ЦИКЛУС ФОСФОРА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТАДИЈУМИ, ПРОМЕНЕ, ЗНАЧАЈ - БИОЛОГИЈА - 2025

Фосфор циклус је складиштење и промет овог елемента кроз хидросфере, литосфери, живих организама, и атмосфере. То је биогеокемијски циклус седиментног типа чија се фаза складиштења одвија углавном на морском дну.

Циклус започиње излагањем фосфатних стијена ерозивном деловању воде, ветра и живих организама. Кад се стијена истроши, она се фрагментира и носи честице које носе фосфате, који су уграђени у тло или се увлаче у водена тела.

Комплетан циклус фосфора. Извор: БонниемфИнцорпоратес рад НАСА Еартх Сциенце Ентерприсе / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0)

Фосфор апсорбиран као фосфати биљака кроз своје корење интегрисан је у ваше тело и користи се у метаболизму. Тако прелази из геолошке фазе циклуса у биолошку фазу где циркулише храном или трофичким мрежама.

Ова фаза почиње када биљоједи животиње конзумирају биљке и из њих добијају фосфор. Овај елемент затим прелази у месождерке које се хране биљоједи и враћа се у тло путем излучевина или када организми умиру и разграде се.

С друге стране, фосфор у облику фосфата се увлачи у језера и океане, прелазећи у хидролошку фазу. Поред тога, фосфати растворени у води прелазе у биолошку фазу када их апсорбује фитопланктон и уђу у морске мреже хране.

Након тога, фосфор се ослобађа излучивањем или разградњом живих бића и поново се интегрише у хидролошку фазу. У овој фази може да циркулише океанским струјама или да се таложи на седиментима океанског дна.

Када фосфор одлази на морско дно, слојеви седимената се накупљају, а доњи слојеви се накопају на великим дубинама. Овде се стварају високи притисци и температуре који формирају нову стену богату фосфором која ће бити поново изложена за наставак циклуса.

Овај циклус се може изменити људском активношћу због уградње додатних количина фосфора који загађује животну средину који узрокују еутрофикацију.

карактеристике

Утакмица

Ово је неметални хемијски елемент који је представљен симболом П и који по природи није чист јер се брзо оксидира. Када се овај процес догоди, он ослобађа топлотну енергију и производи светлост, због чега је добио име фосфор (на грчком језику носилац светлости).

У природи се налази у облику неорганских молекула фосфора или као део живих организама.

Ваш циклус

Циклус фосфора је седиментни биогеохемијски циклус уско повезан са циклусом воде, угљеника, калцијума, гвожђа и алуминијума. Назван је седиментом јер се већина његових резерви налази у морским седиментима и у фосфатним стијенама земљине коре.

Излагање

Фосфатне стијене које се формирају у дубинама Земље, преносе се на земљину површину покретима тектонских плоча. Када се то догоди, они су изложени деловању физичких агенаса попут кише и ветра, као и биолошких.

Фосфатна стена. Извор: Давид Станлеи из Нанаимоа, Канада / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/2.0)

Други начин ослобађања фосфора из његовог подземног складиштења је путем вулканске активности, такође узроковане тектонским покретима.

Ерозија

Како су фосфатне стијене изложене спољашњем окружењу на земљиној површини, долази до процеса ерозије. Тако је стена напукнута и фрагментирана разликама у температури, киши, ветру и деловању живих бића, а фосфор постаје део тла или се премешта на друга места.

Транспорт

Главно ерозивно средство је вода која преноси фосфор у друге тачке литосфере и коначно у океане.

Биолошка апсорпција и ослобађање

Већина фосфора у тлу је у нетопљивом облику и зато га биљке не могу користити. Овај фосфор се лепи за честице глине, гвожђе и алуминијум хидроксиде или у облику калцијума, жељеза или другог фосфата.

Дакле, у једном хектару тла може бити између 2 и 10 тона фосфора, али биљке могу користити само 3 до 15 кг. Растворљиви фосфор се апсорбује кроз коријење и прелази у тијело биљке гдје се користи у разним метаболички процеси.

Фосфор је интегрисан у структуру биљака, формирајући протеине, АТП, ДНК и друге молекуле. Слично томе, када се раствара у морској води, апсорбује је фитопланктон у оцеанима.

Фосфор постаје део трофичних ланаца када биљке и фитопланктон конзумирају биљоједи, а њих месождерке. Касније се из живих организама ослобађа или кроз њихове излучевине или када умиру.

Седиментација и акумулација

Фосфор се у оцеанима таложи на морском дну, постајући дио седимента који ће се таложити у узастопним слојевима.

Литификација и складиштење

Стене настају када су седименти у најдубљим деловима земљине коре изложени високим притисцима и температурама (литификација). То се дешава зато што тежина горњих седимената доводи до збијања доњих.

Честице које чине стене се држе заједно захваљујући кристализацији оксида, силицијума и других супстанци, што је процес познат и као цементација. На овај начин се формирају такозване седиментне стијене, међу којима је и фосфорит који садржи до 20-30% фосфата.

Ако су седиментне стијене изложене процесима веће температуре и притиска, они се растварају, чинећи део метаморфних и магматских стена (18%). Такође постоје фосфати у вапненачким стенама до 0,18%, а чак и у стијенама пешчењака до 0,27%.

Време циклуса

Брзина којом молекул фосфора завршава циклус зависи од врсте посматраног резервоара. На пример, у приморским водама молекул фосфора се може мобилизовати сваких 9 месеци, а у дубоким морским седиментима може проћи више од 11.000 година.

Фазе циклуса фосфора

Највеће рециклирање фосфора одвија се између живих организама и воде или тла у зависности од врсте екосистема. Пролази кроз три фазе, а то су:

- Геолошки

Најважније резерве фосфора у овој фази циклуса налазе се у морским седиментима и земљишту. Присутан је и у фосфатним стијенама подземља и у излучевинама морских птица (гуано).

Фосфатне стијене настају из морских седимената, то су седиментне стијене које садрже и до 30% фосфата. Када еродирају, фосфати постају део тла.

Слично томе, ерозија тла и стена повлачи фосфате у водна тијела и завршава до океана гдје их апсорбују морски организми. С друге стране, релативно мали проценат фосфата у тлу раствара се у води и апсорбује их биљка.

- Хидролошки

Хидролошка фаза циклуса фосфора одржава сталну размену са копном и са организмима који обитавају у воденом свету. Највећа количина фосфора налази се у дубоким океанским водама као растворени фосфат.

Фосфор присутан у површинским водама апсорбује живи организам и због тога постаје део биолошке фазе.

Карте

Процјењује се да око 10 милиона тона фосфора годишње уђе у водена тијела. Улази у хидролошку фазу вучену воденим струјама, углавном отјецањем из кишнице.

На тај начин он стиже до река и одатле до језера и океана, као и мали проценат од атмосферске прашине која се таложи у океанима или другим воденим телима.

Тираж

Фосфор циркулише у океанима посебно у хладнијим доњим слојевима, али у високим областима достиже површину. Станишта су подручја у којима се дижу дубоке хладне воде, носећи фосфате и друге храњиве састојке.

У тим је подручјима расположивост фосфата богата, што погодује развоју фитопланктона који привлачи велики број риба које се њиме хране.

Поласци

Пошто фосфор не формира испарљива једињења (гасове) у океану, он се не може директно разменити са атмосфером. Стога су једини излази из хидролошке фазе формирање стијена или риболов (морским птицама или људским деловањем).

У првом случају, фосфор растворен у мору или из секрета или мртвих тела живих бића, одлаже се на морско дно. Временом се ови седименти прекривају други слојеви и консолидују као фосфатне стијене које ће касније бити изложене земљиној површини.

Са своје стране, морске птице конзумирају рибу и носе фосфор у земљу кроз излучевине (гуано) или умирући. Док човек извлачи велике количине фосфора из океана риболовом, јер кости рибе састоје се од 35% овог елемента.

- Биолошки

Једном када фосфор уђе у трофичке ланце или ланце хране, то је део биолошке фазе циклуса фосфора. Ово почиње када фосфати које апсорбују биљке или фитопланктон формирају протеине и друге виталне молекуле.

Фосфор тада циркулише када биљке и фитопланктон конзумирају биљоједи, а ове месождерке. Затим се креће кроз излучевине и распадањем тела мртвих организама од бактерија и гљивица.

Иако је количина фосфора у биолошкој фази релативно мала, он игра темељну улогу. Дакле, око 80% укупног фосфора у телу живог бића чини хидроксиапатит (Ца5 (ПО4) 3 ОХ).

Овај минерал чини око 70% костију кичмењака и зубна цаклина такође се састоји од високог удела овог фосфатног минерала.

Поласци

Од ове фазе фосфор наставља свој циклус ка хидролошким и геолошким фазама, кроз смрт организама или њихових излучевина. Исто тако, људска бића интервенишу у циклусу фосфора, извлачећи га из копна и мора како би га искористили као индустријску сировину или као ђубриво.

Гуано

Важан извор фосфора из биолошког стадија су излучевине морских птица, назване гуано, које садрже око 4% фосфата.

Гуано нагомилавање Извор: Алек Проимос из Сиднеиа, Аустралија / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/2.0)

Морске птице које једу рибу формирају велике обалне колоније и њихове се излучевине накупљају у огромним количинама у својим стаништима. Ове излучевине су посебно богате фосфатима и људи су их користили као ђубриво.

Измене

Темељна измена циклуса фосфора је његово убрзање због људске активности. Фосфати су један од главних загађивача у отпадним водама, који узрокују промјене у циклусу фосфора уградњом додатних количина у екосистеме.

Еутрофикација

Фосфати се уграђују у канализацију због употребе детерџената у који је уграђен тринатријум фосфат. Ова једињења када се комбинују са водом, формирају фосфате које би жива бића могла да прибаве.

Еутрофикација. Извор: Ф. ламиот (сопствени рад) / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/2.5)

Како улазе велике количине ових асимилабилних фосфата, популација алги и водених биљака знатно се повећава. Ова еколошка неравнотежа завршава трошењем раствореног кисеоника у води, узрокујући смрт рибе и других организама.

Квалитет воде

Вишак фосфата у води утиче на његов квалитет за људску употребу, смањујући на тај начин изворе слатке воде.

Значај

Битно за живот

Фосфор је централни део АТП (аденосин трифосфат), који је молекул преко кога се енергија складишти и преноси у ћелијама. Са друге стране, ДНК (деоксирибонуклеинска киселина), који је молекул одговоран за пренос генетских информација, укључује фосфатну групу.

Дијета и здравље

Фосфор је битан елемент за здравље, узимајући у обзир да је други по обиљу у организму. Такође је основни састојак зуба и костију уско повезан са витаминима Б комплекса.

Поред тога, игра важну улогу у функционисању бубрега, мишића (укључујући срце) и у нервном систему (нервни сигнали).

Сировина за индустрију

У индустрији се фосфати користе у различите сврхе, на пример, у прехрамбеној индустрији користе се као средства за лечење и стабилизаторе. Фосфор је кључни састојак у прављењу шибица, ватромета и светлосних сигнала.

Слично се користи у производњи металних легура, индустријских уља, а као тризатријум фосфат користи се у детерџентима.

Гнојива

Фосфор је важна компонента у ђубривима и ђубривима која се користе у пољопривреди, посебно корисна за изазивање цватње у усевима. Производња ђубрива је одговорна за око 90% потражње за фосфатима.

Инсектициди

Органски фосфати су у облику естера фосфорне киселине и у већини случајева имају неуротоксични ефекат, због чега се користе за прављење инсектицида.

Референце

1. Цалов, П. (ур.) (1998). Енциклопедија екологије и управљања животном средином.
2. Маргалеф, Р. (1974). Екологија. Омега издања.
3. Миллер, Г. и ТИЛЕР, ЈР (1992). Екологија и животна средина. Групо Редакција Ибероамерица СА де ЦВ
4. Одум, ЕП и Варретт, ГВ (2006). Основе екологије. Пето издање. Тхомсон.
5. Руттенберг, КЦ (2003). Глобални циклус фосфора. Трактат о геохемији.
6. Иан, З., Хан, В., Пенуелас, Ј., Сарданс, Ј., Елсер, Ј., Ду, Е., Реицх, П и Фанг, Ј. (2016). Фосфор акумулира гнијезде него азот на глобалној разини у слатководним екосистемима под антропогеним утицајем “. Еколошка писма.