แคลเซียมเป็นธาตุที่มีความสำคัญต่อการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของผนังเซลล์ของแบคทีเรีย โดยปกติแคลเซียมจะพบได้ทั่วไป โดยแคลเซียมจะเกิดจากการกัดกร่อนของหินทำให้มี Ca2+ ละลายอยู่ในน้ำ น้ำเหล่านี้สุดท้ายก็จะไหลไปรวมในทะเล เมื่อทำปฏิกิริยากับ CO2 จะเกิดการตกตะกอนเป็นหินปูน CaCO3) ซึ่งในความเป็นจริงจะเกิดปฏิกิริยาซับซ้อนกว่านั้นคือ :
Ca2+ + 2HCO3- → CaCO3 (limestone) + CO2 + H2O
ด้วยสภาพความเป็นกรดด่างในทะเลก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์( CO2 )ที่เกิดจากปฏิกิริยาดังกล่าวจะรวมกับน้ำ( H2O ) กลายเป็น HCO3- โดยทันที ซึ่งกระบวนนี้จะเป็นการสะสม CO2 จากบรรยากาศ และน้ำทะเลในรูปแบบของหินปูน
การตกตะกอนและการละลายในรูป CaCO3 และ Ca[HCO3]2 มีความสำคัญอย่างมากในสิ่งแวดล้อม การตกตะกอนของ CO32- เกี่ยวข้องกับการสร้างโครงสร้างภายนอกของจุลินทรีย์และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ส่วนสัตว์มีกระดูกสันหลังจะสะสม CO32- ในกระดูกและฟัน
Ca[HCO3]2ละลายน้ำได้ดีกว่าCaCO3 สมดุลระหว่าง CO32- และ HCO3- ควบคุมโดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำในรูป H2CO3 การเพิ่มไฮโดรเจนอิออนทำให้การละลายของ CO32- ดีขึ้น ส่วนสภาวะที่เป็นกลางหรือเบส จะทำให้ CO32- ตกตะกอนได้ดีขึ้น โดยในสภาวะที่เป็นเบสนี้จะมี Ca2+ มาก CO32- จึงตกตะกอนในรูป CaCO3 กระบวนการที่มีผลต่อการตกตะกอนของ CaCO3 โดยสิ่งมีชีวิตคือกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งโดยทั่วไปในน้ำทะเล Ca2+จะอยู่ในรูปของ Ca[HCO3]2 ที่สมดุลกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
เมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้ไปในการสังเคราะห์ด้วยแสง ทำให้ Ca[HCO3]2 ถูกเปลี่ยนเป็น CaCO3 มากขึ้น กลไกนี้มีความสำคัญมากในแนวปะการัง แม้ว่าในน้ำทะเลจะมี Mg2+ อยู่มากและมีพฤติกรรมคล้าย Ca2+แต่เนื่องจาก MgCO3 ละลายน้ำได้ดีกว่า CaCO3 Ca2+ จึงถูกนำไปใช้ในโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตมากกว่า
หินปูนเองก็สามารถเกิดขึ้นในแผ่นดินได้เช่นกัน รวมทั้งในหินชนิดต่างๆ ก็มักจะมีแคลเซียมผสมอยู่ เมื่อได้รับความชื้น และสภาพความเป็นกรดในดิน แคลเซียมในรูปแบบของแข็งก็จะละลายอยู่ในน้ำในรูปแบบของ Ca2+ ซึ่งจุลินทรีย์ และพืชจะสามารถนำไปใช้งานได้ ในธรรมชาติเชื่อว่าจุลินทรีย์ในดินมีส่วนอย่างมากในการทำให้แคลเซียมทำละลายในน้ำ โดยจุลินทรีย์หลายชนิดจะสร้างกรดขึ้นมาเพื่อช่วยละลายแร่ธาตุในหินมาใช้งาน หากดินที่เราปลูกพืชมีจุลินทรีย์เหล่านี้อยู่พืชก็จะได้รับประโยชน์จากการอยู่ร่วมกับจุลินทรีย์ไปด้วย
ในพืชจะพบแคลเซียมในรูปของแคลเซียมออก ซาเลตแคลเซียมฟอสเฟต และ แคลเซียมคาร์บอเนต ในแวคิวโอล เป็นองค์ประกอบของแคลเซียมเพกเทตใน Cell plate มีความสำคัญต่อการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ และส่งเสริมการแบ่งเซลล์
เมื่อสัตว์กินพืชเข้าไปก็จะย่อยสลายแคลเซียมในพืชโดยเฉพาะจากผนังเซลของพืชเพื่อนำแคลเซียมไปใช้ในสร้างกระดูกและฟัน ใช้ช่วยให้ประสาทและกล้ามเนื้อทำงานได้ตามปกติ ใช้ช่วยให้เลือดแข็งตัว เมื่อเกิดบาดแผล และใช้กระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อและหัวใจ
เมื่อพืชหรือสัตว์ตายลง จุลินทรีย์ก็จะย่อยสลายให้แคลเซียมละลายกลับเข้ามาอยู่ในดินอีกครั้ง ซึ่งอาจจะถูกพืชหรือจุลินทรีย์นำไปใช้งานต่อไป
ส่วน Ca2+ ที่ไม่ถูกนำไปใช้งานได้ทันอาจจะถูกนำไปในดินชั้นล่างโดยน้ำทำให้เกิดชั้นตะกอนหินในดินชั้นล่าง หรือละลายอยู่ในน้ำบาดาลได้เพื่อรอการนำไปใช้งานต่อไป
เนื่องจากโดยปกติจะมีแคลเซียมอยู่ทั่วไปพืชจึงไม่ค่อยจะมีปัญหาเรื่องการขาดธาตุแคลเซียม แต่ในสภาวะผิดปกติ เช่น ดินมีสภาพเป็นกรดสูงมาก แคลเซียมจะละลายน้ำได้มากกว่าปกติทำให้โอกาสที่จะสูญเสียแคลเซียมลงไปในดินชั้นล่างมีสูงมากขึ้น หากเป็นดินชั้นที่ลึกมากเกินไป รากพืชก็จะไม่สามารถหยั่งถึงเพือนำแคลเซียมกลับมาใช้งานได้ นอกจากนั้นการมีอยู่ของอิออนของธาตุบางอย่าง (เช่น Al หรือ Mg) ในดินมากเกินไป ก็จะทำให้ขบวนการดูดซับ Ca2+ ของพืชทำงานได้แย่ลงไปจนอยากจะเกิดปัญหาการขาดแคลเซียมในพืชได้เช่นกัน
อาการขาดแคลเซียมในพืช
แคลเซียมจะเคลื่อนย้ายได้น้อยมากในพืช ดังนั้นจึงมีการสะสมที่เนื้อเยื่อที่แก่ ๆ อาการขาดที่แสดงให้เห็นก่อนที่เนื้อเยื่ออายุน้อยที่สุดเช่น ปลายรากและใบที่อยู่รอบ ๆ ส่วนของยอดขอบใบจะเริ่มแสดงอาการสีเหลือง ใบอ่อนจะบิดเบี้ยว ปลายใบจะงอกกลับเข้าหาลำต้น ขอบใบจะ ม้วนลงข้างล่าง ขอบใบจะขาดเป็นริ้ว หรือหยักไม่เรียบ ขอบใบจะแห้งขาว น้ำตาล หรือจุดน้ำตาลตามขอบใบและยอด อ่อน ต่อมายอดใบจะตาย จากนั้นจะลุกลามไปยังส่วนที่สมบูรณ์ต่อไปใบจะมีลักษณะเป็นคลื่นพร้อมกับแสดงอาการสีเหลือง อาจจะมีรอยไหม้ หรือสีน้ำตาลปะปนอยู่ด้วย ระบบรากไม่เจริญ รากอาจจะสั้นมีลักษณะโตหนามีสีน้ำตาลไม่มีเส้นใบและมีลักษณะเหนียว คล้ายวุ้น
วัฏจักรชีวธรณีเคมี (อังกฤษ : Biogeochemical cycle) คือวงจรหรือแนวกระบวนการที่เกี่ยวกับการที่ธาตุหลักทางเคมีหรือโมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านสภาพแวดล้อมของระบบนิเวศทั้งที่มีชีวิต (ชีวภาพ) และไม่มีชีวิต (ธรณีภาพ) โดยหลักการแล้ว วัฏจักรทุกวัฏจักรย่อมซ้ำกระบวนการเสมอ แม้ว่าในบางวัฏจักร จะใช้เวลาซ้ำกระบวนการนานมาก โดยการเปลี่ยนรูปนี้จะเกิดผ่านทั้งบรรยากาศ น้ำ และบนบก รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีส่วนร่วมในวัฏจักร
วัฎจักรหลักที่เราสนใจศึกษาสำหรับเกษตรธรรมชาติ คือ วัฏจักรของธาตุอาหารหลักของพืช ได้แก่ ไฮโดรเจน(H) ออกซิเจน(O) คาร์บอน(C) ไนโตรเจน(N) ฟอสฟอรัส(P) โพแทสเซียม (P) แคลเซียม(Ca) และกำมะถัน(S) ซึ่งความเข้าใจในวัฏจักรเหล่านี้จะเป็นพื้นฐานในความพยายามที่จะรักษาสมดุลให้มีแร่ธาตุต่างๆ หมุนเวียนในธรรมชาติที่เพียงพอสำหรับพืชที่เราปลูก โดยมนุษย์ไม่ต้องเข้าไปแทรกแซงมากจนเกินไป ผมจึงได้รวบรวมเรื่องราวของวัฏจักรสำคัญๆ ไว้ดังนี้ :
- วัฏจักรของน้ำ
- ฝนเอย..ทำไมจึงตก?
- ต้นไม้สายฝน - บทบาทของต้นไม้กับสายฝน
- แกะรอยน้ำฝน...น้ำฝนหายไปไหนเมื่อตกมาถึงพื้น?
- การระเหยของน้ำ
- ทำไมต้องเก็บน้ำลงใต้ดิน?
- วัฏจักรออกซิเจน (O)
- วัฏจักรคาร์บอน (C)
- วัฏจักรไนโตรเจน (N)
- วัฏจักรฟอสฟอรัส (P)
- วัฏจักรโพแทสเซียม (K)
- วัฏจักรกำมะถัน (S)
- วัฏจักรไฮโดรเจน (H)
- Dynamic Accumulator ผู้ช่วยในการหมุนเวียนของวัฏจักร
- เรากำลังคุกคามการอยู่รอดในอนาคตของพวกเราเองหรือไม่?
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น