FOSFORCYKEL: EGENSKAPER, STADIER, FÖRÄNDRINGAR, VIKT - BIOLOGI - 2025

Den fosfor cykeln är lagring och spridning av detta element genom hydrosfären, litosfären, levande organismer, och atmosfären. Det är en biogeokemisk cykel av sedimentär typ vars lagringsfas huvudsakligen inträffar på havsbotten.

Cykeln börjar med exponering av fosfatbergar för den erosiva verkan av vatten, vind och levande organismer. När berget bär, fragmenterar det och bär de partiklarna som bär fosfaterna, som införlivas i jorden eller dras in i vattendrag.

Komplett fosforcykel. Källa: BonniemfIncorporates arbete av NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosfor som absorberas som fosfater av växter genom sina rötter är integrerat i din kropp och används i ämnesomsättningen. Således passerar det från det geologiska stadiet av cykeln till den biologiska fasen där den cirkulerar genom mat eller trofiska banor.

Detta steg börjar när växtätande djur konsumerar växter och får fosfor från dem. Detta element överförs sedan till köttätarna som livnär sig på växtätterna och återvänder till marken genom excrement eller när organismerna dör och sönderdelas.

Å andra sidan dras fosfor i form av fosfater in i sjöar och hav och passerar till dess hydrologiska scen. Dessutom passerar fosfater löst i vatten till det biologiska stadiet när de absorberas av fytoplankton och kommer in i marina livsmedelsbanor.

Därefter frisätts fosfor genom utsöndring eller sönderdelning av levande varelser och integreras igen i det hydrologiska stadiet. I denna fas kan den cirkulera med havsströmmar eller slå sig ner på havsbotten.

När fosfor går till havsbotten samlas sedimentlagren och de nedre lagren hamnar på stora djup. Här produceras högt tryck och temperaturer som bildar nytt berg som är rikt på fosfor som kommer att exponeras igen för att fortsätta cykeln.

Denna cykel kan förändras av mänsklig aktivitet på grund av införlivandet av extra mängder fosfor som förorenar miljön som orsakar övergödning.

egenskaper

Matchen

Detta är ett icke-metalliskt kemiskt element som representeras av symbolen P och som inte är ren i sin natur eftersom det snabbt oxiderar. När denna process sker släpper den värmeenergi och producerar ljus, varför det fick namnet fosfor ("bärare av ljus" på grekiska).

I naturen finns det i form av oorganiska fosformolekyler eller som en del av levande organismer.

Din cykel

Fosforcykeln är en sedimentär biogeokemisk cykel nära kopplad till cykeln med vatten, kol, kalcium, järn och aluminium. Det kallas sedimentärt eftersom de flesta av dess reserver finns i marina sediment och i fosfatbergarna i jordskorpan.

Utläggning

Fosfatstenarna som bildas i jordens djup transporteras till jordytan av de tektoniska plattorna. När detta händer utsätts de för verkan av fysiska medel som regn och vind, såväl som biologiska.

Fosfatberg. Källa: David Stanley från Nanaimo, Kanada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Ett annat sätt att frigöra fosfor från dess underlager är genom vulkanaktivitet, också orsakat av tektoniska rörelser.

Erosion

Eftersom fosfatbergarter utsätts för den yttre miljön på jordytan inträffar erosionsprocessen. Således är klippan knäckt och fragmenterad av skillnader i temperatur, regn, vind och levande varelser, och fosforet blir en del av jorden eller flyttar till andra platser.

Transport

Det viktigaste erosiva medlet är vatten, som överför fosfor till andra punkter i litosfären och slutligen till haven.

Biologisk absorption och frisättning

Det mesta av fosforet i jorden är i olöslig form och kan därför inte användas av växter. Denna fosfor vidhäftas till lerpartiklar, järn och aluminiumhydroxider eller i form av kalcium, järn eller annat fosfat.

På en hektar mark kan det således finnas mellan 2 och 10 ton fosfor, men växter kan bara använda 3 till 15 kg. Lösligt fosfor absorberas genom rötterna och passerar in i kroppen på växten där den används i olika metaboliska processer.

Fosfor är integrerat i strukturen hos växter och bildar proteiner, ATP, DNA och andra molekyler. På samma sätt, när det upplöses i havsvatten, absorberas det av fytoplankton i haven.

Fosfor blir en del av de trofiska kedjorna när växter och fytoplankton konsumeras av växtätare och dessa av köttätare. Senare släpps det från levande organismer antingen genom deras utsöndring eller när de dör.

Sedimentation och ansamling

Fosfor i haven deponeras på havsbotten och blir en del av sedimentet som kommer att deponeras i successiva lager.

Lithifiering och lagring

Stenar bildas när sediment i de djupaste delarna av jordskorpan utsätts för högt tryck och temperaturer (lithifiering). Detta inträffar eftersom vikten av de övre sedimenten gör att de nedre kompakteras.

Partiklarna som utgör stenarna hålls samman tack vare kristallisationen av oxider, kiseldioxid och andra ämnen, en process som kallas cementering. På detta sätt bildas de så kallade sedimentära bergarter, bland vilka är fosforit, som innehåller upp till 20-30% fosfater.

Om sedimentära bergarter utsätts för processer med högre temperatur och tryck, löses de upp och utgör en del av metamorfa och stolliga bergarter (18%). Det finns också fosfater i kalkstenar upp till 0,18% och även i sandsten stenar upp till 0,27%.

Cykeltid

Den hastighet med vilken en fosformolekyl slutför cykeln beror på vilken typ av reservoar som beaktas. Till exempel i kustvatten kan en fosformolekyl mobiliseras var tionde månad och i djupa marina sediment kan det ta mer än 11 ​​000 år.

Stadier av fosforcykeln

Den största återvinningen av fosfor sker mellan levande organismer och vatten eller mark beroende på ekosystemets typ. Det går igenom tre steg, som är:

- Geologisk

De viktigaste fosforreserverna i detta skede av cykeln finns i marina sediment och jord. Det finns också i fosfatbergarna i undergrunden och i avskiljningen av sjöfåglar (guano).

Fosfatbergarter bildas av marina sediment, som är sedimentära bergarter som innehåller upp till 30% fosfater. När de eroderar blir fosfaterna en del av jorden.

På samma sätt drar erosion av jord och sten upp fosfater i vattendrag och hamnar i havet där de absorberas av marina organismer. Å andra sidan, en relativt låg andel fosfater i jorden löses upp i vatten och absorberas av växter.

- Hydrologisk

Det hydrologiska stadiet i fosforcykeln upprätthåller ett permanent utbyte med fastlandet och med de organismer som bor i vattenvärlden. Den största mängden fosfor finns i djupa havsvatten som upplöst fosfat.

Fosforet som finns i ytvatten absorberas av levande organismer och blir därför en del av det biologiska stadiet.

biljetter

Det uppskattas att cirka 10 miljoner ton fosfor kommer in i vattendrag årligen. Den kommer in i det hydrologiska scenen som dras av vattenströmmar, främst genom avlopp från regnvatten.

På detta sätt når den floderna och därifrån till sjöarna och haven, liksom en liten procentandel från atmosfäriskt damm som deponeras i haven eller andra vattendrag.

Omlopp

Fosfor cirkulerar i haven, särskilt i de kallare nedre skikten, men i uppvärmningsområden når det ytan. Uthus är områden där djupa kalla vatten stiger, som bär fosfater och andra näringsämnen.

I dessa områden är tillgängligheten av fosfater riklig, vilket gynnar utvecklingen av fytoplankton som lockar till sig ett stort antal fiskar som matar på den.

avgångar

Eftersom fosfor inte bildar flyktiga föreningar (gaser) i havet kan det inte bytas ut direkt med atmosfären. Därför är de enda utgångarna från det hydrologiska stadiet bergbildning eller fiske (med havsfåglar eller mänsklig handling).

I det första fallet fosfor löst i havet eller från utsöndringar eller döda kroppar av levande varelser, deponeras på havsbotten. Med tiden täcks dessa sediment av andra lager och konsolideras som fosfatbergarter som senare kommer att utsättas för jordytan.

För deras del konsumerar sjöfåglar fisk och transporterar fosfor till landet genom deras utsöndring (guano) eller genom att dö. Medan människan extraherar stora mängder fosfor från haven genom fiske eftersom fiskens ben består av 35% av detta element.

- Biologisk

När fosfor kommer in i trofiska kedjor eller livsmedelskedjor är det en del av det biologiska fasen av fosforcykeln. Detta börjar när fosfater som absorberas av växter eller fytoplankton bildar proteiner och andra vitala molekyler.

Fosforet cirkulerar sedan när växter och fytoplankton konsumeras av växtätare och dessa av köttätare. Den rör sig sedan genom utsöndring och genom nedbrytning av kropparna i döda organismer av bakterier och svampar.

Även om mängden fosfor i det biologiska stadiet är relativt låg, spelar det en grundläggande roll. Således består ungefär 80% av den totala fosforen i kroppen av en levande varelse av hydroxiapatit (Ca5 (PO4) 3OH).

Detta mineral utgör cirka 70% av ryggradsben och tandemaljen består också av en hög andel av detta fosfatmineral.

avgångar

Från detta stadium fortsätter fosfor sin cykel mot de hydrologiska och geologiska stadierna, genom döden av organismer eller deras utsöndring. På samma sätt ingriper människor i fosforcykeln och extraherar den från land och hav för att använda den som ett industriellt råmaterial eller som gödningsmedel.

Guano

En viktig källa till fosfor från det biologiska stadiet är utsöndring av sjöfåglar, kallad guano, som innehåller ungefär 4% fosfater.

Guano ansamling. Källa: Alex Proimos från Sydney, Australien / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Havsfåglar som äter fisk bildar stora kustkolonier och deras utsöndring samlas i enorma mängder i deras livsmiljöer. Dessa utsöndringar är särskilt rika på fosfater och har använts av människor som gödselmedel.

ändringar

Den grundläggande förändringen av fosforcykeln är dess acceleration på grund av mänsklig aktivitet. Fosfater är en av de huvudsakliga föroreningarna i avloppsvatten, vilket orsakar förändringar i fosforcykeln genom att integrera extra mängder i ekosystem.

övergödning

Fosfater införlivas i avloppsvatten på grund av användning av tvättmedel som innehåller trinatriumfosfat. Dessa föreningar i kombination med vatten bildar fosfater som kan assimileras av levande varelser.

Övergödning. Källa: F. lamiot (eget arbete) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

När stora mängder av dessa assimilerbara fosfater kommer in ökar populationerna av alger och vattenväxter avsevärt. Denna ekologiska obalans slutar med att konsumera det upplösta syret i vattnet, vilket orsakar döden av fisk och andra organismer.

Vattenkvalitet

Överskottet av fosfater i vattnet påverkar dess kvalitet för konsumtion, vilket minskar källorna till färskvatten.

Betydelse

Väsentligt för livet

Fosfor är en central del av ATP (adenosintrifosfat), som är molekylen genom vilken energi lagras och överförs i celler. Å andra sidan inkluderar DNA (deoxiribonukleinsyra), som är den molekyl som ansvarar för överföring av genetisk information, en fosfatgrupp.

Kost och hälsa

Fosfor är ett viktigt element för hälsan, med hänsyn till att det är det andra i överflöd i kroppen. Det är också en grundläggande beståndsdel av tänder och ben, nära besläktade med B-komplex vitaminer.

Dessutom spelar det en viktig roll i funktionen av njurarna, musklerna (inklusive hjärtat) och i nervsystemet (nervsignaler).

Råvaror för industrin

Inom industrin används fosfater för olika ändamål, till exempel inom livsmedelsindustrin används de som antikroppmedel och stabilisatorer. Fosfor är en viktig ingrediens i framställningen av tändstickor, fyrverkerier och ljussignaler.

På liknande sätt används det vid produktion av metalllegeringar, industriella oljor och som trinatriumfosfat används det i tvättmedel.

Gödsel

Fosfor är en viktig komponent i gödselmedel och gödselmedel som används i jordbruket, särskilt användbart för att inducera blomning i grödor. Produktionen av gödselmedel svarar för cirka 90% av efterfrågan på fosfater.

insekticider

Organiska fosfater är i form av fosforsyraestrar och har i de flesta fall en neurotoxisk effekt, varför de används för att göra insekticider.

referenser

1. Calow, P. (red.) (1998). Uppslagsverket för ekologi och miljöledning.
2. Margalef, R. (1974). Ekologi. Omega-utgåvor.
3. Miller, G. och TYLER, JR (1992). Ekologi och miljö. Grupo Redaktion Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP och Warrett, GW (2006). Grundläggande för ekologi. Femte upplagan. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Den globala fosforcykeln. Avhandling om geokemi.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P and Fang, J. (2016). Fosfor ackumuleras fester än kväve globalt i sötvattens ekosystem under antropogena effekter. Ekologibrev.