Zależność pomiędzy Ca i Mg w akwarium morskim​

Występowanie magnezu i wapnia

Magnez (Mg) i wapń (Ca)  należą do pierwiastków o szerokim rozpowszechnieniu w skorupie ziemskiej (Mg 2,09%, Ca 3,63%). W przyrodzie magnez odgrywa istotną rolę jako jeden ze składników chlorofilu, zielonego barwnika występującego głównie w liściach i łodygach roślin.

Z kolei wapń zajmuje piąte miejsce pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej, występując w postaci licznych krzemianów i glinokrzemianów.

Oba te pierwiastki, magnez i wapń, pełnią kluczową rolę w akwarium morskim. Są istotne, należą do grupy makroelementów w akwarystyce morskiej, gdzie magnez zajmuje drugie, a wapń czwarte miejsce pod względem ilości. 

Właściwości magnezu i wapnia

W ujęciu chemicznym wapń (Ca) i magnez (Mg) położone są w drugiej grupie układu okresowego pierwiastków (tablica Mendelejewa), tzw. grupie berylowców*.

Ich pozycja w układzie okresowym nie jest przypadkowa. Pierwiastki z tej samej grupy wykazują liczne podobieństwa zarówno pod względem właściwości chemicznych, jak i fizycznych. To właśnie te podobieństwa determinują ich rolę w ekosystemach wodnych.

Ciekawostką jest to, że do tej samej grupy układu okresowego należą również inne makroelementy obecne w wodzie morskiej, takie jak stront (Sr) oraz mikroelementy, jak np. bar (Ba).

Wracając do magnezu i wapnia, zbliżone właściwości wapnia i magnezu mają istotny wpływ na równowagę chemiczną w akwarium. Odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu stabilności środowiska dla organizmów morskich. Dlatego ich obecność i odpowiednie proporcje są niezbędne do zapewnienia zdrowia i prawidłowego funkcjonowania całego ekosystemu akwariowego.

Synergia pomiędzy magnezem i wapniem

Wapń jest jednym z najważniejszych, jeśli nie najważniejszym minerałem w wodzie morskiej. Odgrywa ważną rolę w budowie wielu organizmów morskich, w tym koralowców, małży, makroglonów oraz biofilmów bakteryjnych. W połączeniu z węglanami tworzy szkielet koralowców.

Magnez z kolei jest ważny dla wzrostu różnych organizmów morskich, w tym alg wapiennych. Magnez również ma udział w budowie szkieletów koralowców, jednakże jednym z ważniejszych zadań magnezu jest pomoc zwierzętom i glonom w procesie przyswajania wapnia. Niektóre żywe stworzenia, takie jak algi wapienne, małże czy jeżowce, pochłaniają większe ilości magnezu. 

Synergia między tymi pierwiastkami wpływa na liczne aspekty chemii wody. Kluczowym efektem ich współdziałania jest wspieranie budowy szkieletów koralowców, utrzymanie stabilnego poziomu pH oraz zachowanie równowagi jonowej wody morskiej. Wymienione wyżej parametry odgrywają zasadnicza rolę w kontekście akwarystyki morskiej, o czym więcej w dalszej części artykułu.

Proces budowy szkieletu koralowców – synergia pomiędzy magnezem i wapnia

Budowa szkieletów koralowców jest skomplikowanym procesem, w głównej mierze opartym na procesie mineralizacji (wychwytywanie jonów ze środowiska i wprowadzaniu ich w struktury krystaliczne).  W przypadku gdy powstawanie struktur krystalicznych jest  kontrolowane biologicznie, określamy go mianem biomineralizacji. Zarówno mineralizacja, jak i biomineralizacja jest precyzyjnie kontrolowana od momentu tworzenia się kryształów. 

Wapń bierze udział w procesach biomineralizacji. Wymaga ona nie tylko dostępności wapnia, ale także równowagi jonowej z innymi minerałami, takimi jak magnez, które wspomagają i regulują te procesy.

Ścisła kontrola tego procesu pozwala tworzyć struktury mineralne o pożądanych właściwościach, dostosowanych do funkcji wytworzonej tkanki twardej. Pomimo iż skład chemiczny tych tkanek jest podobny, to struktura i właściwości mechaniczne znacznie się różnią. Może to wynikać z przystosowania tkanek do pełnionych funkcji. Precyzyjna kontrola tworzenia tych struktur jest ważna począwszy już od wczesnego zarodkowania (początek procesu) i ma realne przełożenie na kształtowanie się ostatecznych tkanek. 

Więcej o sposobach przyspieszania wzrostu koralowców znajdziesz w osobnym artykule. 

Proces stabilnego pH – synergia pomiędzy magnezem i wapnia

Magnez i wapń są również odpowiedzialne za utrzymanie odpowiedniego pH i mają zdolność buforowania wody morskiej. Jest to proces związany z twardością węglanową (dKH), a stabilizacja pH polega w tym przypadku na reakcji jonów wapnia (Ca²⁺) z jonami węglanowymi (CO₃^2-) oraz wodoroweglanowymi (HCO₃^–). 

Równowaga jonowa – synergia pomiędzy magnezem i wapnia

Magnez, występujący w formie jonów magnezu (Mg²⁺), pomaga w utrzymaniu równowagi jonowej oraz gospodarki wapnia, co również wpływa również na stabilność pH. Jednakże, równowaga jonowa ma także znaczący wpływ na rozpuszczalność innych pierwiastków. Zmiana stężenia magnezu w wodzie może wpłynąć na ogólną równowagę jonową wody morskiej. To z kolei może zmieniać sposób, w jaki jony są adsorbowane (pochłaniane) i desorbowane (uwalniane) z rozmaitych powierzchni, w tym osadów morskich.

Jednym z przykładów jest wpływ obecności magnezu na rozpuszczalność  jodu.

Jon magnezu (Mg²⁺), może tworzyć związki kompleksowe w połączeniu z jonami jodkowymi (I^–).  Efektem takiego połączenia może być zwiększenie, jak również zmniejszenie rozpuszczalności jodu. Kierunek tego działania zależy od wielu czynników, takich jak pH wody, obecność innych jonów oraz temperatura.

⬆️ Wyższe wartości MAGNEZU sprzyjają lepszemu rozpuszczeniu jonów jodkowych, co ułatwia ich adsorpcję (wchłanianie) przez organizmy morskie.

Z kolei wapń jest w stanie wpływać na biodostępność innych składników ważnych dla zwierząt morskich np. poprzez tworzenie kompleksów chemicznych. Wapń wykazuje tendencję do tworzenia stabilnych kompleksów z anionami, co wpływa na rozpuszczalność metali ciężkich w wodzie. Metale takie jak ołów, kadm czy miedź mogą tworzyć nierozpuszczalne węglany lub węglanowe kompleksy, ograniczając ich mobilność i toksyczność (osady w akwarium).

Jony wapnia mogą również reagować z jonami fosforanów, tworząc nierozpuszczalne sole wapnia (Ca₃(PO₄)₂), które tworzą osad i najczęściej gromadzą się na dnie akwarium. W konsekwencji tego spada dostępność fosforanów dla organizmów morskich, jako składnika odżywczego.

Odpowiednie proporcje magnezu i wapnia w wodzie morskiej 

Znana jest zależność tworzenia się struktur szkieletowych w zależności od stosunku jonów wapnia  Ca²⁺ do jonów węglanowych CO₃^2-. Literatura fachowa sugeruje, że zaobserwowano bardzo istotny efekt interakcji stężenia jonów Mg i stężenia Ca:CO₃. 

Ich poziom oraz stosunek względem siebie wpływa znacząco na wzrost oraz zdrowie zwierząt w akwarium morskim. Utrzymywanie zalecanego poziomu magnezu umożliwia zwierzętom i glonom optymalne przyswajanie wapnia, co pozwala na sprawne budowanie szkieletu. 

Zalecamy utrzymanie wartości magnezu na poziomie 1250-1450 ppm, przy czym optymalna wartość wynosi 1350 ppm. 

Wartość wapnia powinna z kolei wynosić  380 – 460 ppm, przy czym optymalna wartość to 440 ppm.

Zalecamy utrzymanie KH na poziomie 7 – 9 °dKH, przy czym optymalna wartość jaką rekomendujemy jest uzależniona od obsady koralowców:

• zbiornik rafowy z koralowcami SPS: 6,5 – 7,5 °dkH
• zbiornik rafowy z mieszanymi koralowcami:  7,0 – 9,0 °dkH

Podsumowanie

Synergia między wapniem i magnezem wpływa na liczne aspekty chemii wody. Magnez i wapń nie tylko wspomagają budowę szkieletu koralowców, ale również odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu stabilnego i zdrowego środowiska wodnego przez stabilizację pH oraz utrzymywanie równowagi jonowej w wodzie morskiej.

* Nazwa berylowce pochodzi od nazwy pierwszego pierwiastka umieszczonego na szczycie drugiej kolumny układu okresowego (Be – beryl).