Fosforcyklus: forstå, hvordan det fungerer

Den fosforbiogeokemiske cyklus har været mere og mere menneskelig interferens

Fosfor cyklus

For at forstå, hvordan fosforcyklussen fungerer først, skal du kende dens hovedkomponent: fosfor (P). Fosfor er et kemisk element, der reagerer meget let med andre. Af denne grund findes det ikke naturligt uden at være knyttet til et andet element. Det er også en af ​​de mest essentielle komponenter i naturen - for at give dig en idé, kan den prale af andenpladsen (lige bag calcium) i overflod i humane væv.

Funktioner i kroppen

I organismer er det også en væsentlig komponent i celler, der er en del af DNA- og RNA-molekylerne. Nogle af dens funktioner i organismen er:

  • være en del af strukturen af ​​knogler og tænder (giver dem større styrke)
  • deltage i reaktioner med organiske molekyler dannet af hydrogen, ilt og kulstof (kaldet glycider);
  • handle i muskelsammentrækning.
Nogle af de vigtigste kulhydrater er glucose, saccharose, stivelse og cellulose.

Den enkleste

Den biogeokemiske cyklus (kaldet på denne måde, fordi den omfatter både den kemiske, geologiske og biologiske del af økosystemet) af fosfor anses for at være en af ​​de enkleste, og dette skyldes, at dette element ikke findes i atmosfæren, men i stedet derudover bestanddel af klipper af jordskorpen. Af denne grund er dens cyklus ikke klassificeret som atmosfærisk, som for eksempel med nitrogencyklussen. I dette tilfælde er det klassificeret som sedimentært.

En anden grund, der får det til at betragtes som den enkleste biogeokemiske cyklus, er at den eneste fosforforbindelse, der virkelig er vigtig for levende væsener, er fosfat, der består af foreningen af ​​et fosforatom med tre ilt (PO43-).

Fosfatgrupper

I forhold til levende celler er en vigtig funktion af fosfatgrupper deres ydeevne som et energilager. Denne energi lagres i kemiske bindinger af ATP-molekyler, adenosintrifosfat, fra metabolismen (eller nedbrydningen) af kulhydratmolekylerne; en proces, der genererer energi. Denne lagrede energi kan derefter overføres til at udføre enhver cellulær proces.

Disse samme phosphatgrupper er også i stand til at aktivere og deaktivere cellulære enzymer, der katalyserer forskellige kemiske reaktioner. Derudover er fosfor også vigtigt for dannelsen af ​​molekyler kaldet phospholipider, som er hovedkomponenterne i cellemembraner; membraner, der omgiver cellerne eksternt med tre hovedfunktioner: belægning, beskyttelse og selektiv permeabilitet (vælger hvilke stoffer der kommer ind i og forlader cellen).

Cyklussen

match cyklus

Hovedreservoiret af fosfor i naturen er klipper, der kun frigives fra dem gennem forvitring. Forvitring er et sæt fænomener (hvad enten det er fysisk, kemisk eller biologisk), der fører til nedbrydning og ændring af klippernes kemiske og mineralogiske sammensætning, omdanner dem til jord og frigiver fosfat.

Fordi det er en opløselig forbindelse, transporteres den let til floder, søer og oceaner ved udvaskningsprocessen (opløseliggørelse af de kemiske bestanddele i en klippe, mineral eller jord ved hjælp af en væske, såsom regn) eller inkorporeres i organismer i live.

Denne inkorporering forekommer i planter ved absorption af fosfat gennem jorden. Således bruges det af organismer til at danne organiske fosfatforbindelser, der er livsvigtige (fremover kaldet organisk fosfat). I dyreorganismer trænger fosfat ind gennem direkte vandindtag og gennem biomagnifikation (en proces, hvor koncentrationen af ​​en forbindelse stiger langs fødekæden).

Nedbrydningen af ​​organisk materiale ved nedbrydning af organismer får organisk fosfat til at blive returneret til jorden og vandet i sin uorganiske form.

De mikroorganismer, der findes i jorden, spiller igen vigtige roller i fosforcyklussen og i dens tilgængelighed for planter gennem følgende faktorer:

  1. Inkorporering af fosfor i mikrobielt organisk materiale;
  2. Opløsning af uorganisk fosfor;
  3. Forbindelse mellem planter og svampe
  4. Mineralisering af organisk fosfor.

Inkorporering af fosfor i mikrobielt organisk materiale

Når fosfor inkorporeres i levende organismer, kan det immobiliseres, det vil sige, det "sidder fast", og i løbet af denne periode afbrydes disse molekylers cyklus. Dets frigivelse, så cyklussen kan fortsætte, kan ske gennem følgende fænomener:
  • Forstyrrelse af mikrobielle celler;
  • Klimatiske variationer og jordforvaltning
  • Interaktioner med mikrofaunaen, der frigiver forskellige næringsstoffer i jorden, når de fodres med mikroorganismer.

Der er nogle fordele ved at inkorporere fosfor i levende organismer. For eksempel undgår denne proces sin fiksering i lange perioder i jordmineraler (hvorfra den kun fjernes ved forvitring), hvilket øger effektiviteten af ​​fosfatgødning.

Opløsning af uorganisk fosfor

Bakterier og svampe, herunder mycorrhizae, udskiller organiske syrer, der virker ved direkte opløsning af uorganisk fosfor.

  • Mange jordmikroorganismer er beskrevet som i stand til at opløse forskellige typer stenfosfater;
  • Den største opløsningsmekanisme er virkningen af ​​organiske syrer syntetiseret af bakterier.
  • Disse syrer produceret af organismer er store generatorer af H + -ioner, der er i stand til at opløse mineralphosphat og gøre det tilgængeligt for planter.

Forbindelse mellem planter og svampe

Det sker gennem mycorrhizae, som er bakterier forbundet med planterødder, der fremmer gensidighed mellem planterødder og jordsvampe, så planten giver energi og kulstof til svampene gennem fotosyntese, og de vender tilbage favør ved at absorbere mineralske næringsstoffer og overføre dem til planterødderne.

Mineralisering af organisk fosfor

Ud over fosfor af mikrobielt organisk stof er rollen som fosfatopløsende mikroorganismer og svampe forbundet med rødder, produktionen af ​​enzymer af nogle mikroorganismer og planter ansvarlig for mineraliseringen af ​​organisk fosfor, som omdannes til organisk fosfor. uorganisk fosfor.

En gang i søer og hav kan fosfor, ud over at blive absorberet af organismer, indarbejdes i klipperne og lukke kredsløbet.

Fosforcyklussen har tendens til at være lang. Et enkelt atom kan bruge op til 100.000 år på at blive cyklet, indtil det sætter sig igen og generere klipperne. Fosfor kan forblive forbundet med sedimenter i mere end 100 millioner år.

Problemer

I stigende grad har menneskelig aktivitet ændret den naturlige cyklus af dette makronæringsstof, hvad enten det er gennem aktiviteter som minedrift eller den store brug af gødning.

Overskuddet af fosfor, når det udvaskes i vandløb, ender med at øge biotilgængeligheden af ​​dette næringsstof i vandmiljøet og som følge heraf kan det intensivere udviklingen af ​​alger. Et stigende antal alger i en sø reducerer f.eks. Mængden af ​​lys, der trænger ind i dette miljø (drastisk reducerer den trofiske zone) og skader andre lokale organismer. Denne proces kaldes eutrofiering (du kan læse mere om indflydelsen af ​​brugen af ​​gødning på eutrofieringsprocessen i artiklen: "Hvad er gødning?").

Se også nogle fotos af denne effekt:

EutrofieringEutrofieringEutrofiering

Original text