Biogeochemický cyklus fosforu trpí čoraz viac ľudskými interferenciami

Aby ste pochopili, ako fosforový cyklus funguje ako prvý, musíte poznať jeho hlavnú zložku: fosfor (P). Fosfor je chemický prvok, ktorý veľmi ľahko reaguje s ostatnými. Z tohto dôvodu sa nenachádza prirodzene bez väzby na nejaký iný prvok. Je to tiež jedna z najdôležitejších zložiek v prírode - pre predstavu, môže sa pochváliť druhým miestom (hneď za vápnikom) v hojnom množstve v ľudských tkanivách.

Funkcie v tele

V organizmoch je tiež nevyhnutnou súčasťou buniek, pričom je súčasťou molekúl DNA a RNA. Niektoré z jeho funkcií v organizme sú:

byť súčasťou štruktúry kostí a zubov (dodáva im väčšiu pevnosť);
zúčastňovať sa na reakciách s organickými molekulami tvorenými vodíkom, kyslíkom a uhlíkom (nazývané glycidy);
pôsobia v kontrakcii svalov.

Niektoré z hlavných sacharidov sú glukóza, sacharóza, škrob a celulóza.

Najjednoduchšie

Biogeochemický cyklus (nazývaný týmto spôsobom, pretože zahŕňa chemickú, geologickú aj biologickú časť ekosystému) fosforu sa považuje za jeden z najjednoduchších. Je to spôsobené tým, že tento prvok sa nenachádza v atmosfére, ale naopak. prídavok, zložka hornín zemskej kôry. Z tohto dôvodu nie je jeho cyklus klasifikovaný ako atmosférický, ako napríklad v prípade dusíkového cyklu. V tomto prípade je klasifikovaný ako sedimentárny.

Ďalším dôvodom, ktorý vedie k tomu, že je považovaný za najjednoduchší biogeochemický cyklus, je to, že jedinou zlúčeninou fosforu, ktorá je pre živé bytosti skutočne dôležitá, je fosfát zložený zo spojenia atómu fosforu s tromi kyslíkami (PO43-).

Fosfátové skupiny

Vo vzťahu k živým bunkám je dôležitou funkciou fosfátových skupín ich úloha ako zásobníka energie. Táto energia sa ukladá v chemických väzbách molekúl ATP, adenozíntrifosfátu, z metabolizmu (alebo rozkladu) molekúl sacharidov; proces, ktorý generuje energiu. Táto uložená energia sa potom môže preniesť na uskutočnenie akéhokoľvek bunkového procesu.

Tieto rovnaké fosfátové skupiny sú tiež schopné aktivovať a deaktivovať bunkové enzýmy, ktoré katalyzujú rôzne chemické reakcie. Okrem toho je fosfor tiež dôležitý pre tvorbu molekúl nazývaných fosfolipidy, ktoré sú hlavnými zložkami bunkových membrán; membrány, ktoré zvonka obklopujú bunky, majú tri hlavné funkcie: poťahovanie, ochrana a selektívna permeabilita (vyberá, ktoré látky vstupujú do bunky a opúšťajú ju).

Cyklus

Hlavnou zásobárňou fosforu v prírode sú skaly, ktoré sa z nich uvoľňujú iba počasím zvetrávania. Zvetrávanie je súbor javov (či už fyzikálnych, chemických alebo biologických), ktoré vedú k rozpadu a zmene chemického a mineralogického zloženia hornín, ich premene na pôdu a uvoľneniu fosfátu.

Pretože ide o rozpustnú zlúčeninu, ľahko sa prenáša do riek, jazier a oceánov vylúhovacím procesom (solubilizácia chemických zložiek hornín, minerálov alebo pôdy pôsobením kvapaliny, napríklad dažďa) alebo je zabudovaná do organizmov. živý.

K tomuto zabudovaniu dochádza v rastlinách absorpciou fosfátu pôdou. Organizmus ho teda používa na tvorbu organických fosfátových zlúčenín, ktoré sú nevyhnutné pre život (ďalej len organický fosfát). V živočíšnych organizmoch fosfát vstupuje priamym príjmom vody a biomagnifikáciou (proces, pri ktorom sa koncentrácia zlúčeniny zvyšuje v potravinovom reťazci).

Rozklad organických látok rozkladajúcimi sa organizmami vedie k tomu, že sa organický fosfát vracia do pôdy a vody v anorganickej forme.

Mikroorganizmy nachádzajúce sa v pôde zase hrajú dôležitú úlohu v cykle fosforu a v jeho dostupnosti pre rastliny prostredníctvom nasledujúcich faktorov:

Zabudovanie fosforu do mikrobiálnej organickej hmoty;
Solubilizácia anorganického fosforu;
Združenie medzi rastlinami a hubami;
Mineralizácia organického fosforu.

Začlenenie fosforu do mikrobiálnej organickej hmoty

Keď je fosfor zabudovaný do živých organizmov, môže byť imobilizovaný, to znamená, že je „uviaznutý“ a počas tohto obdobia je cyklus týchto molekúl prerušený. K jeho uvoľneniu, aby mohol cyklus pokračovať, môže dôjsť prostredníctvom nasledujúcich javov:

Narušenie mikrobiálnych buniek;
Klimatické variácie a hospodárenie s pôdou;
Interakcie s mikrofaunou, ktorá pri kŕmení mikroorganizmami uvoľňuje v pôde rôzne živiny.

Začlenenie fosforu do živých organizmov má určité výhody. Napríklad tento proces zabraňuje jeho dlhodobej fixácii v pôdnych mineráloch (odkiaľ by sa odstránil iba poveternostnými vplyvmi), a zvyšuje tak účinnosť fosfátového hnojenia.

Solubilizácia anorganického fosforu

Baktérie a huby, vrátane mykoríz, vylučujú organické kyseliny, ktoré pôsobia priamym rozpúšťaním anorganického fosforu.

Mnoho pôdnych mikroorganizmov je opísaných ako schopné rozpúšťať rôzne druhy fosforečnanov hornín;
Najväčším mechanizmom solubilizácie je pôsobenie organických kyselín syntetizovaných baktériami.
Tieto kyseliny produkované organizmami sú skvelými generátormi iónov H +, ktoré sú schopné rozpúšťať minerálny fosfát a sprístupňovať ho rastlinám.

Asociácia rastlín a húb

Vyskytuje sa prostredníctvom mykoríz, čo sú baktérie spojené s koreňmi rastlín, ktoré podporujú vzájomný vzťah medzi koreňmi rastlín a pôdnymi hubami, takže rastlina dodáva fotografiám energiu a uhlík prostredníctvom fotosyntézy. vstrebávanie minerálnych živín a ich prenos do koreňov rastlín.

Mineralizácia organického fosforu

Okrem fosforu mikrobiálnych organických látok je za mineralizáciu organického fosforu, ktorý sa transformuje na organický fosfor, zodpovedná úloha mikroorganizmov a húb, ktoré solubilizujú fosfáty, s koreňmi. Produkcia enzýmov niektorými mikroorganizmami a rastlinami. anorganický fosfor.

Akonáhle sa v jazerách a moriach nachádza fosfor, môže sa okrem toho, že je absorbovaný organizmami, zabudovať do hornín a uzavrieť tak cyklus.

Cyklus fosforu býva dlhý. Jediný atóm môže stráviť na bicykli až 100 000 rokov, kým sa znova usadí a vytvorí horniny. Fosfor môže zostať spojený so sedimentmi viac ako 100 miliónov rokov.

Problémy

Ľudská činnosť čoraz viac mení prirodzený cyklus tejto makroživiny, či už prostredníctvom činností, ako je ťažba alebo široké použitie hnojív.

Nadbytok fosforu po vylúhovaní do vodných tokov vedie k zvýšeniu biologickej dostupnosti tejto živiny vo vodnom prostredí a v dôsledku toho môže zintenzívniť vývoj rias. Zvyšujúci sa počet rias napríklad v jazere zníži množstvo svetla, ktoré preniká do tohto prostredia (drasticky sa zníži trofické pásmo), čo poškodí ďalšie miestne organizmy. Tento proces sa nazýva eutrofizácia (o vplyve používania hnojív na proces eutrofizácie sa viac dočítate v článku: „Čo sú to hnojivá?“).