Biogeokemični cikel fosforja trpi vedno več človekovih motenj

Da bi razumeli, kako najprej deluje cikel fosforja, morate poznati njegovo glavno sestavino: fosfor (P). Fosfor je kemični element, ki zelo enostavno reagira z drugimi. Iz tega razloga ga naravno ne najdemo, ne da bi bil povezan z nekim drugim elementom. Je tudi ena najpomembnejših sestavin v naravi - da se vam zdi ideja, se ponaša z drugim mestom (takoj za kalcijem) v številčnosti v človeških tkivih.

Funkcije v telesu

V organizmih je tudi bistvena sestavina celic, saj je del molekul DNA in RNA. Nekatere njegove funkcije v organizmu so:

biti del strukture kosti in zob (jim dati večjo moč);
sodelujejo v reakcijah z organskimi molekulami, ki jih tvorijo vodik, kisik in ogljik (imenovani glicidi);
delujejo pri krčenju mišic.

Nekateri glavni ogljikovi hidrati so glukoza, saharoza, škrob in celuloza.

Najenostavnejši

Biogeokemični ciklus (imenovan tako, ker zajema tako kemični, geološki kot biološki del ekosistema) fosforja velja za enega najpreprostejših, kar je posledica dejstva, da tega elementa ni v ozračju, ampak je namesto njega poleg tega sestavni del kamnin zemeljske skorje. Iz tega razloga njegov cikel ni razvrščen kot atmosferski, kot na primer pri dušikovem krogu. V tem primeru je razvrščen kot sediment.

Drug razlog, zaradi katerega ga je treba šteti za najpreprostejši biogeokemični krog, je, da je edina fosforjeva spojina, ki je resnično pomembna za živa bitja, fosfat, sestavljen iz zveze fosforjevega atoma s tremi kisiki (PO43-).

Fosfatne skupine

V zvezi z živimi celicami je pomembna funkcija fosfatnih skupin njihovo delovanje kot zaloge energije. Ta energija je shranjena v kemičnih vezah molekul ATP, adenozin trifosfata, iz presnove (ali razgradnje) molekul ogljikovih hidratov; proces, ki ustvarja energijo. To shranjeno energijo lahko nato prenesemo, da izvedemo kateri koli celični proces.

Te iste fosfatne skupine lahko tudi aktivirajo in deaktivirajo celične encime, ki katalizirajo različne kemične reakcije. Poleg tega je fosfor pomemben tudi za tvorbo molekul, imenovanih fosfolipidi, ki so glavne sestavine celičnih membran; membrane, ki celice zunaj obdajajo s tremi glavnimi funkcijami: prevleko, zaščito in selektivno prepustnostjo (izbere, katere snovi vstopijo v celico in jo zapustijo).

Cikel

Glavni rezervoar fosforja v naravi so kamnine, ki se iz njih sproščajo le z vremenskimi vplivi. Preperevanje je skupek pojavov (fizičnih, kemičnih ali bioloških), ki vodijo do razgradnje in spreminjanja kemijske in mineraloške sestave kamnin, ki jih pretvorijo v tla in sproščajo fosfat.

Ker je topna spojina, jo s postopkom izpiranja (raztapljanje kemičnih sestavin kamnine, minerala ali zemlje z delovanjem tekočine, kot je dež) zlahka prenese v reke, jezera in oceane ali pa se vključi v organizme živ.

Ta vključitev se v rastlinah zgodi z absorpcijo fosfata skozi tla. Tako ga organizmi uporabljajo pri tvorbi organskih fosfatnih spojin, ki so bistvene za življenje (odslej se imenuje organski fosfat). V živalske organizme fosfat vstopi z neposrednim vnosom vode in z biomagnifikacijo (postopek, pri katerem se koncentracija spojine poveča po prehranjevalni verigi).

Razkroj organske snovi z razpadajočimi organizmi povzroči, da se organski fosfat vrne v tla in vodo v svoji anorganski obliki.

Mikroorganizmi, ki jih najdemo v tleh, igrajo pomembno vlogo v ciklu fosforja in v njegovi dostopnosti rastlinam z naslednjimi dejavniki:

Vključitev fosforja v mikrobiološko organsko snov;
Raztapljanje anorganskega fosforja;
Povezava med rastlinami in glivami;
Mineralizacija organskega fosforja.

Vključitev fosforja v mikrobiološko organsko snov

Ko se fosfor vgradi v žive organizme, ga je mogoče imobilizirati, to pomeni, da se "zatakne", v tem obdobju pa se krog teh molekul prekine. Njegova sprostitev, da se cikel lahko nadaljuje, se lahko zgodi skozi naslednje pojave:

Motnje mikrobnih celic;
Podnebne razlike in upravljanje tal;
Interakcije z mikrofavno, ki pri prehranjevanju z mikroorganizmi sproščajo različna hranila v tleh.

Vključevanje fosforja v žive organizme ima nekaj prednosti. Tako se na primer s tem postopkom dolgo časa ne fiksira v mineralnih tleh (iz katerih bi ga odstranili le z vremenskimi vplivi), kar poveča učinkovitost gnojenja s fosfati.

Solubilizacija anorganskega fosforja

Bakterije in glive, vključno z mikorizo, izločajo organske kisline, ki delujejo z neposrednim raztapljanjem anorganskega fosforja.

Številni mikroorganizmi v tleh so opisani kot sposobni raztapljati različne vrste kamnitih fosfatov;
Največji mehanizem raztapljanja je delovanje organskih kislin, ki jih sintetizirajo bakterije.
Te kisline, ki jih proizvajajo organizmi, so odlični generatorji ionov H +, ki lahko raztopijo mineralni fosfat in ga dajo na voljo rastlinam.

Povezava med rastlinami in glivami

Pojavi se preko mikoriz, ki so bakterije, povezane z rastlinskimi koreninami, ki spodbujajo vzajemnost med rastlinskimi koreninami in glivami v tleh, tako da rastlina glivam s pomočjo fotosinteze zagotavlja energijo in ogljik, ki se vrnejo nazaj favorizirajte tako, da absorbirate mineralna hranila in jih prenesete v rastlinske korenine.

Mineralizacija organskega fosforja

Poleg fosforja mikrobiološke organske snovi, vloge fosfatnih solubilizirajočih mikroorganizmov in gliv, povezanih s koreninami, je proizvodnja mineralov nekaterih mikroorganizmov in rastlin odgovorna za mineralizacijo organskega fosforja, ki se spremeni v organski fosfor. anorganski fosfor.

Ko pride v jezera in morja, se lahko fosfor poleg tega, da ga organizmi absorbirajo, vgradi v kamnine in tako zaključi krog.

Cikel fosforja je ponavadi dolg. En sam atom lahko preživi do 100.000 let kolesarjenja, dokler se spet ne usede in ustvari kamnine. Fosfor lahko ostane povezan s sedimenti več kot 100 milijonov let.

Težave

Človeška dejavnost je vedno bolj spreminjala naravni cikel tega makrohranila, bodisi z dejavnostmi, kot sta rudarstvo ali široka uporaba gnojil.

Presežek fosforja pri izpiranju v vodne tokove na koncu poveča biološko uporabnost tega hranila v vodnem okolju in posledično lahko okrepi razvoj alg. Na primer, vedno večje število alg v jezeru bo zmanjšalo količino svetlobe, ki prodira v to okolje (drastično zmanjšalo trofično območje) in škodovalo drugim lokalnim organizmom. Ta postopek se imenuje evtrofikacija (več o vplivu uporabe gnojil na postopek evtrofikacije lahko preberete v članku: "Kaj so gnojila?").