Статьи
12 элементов рифа. Металлы. Магний.
- Добавлено 22 мая 2017 г.
Магний. Базовый элемент жизни на Земле. Элемент, эволюционно находящийся в основе физиологии практически всех живых существ. Второй по распространённости, после натрия ион металла, присутствующий в морской воде. Магний входит в так называемую группу элементов "краеугольного камня" любого кораллового рифа Земли, так как карбонатные соли оного являются основой скелетов беспозвоночных и позвоночных обитателей мирового океана.
В воде мирового океана присутствует в ионной форме Mgᶧ². В морской воде магний находится в концентрации, примерно равной 1300 мг/л. Многие соли магния водорастворимы, поэтому в эпоху минерализации океана насыщение магнием произошло настолько интенсивно, что воды первичных морей имели магниево-хлоридный состав, в отличие от современной воды мирового океана, имеющей натриево-хлоридную ведущую составляющую. Да, жизнь зародилась и эволюционировала в магниевом «бульоне».
В современности насыщение мирового океана солями магния происходит постоянно, по классической схеме с притоком рек, выщелачиванием из магматических пород на дне мирового океана и вторичного растворения из останков живых организмов на дне океана при высоких давлениях. В процессе эволюции основная масса рифообразующих организмов процветает при концентрации ионов магния в 1220-1400 мг/л. В концентрациях свыше 1500 мг/л магний может быть токсичен для некоторых морских организмов, а за переделами 1550 многие гидробионты испытывают осмотический шок. Впрочем, следует учесть тот факт, что наличие ионов кальция снижает токсичное влияние магния на живые организмы. Ионный баланс двухвалентных металлов системы «кальций-магний-стронций» по сути является основополагающим для процветания кораллового рифа с большим разнообразием форм жизни. Для магния при нормальной солёности океанической воды в 35‰ существует соотношение магний: кальций =1:3,05..3,1, за пределами которого разные группы животных находятся в угнетённом состоянии или погибают.
Дефицит ионов магния в воде может повлечь серьёзные последствия: при концентрации магния ниже порогового значения в 1200 мг/л резко замедляется процесс кальцификации скелета жёстких кораллов и двустворчатых моллюсков. Брюхоногие моллюски (улитки) способны строить свои раковины при концентрациях магния ниже 1000, а водоросли могут извлекать магний из воды, где концентрация магния ниже 500 мг/л без особой деградации. Именно поэтому, в целях экономии, для аквариумов, в которых нет жёстких кораллов, разработаны более дешевые солевые смеси Gourmet и Fischsalz, содержащие меньшее количество магния, кальция и стронция, но в то же время полностью удовлетворяющие нужды гидробионтов рыбного аквариума или «мягкого» рифа.
Основная роль магния в биологии.
Общая роль в биохимии. Магний играет множество ключевых ролей в подавляющем количестве механизмов клеточного обмена веществ и превращения энергии. С точки зрения молекулярной химии магний: придает устойчивость структурам белков, нуклеиновых кислот и клеточных мембран благодаря образованию устойчивой связи с поверхностью макромолекулы, чем оказывает стимулирующее воздействие на специфические структурные или каталитические активности белков, ферментов или рибозимов при делении клеток.
Фотосинтез. Молекула хлорофилла в своём центра атомарных связей содержит атом магния. Поэтому без преувеличения можно сказать, что без магния фотосинтез высших растений и водорослей не возможен. Магний требуется растениям также, как составной элемент молекул митохондрий и наряду с кальцием участвует в регуляторном процессе распределения углеводов и синтезе белков.
Электролитический баланс и осмотическая стабилизация. Магний входит в пятёрку важнейших «осмотических» катионов-регуляторов внутриклеточного давления: водород, калий, натрий, магний, кальций. Причём магний и кальций за счёт большого атомарного радиуса способны соединяться и соединять сложные органические соединения: белки, аминокислоты, жирные кислоты, нуклеиновые кислоты и т.д.
Мышечная и костная ткань. Магний регулирует рост и функционирование всех видов клеток живой ткани. Особенно велика роль магния в синтезе мышечной и костной ткани. Сократительные органеллы мускулатуры в своём составе содержат белки миозин и актин, синтез которых не возможен без участия сложной ионной системы и баланса «кальций-магний-калий»..
Наследственный материал. ДНК. Существует гипотеза, над подтверждением которой ведутся непрекращающиеся работы, что магний необходим для поддержания необходимого количества нуклеотидов (таких, как АТФ, АДФ и пр.) для синтеза РНК и ДНК живой клетки. На данный момент доказано, что магний играет важную роль в образовании репаративных белков, необходимых для ДНК.
Нервная ткань. Атомы магния являются вспомогательными элементами в осмотической системе нервных клеток-нейронов, проводящих нервные импульсы.
Иммунная и пищеварительная системы. Атом магния входит в состав некоторых пищеварительных ферментов, ряда гормонов. Важнейший протеин меланин, играющий роль в защите от УФ излучения не содержит в своём составе магния, но синтез меланина в органеллах меланоцитов происходит при помощи этого двухвалентного металла.
Наглядные примеры в морском аквариуме.
Кальцификация кораллов. В процессе кальцификации, в комплексе с гидрокарбонат-ионами группами магний (как второй ведущий элемент в системе кальций-магний-стронций) формирует скелет твердых кораллов, моллюсков. Магний придаёт механическую прочность и плотность «кальциевым» скелетам беспозвоночных, отвечая за отложение кальцита.
Рост инкрустирующих водорослей. Многим аквариумистам нравятся прекрасные розовые и сиреневые инкрустирующие водоросли семейств литотамний, кораллина. Эти водоросли в основе своего скелета имеют карбонаты магния.
Рост водорослей в рефугиуме и экспорт вредных веществ. При достаточном количестве магния Ваш водорослевой фильтр быстрее наращивает массу, связывая излишние азот и фосфор.
Потребление магния в коралловом рифе.
Основные потребители в коралловом рифе это моллюски, водоросли и кораллы.
Аквариум, истощение магния.
В замкнутой системе аквариума, в конечном, ограниченном объеме воды, процессы природного восполнения элементов воссоздать практически невозможно в силу целого ряда причин. Основные источники и факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на истощение элемента вкратце представлены ниже.
Биогенные факторы.
"Кальциевые" водоросли. Ветвящиеся и корковидные водоросли, в первую очередь семейства кораллины, состоящие по массе более, чем на 55% из карбонатов кальция и магния.
"Высшие" водоросли. Наиболее характерные Halimeda являются крайне показательным семейством.
Моллюски. Наиболее активными "поглотителями" магния являются представители класса двустворчатых моллюсков: тридакны, лимы, мидии, а также набирающие популярность спондилюсы.
Иглокожие. Наиболее мощными потребителями магния в рифе являются морские ежи, но магний в основном получают из пищи, питаясь водорослями и обрастаниями.
Мадрепоровые кораллы. Самый мощный потребитель магния в рифе-мягкие кораллы. Мягкие кораллы при значительных темпах роста способны поглощать кальций и магний в очень больших количествах. Речь идёт о представителях семейств Альционий: саркофитонах и синуляриях.
Техногенные факторы.
За счёт того, что карбонаты магния очень труднорастворимы, даже в процветающем рифе при высоких значениях карбонатной жесткости возможно перманентное осаждение магния при неправильном внесении буфера или некорректно настроенном кальциевом реакторе. Значительное количество магния также может выводиться через цеолит-системы на основе ионообменных смол.
Рыбные аквариумы. Эти системы практически не потребляют магния, а его возможный дефицит компенсируются регулярными частичными небольшими подменами морской воды, приготовленной из солей Fischsalz бюджетной линейки..
Смешанный риф с преобладанием мягких и крупнополипных кораллов требует гораздо большего внимания и к концентрации магния в воде, как таковой, а следовательно к мониторингу и стабильности показателей. Для таких систем, в зависимости от динамики потребления, уже требуются или более частые подмены воды, или введение системы добавок, компенсирующих дефицит различных элементов, где магний является одним из ведущих. Для неприхотливых животных просто эффективно использовать упрощённую систему добавок, например добавку магния Magnesiion для систем небольшого объёма, либо профессиональную смесь Magnesiion kompakt, рассчитанную на аквариумы объёмом свыше 100 литров и опытных аквариумистов. Для проведения комплекса мер по борьбе с нежелательными водорослями рода Бриопсис рекомендуем использовать добавку Magnesiion Bryodruck, тормозящую рост этих водорослей.
Риф с мелкополипными кораллами(SPS) это самый требовательный к параметрам воды аквариум. И уровень концентрации ионов магния в таких аквариумах является одним из определяющих факторов роста и самочувствия животных. Для содержания густозаселённых SPS систем крайне рекомендуются автоматизированные системы дозирования добавок и автоматизированные кальциевые реакторы для обеспечения стабильных параметров.