lovesouthernsocial.com

Biogeohemijski ciklus fosfora sve više pati od ljudskog uplitanja

Da biste razumeli kako funkcioniše ciklus fosfora, prvo morate da znate njegovu glavnu komponentu: fosfor (P). Fosfor je hemijski element koji vrlo lako reaguje sa drugima. Iz tog razloga se ne može naći prirodno a da nije povezan sa nekim drugim elementom. To je takođe jedna od najvažnijih komponenti u prirodi - da vam dam ideju, može se pohvaliti drugim mestom (odmah iza kalcijuma) po obilju u ljudskim tkivima.

Funkcije u telu

U organizmima je takođe esencijalna komponenta ćelija, jer je deo molekula DNK i RNK. Neke od njegovih funkcija u telu su:

• biti deo strukture kostiju i zuba (dajući im veću čvrstoću);
• učestvuju u reakcijama sa organskim molekulima formiranim od vodonika, kiseonika i ugljenika (koji se nazivaju ugljeni hidrati);
• deluju na kontrakciju mišića.

Neki od glavnih ugljenih hidrata su glukoza, saharoza, skrob i celuloza.

Најједноставнији

Biogeohemijski ciklus (tako nazvan jer obuhvata i hemijski, geološki i biološki deo ekosistema) fosfora se smatra jednim od najjednostavnijih, a to je zbog činjenice da se ovaj element ne nalazi u atmosferi, već je pored toga, sastavni deo stena Zemljine kore. Iz tog razloga, njegov ciklus nije klasifikovan kao atmosferski, kao što je slučaj na primer sa ciklusom azota. U ovom slučaju, klasifikovan je kao sedimentni.

Drugi razlog zašto se smatra najjednostavnijim biogeohemijskim ciklusom je taj što je jedino jedinjenje fosfora koje je zaista važno za živa bića fosfat, sastavljen od spoja jednog fosfora i tri atoma kiseonika (PO43-).

Fosfatne grupe

U odnosu na žive ćelije, važna funkcija fosfatnih grupa je njihova uloga skladišta energije. Ova energija se skladišti u hemijskim vezama molekula ATP-a, adenozin trifosfata, iz metabolizma (ili razgradnje) molekula ugljenih hidrata; proces koji generiše energiju. Ova uskladištena energija se zatim može preneti da bi se izvršio bilo koji ćelijski proces.

Ove iste fosfatne grupe su takođe sposobne da aktiviraju i deaktiviraju ćelijske enzime koji katalizuju različite hemijske reakcije. Štaviše, fosfor je takođe važan za formiranje molekula zvanih fosfolipidi, koji su glavne komponente ćelijskih membrana; membrane koje okružuju ćelije spolja, sa tri glavne funkcije: oblaganje, zaštita i selektivna permeabilnost (odabira koje supstance ulaze i izlaze iz ćelije).

Ciklus

Glavni rezervoar fosfora u prirodi su stene, koje se iz njih oslobađaju samo vremenskim uticajem. Vremenske prilike su skup pojava (bilo fizičkih, hemijskih ili bioloških) koje dovode do raspadanja i promene hemijskog i mineraloškog sastava stena, pretvarajući ih u zemljište, oslobađajući fosfate.

Pošto je rastvorljivo jedinjenje, lako se prenosi u reke, jezera i okeane procesom luženja (rastvaranje hemijskih sastojaka stene, minerala ili zemljišta dejstvom tečnosti, kao što je kiša) ili se ugrađuje u organizme živ.

Ova inkorporacija se odvija u biljkama kroz apsorpciju fosfata kroz zemljište. Kao takav, organizmi ga koriste da formiraju organska jedinjenja fosfata koja su neophodna za život (i od sada se nazivaju organski fosfat). U životinjske organizme, fosfat ulazi putem direktnog unosa vode i biomagnifikacije (proces u kojem se koncentracija jedinjenja povećava duž lanca ishrane).

Razlaganje organske materije organizmima koji se raspadaju izaziva vraćanje organskog fosfata u zemljište i vodu u svom neorganskom obliku.

Mikroorganizmi koji se nalaze u zemljištu, zauzvrat, igraju važnu ulogu u ciklusu fosfora i njegovoj dostupnosti biljkama kroz sledeće faktore:

1. Ugradnja fosfora u mikrobnu organsku materiju;
2. Rastvaranje neorganskog fosfora;
3. Povezanost između biljaka i gljiva;
4. Mineralizacija organskog fosfora.

Inkorporacija fosfora u mikrobnu organsku materiju

Kada se ugradi u žive organizme, fosfor može da se imobiliše, odnosno da postane „zarobljen“, a u tom periodu se prekida ciklus ovih molekula. Njegovo oslobađanje, kako bi se ciklus mogao nastaviti, može se odvijati kroz sledeće pojave:

• Poremećaj mikrobnih ćelija;
• Klimatske varijacije i upravljanje zemljištem;
• Interakcije sa mikrofaunom, koja prilikom ishrane mikroorganizmima oslobađa različite hranljive materije u zemljište.

Postoje neke prednosti ovog uključivanja fosfora u žive organizme. Na primer, ovaj proces sprečava njegovu fiksaciju na duge periode u mineralima zemljišta (odakle bi se uklonio samo vremenskim uticajem), povećavajući efikasnost đubrenja fosfatom.

Rastvaranje neorganskog fosfora

Bakterije i gljive, uključujući mikorizu, izlučuju organske kiseline koje deluju direktnim rastvaranjem neorganskog fosfora.

• Mnogi mikroorganizmi u zemljištu su opisani kao sposobni da rastvore različite vrste fosfata;
• Najveći mehanizam solubilizacije je delovanje organskih kiselina koje sintetišu bakterije.
• Ove kiseline koje organizmi proizvode su sjajni generatori H+ jona, koji su sposobni da rastvore mineralni fosfat i učine ga dostupnim biljkama.

Povezanost između biljaka i gljiva

Javlja se preko mikorize, bakterije povezane sa korenom biljaka koje promovišu uzajamnost između korena biljaka i zemljišnih gljiva, tako da biljka obezbeđuje energiju i ugljenik gljivama putem fotosinteze, a one vraćaju uslugu tako što apsorbuju mineralne hranljive materije i prenose ih u biljku. koreni.

Organska mineralizacija fosfora

Pored fosfora iz mikrobne organske materije, delovanje mikroorganizama koji rastvaraju fosfate i gljivica povezanih sa korenom, proizvodnja enzima od strane nekih mikroorganizama i biljaka odgovorna je za mineralizaciju organskog fosfora, što predstavlja njegovu transformaciju u neorganski fosfor.

Jednom u jezerima i morima, fosfor može, osim što ga organizmi apsorbuju, ugraditi u stene, zatvarajući ciklus.

Ciklus fosfora ima tendenciju da bude dug. Jedan atom može da provede do 100.000 godina u ciklusu, dok se ne slegne nazad u stene. Sa sedimentima, fosfor može ostati povezan preko 100 miliona godina.

Problemi

Ljudska aktivnost sve više menja prirodni ciklus ovog makronutrijenta, bilo kroz aktivnosti kao što su rudarstvo ili široka upotreba đubriva.

Višak fosfora pri ispiranju u vodotoke dovodi do povećanja bioraspoloživosti ovog nutrijenta u vodenoj sredini i kao posledica toga može intenzivirati razvoj algi. Sve veći broj algi u jezeru, na primer, smanjiće količinu svetlosti koja prodire u ovo okruženje (drastično smanjujući trofičnu zonu), šteteći drugim lokalnim organizmima. Ovaj proces se naziva eutrofikacija (više o uticaju upotrebe đubriva na proces eutrofikacije možete pročitati u članku: „Šta su đubriva?“).

Pogledajte i neke fotografije ovog efekta:

---