Ciclo di fosforo

Fonte: Eduarda Servido Claudino, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Qual è il ciclo del fosforo?

Lui Ciclo di fosforo È lo stoccaggio e la circolazione di questo elemento attraverso l'idrosfera, la litosfera, gli organismi viventi e l'atmosfera. Questo è un ciclo biogeochimico sedimentario la cui fase di conservazione si verifica principalmente nel letto marino.

Il ciclo inizia con l'esposizione delle rocce fosfatate all'azione erosiva di acqua, vento e organismi viventi. La roccia quando indossata è frammentata e trascina le particelle che trasportano fosfati, che sono incorporate nel terreno o vengono trascinate nei corpi d'acqua.

Il fosforo assorbito come fosfati dalle piante attraverso le loro radici, è integrato nel suo corpo ed è usato nel metabolismo. Pertanto, va dalla fase geologica del ciclo alla fase biologica in cui circola attraverso le reti alimentari o trofiche.

Caratteristiche del ciclo del fosforo

La partita

Questo è un elemento chimico non metallico rappresentato con il simbolo P e che non è puro di natura perché si ossida rapidamente. Quando si verifica questo processo, rilascia energia calorica e produce luce, motivo per cui è stato somministrato il nome del fosforo ("portatore di luce" in greco).

In natura è sotto forma di molecole di fosforo inorganico o come parte degli organismi viventi.

Il tuo ciclo

Il ciclo del fosforo è un ciclo biogeochimico sedimentario strettamente correlato all'acqua, al carbonio, al calcio, al ciclo di ferro e alluminio. Si chiama sedimentario perché la maggior parte delle sue riserve sono nei sedimenti marini e nelle rocce fosfatate della crosta terrestre.

Esposizione

Le rocce fosfatate che si formano nelle profondità della terra sono portate sulla superficie della terra dai movimenti delle placche tettoniche. Quando ciò si verifica, sono esposti all'azione di agenti fisici come pioggia e vento, nonché biologico.

Roccia fosforica. Fonte: David Stanley di Nanaimo, Canada/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0)

Un'altra forma di rilascio di fosforo della sua conservazione sotterranea è attraverso l'attività vulcanica, anche causata da movimenti tettonici.

Erosione

Essendo esposti le rocce fosfatate all'ambiente esterno sulla superficie terrestre, si verifica il processo di erosione. Pertanto, la roccia è rotta e frammentata dalle differenze di temperatura, pioggia, vento e azione degli esseri viventi e il fosforo diventa parte del terreno o si sposta in altri siti.

Trasporto

Il principale agente erosivo è l'acqua, che sposta il fosforo in altri punti della litosfera e infine agli oceani.

Assorbimento biologico e liberazione

La maggior parte del fosforo sul terreno è insolubile e quindi non può essere utilizzata dalle piante. Questo fosforo viene aderito a particelle di argilla, ferro e idrossidi di alluminio o sotto forma di calcio, ferrico o altro fosfato.

Pertanto, in un ettaro di terreno può esserci tra 2 e 10 tonnellate di fosforo, ma le piante possono usare solo da 3 a 15 kg. Il fosforo solubile viene assorbito attraverso le radici e passa al corpo della pianta dove viene utilizzato in vari processi metabolici.

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Il fosforo è integrato nella struttura delle piante, formando proteine, ATP, DNA e altre molecole. Allo stesso modo, quando si dissolve in acqua marina, viene assorbito dal fitoplancton negli oceani.

Il fosforo diventa parte delle catene trofiche quando piante e fitoplancton sono consumati dagli erbivori e questi dai carnivori. Successivamente, viene rilasciato dagli organismi viventi attraverso i loro escreta o quando muoiono.

Sedimentazione e accumulo

Il fosforo negli oceani è depositato nel fondo del mare che diventa parte del sedimento che sarà depositato in strati successivi.

Litificazione e conservazione

Le rocce si formano quando i sedimenti nelle parti più profonde della crosta terrestre sono sottoposti ad alte pressioni e temperature (litificazione). Ciò si verifica perché il peso dei sedimenti superiori fa compattare quelli più bassi.

Le particelle che formano le rocce sono tenute insieme grazie alla cristallizzazione di ossidi, silice e altre sostanze, un processo noto come cementazione. In questo modo, si formano le cosiddette rocce sedimentarie, tra cui la fosforite che contiene fino al 20-30% di fosfati.

Se le rocce sedimentarie sono sottoposte a processi di temperatura e pressione più elevati facendo parte di rocce metamorfiche e ignee (18%). Ci sono anche fosfati nelle rocce calcaree fino allo 0,18% e anche nelle rocce di arenaria fino allo 0,27%.

Tempo di ciclo

La velocità con cui una molecola di fosforo soddisfa il ciclo dipende dal tipo di serbatoio che viene considerato. Ad esempio, nelle acque costiere, una molecola di fosforo può mobilitarsi ogni 9 mesi e in sedimenti marini profondi può richiedere più di 11 più di 11.000 anni.

Stadi del ciclo del fosforo

Il più grande riciclaggio del fosforo si verifica tra organismi viventi e acqua o terreno a seconda del tipo di ecosistema. Lo stesso stesso attraverso tre fasi, che sono:

1. Geologico

Le più importanti riserve di fosforo in questa fase del ciclo si trovano nei sedimenti marini e nel suolo. È anche presente nelle rocce di fosfato del sottosuolo e negli escrementi di uccelli marini (guano).

Dai sedimenti marini si formano le rocce fosfatate, che sono rocce sedimentarie che contengono fosfati fino al 30%. Quando si erodono, i fosfati diventano parte del terreno.

Allo stesso modo, l'erosione del suolo e le rocce trascinano i fosfati sui corpi dell'acqua e finiscono per raggiungere l'oceano dove sono assorbiti dagli organismi marini. D'altra parte, una percentuale relativamente bassa di fosfati del suolo si dissolve in acqua e vengono assorbiti dalle piante.

2. Idrologico

La fase idrologica del ciclo del fosforo mantiene uno scambio permanente con la terraferma e con gli organismi che abitano il mondo acquatico. La più grande quantità di fosforo si trova in acque oceaniche profonde come il fosfato disciolto.

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Il fosforo presente nelle acque superficiali è assorbito dagli organismi viventi e quindi diventa parte dello stadio biologico.

Biglietti

Si stima che circa 10 milioni di tonnellate di fosforo entrano ogni anno nei corpi idrici. Entra nella fase idrologica trascinata dalle correnti d'acqua, principalmente a causa del deflusso dell'acqua piovana.

In questo modo raggiunge i fiumi e da lì ai laghi e agli oceani, oltre a una piccola percentuale dalla polvere atmosferica che si deposita negli oceani o in altri corpi idrici.

Circolazione

Il fosforo circola negli oceani soprattutto negli strati inferiori più freddi, tuttavia nelle aree di chirurgenza raggiunge la superficie. Le emergenze sono aree in cui le acque fredde profonde salgono trascinando fosfati e altri nutrienti.

In queste aree la disponibilità di fosfati è abbondante, che favorisce lo sviluppo del fitoplancton che attira un gran numero di pesci che si nutrono di questo.

Partenze

Poiché il fosforo non forma composti volatili (gas) nell'oceano, non può essere scambiato direttamente con l'atmosfera. Pertanto, le uniche uscite della fase idrologica sono la formazione di roccia o la pesca (da uccelli marini o azione dell'essere umano).

Nel primo caso, il fosforo si dissolve nel mare o da escreta o cadaveri di esseri viventi, viene depositato nel fondo del mare. Nel tempo, questi sedimenti sono coperti da altri strati e sono consolidati come rocce fosfatate che saranno quindi esposte alla superficie terrestre.

Da parte loro, Seabird. Mentre l'essere umano estrae grandi quantità di fosforo oceanico attraverso la pesca, poiché le ossa di pesce sono composte dal 35% di questo elemento.

3. Biologico

Una volta che il fosforo entra nelle catene trofiche o catene alimentari, fa parte dello stadio biologico del ciclo del fosforo. Questo inizia quando i fosfati assorbiti da piante o fitoplancton formano proteine ​​e altre molecole vitali.

Successivamente, il fosforo circola quando piante e fitoplancton vengono consumati dagli erbivori e questi dai carnivori. Quindi muoversi attraverso l'escreta e dalla decomposizione dei corpi degli organismi morti da parte di batteri e funghi.

Sebbene la quantità di fosforo nella fase biologica sia relativamente bassa, svolge un ruolo fondamentale. Pertanto, circa l'80% del fosforo totale del corpo di un essere vivente è formato dall'idrossiapatite (CA5 (PO4) 3 OH).

Questo minerale costituisce circa il 70% delle ossa di vertebrati e lo smalto dei denti è anche formato da un'alta percentuale di questo minerale fosfrato.

Partenze

Da questa fase, il fosforo segue il suo ciclo verso le fasi idrologiche e geologiche, attraverso la morte degli organismi o il loro escreto. Allo stesso modo, l'essere umano interviene nel ciclo del fosforo estraendolo dalla terra e dal mare per usarlo come materia prima industriale o come fertilizzante.

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Il guano

Un'importante fonte di fosforo dalla fase biologica è l'escreta degli uccelli marini, chiamato guano, che contiene circa il 4% di fosfati.

Accumulo di guano. Fonte: Alex Proimos di Sydney, Australia/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0)

Gli uccelli marini che si nutrono di pesci formano grandi colonie costiere e i loro escreta si accumulano in enormi quantità nei loro habitat. Questi escreta sono particolarmente ricchi di fosfati e sono stati usati dall'essere umano come fertilizzante.

Modifiche

L'alterazione fondamentale del ciclo del fosforo è la sua accelerazione dovuta all'attività umana. I fosfati sono uno dei principali contaminanti nelle acque reflue, causando alterazioni del ciclo del fosforo incorporando quantità extra negli ecosistemi negli ecosistemi.

Eutroficizzazione

I fosfati sono incorporati nelle acque reflue a causa dell'uso di detergenti che incorporano il fosfato trisodico. Questi composti se combinati con l'acqua forma fosfati assimilabili dagli esseri viventi.

Eutrofizzazione. Fonte: f. Lamiot (proprio lavoro)/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.5)

Quando entrano grandi quantità di questi fosfati assimilabili, le popolazioni di alghe e piante acquatiche aumentano considerevolmente. Questo squilibrio ecologico finisce per consumare ossigeno disciolto in acqua, causando la morte di pesci e altri organismi.

Qualità dell'acqua

I fosfati in eccesso in acqua influiscono sulla sua qualità per il consumo umano, riducendo così le fonti di acqua dolce.

Importanza del ciclo del fosforo

Essenziale per la vita

Il fosforo è una parte centrale dell'ATP (adenosina trifosfato), che è la molecola con cui l'energia viene immagazzinata e trasmessa. D'altra parte, il DNA (acido deossiribonucleico), che è la molecola responsabile della trasmissione di informazioni genetiche, include un gruppo di fosfato.

Dieta e salute

Il fosforo è un elemento essenziale per la salute, tenendo conto del fatto che è il secondo in abbondanza nel corpo. È anche un componente fondamentale dei denti e delle ossa, in stretta relazione con le vitamine del complesso B.

Inoltre, svolge un ruolo rilevante nel funzionamento dei reni, dei muscoli (incluso il cuore) e nel sistema nervoso (segnali nervosi).

Materia prima per l'industria

Nel settore, i fosfati vengono utilizzati per vari scopi, ad esempio nell'industria alimentare che vengono utilizzati come anti -gutinanti e stabilizzatori. Il fosforo è un ingrediente fondamentale nella produzione di partite, fuochi d'artificio e segni leggeri.

Allo stesso modo, viene utilizzato nell'elaborazione di leghe metalliche, oli industriali e come fosfato di trisodio viene utilizzato nei detergenti.

Fertilizzanti

Il fosforo è un componente importante in fertilizzanti e fertilizzanti utilizzati in agricoltura, particolarmente utile per indurre la fioritura nelle colture. La produzione di fertilizzanti è responsabile di circa il 90% della domanda di fosfato.

Insetticidi

I fosfati organici sono sotto forma di esteri di acido fosforico e nella maggior parte dei casi hanno un effetto neurotossico, quindi sono usati per produrre insetticidi.