FOSZFOR CIKLUS: JELLEMZŐK, SZAKASZOK, VÁLTOZÁSOK, FONTOSSÁG - BIOLÓGIA - 2026

A foszfor ciklus az elem tárolása és keringése a hidroszférán, a litoszférán, az élő szervezeteken és a légkörön keresztül. Ez egy üledékes típusú biogeokémiai ciklus, amelynek tárolási fázisa elsősorban a tengerfenékön zajlik.

A ciklus azzal kezdődik, hogy a foszfátkövek ki vannak téve a víz, a szél és az élő szervezetek eróziós hatásának. Amikor a szikla kopódik, a foszfátokat hordozó részecskék fragmentálódnak és hordozzák azokat, amelyeket beépítenek a talajba vagy behúzzák a víztestekbe.

Teljes foszfor ciklus. Forrás: A BonniemfIncorporate a NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA munkájából (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

A növények által a gyökerek révén foszfátokként felszívott foszfor beépül a testébe, és felhasználásra kerül az anyagcserében. Így a ciklus geológiai stádiumától a biológiai fázisig megy át, ahol táplálékon vagy trofikus hálókon keresztül áramlik.

Ez a szakasz akkor kezdődik, amikor a növényevő állatok növényeket fogyasztanak, és foszfort kapnak tőlük. Ez az elem ezután a húsevő állatoknak táplálkozik, és távozik a talajba ürülék útján, vagy amikor az organizmusok meghalnak és bomlanak.

Másrészt a foszfát formájában lévő foszfor a tavakba és az óceánba kerül, hidrológiai stádiumába haladva. Ezenkívül a vízben oldott foszfátok továbbjutnak a biológiai szakaszba, amikor a fitoplankton felszívja őket, és belépnek a tengeri élelmezési hálóba.

Ezt követően a foszfor az élőlények ürülékén vagy bomlásán keresztül szabadul fel, és ismét beilleszkedik a hidrológiai szakaszba. Ebben a fázisban az óceánáramokkal keringhet, vagy az óceánfenék üledékein lerakódhat.

Amikor a foszfor a tengerfenékhez jut, az üledékrétegek felhalmozódnak, és az alsó rétegek nagy mélységben eltemethetők. Itt magas nyomás és hőmérséklet alakul ki, amelyek új foszforban gazdag kőzetet képeznek, amelyet ismét kitennek a ciklus folytatása érdekében.

Ezt a ciklust az emberi tevékenység megváltoztathatja, mivel extra mennyiségű, az eutrofizációt okozó környezetet szennyező foszfor kerül beépítésre.

jellemzők

A meccs

Ez egy nemfémes kémiai elem, amelyet a P szimbólum ábrázol, és amely természeténél fogva nem tiszta, mivel gyorsan oxidálódik. Amikor ez a folyamat megtörténik, hőenergiát bocsát ki és fényt termel, ezért kapta a foszfor nevét (görög nyelven "fényhordozó").

A természetben szervetlen foszformolekulák formájában vagy élő szervezetek részeként található meg.

A ciklusod

A foszfor ciklus egy üledékes biogeokémiai ciklus, amely szorosan kapcsolódik a víz, a szén, a kalcium, a vas és az alumínium ciklusához. Üledékesnek nevezik, mert tartalékainak nagy része tengeri üledékekben és a földkéreg foszfátköveiben található.

Kiállítás

A Föld mélyén képződött foszfátkövek a tektonikus lemezek mozgatásával a föld felszínére kerülnek. Amikor ez megtörténik, ki vannak téve olyan fizikai tényezők hatásának, mint például az eső és a szél, valamint a biológiai hatásoknak.

Foszfát kőzet. Forrás: David Stanley (Nanaimo, Kanada) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

A foszfor felszabadításának másik módja a föld alatti tárolóhelyéből a vulkanikus tevékenység révén, amelyet szintén a tektonikus mozgások okoznak.

Erózió

Amint a foszfátkövek ki vannak téve a földnek a külső környezetnek, az eróziós folyamat zajlik. Így a sziklát megrepedezik és széttöredezik a hőmérsékleti különbségek, az eső, a szél és az élőlények fellépése, és a foszfor a talaj részévé válik, vagy más helyekre költözik.

Szállítás

A fő eróziós anyag a víz, amely a foszfort továbbítja a litoszféra más pontjaira és végül az óceánokra.

Biológiai felszívódás és felszabadulás

A talajban lévő foszfor nagy része oldhatatlan formában van, ezért a növények nem tudják felhasználni. Ez a foszfor tapad az agyag részecskékhez, a vas- és alumínium-hidroxidokhoz, vagy kalcium, vas vagy más foszfát formájában.

Így egy hektár talajban 2-10 tonna foszfor lehet, de a növények csak 3-15 kg-ot tudnak felhasználni. Az oldható foszfor a gyökerekön keresztül felszívódik, és a növény testébe jut, ahol különféle felhasználásra kerül. anyagcsere folyamatok.

A foszfor a növények szerkezetébe integrálódik, fehérjéket, ATP-t, DNS-t és más molekulákat képezve. Hasonlóképpen, amikor feloldódik a tengervízben, az óceánokban a fitoplankton felszívódik.

A foszfor a trofikus láncok részévé válik, amikor növényeket és fitoplanktont fogyasztanak a növényevõk, ezeket pedig a húsevõk. Később az élő szervezetekből szabadul fel, vagy ürülékükön, vagy meghalásukkor.

Sedimentáció és felhalmozás

Az óceánokban a foszfor lerakódik a tengerfenékre, és az üledék részévé válik, amely egymást követő rétegekben kerül lerakódásra.

Litifikáció és tárolás

Kőzetek képződnek, amikor a földkéreg legmélyebb részeiben található üledékek nagy nyomásnak és hőmérsékleten vannak kitéve (lithifikáció). Ennek oka az, hogy a felső üledékek súlya miatt az alsó üledékek tömörülnek.

A kőzeteket alkotó részecskék az oxidok, szilícium-dioxid és más anyagok kristályosodásának köszönhetően tartják egymást - ezt a folyamatot cementálják. Ily módon az úgynevezett üledékes kőzetek képződnek, amelyek között a foszfit, amely akár 20-30% foszfátokat tartalmaz.

Ha az üledékes kőzeteket magasabb hőmérsékleti és nyomású folyamatoknak vetik alá, akkor feloldódnak, és a metamorf és idegen kőzetek részét képezik (18%). A foszfátok vannak a mészkőben is, 0,18% -ig, a homokkőben pedig még 0,27% -ig.

Ciklusidő

Az a sebesség, amellyel a foszfor-molekula befejezi a ciklust, a figyelembe vett rezervoár típusától függ. Például a tengerparti vizekben egy foszformolekulát 9 havonta mobilizálni lehet, a mély tengeri üledékekben pedig több mint 11 000 évet lehet igénybe venni.

A foszfor ciklus szakaszai

A foszfor legnagyobb újrafeldolgozása az élő szervezetek és a víz vagy a talaj között történik, az ökoszisztéma típusától függően. Három szakaszon megy keresztül, amelyek a következők:

- Geológiai

A ciklus ezen szakaszában a legfontosabb foszfortartalékok a tengeri üledékekben és a talajban találhatók. Ugyancsak jelen van az altalaj foszfátköveiben és a tengeri madarak ürülékében (guano).

A foszfátkövek tengeri üledékekből képződnek, amelyek üledékes kőzetek, amelyek legfeljebb 30% foszfátot tartalmaznak. Amikor erodálódnak, a foszfátok a talaj részévé válnak.

Ugyanígy, a talaj és a sziklák eróziója a foszfátokat a víztestekbe húzza, és az óceán felé vezet, ahol azokat a tengeri szervezetek felszívják. Másrészről, a talajban lévő foszfátok viszonylag alacsony aránya oldódik vízben, és a növények felszívják őket.

- Hidrológiai

A foszfor ciklus hidrológiai szakasza állandó cserét tart fenn a szárazfölddel és a vízi világban élő szervezetekkel. A legnagyobb mennyiségű foszfort a mély óceánvízben oldott foszfát formájában találják meg.

A felszíni vizekben található foszfort az élő szervezetek abszorbeálják, ezért a biológiai szakasz részévé válnak.

Jegyek

Becslések szerint évente körülbelül 10 millió tonna foszfor kerül a víztestekbe. A hidrológiai szakaszba érkezik, amelyet vízáramok, elsősorban az esővíz lefolyása vonzza.

Ily módon eléri a folyókat, onnan a tavakhoz és óceánokig, valamint kis részét az óceánokban vagy más víztestekben lerakódó légköri porból.

Keringés

A foszfor az óceánokban kering, főleg a hidegebb alsó rétegekben, a felsőrészben pedig a felszínre jut. A felsőrészek olyan területek, ahol a mély hideg vizek felkelnek, foszfátokat és más tápanyagokat hordozva.

Ezeken a területeken bőségesen állnak rendelkezésre foszfátok, ami elősegíti a fitoplankton fejlődését, amely nagy számban vonzza belőle a halakat.

Indulás

Mivel a foszfor nem képez illékony vegyületeket (gázokat) az óceánban, ezért nem cserélhető közvetlenül a légkörrel. Ezért a hidrológiai stádiumból csak a sziklaképződés vagy a halászat (tengeri madarak vagy emberi cselekvés) által távozik.

Az első esetben a tengerben vagy az élőlények ürülékéből vagy halott testéből feloldott foszfor a tengerfenékre rakódik le. Idővel ezeket az üledékeket más rétegek borítják, és foszfátkövekként konszolidálódnak, amelyek később a föld felszínének lesznek kitéve.

A tengeri madarak a maga részéről halakat fogyasztanak, és foszfort szállítanak a földre ürülékükön (guano) vagy haldoklás útján. Míg az ember a halászat révén nagy mennyiségű foszfort von ki az óceánokból, mivel a halcsontok ennek az elemnek a 35% -át teszik ki.

- Biológiai

Amint a foszfor belép a trópusláncokba vagy az élelmiszerláncokba, ez a foszfor ciklus biológiai szakaszának része. Ez akkor kezdődik, amikor a növények vagy a fitoplankton felszívja a foszfátokat, amelyek fehérjéket és más létfontosságú molekulákat képeznek.

A foszfor ezután kering, amikor növényeket és fitoplanktont fogyasztanak a növényevők, ezeket pedig a húsevők. Ezután az ürülékeken keresztül mozog, és az elpusztult organizmusok testének baktériumok és gombák lebontásával.

Noha a foszfor mennyisége a biológiai szakaszban viszonylag alacsony, alapvető szerepet játszik. Így az élő testben az összes foszfor körülbelül 80% -át hidroxi-apatit (Ca5 (PO4) 3OH) képezi.

Ez az ásványi anyag a gerinces csontok körülbelül 70% -át teszi ki, és a fogzománc szintén ezen foszfát-ásványi anyag részét képezi.

Indulás

Ettől a stádiumtól kezdve a foszfor folytatja ciklusát a hidrológiai és geológiai szakaszok felé, a szervezetek vagy azok ürülékének halálán keresztül. Hasonlóképpen, az emberek beavatkoznak a foszfor ciklusba, kinyerve azt a szárazföldről és a tengerből ipari alapanyagként vagy műtrágyaként történő felhasználás céljából.

Guanó

A biológiai szakaszból származó fontos foszforforrás a tengeri madarak, úgynevezett guano, ürüléke, amely megközelítőleg 4% foszfátokat tartalmaz.

Guano felhalmozódás. Forrás: Alex Proimos, Sydney, Ausztrália / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

A halakat fogyasztó tengeri madarak nagy parti kolóniákat alkotnak, és ürülékeik óriási mennyiségben halmozódnak fel élőhelyükön. Ezek a ürülék különösen gazdag foszfátokban, és az emberek műtrágyaként használják őket.

változtatások

A foszfor ciklus alapvető változása az emberi tevékenység miatt bekövetkező gyorsulás. A foszfátok az egyik legfontosabb szennyező anyag a szennyvízben, és megváltoztatják a foszfor ciklust azáltal, hogy extra mennyiségeket vezetnek be az ökoszisztémákba.

Az eutrofizáció

A foszfátok beépülnek a szennyvízbe a trinátrium-foszfátot tartalmazó detergensek használata miatt. Ezek a vegyületek vízzel kombinálva foszfátokat képeznek, amelyek az élőlényekhöz hasonlíthatók.

Az eutrofizáció. Forrás: F. lamiot (saját munka) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Mivel ezeknek az asszimilálódó foszfátoknak nagy mennyisége jut be, az algák és a vízi növények populációja jelentősen növekszik. Ez az ökológiai egyensúlyhiány a vízben feloldott oxigén elfogyasztását eredményezi, ami hal és más organizmus halálát okozza.

Vízminőség

A vízben lévő foszfátfelesleg befolyásolja annak minőségét emberi fogyasztásra, ezáltal csökkentve az édesvíz forrásait.

fontosság

Alapvető az élethez

A foszfor az ATP (adenozin-trifoszfát) központi része, amely a molekula, amelyen keresztül az energiát a sejtek tárolják és továbbítják. Másrészt, a DNS (dezoxiribonukleinsav), amely a genetikai információ átviteléért felelős molekula, foszfátcsoportot tartalmaz.

Diéta és egészség

A foszfor az egészség szempontjából nélkülözhetetlen elem, figyelembe véve, hogy ez a második a bőségben a testben. Ez a fogak és a csontok alapvető alkotóeleme is, szorosan kapcsolódik a B komplex vitaminokhoz.

Ezenkívül fontos szerepet játszik a vese, az izmok (beleértve a szívet is) és az idegrendszer (idegjelek) működésében.

Ipari alapanyag

Az iparban a foszfátokat különféle célokra használják, például az élelmiszeriparban zsugorodásgátlóként és stabilizálóként használják őket. A foszfor kulcsfontosságú alkotóelem a gyufák, tűzijátékok és fényjelzések készítésében.

Hasonlóképpen használják fémötvözetek, ipari olajok gyártásában és trinátrium-foszfátként mosószerekben.

trágyák

A foszfor fontos alkotóeleme a mezőgazdaságban használt műtrágyáknak és műtrágyáknak, különösen hasznos a növények virágzásának ösztönzésére. A műtrágyák előállítása felelős a foszfátok iránti kereslet kb. 90% -áért.

Rovarölő

A szerves foszfátok foszforsav-észterek formájában vannak, és a legtöbb esetben neurotoxikus hatásúak, ezért rovarirtó szerek előállítására használják őket.

Irodalom

1. Calow, P. (Szerkesztés) (1998). Az ökológia és a környezetgazdálkodás enciklopédia.
2. Margalef, R. (1974). Ökológia. Omega kiadások.
3. Miller, G. és TYLER, JR (1992). Ökológia és környezet. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP és Warrett, GW (2006). Az ökológia alapjai. Ötödik kiadás. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). A globális foszfor ciklus. Dolgozat a geokémiaról.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P és Fang, J. (2016). A foszfor az édesvízi ökoszisztémákban világszerte teljesebben halmozódik fel, mint a nitrogén az antropogén hatások mellett. ” Ökológiai levelek.