دورة المغنيسيوم: الخصائص والمكونات والأهمية - بيئة - 2026

في دورة المغنيسيوم هي عملية البيولوجية الكيميائية التي تصف تدفق والتحول من المغنيسيوم بين التربة ومعيشة البشر. يوجد المغنيسيوم في الطبيعة بشكل رئيسي في صخور الحجر الجيري والرخام. عن طريق التعرية يدخل إلى التربة ، حيث يتوفر جزء ليتم امتصاصه بواسطة النباتات ، ومن خلالها يصل إلى الشبكة الغذائية بأكملها.

يعود جزء من المغنيسيوم الموجود في الكائنات الحية إلى التربة عندما يتم إفرازه من الحيوانات أو عن طريق تحلل النباتات والحيوانات. في التربة ، يُفقد جزء من المغنيسيوم عن طريق الترشيح ، ويصل الجريان السطحي إلى المحيطات.

صورة: نقص المغنيسيوم في أنواع النخيل. المؤلف: سكوت نيلسون في flickr.com

لدورة المغنيسيوم أهمية كبيرة للحياة على الكوكب. يعتمد التمثيل الضوئي عليه ، لأن هذا المعدن جزء مهم من جزيء الكلوروفيل. في الحيوانات مهم في التوازن العصبي والهرموني للجسم. بالإضافة إلى كونها القاعدة الهيكلية للعضلات والعظام.

الخصائص العامة

المغنيسيوم عنصر كيميائي ، رمزه Mg. عددها الذري 12 وكتلتها 24.305.

المغنيسيوم النقي غير متوفر في الطبيعة. تم العثور عليه يشكل جزءًا من تكوين أكثر من 60 معدنًا ، مثل الدولوميت والدولوميت والمغنسيت والبروسيت والكرناليت والزبرجد الزيتوني.

المغنيسيوم معدن خفيف ، قوي بشكل معتدل ، أبيض فضي ، غير قابل للذوبان. إنه العنصر السابع الأكثر وفرة في القشرة الأرضية وثالث أكثر العناصر وفرة في مياه البحر.

يشكل المغنيسيوم 0.75٪ من المادة الجافة للنباتات. إنه جزء من جزيء الكلوروفيل لذا فهو يشارك في عملية التمثيل الضوئي. كما أنه يشارك في تخليق الزيوت والبروتينات وفي النشاط الأنزيمي لاستقلاب الطاقة.

مكونات

يمكن فهم دورة الكربون العالمية بشكل أفضل إذا تمت دراستها كدورتين أبسط تتفاعل مع بعضها البعض: المغنيسيوم في البيئة والمغنيسيوم في الكائنات الحية.

المغنيسيوم في البيئة

يوجد المغنيسيوم بتركيزات عالية في صخور الحجر الجيري والرخام. يأتي معظم المغنيسيوم الموجود في التربة من تآكل هذه الأنواع من الصخور. من المدخلات المهمة الأخرى للمغنيسيوم في التربة اليوم الأسمدة.

يوجد المغنيسيوم في التربة في ثلاثة أشكال: في شكل محلول ، وفي شكل قابل للتبديل ، وفي شكل غير قابل للتبديل.

يتوفر المغنيسيوم في محلول التربة في شكل مركبات قابلة للذوبان. يتوازن هذا الشكل من المغنيسيوم مع المغنيسيوم القابل للاستبدال.

المغنيسيوم القابل للتبديل هو الذي يلتصق كهربائياً بجزيئات الطين والمواد العضوية. يشكل هذا الجزء ، مع المغنيسيوم في محلول التربة ، Mg المتاح للنباتات.

تم العثور على المغنيسيوم غير القابل للتبديل كمكون من معادن التربة الأولية. إنها جزء من الشبكة البلورية التي تشكل القاعدة الهيكلية لسيليكات التربة.

هذا الجزء غير متوفر للنباتات ، لأن عملية تحلل معادن التربة تحدث على مدى فترات طويلة من الزمن.

يتم فقدان المغنيسيوم الموجود في التربة عن طريق النض ، حيث يكون أعلى في المناطق ذات الأمطار الغزيرة وفي التربة ذات القوام الرملي. يصل المغنيسيوم المفقود من خلال الارتشاح إلى المحيطات ليشكل جزءًا من مياه البحر.

فقدان آخر مهم للمغنيسيوم في التربة هو الحصاد (في الزراعة). يتم استهلاك هذه الكتلة الحيوية خارج منطقة الإنتاج ولا تعود إلى التربة في شكل فضلات.

المغنيسيوم في الكائنات الحية

المغنيسيوم الذي تمتصه النباتات من التربة هو كاتيون بشحنتين موجبتين (Mg ²⁺). يحدث الامتصاص من خلال آليتين: الامتصاص السلبي والانتشار.

يدخل 85٪ من المغنيسيوم إلى النبات من خلال الامتصاص السلبي ، مدفوعًا بتيار النتح أو تدفق الكتلة. يدخل باقي المغنيسيوم عن طريق الانتشار وحركة الأيونات من مناطق التركيز العالي إلى مناطق التركيز المنخفض.

يعتمد المغنيسيوم الذي تمتصه الخلايا ، من ناحية ، على تركيزه في محلول التربة. من ناحية أخرى ، يعتمد ذلك على وفرة الكاتيونات الأخرى مثل Ca ²⁺ و K ⁺ و Na ⁺ و NH ⁴⁺ التي تتنافس مع Mg ²⁺.

تحصل الحيوانات على المغنيسيوم عندما تستهلك نباتات غنية بهذا المعدن. ويترسب جزء من هذا المغنيسيوم في الأمعاء الدقيقة ويخرج الباقي ليعود إلى التربة.

في الخلايا ، يتم تنظيم التركيزات الخلالية والجهازية للمغنيسيوم الحر من خلال تدفقه عبر غشاء البلازما ، وفقًا لمتطلبات التمثيل الغذائي للخلية نفسها.

يحدث هذا من خلال الجمع بين آليات الكتم (نقل الأيونات إلى مساحات التخزين أو خارج الخلية) والتخزين المؤقت (ربط الأيونات بالبروتينات والجزيئات الأخرى).

أهمية

تعتبر دورة المغنيسيوم عملية أساسية للحياة. يعتمد التمثيل الضوئي على تدفق هذا المعدن ، وهو أحد أهم العمليات لجميع أشكال الحياة على الكوكب.

تتفاعل دورة المغنيسيوم مع الدورات البيوجيوكيميائية الأخرى ، وتشارك في التوازن البيوكيميائي للعناصر الأخرى. إنه جزء من دورة الكالسيوم والفوسفور ويشارك في عمليات تقويتهما وتثبيتهما.

أهمية المغنيسيوم في الكائنات الحية

في النباتات، والمغنيسيوم هو جزء الهيكلي للجزيء الكلوروفيل، وهذا هو السبب أنها متورطة في عملية التمثيل الضوئي وفي تثبيت من CO ₂ كما أنزيم. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يشارك في تخليق الكربوهيدرات والبروتينات ، وكذلك في تحلل الكربوهيدرات إلى حمض البيروفيك (التنفس).

في المقابل ، المغنيسيوم له تأثير منشط على إنزيم الجلوتامين ، وهو إنزيم أساسي في تكوين الأحماض الأمينية مثل الجلوتامين.

في البشر والحيوانات الأخرى ، تلعب أيونات المغنيسيوم أدوارًا مهمة في نشاط الإنزيم المساعد. يشارك في تكوين النواقل العصبية والمعدلات العصبية وفي إعادة استقطاب الخلايا العصبية. كما أنه يؤثر على صحة البكتيريا المعوية.

بدوره ، يتدخل المغنيسيوم في الجهاز العضلي الهيكلي. إنه جزء مهم من تكوين العظام. يتدخل في استرخاء العضلات ويشارك في تنظيم معدل ضربات القلب.

المراجع

1. كامبو ، ج. ، ج. م. ماس ، في جيه. جاراميلو ، أ. مارتينيز يريزار. (2000). دورات الكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم في النظام البيئي للغابات الجافة الاستوائية المكسيكية. الكيمياء الحيوية 49: 21-36.
2. Nelson، DL and Cox، MM 2007. Lehninger: مبادئ الكيمياء الحيوية الإصدار الخامس. إصدارات أوميغا. برشلونة. 1286 ص.
3. Quideau و SA و RC Graham و OA Chadwick و HB Wood. (1999). دورة كيميائية حيوية للكالسيوم والمغنيسيوم بواسطة Ceanothus و Chamise. مجلة جمعية علوم التربة الأمريكية 63: 1880-1888.
4. يابي ، ت. وياماجي ، ت. (2011) حضارة المغنيسيوم: مصدر جديد بديل للطاقة عن النفط. افتتاحية بان ستانفورد. سنغافورة. 147 ص.
5. المساهمين في ويكيبيديا. (2018 ، 22 ديسمبر). المغنيسيوم في علم الأحياء. في ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة. تم الاسترجاع 15:19 ، 28 ديسمبر 2018 ، من wikipedia.org.
6. جوران آي أجرين وفولك وأو أندرسون. (2012). علم بيئة النظام البيئي الأرضي: المبادئ والتطبيقات. صحافة جامعة كامبرج.