- Característiques generals
- - El calci
- - El seu cicle
- Erosió de les roques
- Absorció i ús pels éssers vius
- Formació de roques
- Etapes del cicle de l'calci
- - Etapa geològica
- calcària
- dolomita
- margues
- marbre
- - Etapa hidrològica
- - Etapa biològica
- L'ésser humà
- Les petxines de foraminífers i mol·luscs
- importància
- - Element essencial per a la vida
- metabolisme
- - Alimentació i salut
- - Les perles
- - Matèria primera industrial
- la calç
- - Regulació de l'pH de terra
- - Aigua calcària o aigua dura
- - Coves calcàries i aqüífers
- referències
El cicle de l'calci és la circulació i emmagatzematge a la Terra d'aquest element, incloent-hi els éssers vius, la litosfera i la hidrosfera. És un cicle biogeoquímic sedimentari en què circula el calci com a metall tou alcalinotérreo, no tenint etapa gasosa.
L'etapa de major circulació de l'calci és la biològica, a l'ésser consumit pels éssers vius i empleat en les seves estructures i metabolisme. Un cop morts els éssers vius, el calci es reintegra a el medi físic formant part de terra i de el fons marí.
Calcio. Font: Pumbaa (original work by Greg Robson) / CC BY-SA 2.0 UK (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/uk/deed.en)
Hi ha extensos dipòsits de petxines i ossos especialment en el llit marí i en els grans llacs. Aquestes estructures es barregen amb els sediments i al llarg de milions d'anys són cobertes per successives capes.
Les capes inferiors de sediments són sotmeses a altes pressions formant roques sedimentàries que després són exposades a la superfície a causa dels processos geològics terrestres. Les roques exposades es veuen sotmeses a meteorització i erosió, alliberant el calci que s'integra a terra o és arrossegat per l'aigua.
En el sòl és absorbit principalment per les arrels de les plantes i al mar pel fitoplàncton i altres organismes. El calci és emprat per a diferents fins estructurals i metabòlics, per exemple la fabricació de petxines.
El cicle de l'calci és important ja que permet que aquest element es trobi disponible en les seves diferents etapes complint diverses funcions. Així, formar part de l'estructura dels organismes vius, participa a la formació de l'relleu terrestre, regula el pH de sòls i aigües i serveix de matèria primera per a la indústria humana.
Característiques generals
- El calci
El calci (Ca) és un metall tou alcalinoterri de nombre atòmic 20 i massa atòmica 40,078, l'estat ordinari és sòlid. Forma òxids que actuen com a bases fortes, reaccionant violentament a l'entrar en contacte amb àcids.
- El seu cicle
El calci compleix un cicle biogeoquímic de tipus sedimentari, ja que no té fase gasosa i les majors reserves són a la litosfera. Es troba molt relacionat amb els cicles de carboni, de l'aigua i de l'fòsfor.
Erosió de les roques
El cicle es desenvolupa a partir de la meteorització i erosió de roques calcàries que alliberen el calci que és dipositat a terra. Igualment, pot ser arrossegat dissolt en l'aigua d'escorrentia fins als rius, llacs i oceans.
L'aigua de pluja a l'entrar en contacte amb el CO2 atmosfèric forma H2CO3 que dissol la roca calcària alliberant Ca2 + i HCO3. D'altra banda, el CO2 arrossegat per l'aigua de pluja transforma el carbonat insoluble en bicarbonat soluble.
Absorció i ús pels éssers vius
El calci (Ca2 +) a terra és absorbit per les plantes i en els cossos d'aigua pels organismes aquàtics. En el cos el calci compleix diferents funcions metabòliques i als el morir els organismes, torna a el medi físic arrossegat per l'aigua d'escorrentia cap a rius, llacs i oceans.
Formació de roques
Els esquelets animals (intern i externs o petxines) es dipositen en el fons marí formant part dels sediments. Les capes de sediments van sent cobertes i compactades al llarg de milions d'anys per formar roques calcàries.
Roques calcàries. Font: Ferdous / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Posteriorment els processos diastróficos (trencaments i moviments ascendents de l'escorça terrestre), exposen les roques a la superfície. D'aquesta manera es tanca el cicle, perquè les roques de nou a la intemperización (acció dels elements climàtics) i són meteoritzades i erosionades.
Etapes del cicle de l'calci
Les etapes per les quals travessa el calci en el seu cicle d'emmagatzematge i circulació, vénen donades pels compartiments en què passen aquests processos. Aquests són l'escorça i part de el mantell terrestre (litosfera), els cossos d'aigua (hidrosfera) i els organismes vius.
- Etapa geològica
En l'etapa geològica, compartimentalitzada en l'escorça i el mantell, és on es troba la major quantitat d'emmagatzematge de calci. El calci és el cinquè element més abundant en la litosfera constituint el 3,5% de l'escorça terrestre.
Se li troba formant part de roques tals com la calcària, dolomia, margues i marbre mentre que les calcàries i dolomies formen enormes massissos muntanyencs a tot el planeta. De la mateixa manera, forma part d'altres compostos naturals com el guix i l'alabastre (sulfat càlcic).
En forma mineral se li s'obté com carbonat de calci (CaCO3) de la calcita, la dolomita i altres formes cristal·lines com l'aragonita.
calcària
És un tipus de roca sedimentària molt abundant originada en antics dipòsits marins o lacustrinos (llacs), composta de carbonat de calci en un 99%. Aquestes roques formen estrats horitzontals o deformats pels moviments diastróficos i la seva meteorització origina sòls neutres a bàsics (pH de 7 o superior), rics en calci.
dolomita
Consisteix en una roca sedimentària formada en dipòsits marins d'escassa profunditat per una reacció química de substitució. En aquest cas, hi participa el magnesi en la conformació mineral formant dolomita o carbonat de calci i magnesi (CaMg (CO3) 2).
margues
Són roques sedimentàries formades per 1/3 a 2/3 de carbonat de calci i la resta d'argiles. Aquestes roques perduren en zones seques, ja que són molt susceptibles a l'erosió hídrica.
marbre
Si les roques calcàries es sotmeten a altes temperatures i pressions en capes profundes de l'escorça terrestre, es forma el marbre. Aquest és una roca metamòrfica molt compacta amb un alt grau de cristal·lització.
- Etapa hidrològica
El calci està dissolt en rius, llacs i oceans com clorur de calci (sent el ió més abundant en aquest mitjà) i carbonat de calci. En els oceans, el carbonat de calci (CaCO3) és estable a profunditats menors de 4.500 m.
El calci en aquest mitjà es troba en els organismes vius i en dipòsits de calcària en el fons marí. Aquest és el límit de profunditat de compensació de carbonats, a partir d'el qual el CaCO3 es dissol i no forma dipòsits de calcària.
- Etapa biològica
Moviment de calci des del terra cap a les arrels. Des del xilema fins a les fulles de la planta. Dhagerty / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
En aquesta etapa el cicle de l'calci aconsegueix el seu major circulació, sent vital per als éssers vius perquè com ió Ca2 + forma part dels mecanismes d'intercanvi de les membranes cel·lulars. D'altra banda, és constituent essencial d'ossos, dents, closques d'ous i petxines.
Petxines de calci en bivalves. Font:
D'aquesta manera el calci circula a la biosfera i als el morir els organismes, torna als sediments per formar noves roques amb el temps.
L'ésser humà
Un element destacat de l'etapa biològica de el cicle de l'calci, és el paper de l'ésser humà a l'usar aquest element com a matèria primera. Aquest element s'extreu, transporta i s'empra en grans quantitats de diferents formes.
En mines a cel obert s'extreu la roca calcària per emprar-la com a element de construcció o moldre-la i usar com a matèria primera industrial. També les petxines es molen per preparar fertilitzants i altres productes.
Les petxines de foraminífers i mol·luscs
Les petxines d'aquests animals es formen de carbonat de calci, cristal·litzat com calcita o com aragonita. Aquestes són dues formes minerals de la mateixa composició (CaCO3) però que cristal·litzen de forma diferent.
Els mol·luscs formen els seus petxines a partir d'una forma líquida de calci segregada per cèl·lules especialitzades. La capa més interna de la conquilla és el nacre format de vidres d'aragonita barrejat amb la proteïna conquiolina.
importància
La circulació de l'calci formant el seu cicle característic, és fonamental per posar a disposició dels éssers vius aquest element. Gràcies als processos que alliberen el calci de les roques i ho fan circular, hi ha la vida tal com la coneixem.
- Element essencial per a la vida
El calci és essencial per a la vida, ja que és tant un element estructural com metabòlic. Estructuralment forma part fonamental en la conformació dels esquelets tant interns com externs.
En els animals ossis, el calci és el principal component dels ossos (esquelet intern), també de les dents. En els foraminífers (protists) i mol·luscs (caragols i bivalves) és l'ingredient principal per a la formació de l'esquelet extern, és a dir les petxines.
metabolisme
El calci és un agent de transport en les membranes cel·lulars, de manera que compleix un paper rellevant en el metabolisme. En les membranes cel·lulars existeixen els canals de calci que permeten l'entrada passiva d'aquest element a l'interior de les cèl·lules.
Canals de calci. Font: Ulrich Forstermann - Elsevier GmbH / Public domain
Això regula la relació de concentracions de calci entre l'interior i l'exterior cel·lular activant diferents processos metabòlics. Per exemple, aquests mecanismes són fonamentals per al funcionament de sistema nerviós i muscular i per tant compleix un paper rellevant en la funció cardíaca.
- Alimentació i salut
Des del punt de vista humà, el cicle de l'calci permet posar a disposició de l'alimentació i la salut humana aquest element. Sobretot és essencial en la producció i preparació d'aliments lactis per a nens.
De la mateixa manera la seva ingestió amb fins medicinals s'empra en el tractament de malalties per deficiència de calci com l'osteoporosi. Aquesta malaltia que debilita els ossos és especialment greu en persones grans, sobretot en el cas de les dones.
- Les perles
Quan un cos estrany envaeix a l'ostra, aquesta ho recobreix de nacre i així es forma una perla. Les perles arriben alts valors en el mercat de la joieria a nivell mundial.
- Matèria primera industrial
La pedra calcària és emprada industrialment per a diversos fins, ara la fabricació de ciment. També aquestes pedres s'usen directament com a material de construcció, per la seva fàcil tallat.
A més, el calci s'utilitza com desoxidant i agent reductes en diferents processos, especialment en la indústria metal·lúrgica.
la calç
Com calç viva, també anomenada calç de construcció, són òxids de calci que es fan servir com a aglomerant i recobriment en la construcció. De la mateixa manera se li s'empra en la fabricació de sabó, paper, vidre, cautxú i en l'adob de pells.
Igualment, té diversos usos en la indústria alimentària i en el tractament de l'aigua. Mentre que com calç apagada o hidròxid de calci, també és utilitzada en la indústria i l'agricultura.
- Regulació de l'pH de terra
El contingut d'òxids de calci en el sòl incideix en la regulació de l'pH. En l'agricultura s'utilitza la calç viva com a esmena agrícola per reduir l'acidesa dels sòls i també com a fertilitzant.
- Aigua calcària o aigua dura
L'aigua a l'circular en ambients rics en calci i magnesi, dissol sals d'aquests elements i es coneix com aigua calcària o dura. El límit de qualitat d'aigua és de 120 mg de CaCO3 / litre, per sobre de el qual es considera que l'aigua és dura.
L'aigua amb alts continguts de calci pot ocasionar problemes de salut, especialment relacionats amb el sistema cardiovascular. A més, les aigües dures produeixen dipòsits calcaris en les canonades que obstrueixen la circulació.
- Coves calcàries i aqüífers
En roques calcàries freqüentment l'erosió hídrica forma sistemes de cavernes subterrànies amb interessants configuracions internes. Entre aquestes destaca la formació d'estalactites i estalagmites, per les deposicions de carbonat de calci de les filtracions en els sostres d'aquestes coves.
Aquests sistemes calcaris també compleixen funció de filtrat de l'aigua subterrània per la seva porositat, formant els aqüífers.
referències
- Calow, P. (Ed.) (1998). The encyclopedia of ecology and environmental management.
- Christopher R. and Fielding, CR (1993). A review of recent research in fluvial Sedimentology. Sedimentary Geology.
- Margalef, R. (1974). Ecologia. Edicions Omega.
- Miller, G. i TYLER, JR (1992). Ecologia i medi ambient. Grup Editorial Iberoamèrica SA de CV
- Odum, EP i Warrett, GW (2006). Fonaments d'ecologia. Cinquena edició. Thomson.