CYKL MAGNEZU: CHARAKTERYSTYKA, SKŁADNIKI I ZNACZENIE - ŚRODOWISKO - 2025

Cykl magnezu jest Biogeochemiczna proces, który opisano przepływu i transformacji magnezu pomiędzy glebą i istot żywych. Magnez występuje w naturze głównie w skałach wapiennych i marmurowych. W wyniku erozji przedostaje się do gleby, gdzie część może zostać wchłonięta przez rośliny i przez nie dociera do całej sieci troficznej.

Część magnezu istot żywych powraca do gleby, gdy jest wydalana przez zwierzęta lub w wyniku rozkładu roślin i zwierząt. W glebie część magnezu jest tracona w wyniku wymywania, a podczas spływu trafia do oceanów.

Zdjęcie: Niedobór magnezu u palmy. Autor: Scot Nelson na flickr.com

Cykl magnezu ma ogromne znaczenie dla życia na planecie. Od tego zależy fotosynteza, ponieważ ten minerał jest ważną częścią cząsteczki chlorofilu. U zwierząt ma znaczenie dla równowagi neurologicznej i hormonalnej organizmu. Oprócz tego, że jest strukturalną podstawą mięśni i kości.

Charakterystyka ogólna

Magnez to pierwiastek chemiczny, którego symbolem jest Mg. Jego liczba atomowa wynosi 12, a masa 24,305.

Czysty magnez nie jest dostępny w naturze. Występuje jako część kompozycji ponad 60 minerałów, takich jak dolomit, dolomit, magnezyt, brucyt, karnalit i oliwin.

Magnez to lekki, średnio mocny, srebrzystobiały, nierozpuszczalny metal. Jest siódmym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i trzecim najbardziej rozpowszechnionym w wodzie morskiej.

Magnez stanowi 0,75% suchej masy roślin. Jest częścią cząsteczki chlorofilu, więc bierze udział w fotosyntezie. Bierze również udział w syntezie olejów i białek oraz w enzymatycznej aktywności metabolizmu energetycznego.

składniki

Globalny obieg węgla można lepiej zrozumieć, badając go jako dwa prostsze cykle, które oddziałują ze sobą: magnez w środowisku i magnez w organizmach żywych.

Magnez w środowisku

Magnez występuje w dużych stężeniach w skałach wapiennych i marmurowych. Większość magnezu obecnego w glebie pochodzi z erozji tego typu skał. Innym ważnym wkładem magnezu do gleby są obecnie nawozy.

W glebie magnez występuje w trzech formach: w roztworze, w postaci wymiennej i niezamiennej.

Magnez w roztworze glebowym jest dostępny w postaci rozpuszczalnych związków. Ta forma magnezu jest w równowadze z wymiennym magnezem.

Magnez wymienny to ten, który przylega elektrostatycznie do cząstek gliny i materii organicznej. Frakcja ta wraz z magnezem w roztworze glebowym stanowi Mg przyswajalny dla roślin.

Niewymienialny magnez występuje jako składnik podstawowych minerałów glebowych. Jest częścią sieci krystalicznej, która stanowi podstawę strukturalną krzemianów glebowych.

Frakcja ta nie jest dostępna dla roślin, ponieważ proces degradacji minerałów glebowych zachodzi przez długi czas.

Magnez zawarty w glebie jest tracony w wyniku wymywania, jest wyższy na obszarach o dużych opadach i na glebach o piaszczystej teksturze. Magnez utracony w wyniku wymywania trafia do oceanów, tworząc część wody morskiej.

Inną ważną utratą magnezu w glebie są zbiory (w rolnictwie). Ta biomasa jest konsumowana poza obszarem produkcji i nie powraca do gleby w postaci odchodów.

Magnez w organizmach żywych

Magnez pobierany przez rośliny z gleby jest kationem o dwóch ładunkach dodatnich (Mg ²⁺ ). Absorpcja zachodzi poprzez dwa mechanizmy: absorpcję bierną i dyfuzję.

85% magnezu przedostaje się do rośliny poprzez pasywną absorpcję, napędzaną strumieniem transpiracji lub przepływem masowym. Reszta magnezu przenika przez dyfuzję, przemieszczanie jonów z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niższym stężeniu.

Magnez przyswajany przez komórki zależy z jednej strony od jego stężenia w roztworze glebowym. Z drugiej strony zależy to od zawartości innych kationów, takich jak Ca ²⁺ , K ⁺ , Na ⁺ i NH ^4+, które konkurują z Mg ²⁺ .

Zwierzęta otrzymują magnez, spożywając rośliny bogate w ten minerał. Część tego magnezu odkłada się w jelicie cienkim, a reszta jest wydalana, aby powrócić do gleby.

W komórkach śródmiąższowe i ogólnoustrojowe stężenia wolnego magnezu są regulowane poprzez jego przepływ przez błonę plazmatyczną, zgodnie z wymaganiami metabolicznymi samej komórki.

Odbywa się to poprzez połączenie mechanizmów tłumienia (transport jonów do przestrzeni magazynowych lub zewnątrzkomórkowych) i buforowania (wiązania jonów z białkami i innymi cząsteczkami).

Znaczenie

Cykl magnezu jest niezbędnym procesem życia. Jeden z najważniejszych procesów dla całego życia na planecie, fotosynteza, zależy od przepływu tego minerału.

Cykl magnezu współdziała z innymi cyklami biogeochemicznymi, uczestnicząc w równowadze biochemicznej innych pierwiastków. Wchodzi w skład cyklu wapniowo-fosforowego i bierze udział w procesach ich wzmacniania i wiązania.

Znaczenie magnezu dla istot żywych

W roślinach magnez jest strukturalną częścią cząsteczki chlorofilu, dlatego bierze udział w fotosyntezie i wiązaniu CO ₂ jako koenzymu. Ponadto bierze udział w syntezie węglowodanów i białek, a także w rozkładzie węglowodanów na kwas pirogronowy (oddychanie).

Z kolei magnez działa aktywująco na syntetazę glutaminy, niezbędny enzym w tworzeniu aminokwasów, takich jak glutamina.

U ludzi i innych zwierząt jony magnezu odgrywają ważną rolę w aktywności koenzymu. Bierze udział w tworzeniu neuroprzekaźników i neuromodulatorów oraz w repolaryzacji neuronów. Wpływa również na stan flory bakteryjnej jelit.

Z kolei magnez interweniuje w układzie mięśniowo-szkieletowym. Jest ważną częścią składu kości. Interweniuje w rozluźnieniu mięśni i bierze udział w regulacji tętna.

Bibliografia

1. Campo, J., JM Maass, V J. Jaramillo i A. Martínez Yrízar. (2000). Cykl wapnia, potasu i magnezu w ekosystemie meksykańskiego lasu tropikalnego. Biogeochemistry 49: 21–36.
2. Nelson, DL i Cox, MM 2007. Lehninger: Principles of Biochemistry Fifth Edition. Wydania Omega. Barcelona. 1286 pkt.
3. Quideau, SA, RC Graham, OA Chadwick i HB Wood. (1999). Cykl biogeochemiczny wapnia i magnezu przez Ceanothus i Chamise. Soil Science Society of America Journal 63: 1880–1888.
4. Yabe, T. and Yamaji, T. (2011) The Magnesium Civilization: An Alternative New Source of Energy to Oil. Od redakcji Pan Stanford. Singapur. 147 s.
5. Współtwórcy Wikipedii. (2018, 22 grudnia). Magnez w biologii. W Wikipedii, wolna encyklopedia. Pobrano 15:19, 28 grudnia 2018, z wikipedia.org.
6. Göran I. Ågren, Folke i O. Andersson. (2012). Ekologia ekosystemu lądowego: zasady i zastosowania. Cambridge University Press.