Den biogeokjemiske syklusen av fosfor har blitt mer og mer menneskelig forstyrrelser

For å forstå hvordan fosforsyklusen fungerer først, må du vite hovedkomponenten: fosfor (P). Fosfor er et kjemisk element som reagerer veldig enkelt med andre. Av denne grunn finnes det ikke naturlig uten å være knyttet til noe annet element. Det er også en av de viktigste komponentene i naturen - for å gi deg en ide, har den andreplassen (like bak kalsium) i overflod i menneskelig vev.

Funksjoner i kroppen

I organismer er det også en viktig komponent i celler, som er en del av DNA- og RNA-molekylene. Noen av funksjonene i organismen er:

være en del av strukturen til bein og tenner (gi dem større styrke);
delta i reaksjoner med organiske molekyler dannet av hydrogen, oksygen og karbon (kalt glycider);
handle i muskelsammentrekning.

Noen av de viktigste karbohydratene er glukose, sukrose, stivelse og cellulose.

Det enkleste

Den biogeokjemiske syklusen (kalt denne måten fordi den omfatter både den kjemiske, geologiske og biologiske delen av økosystemet) av fosfor anses å være en av de enkleste, og dette skyldes at dette elementet ikke finnes i atmosfæren, men er i stedet tillegg, bestanddel av bergarter av jordskorpen. Av denne grunn er syklusen ikke klassifisert som atmosfærisk, som for eksempel med nitrogensyklusen. I dette tilfellet er det klassifisert som sedimentært.

En annen grunn som fører til at den blir betraktet som den enkleste biogeokjemiske syklusen er at den eneste fosforforbindelsen som er veldig viktig for levende vesener, er fosfat, sammensatt av foreningen av et fosforatom med tre oksygen (PO43-).

Fosfatgrupper

I forhold til levende celler er en viktig funksjon av fosfatgrupper deres ytelse som energilager. Denne energien lagres i kjemiske bindinger av ATP-molekyler, adenosintrifosfat, fra metabolismen (eller nedbrytningen) av karbohydratmolekylene; en prosess som genererer energi. Denne lagrede energien kan deretter overføres for å utføre en hvilken som helst mobilprosess.

Disse samme fosfatgruppene er også i stand til å aktivere og deaktivere cellulære enzymer som katalyserer forskjellige kjemiske reaksjoner. I tillegg er fosfor også viktig for dannelsen av molekyler som kalles fosfolipider, som er hovedkomponentene i cellemembraner; membraner som omgir cellene eksternt med tre hovedfunksjoner: belegg, beskyttelse og selektiv permeabilitet (velger hvilke stoffer som kommer inn og ut av cellen).

Syklusen

Hovedreservoaret med fosfor i naturen er bergarter, som bare slippes ut av dem gjennom forvitring. Forvitring er et sett med fenomener (fysiske, kjemiske eller biologiske) som fører til nedbrytning og endring av den kjemiske og mineralogiske sammensetningen av bergartene, transformerer dem til jord og frigjør fosfat.

Fordi det er en løselig forbindelse, blir den lett ført til elver, innsjøer og hav ved utvaskingsprosessen (oppløseliggjøring av de kjemiske bestanddelene i en stein, mineral eller jord ved virkning av en væske, for eksempel regn) eller blir innlemmet i organismer i live.

Denne innlemmelsen skjer i planter ved absorpsjon av fosfat gjennom jorden. Dermed brukes den av organismer til å danne organiske fosfatforbindelser som er essensielle for livet (heretter kalt organisk fosfat). I dyreorganismer kommer fosfat inn gjennom direkte vanninntak og gjennom biomagnifisering (en prosess der konsentrasjonen av en forbindelse øker langs næringskjeden).

Nedbrytningen av organisk materiale ved å spalte organismer fører til at organisk fosfat føres tilbake til jord og vann i sin uorganiske form.

Mikroorganismene som finnes i jorden, spiller i sin tur viktige roller i fosforsyklusen og i tilgjengeligheten for planter gjennom følgende faktorer:

Inkorporering av fosfor i mikrobielt organisk materiale;
Solubilisering av uorganisk fosfor;
Forening mellom planter og sopp;
Mineralisering av organisk fosfor.

Inkorporering av fosfor i mikrobielt organisk materiale

Når fosfor inkorporeres i levende organismer, kan det immobiliseres, det vil si at det "sitter fast", og i løpet av denne perioden blir syklusen til disse molekylene avbrutt. Utgivelsen, slik at syklusen kan fortsette, kan skje gjennom følgende fenomener:

Forstyrrelse av mikrobielle celler;
Klimatiske variasjoner og jordforvaltning;
Interaksjoner med mikrofaunaen, som frigjør forskjellige næringsstoffer i jorden når de spiser på mikroorganismer.

Det er noen fordeler med å innlemme fosfor i levende organismer. For eksempel forhindrer denne prosessen fiksering i lange perioder i jordmineraler (hvorfra den bare vil bli fjernet ved forvitring), noe som øker effektiviteten av fosfatgjødsling.

Solubilisering av uorganisk fosfor

Bakterier og sopp, inkludert mycorrhizae, skiller ut organiske syrer som fungerer ved direkte oppløsning av uorganisk fosfor.

Mange jordmikroorganismer er beskrevet som i stand til å oppløse forskjellige typer bergfosfater;
Den største oppløsningsmekanismen er virkningen av organiske syrer som er syntetisert av bakterier.
Disse syrene produsert av organismer er store generatorer av H + -ioner, som er i stand til å oppløse mineralfosfat og gjøre det tilgjengelig for planter.

Forening mellom planter og sopp

Det skjer gjennom mycorrhizae, som er bakterier assosiert med planterøtter som fremmer gjensidig tilnærming mellom planterøtter og jordsopp, slik at planten gir energi og karbon til soppene gjennom fotosyntese, og de kommer tilbake favorisere ved å absorbere mineral næringsstoffer og overføre dem til planterøtter.

Mineralisering av organisk fosfor

I tillegg til fosfor av mikrobielt organisk materiale, er rollen som fosfatoppløsende mikroorganismer og sopp assosiert med røtter, produksjonen av enzymer av enkelte mikroorganismer og planter ansvarlig for mineraliseringen av organisk fosfor, som omdannes til organisk fosfor. uorganisk fosfor.

En gang i innsjøer og hav kan fosfor, i tillegg til å bli absorbert av organismer, bli innlemmet i bergartene og stenge syklusen.

Fosforsyklusen har en tendens til å være lang. Et enkelt atom kan bruke opp til 100.000 år på å bli syklet, til det legger seg igjen og genererer bergarter. Fosfor kan forbli assosiert med sedimenter i mer enn 100 millioner år.

Problemer

Menneskelig aktivitet har i økende grad endret den naturlige syklusen til dette makronæringsstoffet, enten det er gjennom aktiviteter som gruvedrift eller bred bruk av gjødsel.

Overskuddet av fosfor når det lekkes ut i vassdrag ender med å øke biotilgjengeligheten av dette næringsstoffet i vannmiljøet og som en konsekvens kan intensivere utviklingen av alger. Et økende antall alger i en innsjø, for eksempel, vil redusere mengden lys som trenger inn i dette miljøet (drastisk redusere den trofiske sonen), og skade andre lokale organismer. Denne prosessen kalles eutrofiering (du kan lese mer om innflytelsen av bruk av gjødsel på eutrofieringsprosessen i artikkelen: "Hva er gjødsel?").