HORČÍKOVÝ CYKLUS: VLASTNOSTI, SLOŽKY A VÝZNAM - ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ - 2025

Cyklus hořčík je biogeochemical proces, který popisuje tok a transformaci hořčíku mezi půdy a živých bytostí. Hořčík se v přírodě vyskytuje hlavně ve vápencových a mramorových horninách. Erózí vstupuje do půdy, kde je k dispozici část, která je absorbována rostlinami, a skrze ně dosahuje celé trofické sítě.

Část hořčíku v živých bytostech se vrací do půdy, když se vylučuje ze zvířat nebo rozkladem rostlin a zvířat. V půdě se frakcí hořčíku ztratí loužením a odtokem dosáhne oceány.

Obrázek: Nedostatek hořčíku u druhu palmy. Autor: Scot Nelson na flickr.com

Cyklus hořčíku má pro život na planetě velký význam. Fotosyntéza na tom závisí, protože tento minerál je důležitou součástí molekuly chlorofylu. U zvířat je důležitá v neurologické a hormonální rovnováze těla. Kromě toho, že je strukturální základ svalů a kostí.

Obecné vlastnosti

Hořčík je chemický prvek, jehož symbolem je Mg. Její atomové číslo je 12 a jeho hmotnost je 24,305.

Čistý hořčík není v přírodě dostupný. Zjistilo se, že tvoří součást složení více než 60 minerálů, jako je dolomit, dolomit, magnezit, brucit, karnalit a olivin.

Hořčík je lehký, středně silný, stříbřitě bílý, nerozpustný kov. Je to sedmý nejhojnější prvek v zemské kůře a třetí nejhojnější v mořské vodě.

Hořčík představuje 0,75% sušiny rostlin. Je součástí molekuly chlorofylu, takže se podílí na fotosyntéze. Podílí se také na syntéze olejů a bílkovin a na enzymatické aktivitě energetického metabolismu.

Komponenty

Globální uhlíkový cyklus lze lépe pochopit, pokud je studován jako dva jednodušší cykly, které se vzájemně ovlivňují: hořčík v životním prostředí a hořčík v živých věcech.

Hořčík v životním prostředí

Hořčík se nachází ve vysokých koncentracích ve vápencových a mramorových horninách. Většina hořčíku přítomného v půdě pochází z eroze těchto typů hornin. Dalším důležitým vstupem hořčíku do půdy jsou dnes hnojiva.

V půdě se hořčík vyskytuje ve třech formách: v roztoku, v zaměnitelné formě a v nezaměnitelné formě.

Hořčík v půdním roztoku je k dispozici ve formě rozpustných sloučenin. Tato forma hořčíku je v rovnováze s vyměnitelným hořčíkem.

Vyměnitelný hořčík je ten, který je elektrostaticky ulpíván na částicích jílu a organické hmotě. Tato frakce, společně s hořčíkem v půdním roztoku, tvoří Mg dostupný pro rostliny.

Nevyměnitelný hořčík se nachází jako součást primárních půdních minerálů. Je součástí krystalové sítě, která tvoří strukturální základ půdních silikátů.

Tato frakce není rostlinám k dispozici, protože k degradaci půdních minerálů dochází po dlouhou dobu.

Hořčík obsažený v půdě se ztrácí loužením, je vyšší v oblastech s vysokými srážkami a v půdách s písčitou texturou. Hořčík ztracený vyluhováním se dostává do oceánů a tvoří část mořské vody.

Další důležitou ztrátou hořčíku v půdě je sklizeň (v zemědělství). Tato biomasa se spotřebovává mimo výrobní oblast a nevrací se do půdy ve formě exkrementů.

Hořčík v živých věcech

Hořčík absorbovaný rostlinami z půdy je kation se dvěma pozitivními náboji (Mg ²⁺). K absorpci dochází prostřednictvím dvou mechanismů: pasivní absorpce a difúze.

85% hořčíku vstupuje do rostliny pasivní absorpcí, řízenou transpiračním proudem nebo hromadným tokem. Zbytek hořčíku vstupuje difúzí, pohybem iontů z oblastí s vysokou koncentrací do oblastí s nižší koncentrací.

Hořčík asimilovaný buňkami závisí na jedné straně na jeho koncentraci v půdním roztoku. Na druhé straně záleží na množství dalších kationtů, jako jsou Ca2 ⁺, K ⁺, Na ⁺ a NH4 ^+, které soutěží s Mg2 ⁺.

Zvířata získávají hořčík, když konzumují rostliny bohaté na tento minerál. Část tohoto hořčíku se ukládá do tenkého střeva a zbytek se vylučuje, aby se vrátil do půdy.

V buňkách jsou intersticiální a systémové koncentrace volného hořčíku regulovány jeho tokem přes plazmatickou membránu, podle metabolických požadavků samotné buňky.

K tomu dochází kombinací mechanismů tlumení (transport iontů do skladovacích nebo extracelulárních prostorů) a pufrování (vazba iontů na proteiny a jiné molekuly).

Důležitost

Cyklus hořčíku je nezbytným životním procesem. Jeden z nejdůležitějších procesů pro celý život na planetě, fotosyntéza, závisí na toku tohoto minerálu.

Cyklus hořčíku interaguje s jinými biogeochemickými cykly a podílí se na biochemické rovnováze ostatních prvků. Je součástí cyklu vápníku a fosforu a podílí se na jejich procesech posilování a fixace.

Význam hořčíku v živých bytostech

V rostlinách, hořčík je konstrukční část molekuly chlorofylu, což je důvod, proč se podílí na fotosyntéze a fixaci CO ₂ jako koenzym. Kromě toho se podílí na syntéze uhlohydrátů a bílkovin, jakož i na rozkladu uhlohydrátů na kyselinu pyruvovou (dýchání).

Na druhé straně má hořčík aktivační účinek na glutamin syntetázu, esenciální enzym při tvorbě aminokyselin, jako je glutamin.

U lidí a jiných zvířat hrají hořčíkové ionty důležitou roli v koenzymové aktivitě. Podílí se na tvorbě neurotransmiterů a neuromodulátorů a na repolarizaci neuronů. Ovlivňuje také zdraví střevní bakteriální flóry.

Na druhé straně hořčík zasahuje do pohybového aparátu. Je důležitou součástí složení kostí. Zasahuje do svalové relaxace a podílí se na regulaci srdeční frekvence.

Reference

1. Campo, J., JM Maass, V. J. Jaramillo a A. Martínez Yrízar. (2000). Cyklus vápníku, draslíku a hořčíku v mexickém tropickém suchém lesním ekosystému. Biogeochemistry 49: 21-36.
2. Nelson, DL a Cox, MM 2007. Lehninger: Principles of Biochemistry Páté vydání. Vydání Omega. Barcelona. 1286 str.
3. Quideau, SA, RC Graham, OA Chadwick a HB Wood. (1999). Biogeochemické cyklování vápníku a hořčíku Ceanothusem a Chamise. Soil Science Society of America Journal 63: 1880–1888.
4. Yabe, T. a Yamaji, T. (2011) Magnesium Civilization: Alternativní nový zdroj energie k ropě. Editorial Pan Stanford. Singapur. 147 pp.
5. Přispěvatelé Wikipedie. (2018, 22. prosince). Hořčík v biologii. V Wikipedii, Encyklopedie zdarma. Získáno 15:19, 28. prosince 2018, z wikipedia.org.
6. Göran I. Ågren, Folke a O. Andersson. (2012). Ekologie suchozemských ekosystémů: principy a aplikace. Cambridge University Press.