マグネシウムサイクルは、土壌および生物の間でマグネシウムの流れと変換を記述する生物地球化学的プロセスです。マグネシウムは、主に石灰岩と大理石の岩に自然に含まれています。浸食により土壌に侵入し、植物に吸収される部分があり、それらが栄養ウェブ全体に到達します。
生き物中のマグネシウムの一部は、動物から排泄されたり、植物や動物の分解によって土壌に戻ります。土壌では、マグネシウムの一部が浸出によって失われ、流出によって海に到達します。
画像：ヤシの種のマグネシウム欠乏症。作成者：flickr.comのScot Nelson
マグネシウムの循環は地球上の生命にとって非常に重要です。このミネラルはクロロフィル分子の重要な部分であるため、光合成はそれに依存しています。動物では、それは身体の神経学的およびホルモンのバランスにおいて重要です。筋肉と骨の構造的基盤であることに加えて。
一般的な特性
マグネシウムは化学元素であり、そのシンボルはMgです。その原子番号は12で、その質量は24.305です。
純粋なマグネシウムは自然界では利用できません。ドロマイト、ドロマイト、マグネサイト、ブルーサイト、カーナライト、かんらん石など、60以上の鉱物の組成の一部を形成していることがわかります。
マグネシウムは、軽く、適度に強い、銀白色の不溶性金属です。地球の地殻で7番目に豊富な元素であり、海水で3番目に豊富です。
マグネシウムは植物の乾物の0.75％を構成します。それはクロロフィル分子の一部なので、光合成に関与しています。また、油やタンパク質の合成やエネルギー代謝の酵素活性にも関与しています。
部品
地球の炭素循環は、相互に作用する2つの単純な循環、つまり環境中のマグネシウムと生物中のマグネシウムとして研究されていると、よりよく理解できます。
環境中のマグネシウム
マグネシウムは石灰岩や大理石の岩石に高濃度で含まれています。土壌に存在するマグネシウムのほとんどは、これらのタイプの岩の浸食に由来します。今日の土壌へのマグネシウムのもう一つの重要なインプットは肥料です。
土壌では、マグネシウムは3つの形態で発生します。溶液、交換可能な形態、および交換不可能な形態です。
土壌溶液中のマグネシウムは、可溶性化合物の形で入手できます。この形のマグネシウムは、交換可能なマグネシウムとバランスが取れています。
交換可能なマグネシウムは、粘土粒子や有機物に静電的に付着するマグネシウムです。この画分は、土壌溶液中のマグネシウムとともに、植物が利用できるMgを構成します。
交換不可能なマグネシウムは、主要な土壌ミネラルの成分として含まれています。それは土壌ケイ酸塩の構造基盤を構成する結晶ネットワークの一部です。
土壌ミネラルの分解プロセスが長期間にわたって発生するため、このフラクションは植物には利用できません。
土壌に含まれるマグネシウムは浸出により失われ、降雨量の多い地域や砂質の土壌では高くなります。浸出によって失われたマグネシウムは海に到達し、海水の一部を形成します。
土壌中のマグネシウムのもう一つの重要な損失は収穫です（農業で）。このバイオマスは生産地域の外で消費され、排泄物の形で土壌に戻らない。
生物中のマグネシウム
植物が土壌から吸収するマグネシウムは、2つの正電荷（Mg 2+）を持つ陽イオンです。吸収は、受動的吸収と拡散という2つのメカニズムで発生します。
マグネシウムの85％は、蒸散ストリームまたはマスフローによって駆動される受動的吸収を通じて植物に入ります。マグネシウムの残りの部分は、イオンの高濃度領域から低濃度領域への拡散、移動によって入ります。
細胞によって同化されるマグネシウムは、一方では土壌溶液中のその濃度に依存します。一方、Mg 2+と競合するCa 2+、K +、Na +、NH 4+などの他のカチオンの存在量に依存します。
動物は、このミネラルが豊富な植物を摂取するとマグネシウムを獲得します。このマグネシウムの一部は小腸に沈着し、残りは排泄されて土壌に戻ります。
細胞では、遊離マグネシウムの間質および全身濃度は、細胞自体の代謝要件に従って、原形質膜を通過するその流れによって調節されます。
これは、消音（イオンの貯蔵または細胞外空間への輸送）と緩衝（イオンのタンパク質や他の分子への結合）のメカニズムを組み合わせることによって発生します。
重要性
マグネシウムの循環は生命にとって不可欠なプロセスです。地球上のすべての生命にとって最も重要なプロセスの1つである光合成は、このミネラルの流れに依存しています。
マグネシウムサイクルは他の生物地球化学的サイクルと相互作用し、他の元素の生化学的バランスに参加します。それはカルシウムとリンのサイクルの一部であり、それらの強化と固定プロセスに関与しています。
生物におけるマグネシウムの重要性
植物では、マグネシウムはクロロフィル分子の構造部分です。そのため、光合成や補酵素としてのCO 2の固定に関与しています。さらに、炭水化物とタンパク質の合成、および炭水化物のピルビン酸への分解（呼吸）にも関与しています。
次に、マグネシウムは、グルタミンなどのアミノ酸の形成に不可欠な酵素であるグルタミン合成酵素を活性化します。
人間や他の動物では、マグネシウムイオンは補酵素活性に重要な役割を果たします。それは神経伝達物質と神経調節物質の形成とニューロンの再分極に関与しています。また、腸内細菌叢の健康にも影響します。
次に、マグネシウムは筋骨格系に介入します。それは骨の構成の重要な部分です。それは筋肉の弛緩に介入し、心拍数の調節に参加します。
参考文献
- カンポ、J.、JMマース、V。J.ハラミロ、A。マルティネスイリサル （2000）。メキシコの熱帯乾燥林生態系におけるカルシウム、カリウム、マグネシウムの循環。生物地球化学49：21-36。
- Nelson、DL and Cox、MM2007。Lehninger：Principles of Biochemistry Fifth Edition。オメガ版。バルセロナ。1286ページ
- キドー、SA、RCグラハム、OAチャドウィック、HBウッド。（1999）。CeanothusとChamiseによるカルシウムとマグネシウムの生物地球化学的循環 Soil Science Society of America Journal 63：1880–1888。
- 矢部徹、山地徹（2011）マグネシウム文明：石油への代替エネルギー源。社説パン・スタンフォード。シンガポール。147ページ。
- ウィキペディアの貢献者。（2018年12月22日）。生物学におけるマグネシウム。ウィキペディアでは、無料の百科事典。2018年12月28日15：19、wikipedia.orgから取得。
- GöranI.Ågren、FolkeおよびO. Andersson。（2012）。陸生生態系の生態学：原理と応用。ケンブリッジ大学出版局。