Etapy cyklu fosforu i znaczenie



The cykl fosforu jest procesem, w którym fosfor przemieszcza się przez skały, wodę, glebę i organizmy. Cykl ten, w przeciwieństwie do innych cykli biogeochemicznych, nie przechodzi przez powietrze, ponieważ nie ma wielu związków gazowych opartych na fosforze.

Główny zapas fosforu znajduje się w wodzie rzek, jezior i oceanów (hydrosfera), ale także w osadach i skałach (litosfera). Fosfor jest niezbędny dla wzrostu roślin i zwierząt, a także dla drobnoustrojów zamieszkujących glebę, która z czasem stopniowo się wyczerpuje.

Główną biologiczną funkcją fosforu jest bycie częścią ważnych biocząsteczek, takich jak kwasy nukleinowe (DNA i RNA), niektóre białka i lipidy. W rzeczywistości nici DNA są tworzone przez wiązania estrów fosforanowych.

Fosforan wapnia jest również ważnym składnikiem tworzenia kości i zębów u ssaków. Podobnie stanowi część struktury egzoszkieletu owadów, błon fosfolipidów komórek i wielu ważnych metabolitów, takich jak ATP.

Cykl fosforu jest niezwykle powolnym procesem, ponieważ fosfor pozostaje przez długi czas w skałach i osadach. Deszcz i erozja pomagają zmyć fosfor ze skał, podczas gdy w glebie materia organiczna pochłania fosfor, który będzie wykorzystywany do różnych procesów biologicznych.

Podobnie jak wszystkie cykle biogeochemiczne, nie ma początku ani końca cyklu fosforu, a na pewno nie ma jednego kierunku ruchu. Cykle ziemi to złożone sieci, w których zasoby przemieszczają się w wielu kierunkach.

Indeks

  • 1 Etapy cyklu
  • 2 Znaczenie fosforu dla istot żywych
    • 2.1 Ograniczający składnik odżywczy
    • 2.2 Forma DNA i RNA
    • 2.3 Transport energii
    • 2.4 Daje strukturę błonom komórkowym
    • 2.5 Jest częścią kości
    • 2.6 Udział w homeostazie
    • 2.7 Reguluje aktywność enzymatyczną
    • 2.8 Nadajnik sygnału
  • 3 Wpływ człowieka na cykl fosforu
    • 3.1 Stosowanie nawozów
    • 3.2 Eutrofizacja
    • 3.3 Ścieki i stosowanie detergentów
  • 4 odniesienia

Etapy cyklu

- Z czasem deszcz i wiatr niszczą skały, powodując uwalnianie jonów fosforanowych i innych minerałów. Ten nieorganiczny fosforan jest rozprowadzany w glebie i wodzie.

- Rośliny pobierają nieorganiczny fosforan z gleby poprzez swoje korzenie; w ten sposób włączają fosforany do swoich cząsteczek biologicznych (kwasów nukleinowych i białek), umożliwiając w ten sposób ich wzrost i rozwój.

- Rośliny mogą być spożywane przez zwierzęta roślinożerne. Po wejściu do organizmu cząsteczki zawierające fosfor są rozkładane i ponownie włączane do organicznych cząsteczek organizmu roślinożernego.

- Zwierzęta roślinożerne mogą być spożywane przez zwierzęta mięsożerne iw ten sposób przenosić atomy fosforu na następny poziom łańcucha troficznego. Fosforany zaabsorbowane przez te zwierzęta powracają do gleby przez wydalanie.

- Gdy roślina lub zwierzę umiera, jej tkanki rozkładają się przez inną grupę organizmów zwaną rozkładnikami. Te drobnoustroje rozkładają szczątki iw ten sposób fosforan organiczny jest zawracany do gleby.

- Fosfor w glebie może skończyć w różnych zbiornikach wodnych i ostatecznie trafić do oceanu. Tam można go włączyć do organizmów wodnych lub osiedlić na długie okresy.

Znaczenie fosforu dla istot żywych

Ograniczający składnik odżywczy

Podobnie jak węgiel, tlen, wodór i azot, fosfor jest ograniczającym składnikiem odżywczym dla wszystkich form życia, co oznacza, że ​​potencjał wzrostu organizmu jest ograniczony przez dostępność tego istotnego składnika odżywczego.

Tworzy DNA i RNA

Fosfor jest częścią struktury DNA i RNA. Forma DNA podwójnej helisy jest możliwa tylko dlatego, że cząsteczki fosforanu tworzą mostek estru fosforanowego, który wiąże się z podwójną helisą.

Transport energii

Fosfor jest również niezbędny do transportu energii w komórkach, jest podstawową częścią cząsteczek magazynujących energię, takich jak między innymi ATP, ADP, PKB..

Daje strukturę błonom komórkowym

Fosfor zapewnia strukturę błon komórkowych. Podstawowym składnikiem błon biologicznych są cząsteczki zwane fosfolipidami, które powstają w wyniku różnych typów lipidów związanych z grupami fosforanowymi.

To część kości

Fosfor znajduje się w kościach w postaci fosforanu wapnia i nadaje mu sztywność. Występuje również w szkliwie zębów ssaków i egzoszkieletu owadów.

Udział w homeostazie

Fosfor działa również w utrzymaniu homeostazy. Niektóre związki na bazie fosforu są ważnymi buforami; to znaczy, pomagają utrzymać równowagę pomiędzy kwasami i zasadami (pH) w organizmie.

Reguluje aktywność enzymatyczną

Fosfor reguluje aktywność enzymów. Wiele ważnych enzymów w metabolizmie jest aktywowanych (lub dezaktywowanych) przez dodanie grup fosforanowych.

Nadajnik sygnału

Fosfor jest również niezbędny do transmisji sygnału w komórkach.

Wpływ człowieka na cykl fosforu

Istota ludzka oddziaływała ze swoim środowiskiem i wpływała na wiele naturalnych procesów, w tym cykl fosforu. Działalność człowieka zmienia cykl fosforu głównie poprzez dodanie większej ilości fosforu do miejsc, w których wcześniej nie było takiej dostępności.

Stosowanie nawozów

Ponieważ fosforany są w glebie dość ograniczone, nowoczesne praktyki rolnicze często obejmują stosowanie nawozów zawierających nieorganiczne fosforany.

Gdy fosfor jest bardzo często dodawany do ekosystemu, większość tego fosforu jest tracona, ponieważ jest szybko myta deszczami i nawadnianiem.

Dlatego nadmiar fosforu zostaje przetransportowany do zbiorników wodnych (rzek, mórz i oceanów) w procesie zwanym spływem.

Eutrofizacja

Składniki odżywcze przemywane przez spływy gromadzą się w zbiornikach wodnych, powodując wykładniczy wzrost glonów i planktonu. Ten proces jest znany jako eutrofizacja.

Proliferacja tych organizmów powoduje szybkie wyczerpanie całego dostępnego tlenu, co kończy się na wszystkich innych gatunkach ekosystemu.

Zjawisko to zaobserwowano w małych ekosystemach, takich jak stawy w niektórych gospodarstwach, ale także w wielkich zbiornikach wodnych, takich jak Morze Bałtyckie..

Ścieki i stosowanie detergentów

Innym ważnym źródłem fosforu są ścieki i detergenty. Oba kończą spływając grupami fosforanowymi do zbiorników wodnych, zwiększając w ten sposób proces eutrofizacji.

Referencje

  1. Begon, M., Townsend, C. i Harper, J. (2006). Ekologia: od osobników do ekosystemów (4 ed.). Wydawnictwo Blackwell.
  2. Chapman, J. i Reiss, M. (1999). Ekologia: zasady i zastosowania (Drugie wydanie). Cambridge University Press.
  3. Enger, E., Ross, F. & Bailey, D. (2007). Koncepcje w biologii (12 ed.). McGraw-Hill.
  4. Manahan, S. (2004). Chemia środowiska (8 wyd.). CRC Naciśnij.
  5. Miller, G. i Spoolman, S. (2007). Nauka o środowisku: problemy, połączenia i rozwiązania (12 ed.). Nauka Cengage.
  6. Schmidt, T. i Schaechter, M. (2012). Tematy w mikrobiologii ekologicznej i środowiskowej (Pierwsze wydanie). Academic Press.
  7. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). Biologia (7 wyd.) Cengage Learning.
  8. Starr, C., Taggart, R., Evers, C. & Starr, L. (2011). Biologia: jedność i różnorodność życia (Rev. ed.). Nauka Cengage.
  9. Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). Gleba, ekologia i zarządzanie (1ul). CABI.