Биогеохимичният цикъл на фосфора претърпява все повече и повече човешки намеси

За да разберете как първо работи фосфорният цикъл, трябва да знаете основния му компонент: фосфорът (P). Фосфорът е химичен елемент, който реагира много лесно с другите. Поради тази причина не се намира естествено, без да е свързан с някакъв друг елемент. Той е и един от най-важните компоненти в природата - за да ви даде представа, той се гордее с второто място (точно зад калция) в изобилие в човешките тъкани.

Функции в тялото

В организмите той също е основен компонент на клетките, като е част от ДНК и РНК молекулите. Някои от функциите му в организма са:

да бъде част от структурата на костите и зъбите (придавайки им по-голяма здравина);
участват в реакции с органични молекули, образувани от водород, кислород и въглерод (наречени глициди);
действат в мускулната контракция.

Някои от основните въглехидрати са глюкоза, захароза, нишесте и целулоза.

Най-простият

Биогеохимичният цикъл (наречен по този начин, тъй като обхваща както химическата, геоложката, така и биологичната част на екосистемата) на фосфора се счита за един от най-простите и това се дължи на факта, че този елемент не се намира в атмосферата, а вместо това освен това, съставен от скали от земната кора. Поради тази причина неговият цикъл не е класифициран като атмосферен, както например при азотния цикъл. В този случай той се класифицира като утаечен.

Друга причина, която го кара да се счита за най-простия биогеохимичен цикъл, е, че единственото фосфорно съединение, наистина важно за живите същества, е фосфатът, съставен от съединението на фосфорен атом с три кислорода (PO43-).

Фосфатни групи

По отношение на живите клетки, важна функция на фосфатните групи е тяхното представяне като запас на енергия. Тази енергия се съхранява в химически връзки на молекулите на АТФ, аденозин трифосфат, от метаболизма (или разграждането) на въглехидратните молекули; процес, който генерира енергия. След това тази съхранена енергия може да бъде прехвърлена, за да извърши всеки клетъчен процес.

Същите тези фосфатни групи също са способни да активират и деактивират клетъчните ензими, които катализират различни химични реакции. Освен това фосфорът е важен и за образуването на молекули, наречени фосфолипиди, които са основните компоненти на клетъчните мембрани; мембрани, които заобикалят клетките отвън с три основни функции: покритие, защита и селективна пропускливост (избира кои вещества влизат и излизат от клетката).

Цикълът

Основният резервоар на фосфор в природата са скалите, които се отделят само от тях чрез атмосферни влияния. Изветрянето е съвкупност от явления (независимо дали са физически, химически или биологични), които водят до разрушаване и изменение на химичния и минералогичния състав на скалите, превръщайки ги в почва, освобождавайки фосфат.

Тъй като е разтворимо съединение, той лесно се пренася до реките, езерата и океаните чрез процеса на излугване (разтваряне на химичните съставки на скала, минерал или почва под действието на флуид, като дъжд) или е включен в организмите жив.

Това включване се случва в растенията чрез абсорбиране на фосфат през почвата. По този начин се използва от организмите за образуване на органични фосфатни съединения, които са от съществено значение за живота (оттук нататък наречен органичен фосфат). В животинските организми фосфатът навлиза чрез директен прием на вода и чрез биоумножение (процес, при който концентрацията на съединение се увеличава по хранителната верига).

Разлагането на органичните вещества чрез разлагащи се организми води до връщане на органичния фосфат в почвата и водата в неорганичната му форма.

Микроорганизмите, открити в почвата, от своя страна играят важна роля в цикъла на фосфор и в неговата достъпност за растенията чрез следните фактори:

Включване на фосфор в микробни органични вещества;
Разтваряне на неорганичен фосфор;
Асоциация между растения и гъбички;
Минерализация на органичен фосфор.

Включване на фосфор в микробни органични вещества

Когато фосфорът се включи в живите организми, той може да бъде обездвижен, тоест „засяда“ и през този период цикълът на тези молекули се прекъсва. Освобождаването му, за да може цикълът да продължи, може да се случи чрез следните явления:

Нарушаване на микробните клетки;
Климатични вариации и управление на почвата;
Взаимодействия с микрофауната, които при хранене с микроорганизми отделят различни хранителни вещества в почвата.

Има някои предимства при включването на фосфор в живите организми. Например този процес избягва фиксирането му за дълги периоди в почвените минерали (от които той би бил отстранен само от атмосферни влияния), увеличавайки ефективността на фосфатното торене.

Разтваряне на неорганичен фосфор

Бактериите и гъбичките, включително микоризите, отделят органични киселини, които действат чрез директно разтваряне на неорганичен фосфор.

Много почвени микроорганизми са описани като способни да разтварят различни видове скални фосфати;
Най-големият механизъм на разтваряне е действието на органични киселини, синтезирани от бактерии.
Тези киселини, произведени от организми, са големи генератори на H + йони, които са способни да разтварят минералния фосфат и да го правят достъпен за растенията.

Асоциация между растенията и гъбите

Това се случва чрез микоризи, които са бактерии, свързани с корените на растенията, които насърчават взаимността между корените на растенията и почвените гъби, така че растението осигурява енергия и въглерод на гъбите чрез фотосинтеза и те се връщат благоприятстват като абсорбират минералните хранителни вещества и ги прехвърлят в корените на растенията.

Минерализация на органичен фосфор

В допълнение към фосфора от микробни органични вещества, ролята на фосфатните солюбилизиращи микроорганизми и гъбички, свързани с корените, производството на ензими от някои микроорганизми и растения е отговорно за минерализацията на органичния фосфор, който се трансформира в органичен фосфор. неорганичен фосфор.

Веднъж попаднал в езера и морета, фосфорът, освен че се абсорбира от организмите, може да бъде включен в скалите, затваряйки цикъла.

Фосфорният цикъл обикновено е дълъг. Един атом може да прекара до 100 000 години, докато се утаи, докато отново се утаи, генерирайки скалите. Фосфорът може да остане свързан със седименти повече от 100 милиона години.

Проблеми

Все по-често човешката дейност променя естествения цикъл на този макроелемент, независимо дали чрез дейности като добив или широко използване на торове.

Излишъкът от фосфор при извличане във водни потоци в крайна сметка увеличава бионаличността на това хранително вещество във водната среда и като последица от това може да засили развитието на водорасли. Увеличаването на броя на водораслите в езерото, например, ще намали количеството светлина, което прониква в тази среда (драстично намалявайки трофичната зона), увреждайки други местни организми. Този процес се нарича еутрофикация (можете да прочетете повече за влиянието на използването на торове върху процеса на еутрофикация в статията: „Какво представляват торовете?“).