Biogeokemijski ciklus fosfora trpi sve više i više ljudskih utjecaja

Da biste razumjeli kako ciklus fosfora prvo djeluje, morate znati njegovu glavnu komponentu: fosfor (P). Fosfor je kemijski element koji vrlo lako reagira s drugima. Iz tog razloga ne može se naći prirodno, a da nije povezan s nekim drugim elementom. Također je jedna od najvažnijih komponenata u prirodi - da biste dobili ideju, može se pohvaliti drugim mjestom (odmah iza kalcija) u obilju u ljudskim tkivima.

Funkcije u tijelu

U organizmima je također bitna komponenta stanica, dio je molekula DNA i RNA. Neke od njegovih funkcija u organizmu su:

biti dio strukture kostiju i zuba (dajući im veću snagu);
sudjeluju u reakcijama s organskim molekulama koje tvore vodik, kisik i ugljik (zvani glicidi);
djeluju u kontrakciji mišića.

Neki od glavnih ugljikohidrata su glukoza, saharoza, škrob i celuloza.

Najjednostavnije

Biogeokemijski ciklus (nazvan na ovaj način jer obuhvaća i kemijski, geološki i biološki dio ekosustava) fosfora smatra se jednim od najjednostavnijih, a to je zbog činjenice da se ovaj element ne nalazi u atmosferi, već je umjesto toga pored toga, sastavni dio stijena zemljine kore. Iz tog razloga njegov ciklus nije klasificiran kao atmosferski, kao na primjer s ciklusom dušika. U ovom je slučaju klasificiran kao sedimentni.

Drugi razlog zbog kojeg se smatra najjednostavnijim biogeokemijskim ciklusom jest taj što je jedini fosforni spoj doista važan za živa bića fosfat, sastavljen od spoja atoma fosfora s tri kisika (PO43-).

Fosfatne skupine

U odnosu na žive stanice, važna funkcija fosfatnih skupina je njihov rad kao zalihe energije. Ta se energija pohranjuje u kemijskim vezama ATP molekula, adenozin trifosfata, iz metabolizma (ili razgradnje) molekula ugljikohidrata; proces koji generira energiju. Tada se ta pohranjena energija može prenijeti za izvođenje bilo kojeg staničnog procesa.

Te iste fosfatne skupine također su sposobne aktivirati i deaktivirati stanične enzime koji kataliziraju razne kemijske reakcije. Uz to, fosfor je također važan za stvaranje molekula zvanih fosfolipidi, koji su glavni sastojci staničnih membrana; membrane koje izvana okružuju stanice, predstavljajući tri glavne funkcije: oblaganje, zaštitu i selektivnu propusnost (odabire koje tvari ulaze i izlaze iz stanice).

Ciklus

Glavni rezervoar fosfora u prirodi su stijene, koje se iz njih oslobađaju samo vremenskim utjecajima. Izvještavanje je skup pojava (bilo fizičkih, kemijskih ili bioloških) koje dovode do razgradnje i promjene kemijskog i mineraloškog sastava stijena, pretvarajući ih u tlo, oslobađajući fosfat.

Budući da je to topljiv spoj, postupkom ispiranja (solubilizacija kemijskih sastojaka stijene, minerala ili tla djelovanjem tekućine, poput kiše) lako se prenosi u rijeke, jezera i oceane ili se ugrađuje u organizme živ.

To se ugrađivanje događa u biljkama apsorpcijom fosfata kroz tlo. Dakle, organizmi ga koriste za stvaranje organskih fosfatnih spojeva koji su neophodni za život (odsad organskim fosfatom). U životinjske organizme fosfat ulazi izravnim unosom vode i biomagnifikacijom (proces u kojem se koncentracija spoja povećava duž prehrambenog lanca).

Razgradnja organske tvari razgradnjom organizama dovodi do toga da se organski fosfat vraća u tlo i vodu u svom anorganskom obliku.

Mikroorganizmi koji se nalaze u tlu zauzvrat igraju važnu ulogu u ciklusu fosfora i u njegovoj dostupnosti biljkama putem sljedećih čimbenika:

Uključivanje fosfora u mikrobiološku organsku tvar;
Otapanje anorganskog fosfora;
Povezanost između biljaka i gljivica;
Mineralizacija organskog fosfora.

Uključivanje fosfora u mikrobiološku organsku tvar

Kad se ugradi u žive organizme, fosfor se može imobilizirati, odnosno "zaglaviti" je i tijekom tog razdoblja ciklus tih molekula se prekida. Njegovo puštanje, kako bi se ciklus mogao nastaviti, može se dogoditi kroz sljedeće pojave:

Poremećaj mikrobnih stanica;
Klimatske varijacije i upravljanje tlom;
Interakcije s mikrofaunom, koje kada se hrane mikroorganizmima, oslobađaju različite hranjive sastojke u tlu.

Ugradnja fosfora u žive organizme ima neke prednosti. Na primjer, ovaj postupak sprječava njegovo fiksiranje na dulje vrijeme u mineralima tla (odakle bi se uklonio samo vremenskim utjecajima), povećavajući učinkovitost gnojidbe fosfatima.

Solubilizacija anorganskog fosfora

Bakterije i gljivice, uključujući mikorize, izlučuju organske kiseline koje djeluju izravnim otapanjem anorganskog fosfora.

Mnogi su mikroorganizmi u tlu opisani kao sposobni otapati različite vrste kamenih fosfata;
Najveći mehanizam otapanja je djelovanje organskih kiselina koje sintetiziraju bakterije.
Te kiseline koje proizvode organizmi izvrstan su generator H + iona koji su sposobni otopiti mineralni fosfat i učiniti ga dostupnim biljkama.

Povezanost biljaka i gljivica

Pojavljuje se putem mikoriza, koje su bakterije povezane s korijenjem biljaka, a koje promiču uzajamnost između biljnih korijena i gljivica u tlu, tako da biljka fotosintezom daje gljivama energiju i ugljik te se one vraćaju favorizira upijanjem mineralnih hranjivih sastojaka i njihovim prijenosom u korijenje biljaka.

Mineralizacija organskog fosfora

Pored fosfora mikrobne organske tvari, uloga fosfata solubilizirajućih mikroorganizama i gljivica povezanih s korijenjem, proizvodnja enzima od strane nekih mikroorganizama i biljaka odgovorna je za mineralizaciju organskog fosfora, koji se pretvara u organski fosfor. anorganski fosfor.

Jednom u jezerima i morima, osim što ga organizmi apsorbiraju, fosfor se može ugraditi u stijene zatvarajući ciklus.

Ciklus fosfora obično je dug. Jedan atom može provesti i do 100 000 godina dok se biciklira, dok se ponovno ne slegne stvarajući stijene. Fosfor može ostati povezan sa sedimentima više od 100 milijuna godina.

Problemi

Ljudska je aktivnost sve više mijenjala prirodni ciklus ovog makronutrijenta, bilo kroz aktivnosti poput rudarstva ili široke upotrebe gnojiva.

Višak fosfora kada se iscuri u vodotoke na kraju povećava bioraspoloživost ove hranjive tvari u vodenom okolišu i, kao posljedicu, može pojačati razvoj algi. Na primjer, sve veći broj algi u jezeru smanjit će količinu svjetlosti koja prodire u ovaj okoliš (drastično smanjujući trofičku zonu), šteteći ostalim lokalnim organizmima. Taj se postupak naziva eutrofikacija (više o utjecaju upotrebe gnojiva na proces eutrofikacije možete pročitati u članku: "Što su gnojiva?").