FOSFOR DÖNGÜSÜ: ÖZELLIKLER, AŞAMALAR, DEĞIŞIKLIKLER, ÖNEMI - BIYOLOJI - 2025

Fosfor döngüsü hidrosfer, litosfer, canlılar ve atmosfer yoluyla depolama ve bu elemanın dolaşımıdır. Depolama aşaması esas olarak deniz tabanında meydana gelen tortul tipte bir biyojeokimyasal döngüdür.

Döngü, fosfat kayalarının su, rüzgar ve canlı organizmaların aşındırıcı etkisine maruz kalmasıyla başlar. Kaya yıprandığında, toprağa katılan veya su kütlelerine sürüklenen fosfatları taşıyan parçacıkları parçalar ve taşır.

Tam fosfor döngüsü. Kaynak: BonniemfIncorporates, NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA tarafından çalışır (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Bitkiler tarafından köklerinden fosfat olarak emilen fosfor, vücudunuza entegre olur ve metabolizmada kullanılır. Böylece, döngünün jeolojik aşamasından, besin veya trofik ağlar aracılığıyla dolaştığı biyolojik aşamaya geçer.

Bu aşama otçul hayvanların bitkileri tüketip onlardan fosfor elde etmesiyle başlar. Bu element daha sonra otoburlarla beslenen etoburlara geçer ve dışkı yoluyla veya organizmalar öldüğünde ve ayrıştırıldığında toprağa geri döner.

Diğer yandan fosfat formundaki fosfor, hidrolojik aşamasına geçerek göllere ve okyanuslara çekilir. Ayrıca suda çözünen fosfatlar, fitoplanktonlar tarafından absorbe edildiklerinde biyolojik aşamaya geçerek deniz besin ağlarına girerler.

Daha sonra fosfor, canlıların dışkısı veya ayrışması yoluyla salınır ve tekrar hidrolojik aşamaya entegre edilir. Bu aşamada, okyanus akıntıları ile dolaşabilir veya okyanus tabanının çökeltilerine yerleşebilir.

Fosfor deniz tabanına gittiğinde tortu katmanları birikir ve alt katmanlar büyük derinliklere gömülür. Burada, döngüyü devam ettirmek için tekrar açığa çıkacak fosfor bakımından zengin yeni kayayı oluşturan yüksek basınçlar ve sıcaklıklar üretilir.

Bu döngü, ötrofikasyona neden olan çevreyi kirleten fazladan fosforun dahil edilmesi nedeniyle insan aktivitesi tarafından değiştirilebilir.

karakteristikleri

Maç

Bu, P sembolü ile temsil edilen ve hızla oksitlendiği için doğası gereği saf olmayan, metalik olmayan bir kimyasal elementtir. Bu işlem gerçekleştiğinde, ısı enerjisi salar ve ışık üretir, bu yüzden ona fosfor (Yunanca "ışık taşıyıcısı") adı verilmiştir.

Doğada inorganik fosfor molekülleri şeklinde veya canlı organizmaların bir parçası olarak bulunur.

Döngünüz

Fosfor döngüsü, su, karbon, kalsiyum, demir ve alüminyum döngüsüyle yakından ilişkili bir tortul biyojeokimyasal döngüdür. Rezervlerinin çoğu deniz tortullarında ve yer kabuğunun fosfat kayalarında olduğu için tortul olarak adlandırılır.

sergi

Dünya'nın derinliklerinde oluşan fosfat kayaları, tektonik plakaların hareketleri ile yeryüzüne taşınır. Bu gerçekleştiğinde, yağmur ve rüzgar gibi fiziksel etkenlerin yanı sıra biyolojik etkenlerin etkisine de maruz kalırlar.

Fosfat kaya. Kaynak: Kanada Nanaimo'dan David Stanley / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Fosforu yer altı deposundan salmanın bir başka yolu da tektonik hareketlerin neden olduğu volkanik faaliyettir.

Erozyon

Fosfat kayaçları dünya yüzeyinde dış ortama maruz kaldıkça erozyon süreci gerçekleşir. Böylece kaya, sıcaklık, yağmur, rüzgar ve canlıların hareketindeki farklılıklar tarafından kırılır ve parçalanır ve fosfor, toprağın bir parçası olur veya başka yerlere taşınır.

Ulaşım

Ana aşındırıcı madde, fosforu litosferdeki diğer noktalara ve son olarak okyanuslara aktaran sudur.

Biyolojik emilim ve salım

Topraktaki fosforun çoğu çözünmez haldedir ve bu nedenle bitkiler tarafından kullanılamaz. Bu fosfor kil partiküllerine, demir ve alüminyum hidroksitlere veya kalsiyum, ferrik veya diğer fosfat formunda yapıştırılır.

Böylelikle bir hektar toprakta 2 ila 10 ton fosfor olabilir, ancak bitkiler sadece 3 ila 15 kg kullanabilir.Çözünen fosfor köklerden emilir ve çeşitli şekillerde kullanıldığı bitkinin bünyesine geçer. metabolik süreçler.

Fosfor, bitkilerin yapısına entegre edilerek proteinler, ATP, DNA ve diğer moleküller oluşturur. Benzer şekilde deniz suyunda çözündüğünde okyanuslarda fitoplankton tarafından emilir.

Bitkiler ve fitoplanktonlar otoburlar ve bunlar da etoburlar tarafından tüketildiğinde fosfor trofik zincirlerin bir parçası haline gelir. Daha sonra canlı organizmalardan ya dışkıları yoluyla ya da öldükleri zaman salınır.

Sedimantasyon ve birikim

Okyanuslardaki fosfor, deniz tabanında birikir ve ardışık katmanlarda birikecek tortunun bir parçası haline gelir.

Litoifikasyon ve depolama

Kayalar, yer kabuğunun en derin kısımlarındaki çökeltiler yüksek basınç ve sıcaklıklara (litolaşma) maruz kaldığında oluşur. Bunun nedeni, üst çökeltilerin ağırlığının alt çökeltilerin sıkışmasına neden olmasıdır.

Kayaları oluşturan parçacıklar, sementasyon olarak bilinen bir işlem olan oksitlerin, silikanın ve diğer maddelerin kristalleşmesi sayesinde bir arada tutulur. Bu şekilde, aralarında% 20-30'a kadar fosfat içeren fosforit olan tortul kayaçlar oluşur.

Tortul kayaçlar daha yüksek sıcaklık ve basınç işlemlerine maruz kalırsa, metamorfik ve magmatik kayaçların (% 18) bir kısmını oluşturarak çözülürler. Ayrıca kireçtaşı kayaçlarında% 0.18'e kadar ve hatta kumtaşı kayalarda% 0.27'ye kadar fosfatlar vardır.

Devir süresi

Bir fosfor molekülünün döngüyü tamamlama hızı, dikkate alınan rezervuarın türüne bağlıdır. Örneğin kıyı sularında bir fosfor molekülü her 9 ayda bir hareket edebilir ve derin deniz sedimanlarında 11.000 yıldan fazla sürebilir.

Fosfor döngüsünün aşamaları

Fosforun en büyük geri dönüşümü, ekosistemin türüne bağlı olarak canlı organizmalar ile su veya toprak arasında gerçekleşir. Üç aşamadan geçer:

- Jeolojik

Döngünün bu aşamasındaki en önemli fosfor rezervleri deniz sedimanlarında ve toprakta bulunur. Ayrıca toprağın fosfat kayalarında ve deniz kuşlarının (guano) dışkısında da bulunur.

Fosfat kayaları,% 30'a kadar fosfat içeren tortul kayaçlar olan deniz tortullarından oluşur. Aşındığında fosfatlar toprağın bir parçası haline gelir.

Benzer şekilde, toprak ve kaya erozyonu fosfatları su kütlelerine sürükler ve deniz organizmaları tarafından emildikleri okyanusa ulaşır. Öte yandan, topraktaki nispeten düşük oranda fosfat suda çözünür ve bitkiler tarafından emilir.

- Hidrolojik

Fosfor döngüsünün hidrolojik aşaması, anakara ve su dünyasında yaşayan organizmalarla kalıcı bir alışverişi sürdürür. En büyük miktarda fosfor, derin okyanus sularında çözünmüş fosfat olarak bulunur.

Yüzey sularında bulunan fosfor, canlı organizmalar tarafından emilir ve bu nedenle biyolojik aşamanın bir parçası olur.

Biletler

Yılda yaklaşık 10 milyon ton fosforun su kütlelerine girdiği tahmin edilmektedir. Su akıntılarının sürüklediği hidrolojik aşamaya, özellikle yağmur suyundan gelen akışla girer.

Bu şekilde nehirlere ve oradan göllere ve okyanuslara ve ayrıca okyanuslarda veya diğer su kütlelerinde biriken atmosferik tozdan küçük bir yüzdeye ulaşır.

dolaşım

Fosfor, okyanuslarda özellikle daha soğuk alt tabakalarda dolaşırken, yükselen bölgelerde yüzeye ulaşır. Üst yerleşim yerleri, derin soğuk suların yükseldiği, fosfat ve diğer besinleri taşıdığı alanlardır.

Bu alanlarda fosfat bol miktarda bulunur, bu da onunla beslenen çok sayıda balığı çeken fitoplankton gelişimine yardımcı olur.

Gidiş

Fosfor okyanusta uçucu bileşikler (gazlar) oluşturmadığından, doğrudan atmosferle değiştirilemez. Bu nedenle, hidrolojik aşamadan tek çıkış kaya oluşumu veya balıkçılıktır (deniz kuşları veya insan eylemi ile).

İlk durumda, denizde veya canlıların dışkılarından veya ölü bedenlerinden çözünen fosfor, deniz dibinde biriktirilir. Zamanla, bu çökeltiler başka katmanlarla kaplanır ve daha sonra dünya yüzeyine maruz kalacak olan fosfat kayaları olarak konsolide olur.

Deniz kuşları ise balık tüketir ve fosforu dışkıları (guano) yoluyla veya ölerek karaya taşır. İnsan, balık tutma yoluyla okyanuslardan büyük miktarda fosfor çıkarırken, balıkların kemikleri bu elementin% 35'ini oluşturduğu için.

- Biyolojik

Fosfor, trofik zincirlere veya besin zincirlerine girdiğinde, fosfor döngüsünün biyolojik aşamasının bir parçasıdır. Bu, bitkiler veya fitoplankton tarafından emilen fosfatlar proteinleri ve diğer hayati molekülleri oluşturduğunda başlar.

Fosfor daha sonra bitkiler ve fitoplanktonlar otoburlar ve bunlar da etoburlar tarafından tüketildiğinde dolaşır. Daha sonra dışkı yoluyla ve ölü organizmaların vücutlarının bakteri ve mantarlar tarafından ayrıştırılmasıyla hareket eder.

Biyolojik aşamadaki fosfor miktarı görece düşük olmasına rağmen temel bir rol oynar. Böylece, bir canlının vücudundaki toplam fosforun yaklaşık% 80'i hidroksiapatitten (Ca5 (PO4) 3 OH) oluşur.

Bu mineral omurgalı kemiklerinin yaklaşık% 70'ini oluşturur ve diş minesi de bu fosfat mineralinin yüksek bir oranından oluşur.

Gidiş

Bu aşamadan itibaren fosfor, organizmaların veya dışkılarının ölümü yoluyla hidrolojik ve jeolojik aşamalara doğru döngüsünü sürdürür. Aynı şekilde insan da fosfor döngüsüne müdahale eder, onu endüstriyel hammadde veya gübre olarak kullanmak için onu karadan ve denizden çıkarır.

Guano

Biyolojik aşamadan önemli bir fosfor kaynağı, yaklaşık% 4 fosfat içeren guano adı verilen deniz kuşlarının dışkısıdır.

Guano birikimi. Kaynak: Alex Proimos Sidney, Avustralya / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Balık yiyen deniz kuşları büyük kıyı kolonileri oluşturur ve dışkıları habitatlarında muazzam miktarlarda birikir. Bu dışkılar özellikle fosfat bakımından zengindir ve insanlar tarafından gübre olarak kullanılmıştır.

değişiklikler

Fosfor döngüsünün temel değişikliği, insan aktivitesi nedeniyle hızlanmasıdır. Fosfatlar, atık sudaki ana kirleticilerden biridir ve ekosistemlere fazladan miktarlar katarak fosfor döngüsünde değişikliklere neden olur.

Ötrofikasyon

Trisodyum fosfat içeren deterjanların kullanılması nedeniyle fosfatlar kanalizasyona dahil edilir. Bu bileşikler su ile birleştiklerinde canlılar tarafından asimile edilebilen fosfatlar oluştururlar.

Ötrofikasyon. Kaynak: F. lamiot (kendi çalışması) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Bu asimile edilebilir fosfatların büyük miktarları girdikçe, alg ve su bitkilerinin popülasyonları önemli ölçüde artar. Bu ekolojik dengesizlik, sudaki çözünmüş oksijeni tüketerek balıkların ve diğer organizmaların ölümüne neden olur.

Su kalitesi

Sudaki fazla fosfat, insan tüketimi için kalitesini etkiler ve böylece tatlı su kaynaklarını azaltır.

Önem

Yaşam için gerekli

Fosfor, enerjinin hücrelerde depolandığı ve iletildiği molekül olan ATP'nin (adenozin trifosfat) merkezi bir parçasıdır. Genetik bilginin iletilmesinden sorumlu molekül olan DNA (deoksiribonükleik asit) ise bir fosfat grubu içerir.

Diyet ve sağlık

Fosfor, vücutta bol miktarda ikinci olduğu düşünüldüğünde sağlık için gerekli bir unsurdur. Aynı zamanda, B kompleks vitaminleri ile yakından ilgili olan diş ve kemiklerin temel bir bileşenidir.

Ayrıca böbreklerin, kasların (kalp dahil) ve sinir sisteminin (sinir sinyallerinin) işleyişinde önemli rol oynar.

Endüstri için hammadde

Endüstride fosfatlar çeşitli amaçlar için kullanılır, örneğin gıda endüstrisinde, katılaşmayı önleyici maddeler ve stabilizatörler olarak kullanılırlar. Fosfor, kibrit, havai fişek ve ışık sinyallerinin yapımında önemli bir bileşendir.

Benzer şekilde metal alaşımları, endüstriyel yağların üretiminde ve trisodyum fosfat olarak deterjanlarda kullanılmaktadır.

Gübreler

Fosfor, tarımda kullanılan gübre ve gübrelerde önemli bir bileşendir, özellikle mahsullerde çiçeklenmeyi indüklemek için faydalıdır. Gübre üretimi, fosfat talebinin yaklaşık% 90'ından sorumludur.

Böcek öldürücüler

Organik fosfatlar, fosforik asit esterleri biçimindedir ve çoğu durumda nörotoksik bir etkiye sahiptir, bu nedenle böcek öldürücü yapımında kullanılırlar.

Referanslar

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ekoloji ve çevre yönetimi ansiklopedisi.
2. Margalef, R. (1974). Ekoloji. Omega sürümleri.
3. Miller, G. ve TYLER, JR (1992). Ekoloji ve Çevre. Grupo Editoryal Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP ve Warrett, GW (2006). Ekolojinin temelleri. Beşinci baskı. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Küresel Fosfor Döngüsü. Jeokimya Üzerine İnceleme.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P ve Fang, J. (2016). Fosfor, antropojenik etkiler altında tatlı su ekosistemlerinde küresel olarak nitrojenden daha fazla iltihap birikir ”. Ekoloji Mektupları.