Fosfor cyklus egenskaber, stadier, ændringer, betydning

3168
Basil Manning
Fosfor cyklus egenskaber, stadier, ændringer, betydning

Det fosforcyklus Det er opbevaring og cirkulation af dette element gennem hydrosfæren, litosfæren, levende organismer og atmosfæren. Det er en sedimentær biogeokemisk cyklus, hvis opbevaringsfase hovedsagelig forekommer på havbunden.

Cyklussen begynder med eksponering af fosfatsten for den erosive virkning af vand, vind og levende organismer. Når klippen slides, fragmenteres og trækkes de partikler, der bærer fosfater, som er inkorporeret i jorden eller trækkes ned i vandområder..

Komplet fosforcyklus. Kilde: BonniemfIncorporates arbejde af NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosfor absorberet som fosfater af planter gennem deres rødder er integreret i din krop og bruges i stofskiftet. Således passerer den fra cyklusens geologiske fase til den biologiske fase, hvor den cirkulerer gennem mad eller trofiske baner..

Denne fase begynder, når planteædende dyr forbruger planter og får fosfor fra dem. Derefter overføres dette element til kødædere, der lever af planteædere og vender tilbage til jorden gennem ekskrementer, eller når organismerne dør og nedbrydes..

På den anden side trækkes fosfor i form af fosfater ind i søer og oceaner og passerer til dets hydrologiske stadium. Desuden passerer fosfater opløst i vand til det biologiske stadium, når de absorberes af fytoplankton og trænger ind i marine fødevarer..

Derefter frigives fosfor gennem udskillelse eller nedbrydning af levende væsener og integreres igen i det hydrologiske stadium. I denne fase kan det cirkulere med havstrømmene eller slå sig ned i bunden af ​​havbunden..

Når fosforet går til havbunden, akkumuleres sedimentlagene, og de nederste lag ender ned i store dybder. Her produceres høje tryk og temperaturer, der danner ny klippe rig på fosfor, der vil blive eksponeret igen for at fortsætte cyklussen..

Denne cyklus kan ændres ved menneskelig aktivitet på grund af inkorporeringen af ​​ekstra mængder fosfor, der forurener miljøet, der forårsager eutrofiering..

Artikelindeks

  • 1 Funktioner
    • 1.1 Fosfor
    • 1.2 Din cyklus
    • 1.3 Cyklusvarighed
  • 2 Stadier af fosforcyklussen
    • 2.1 - Geologisk
    • 2.2 - Hydrologisk
    • 2.3 - Biologisk
  • 3 ændringer
    • 3.1 Eutrofiering
    • 3.2 Vandkvalitet
  • 4 Vigtighed
    • 4.1 Vigtigt for livet
    • 4.2 Råvarer til industrien
    • 4.3 Gødning
    • 4.4 Insekticider
  • 5 Referencer

Egenskaber

Kampen

Dette er et ikke-metallisk kemisk element, der er repræsenteret af symbolet P, og som ikke er ren i naturen, fordi det oxiderer hurtigt. Når denne proces opstår, frigiver den varmeenergi og producerer lys, hvorfor den fik navnet fosfor ("lysbærer" på græsk)..

I naturen findes den i form af uorganiske fosformolekyler eller som en del af levende organismer.

Din cyklus

Fosforcyklussen er en sedimentær biogeokemisk cyklus, der er nært beslægtet med vand, kulstof, calcium, jern og aluminium. Det kaldes sedimentært, fordi de fleste af dets reserver er i marine sedimenter og i jordskorpens fosfatsten..

Udstilling

De fosfatsten, der dannes i jordens dybde, bringes til jordens overflade af bevægelserne af de tektoniske plader. Når dette sker, udsættes de for virkningen af ​​fysiske agenser som regn og vind såvel som biologiske..

Fosfatsten. Kilde: David Stanley fra Nanaimo, Canada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

En anden måde at frigøre fosfor fra dets underjordiske opbevaring er gennem vulkansk aktivitet, også forårsaget af tektoniske bevægelser..

Erosion

Da fosfatsten udsættes for det ydre miljø på jordens overflade, sker processen med erosion. Klippen er således revnet og fragmenteret af forskelle i temperatur, regn, vind og virkningen af ​​levende væsener, og fosforet bliver en del af jorden eller flytter til andre steder..

Transportere

Det vigtigste erosive middel er vand, som overfører fosfor til andre punkter i litosfæren og endelig til havene..

Biologisk absorption og frigivelse

Det meste af fosfor i jorden er i uopløselig form og kan derfor ikke bruges af planter. Denne fosfor er bundet til lerpartikler, jern- og aluminiumhydroxider eller i form af calcium, jern eller andet phosphat..

På en hektar jord kan der således være mellem 2 og 10 tons fosfor, men planter kan kun bruge 3 til 15 kg. Opløseligt fosfor absorberes gennem rødderne og passerer ind i legemet af planten, hvor det bruges i forskellige metaboliske stoffer. processer.

Fosfor er integreret i strukturen af ​​planter, der danner proteiner, ATP, DNA og andre molekyler. Når det opløses i havvand, absorberes det ligeledes af fytoplankton i havene..

Fosfor bliver en del af trofiske kæder, når planter og fytoplankton forbruges af planteædere og disse af kødædere. Senere frigives det fra levende organismer enten gennem deres udskillelse eller når de dør..

Sedimentation og ophobning

Fosfor i havene afsættes på havbunden og bliver en del af sedimentet, der vil blive deponeret i på hinanden følgende lag.

Litifikation og opbevaring

Klipper dannes, når sedimenter i de dybeste dele af jordskorpen udsættes for høje tryk og temperaturer (litificering). Dette sker, fordi vægten af ​​de øvre sedimenter får de nedre til at komprimere.

Partiklerne, der danner klipperne, holdes sammen takket være krystallisationen af ​​oxider, silica og andre stoffer, en proces kendt som cementering. På denne måde dannes såkaldte sedimentære klipper, blandt hvilke phosphorit er indeholdende op til 20-30% phosphater..

Hvis sedimentære klipper udsættes for processer med højere temperatur og tryk, opløses de og udgør en del af metamorfe og vulkanske klipper (18%). Der er også fosfater i kalksten op til 0,18% og endda i sandsten klipper op til 0,27%.

Cyklustid

Den hastighed, hvormed et fosformolekyle gennemfører cyklussen, afhænger af den type reservoir, der betragtes. For eksempel i kystvande kan et fosformolekyle mobiliseres hver 9. måned, og i dybe marine sedimenter kan det tage mere end 11.000 år..

Stadier af fosforcyklussen

Den største genanvendelse af fosfor sker mellem levende organismer og vand eller jord afhængigt af typen af ​​økosystem. Det gennemgår tre faser, som er:

- Geologisk

De vigtigste fosforreserver på dette trin af cyklussen findes i marine sedimenter og jord. Det er også til stede i undergrundens fosfatsten og i ekskrementer af havfugle (guano).

Fosfatsten er dannet af marine sedimenter, som er sedimentære klipper, der indeholder op til 30% fosfater. Når de eroderer, bliver fosfater en del af jorden.

Ligeledes trækker jord- og stenerosion fosfater ind i vandmasserne og ender med at nå havet, hvor de absorberes af marine organismer. På den anden side opløses en relativt lav andel jordfosfater i vand og absorberes af planter..

- Hydrologisk

Det hydrologiske stadium af fosforcyklussen opretholder en permanent udveksling med fastlandet og med de organismer, der lever i den akvatiske verden. Mest fosfor findes i dybt havvand som opløst fosfat.

Det fosfor, der findes i overfladevand, absorberes af levende organismer og bliver derfor en del af det biologiske stadium.

Billetter

Det anslås, at omkring 10 millioner tons fosfor kommer ind i vandområder årligt. Det går ind i det hydrologiske stadium trukket af vandstrømme, hovedsageligt ved afstrømning fra regnvand..

På denne måde når den floderne og derfra til søerne og havene, ud over en lille procentdel fra atmosfærisk støv, der er afsat i havene eller andre vandområder..

Cirkulation

Fosfor cirkulerer i havene, især i de koldere nedre lag, men i opsvulmende områder når det overfladen. Upwellings er områder, hvor dybt koldt vand stiger med fosfater og andre næringsstoffer.

I disse områder er tilgængeligheden af ​​fosfater rigelig, hvilket favoriserer udviklingen af ​​fytoplankton, der tiltrækker et stort antal fisk, der lever af det..

Afgang

Da fosfor ikke danner flygtige forbindelser (gasser) i havet, kan det ikke udveksles direkte med atmosfæren. Derfor er den eneste udgang fra det hydrologiske stadium klippeformation eller fiskeri (ved havfugle eller menneskelig handling).

I det første tilfælde deponeres fosfor opløst i havet eller fra ekskreter eller døde kroppe af levende væsener på havbunden. Over tid er disse sedimenter dækket af andre lag og konsolideres som fosfatsten, der derefter vil blive udsat for jordens overflade..

For deres del spiser havfugle fisk og fører fosfor til land gennem deres udskillelse (guano) eller når de dør. Mens mennesker udvinder store mængder fosfor fra havene gennem fiskeri, da fiskens knogler består af 35% af dette element.

- Biologisk

Når fosfor kommer ind i trofiske kæder eller fødekæder, er det en del af det biologiske trin i fosforcyklussen. Dette begynder, når de fosfater, der absorberes af planter eller af fytoplankton, danner proteiner og andre vitale molekyler.

Fosforet cirkulerer derefter, når planter og planteplankton indtages af planteædere og disse af kødædere. Derefter bevæger den sig gennem udskillelse og ved nedbrydning af døde organismeres kroppe af bakterier og svampe..

Selvom mængden af ​​fosfor i den biologiske fase er relativt lav, spiller den en grundlæggende rolle. Således er ca. 80% af det totale fosfor i kroppen af ​​et levende væsen dannet af hydroxyapatit (Ca5 (PO4) 3OH).

Dette mineral udgør ca. 70% af hvirveldyrsben og tandemalje består også af en høj andel af dette fosfatmineral..

Afgang

Fra dette stadium fortsætter fosfor sin cyklus mod de hydrologiske og geologiske stadier gennem organismernes død eller deres udskillelse. På samme måde griber mennesker ind i fosforcyklussen og udvinder den fra land og hav for at bruge den som et industrielt råmateriale eller som gødning..

Guano

En vigtig kilde til fosfor fra det biologiske stadium er udskillelsen af ​​havfugle, kaldet guano, som indeholder ca. 4% fosfater.

Guano ophobning. Kilde: Alex Proimos fra Sydney, Australien / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Havfugle, der lever af fisk, danner store kystkolonier, og deres udskillelse akkumuleres i enorme mængder i deres levesteder. Disse udskillelser er især rige på fosfater og er blevet brugt af mennesker som gødning.

Ændringer

Den grundlæggende ændring af fosforcyklussen er dens acceleration på grund af menneskelig aktivitet. Fosfater er et af de vigtigste forurenende stoffer i spildevand, hvilket forårsager ændringer i fosforcyklussen ved at inkorporere ekstra mængder i økosystemer.

Eutrofiering

Fosfater inkorporeres i spildevand på grund af brugen af ​​vaskemidler, der inkorporerer trinatriumphosphat. Disse forbindelser danner, når de kombineres med vand, fosfater, der kan sammenlignes med levende væsener.

Eutrofiering. Kilde: F. lamiot (eget arbejde) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Efterhånden som store mængder af disse assimilerbare fosfater trænger ind, stiger populationerne af alger og vandplanter betydeligt. Denne økologiske ubalance ender med at forbruge det opløste ilt i vandet og forårsage fisk og andre organismer..

Vandkvalitet

Overskuddet af fosfater i vandet påvirker dets kvalitet til konsum og reducerer dermed kilderne til ferskvand.

Betydning

Væsentligt for livet

Fosfor er en central del af ATP (adenosintrifosfat), som er det molekyle, hvormed energi lagres og transmitteres i celler. På den anden side inkluderer DNA (deoxyribonukleinsyre), som er molekylet, der er ansvarlig for transmission af genetisk information, en phosphatgruppe.

Kost og sundhed

Fosfor er et væsentligt element for sundheden under hensyntagen til, at det er det andet i overflod i kroppen. Ligeledes er det en grundlæggende bestanddel af tænder og knogler, tæt knyttet til B-kompleks vitaminer..

Derudover spiller det en vigtig rolle i nyrerne, musklerne (herunder hjertet) og i nervesystemet (nervesignaler)..

Råmateriale til industrien

I industrien anvendes fosfater til forskellige formål, for eksempel i fødevareindustrien anvendes de som antiklumpemidler og stabilisatorer. Fosfor er en vigtig ingrediens i fremstillingen af ​​tændstikker, fyrværkeri og lyssignaler..

På samme måde bruges det til fremstilling af metallegeringer, industrielle olier, og som trinatriumphosphat bruges det i vaskemidler..

Gødning

Fosfor er en vigtig komponent i gødning og gødning, der anvendes i landbruget, især nyttig til at fremkalde blomstring i afgrøder. Gødningsproduktion er ansvarlig for ca. 90% af fosfatbehovet.

Insekticider

Organiske fosfater er i form af fosforsyreestere og har i de fleste tilfælde en neurotoksisk virkning, hvorfor de bruges til at fremstille insekticider.

Referencer

  1. Calow, P. (red.) (1998). Encyclopædi for økologi og miljøledelse.
  2. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-udgaver.
  3. Miller, G. og TYLER, J.R. (1992). Økologi og miljø. Grupo Editorial Iberoamérica S.A. af C.V.
  4. Odum, E.P. og Warrett, G.W. (2006). Grundlæggende om økologi. Femte udgave. Thomson.
  5. Ruttenberg, K.C. (2003). Den globale fosforcyklus. Afhandling om geokemi.
  6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P and Fang, J. (2016). Fosfor ophobes mere end kvælstof globalt i ferskvandsøkosystemer under menneskeskabte påvirkninger ”. Økologiske breve.

Endnu ingen kommentarer