидной железе. Появление «зоба» вызывается недостатком иода в человеческом организме. Ежедневное потребление небольших количеств (0,1 мг) иодидов натрия NaI или калия KI в виде примеси к пищевой соли NaCl позволяет полностью избавиться от этой болезни.