CICLUL FOSFORULUI: CARACTERISTICI, ETAPE, MODIFICĂRI, IMPORTANȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Ciclul de fosfor este depozitarea și circulația acestui element prin hidrosfera, litosfera, organismele vii, și atmosfera. Este un ciclu biogeochimic de tip sedimentar a cărui fază de depozitare are loc mai ales pe fundul mării.

Ciclul începe cu expunerea rocilor fosfat la acțiunea erozivă a apei, vântului și organismelor vii. Când roca se poartă, ea fragmentează și poartă particulele care transportă fosfații, care sunt încorporate în sol sau sunt târâte în corpuri de apă.

Ciclul fosforului complet. Sursa: BonniemfIncorporează lucrările NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosforul absorbit ca fosfați de plante prin rădăcinile lor este integrat în corpul tău și utilizat în metabolism. Astfel, trece de la stadiul geologic al ciclului la faza biologică în care circulă prin alimente sau pe pânze trofice.

Această etapă începe atunci când animalele erbivore consumă plante și obțin fosfor din ele. Acest element trece apoi la carnivorele care se hrănesc cu ierbivorele și se întorc în sol prin excremente sau când organismele mor și se descompun.

Pe de altă parte, fosforul sub formă de fosfați este atras în lacuri și oceane, trecând la stadiul său hidrologic. În plus, fosfații dizolvați în apă trec la stadiul biologic atunci când sunt absorbiți de fitoplancton și intră pe pânzele alimentare alimentare.

Ulterior, fosforul este eliberat prin excremente sau descompunerea ființelor vii și este integrat din nou în stadiul hidrologic. În această fază, poate circula cu curenți oceanici sau se poate așeza pe sedimentele fundului oceanic.

Când fosforul merge pe fundul mării, straturile de sedimente se acumulează, iar straturile inferioare sfârșesc îngropate la adâncimi mari. Aici se produc presiuni și temperaturi ridicate care formează rocă nouă bogată în fosfor, care va fi expusă din nou pentru a continua ciclul.

Acest ciclu poate fi modificat de activitatea umană datorită încorporării unor cantități suplimentare de fosfor care poluează mediul care provoacă eutrofizarea.

caracteristici

Meci

Acesta este un element chimic nemetalic care este reprezentat de simbolul P și care nu este de natură pură, deoarece se oxidează rapid. Când se produce acest proces, eliberează energie termică și produce lumină, motiv pentru care i s-a dat numele de fosfor („purtător de lumină” în limba greacă).

În natură se găsește sub formă de molecule anorganice de fosfor sau ca parte a organismelor vii.

Ciclul tău

Ciclul fosforului este un ciclu biogeochimic sedimentar strâns legat de ciclul apei, carbonului, calciului, fierului și aluminiului. Se numește sedimentar, deoarece majoritatea rezervelor sale se află în sedimentele marine și în rocile fosfatate ale scoarței terestre.

Expunere

Rocile fosfat care se formează în adâncimile Pământului, sunt transportate pe suprafața pământului prin mișcările plăcilor tectonice. Când se întâmplă acest lucru, aceștia sunt expuși la acțiunea agenților fizici, cum ar fi ploaia și vântul, precum și cei biologici.

Rocă fosfatată. Sursa: David Stanley din Nanaimo, Canada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Un alt mod de eliberare a fosforului din depozitul său subteran este prin activitatea vulcanică, cauzată și de mișcările tectonice.

Eroziune

Pe măsură ce rocile fosfat sunt expuse mediului extern pe suprafața pământului, procesul de eroziune are loc. Astfel, roca este crăpată și fragmentată de diferențele de temperatură, ploaie, vânt și acțiunea ființelor vii, iar fosforul devine parte a solului sau se deplasează spre alte locuri.

Transport

Principalul agent eroziv este apa, care transferă fosforul în alte puncte din litosferă și în final în oceane.

Absorbție și eliberare biologică

Cea mai mare parte a fosforului din sol este într-o formă insolubilă și, prin urmare, nu poate fi folosită de plante. Acest fosfor este aderat la particule de argilă, hidroxizi de fier și aluminiu sau sub formă de calciu, feric sau alt fosfat.

Astfel, într-un hectar de sol pot exista între 2 și 10 tone de fosfor, însă plantele pot utiliza doar 3 până la 15 kg. Fosforul solubil este absorbit prin rădăcini și trece în corpul plantei unde este utilizat în diverse procese metabolice.

Fosforul este integrat în structura plantelor, formând proteine, ATP, ADN și alte molecule. În mod similar, atunci când se dizolvă în apa de mare, este absorbit de fitoplancton în oceane.

Fosforul face parte din lanțurile trofice atunci când plantele și fitoplanctonul sunt consumate de ierbivore și acestea de carnivore. Ulterior, este eliberată de organismele vii, fie prin excreta lor, fie când moare.

Sedimentarea și acumularea

Fosforul din oceane este depus pe fundul mării, devenind parte a sedimentelor care vor fi depuse în straturi succesive.

Litiere și depozitare

Rocile se formează atunci când sedimentele din părțile cele mai adânci ale scoarței terestre sunt supuse unor presiuni și temperaturi ridicate (litifiere). Acest lucru se întâmplă deoarece greutatea sedimentelor superioare determină compactarea celor inferioare.

Particulele care formează rocile sunt ținute împreună datorită cristalizării oxizilor, silicei și a altor substanțe, proces cunoscut sub numele de cimentare. În acest fel, se formează așa-numitele roci sedimentare, printre care se află și fosforit, care conține până la 20-30% fosfați.

Dacă rocile sedimentare sunt supuse unor procese cu temperaturi și presiuni mai ridicate, acestea se dizolvă, făcând parte din rocile metamorfice și igiene (18%). Există, de asemenea, fosfați în rocile calcaroase de până la 0,18% și chiar și în roci de gresie până la 0,27%.

Durata ciclului

Viteza cu care o moleculă de fosfor completează ciclul depinde de tipul de rezervor considerat. De exemplu, în apele de coastă, o moleculă de fosfor poate fi mobilizată la fiecare 9 luni și în sedimentele marine adânci poate dura mai mult de 11.000 de ani.

Etapele ciclului fosforului

Cea mai mare reciclare a fosforului are loc între organismele vii și apă sau sol, în funcție de tipul de ecosistem. Trece prin trei etape, care sunt:

- Geologic

Cele mai importante rezerve de fosfor în această etapă a ciclului se găsesc în sedimentele marine și în sol. Este prezent și în rocile fosfatate ale subsolului și în excrementele păsărilor de mare (guano).

Rocile fosfat sunt formate din sedimente marine, care sunt roci sedimentare care conțin până la 30% fosfați. Când erodează, fosfații devin parte a solului.

În mod similar, eroziunea solului și a rocilor trage fosfații în corpurile de apă și ajunge până la ocean unde sunt absorbite de organismele marine. Pe de altă parte, o proporție relativ mică de fosfați din sol se dizolvă în apă și sunt absorbite de plante.

- Hidrologice

Etapa hidrologică a ciclului fosforului menține un schimb permanent cu continentul și cu organismele care locuiesc în lumea acvatică. Cea mai mare cantitate de fosfor se găsește în apele adânci ale oceanului sub formă de fosfat dizolvat.

Fosforul prezent în apele de suprafață este absorbit de organismele vii și, prin urmare, face parte din stadiul biologic.

Bilete

Se estimează că aproximativ 10 milioane de tone de fosfor intră în corpurile de apă anual. Acesta intră în stadiul hidrologic târât de curenții de apă, în principal de scurgerea din apa de ploaie.

În acest fel ajunge la râuri și de acolo către lacuri și oceane, precum și un procent mic din praful atmosferic care este depus în oceane sau în alte corpuri de apă.

Circulaţie

Fosforul circulă în oceane, în special în straturile inferioare mai reci, cu toate acestea, în zonele aflate în adăpost, ajunge la suprafață. Suprafețele sunt zone în care apele reci adânci cresc, transportând fosfați și alți nutrienți.

În aceste zone, disponibilitatea fosfaților este abundentă, ceea ce favorizează dezvoltarea fitoplanctonului care atrage un număr mare de pești care se hrănesc cu acesta.

Plecări

Deoarece fosforul nu formează compuși volatili (gaze) în ocean, acesta nu poate fi schimbat direct cu atmosfera. Prin urmare, singurele ieșiri din stadiul hidrologic sunt formarea rocilor sau pescuitul (prin păsări de mare sau acțiunea omului).

În primul caz, fosforul dizolvat în mare sau din excremente sau corpuri moarte ale ființelor vii, este depus pe fundul mării. În timp, aceste sedimente sunt acoperite de alte straturi și se consolidează sub formă de roci fosfatate care vor fi ulterior expuse la suprafața pământului.

La rândul lor, păsările de mare consumă pește și transportă fosfor pe pământ prin excremente (guano) sau prin moarte. În timp ce ființa umană extrage cantități mari de fosfor din oceane prin pescuit, deoarece oasele peștilor sunt compuse din 35% din acest element.

- Biologic

Odată ce fosforul intră în lanțurile trofice sau în lanțurile alimentare, acesta face parte din stadiul biologic al ciclului fosforului. Aceasta începe când fosfații absorbiți de plante sau de fitoplancton formează proteine ​​și alte molecule vitale.

Fosforul circulă apoi când plantele și fitoplanctonul sunt consumate de ierbivore și acestea de carnivore. Se deplasează apoi prin excreți și prin descompunerea corpurilor organismelor moarte de bacterii și ciuperci.

Deși cantitatea de fosfor în stadiul biologic este relativ mică, joacă un rol fundamental. Astfel, aproximativ 80% din fosforul total din corpul unei ființe vii este alcătuit din hidroxiapatită (Ca5 (PO4) 3 OH).

Acest mineral constituie aproximativ 70% din oasele vertebrate, iar smalțul dinților este, de asemenea, format dintr-o proporție mare din acest mineral fosfat.

Plecări

Din acest stadiu, fosforul își continuă ciclul spre stadiile hidrologice și geologice, prin moartea organismelor sau a excremente lor. La fel, ființele umane intervin în ciclul fosforului, extrăgându-l din pământ și mare pentru a-l folosi ca materie primă industrială sau ca îngrășământ.

Guano

O sursă importantă de fosfor din stadiul biologic este excreția de păsări de mare, numită guano, care conține aproximativ 4% fosfați.

Acumularea de guano. Sursa: Alex Proimos din Sydney, Australia / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Păsările de mare care mănâncă pește formează mari colonii de coastă, iar excremente lor se acumulează în cantități enorme în habitatele lor. Aceste excremente sunt deosebit de bogate în fosfați și au fost folosite de oameni ca îngrășământ.

alterări

Alterarea fundamentală a ciclului fosforului este accelerarea sa datorată activității umane. Fosfatii sunt unul dintre principalii poluanți din apele uzate, provocând modificări ale ciclului fosforului prin încorporarea unor cantități suplimentare în ecosisteme.

eutrofizarea

Fosfatii sunt încorporați în canalizare datorită utilizării detergenților care încorporează fosfat de trisodiu. Acești compuși, atunci când sunt combinați cu apa, formează fosfați asimilabili de ființele vii.

Eutrofizare. Sursa: F. lamiot (lucrare proprie) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Pe măsură ce intră cantități mari din acești fosfați asimilabili, populațiile de alge și plante acvatice cresc considerabil. Acest dezechilibru ecologic sfârșește consumând oxigenul dizolvat în apă, provocând moartea peștilor și a altor organisme.

Calitatea apei

Excesul de fosfați din apă afectează calitatea consumului uman, reducând astfel sursele de apă dulce.

Importanţă

Esențial pentru viață

Fosforul este o parte centrală a ATP (adenozina trifosfat), care este molecula prin care energia este stocată și transmisă în celule. Pe de altă parte, ADN-ul (acid dezoxiribonucleic), care este molecula responsabilă de transmiterea informațiilor genetice, include o grupare fosfat.

Dieta și sănătatea

Fosforul este un element esențial pentru sănătate, ținând cont de faptul că este al doilea din abundență în organism. Este, de asemenea, un element fundamental al dinților și oaselor, în strânsă legătură cu vitaminele complexului B.

În plus, joacă un rol important în funcționarea rinichilor, mușchilor (inclusiv a inimii) și în sistemul nervos (semnale nervoase).

Materii prime pentru industrie

În industrie, fosfații sunt folosiți în diverse scopuri, de exemplu, în industria alimentară, sunt folosiți ca agenți de stabilizare și stabilizatori. Fosforul este un ingredient cheie în realizarea chibriturilor, a focurilor de artificii și a semnalelor luminoase.

În mod similar, este utilizat în producția de aliaje metalice, uleiuri industriale și ca fosfat de trisodiu, este utilizat în detergenți.

îngrăşăminte

Fosforul este o componentă importantă în îngrășăminte și îngrășăminte utilizate în agricultură, utilă în special pentru a induce înflorirea în culturi. Producția de îngrășăminte este responsabilă pentru aproximativ 90% din cererea de fosfați.

insecticide

Fosfatii organici sunt sub formă de esteri ai acidului fosforic și, în majoritatea cazurilor, au efect neurotoxic, motiv pentru care sunt folosiți pentru a face insecticide.

Referințe

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Enciclopedia ecologiei și a managementului mediului.
2. Margalef, R. (1974). Ecologie. Ediții Omega.
3. Miller, G. și TYLER, JR (1992). Ecologie și mediu. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP și Warrett, GW (2006). Fundamentele ecologiei. A cincea ediție. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Ciclul global al fosforului. Tratat de geochimie.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P și Fang, J. (2016). Fosforul acumulează la nivel mondial mai mult decât azot în ecosistemele de apă dulce sub impact antropic ”. Scrisori de ecologie.