Στάδια κύκλου φωσφόρου και σημασία
Το φωσφόρου είναι η διαδικασία με την οποία ο φώσφορος μετακινείται μέσω πετρωμάτων, νερού, εδάφους και οργανισμών. Αυτός ο κύκλος, σε αντίθεση με άλλους βιογεωχημικούς κύκλους, δεν περνά μέσα από τον αέρα επειδή δεν υπάρχουν πολλές αεριώδεις ενώσεις με βάση τον φωσφόρο.
Το κύριο αποθεματικό του φωσφόρου βρίσκεται στα ύδατα ποταμών, λιμνών και ωκεανών (υδροσφαιρία), αλλά και σε ιζήματα και πετρώματα (λιθόσφαιρα). Ο φωσφόρος είναι απαραίτητος για την ανάπτυξη των φυτών και των ζώων, καθώς και για τα μικρόβια που κατοικούν στο έδαφος, τα οποία σταδιακά εξαντλούνται διαχρονικά.
Η κύρια βιολογική λειτουργία του φωσφόρου είναι να αποτελεί μέρος σημαντικών βιομορίων όπως νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA), μερικές πρωτεΐνες και λιπίδια. Στην πραγματικότητα, οι κλώνοι DNA σχηματίζονται από δεσμούς φωσφορικών εστέρων.
Το φωσφορικό ασβέστιο αποτελεί επίσης σημαντικό συστατικό για τον σχηματισμό οστών και δοντιών θηλαστικών. Ομοίως, αποτελεί μέρος της δομής του εξωσκελετού των εντόμων, των μεμβρανών των φωσφολιπιδίων των κυττάρων και πολλών σημαντικών μεταβολιτών όπως το ΑΤΡ.
Ο κύκλος του φωσφόρου είναι ένα εξαιρετικά αργή διαδικασία, αφού φωσφόρου παραμείνει για πολύ πάνω στα βράχια και τα ιζήματα. Η βροχή και διάβρωσης αγώνα βοήθεια πλύσιμο βράχους, ενώ στην οργανική ύλη του εδάφους απορροφά φωσφόρου που πρέπει να χρησιμοποιούνται για διάφορες βιολογικές διαδικασίες.
Όπως όλοι οι βιογεωχημικοί κύκλοι, δεν υπάρχει αρχή ή τέλος του κύκλου του φωσφόρου και σίγουρα δεν υπάρχει καμία κατεύθυνση κίνησης. Οι κύκλοι της γης είναι σύνθετα δίκτυα όπου οι πόροι κινούνται σε πολλαπλές κατευθύνσεις.
Ευρετήριο
- 1 Στάδια του κύκλου
- 2 Η σημασία του φωσφόρου για τα ζωντανά όντα
- 2.1 Περιορισμός της θρεπτικής ουσίας
- 2.2 Μορφή DNA και RNA
- 2.3 Μεταφορά ενέργειας
- 2.4 Δίνει δομή στις κυτταρικές μεμβράνες
- 2.5 Είναι μέρος των οστών
- 2.6 Συμμετοχή στην ομοιόσταση
- 2.7 Ρυθμίζει την ενζυματική δραστηριότητα
- 2.8 Πομπός σήματος
- 3 Αντίκτυπος του ανθρώπου στον κύκλο του φωσφόρου
- 3.1 Χρήση λιπασμάτων
- 3.2 Ευτροφισμός
- 3.3 Απόβλητα και χρήση απορρυπαντικών
- 4 Αναφορές
Στάδια του κύκλου
- Με την πάροδο του χρόνου, η βροχή και ο άνεμος διαβρώνουν τα πετρώματα, προκαλώντας την απελευθέρωση φωσφορικών ιόντων και άλλων ορυκτών. Αυτό το ανόργανο φωσφορικό άλας διανέμεται στο έδαφος και στο νερό.
- Τα φυτά λαμβάνουν ανόργανο φωσφορικό άλας από το έδαφος μέσω των ριζών του. Με αυτόν τον τρόπο ενσωματώνουν τα φωσφορικά άλατα στα βιολογικά μόρια τους (νουκλεϊνικά οξέα και πρωτεΐνες) επιτρέποντας έτσι την ανάπτυξη και ανάπτυξη τους.
- Τα φυτά μπορούν να καταναλωθούν από φυτοφάγα ζώα. Μόλις εισέλθουν στον οργανισμό, τα μόρια που περιέχουν τον φωσφόρο αποικοδομούνται και ενσωματώνονται και πάλι στα οργανικά μόρια του φυτοφάγου οργανισμού.
- Τα φυτοφάγα ζώα μπορούν να καταναλωθούν από τα σαρκοφάγα και με αυτόν τον τρόπο να μεταφέρουν τα άτομα φωσφόρου στο επόμενο επίπεδο της τροφικής αλυσίδας. Τα φωσφορικά που απορροφήθηκαν από αυτά τα ζώα επιστρέφονται στο χώμα μέσω της απέκκρισης.
- Όταν το φυτό ή το ζώο πεθαίνει, οι ιστοί του αποσυντίθενται από μια άλλη ομάδα οργανισμών που ονομάζονται αποσυνθέτες. Αυτά τα μικρόβια αποικοδομούν τα υπολείμματα και με αυτό τον τρόπο το οργανικό φωσφορικό άλας επιστρέφει στο έδαφος.
- Ο φώσφορος στο έδαφος μπορεί να καταλήξει σε διαφορετικά σώματα ύδατος και τελικά να καταλήξει στον ωκεανό. Μόλις υπάρχει, μπορεί να ενσωματωθεί σε υδρόβιους οργανισμούς ή να εγκατασταθεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Η σημασία του φωσφόρου για τα ζωντανά όντα
Περιορισμός της θρεπτικής ουσίας
Όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, το υδρογόνο και το άζωτο, ο φωσφόρος είναι μια περιοριστική θρεπτική ουσία για όλες τις μορφές ζωής, πράγμα που σημαίνει ότι η δυνατότητα ανάπτυξης ενός οργανισμού περιορίζεται από τη διαθεσιμότητα αυτού του ζωτικού θρεπτικού συστατικού.
Μορφές DNA και RNA
Ο φωσφόρος είναι μέρος της δομής του DNA και του RNA. Η μορφή διπλής έλικας του DNA είναι δυνατή μόνο επειδή τα φωσφορικά μόρια σχηματίζουν μια γέφυρα φωσφορικού εστέρα που δεσμεύεται με τη διπλή έλικα.
Μεταφορά ενέργειας
Ο φωσφόρος είναι επίσης απαραίτητος για τη μεταφορά ενέργειας στα κύτταρα, είναι ένα θεμελιώδες μέρος των μορίων αποθήκευσης ενέργειας όπως το ATP, ADP, GDP, μεταξύ άλλων..
Δίνει δομή στις κυτταρικές μεμβράνες
Ο φωσφόρος παρέχει δομή στις κυτταρικές μεμβράνες. Το θεμελιώδες συστατικό των βιολογικών μεμβρανών είναι μόρια που ονομάζονται φωσφολιπίδια, τα οποία σχηματίζονται από διαφορετικούς τύπους λιπιδίων που συνδέονται με φωσφορικές ομάδες.
Είναι μέρος των οστών
Ο φωσφόρος βρίσκεται στα οστά με τη μορφή φωσφορικού ασβεστίου και του δίνει την ακαμψία του. Είναι επίσης παρούσα στο σμάλτο των δοντιών των θηλαστικών και στο εξωσκελετό των εντόμων.
Συμμετοχή στην ομοιόσταση
Ο φωσφόρος επίσης λειτουργεί στη διατήρηση της ομοιόστασης. Ορισμένες ενώσεις με βάση το φώσφορο είναι σημαντικά ρυθμιστικά. δηλαδή, βοηθούν στη διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ οξέων και βάσεων (pH) στο σώμα.
Ρυθμίζει την ενζυματική δραστηριότητα
Ο φωσφόρος ρυθμίζει τη δραστηριότητα των ενζύμων. Πολλά σημαντικά ένζυμα στον μεταβολισμό ενεργοποιούνται (ή απενεργοποιούνται) με την προσθήκη φωσφορικών ομάδων.
Μεταδότης σήματος
Ο φωσφόρος είναι επίσης απαραίτητος για τη μετάδοση σήματος μέσα στα κύτταρα.
Αντίκτυπος του ανθρώπου στον κύκλο του φωσφόρου
Ο άνθρωπος έχει αλληλεπιδράσει με το περιβάλλον του και έχει επηρεάσει πολλές φυσικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένου του κύκλου φωσφόρου. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες μεταβάλλουν τον κύκλο του φωσφόρου κυρίως με την προσθήκη περισσότερου φωσφόρου σε χώρους όπου υπήρχε ελάχιστη διαθεσιμότητα προηγουμένως.
Χρήση λιπασμάτων
Επειδή τα φωσφορικά άλατα είναι φυσιολογικά περιορισμένα στο έδαφος, οι σύγχρονες γεωργικές πρακτικές συχνά περιλαμβάνουν την εφαρμογή λιπασμάτων που περιέχουν ανόργανα φωσφορικά άλατα.
Όταν ο φωσφόρος προστίθεται πολύ συχνά σε ένα οικοσύστημα, μεγάλο μέρος αυτού του φωσφόρου χάνεται επειδή πλένεται γρήγορα με βροχές και άρδευση.
Ως εκ τούτου, η περίσσεια φωσφόρου καταλήγει να μεταφέρεται σε υδατικά συστήματα (ποτάμια, θάλασσες και ωκεανούς) μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται απορροή.
Ευτροφισμός
Τα θρεπτικά συστατικά που πλένονται με απορροή συσσωρεύονται σε υδάτινα σώματα, προκαλώντας την εκθετική ανάπτυξη φυκών και πλαγκτόν. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως ευτροφισμός.
Ο πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών προκαλεί την ταχεία εξάντληση του διαθέσιμου οξυγόνου, το οποίο καταλήγει να επηρεάζει όλα τα άλλα είδη του οικοσυστήματος.
Αυτό το φαινόμενο έχει παρατηρηθεί σε μικρά οικοσυστήματα, όπως οι λίμνες ορισμένων γεωργικών εκμεταλλεύσεων, αλλά και σε τεράστιες ποσότητες νερού, όπως η Βαλτική Θάλασσα..
Απόβλητα και χρήση απορρυπαντικών
Μια άλλη σημαντική πηγή φωσφόρου προέρχεται από τα λύματα και τα απορρυπαντικά. Και οι δύο καταλήγουν να ρέουν τις φωσφορικές ομάδες τους στο σώμα του νερού, αυξάνοντας έτσι τη διαδικασία του ευτροφισμού.
Αναφορές
- Begon, Μ., Townsend, C. & Harper, J. (2006). Οικολογία: Από τα άτομα στα οικοσυστήματα (4η έκδοση). Blackwell Publishing.
- Chapman, J. & Reiss, Μ. (1999). Οικολογία: Αρχές και Εφαρμογές (2η έκδ.). Cambridge University Press.
- Enger, Ε., Ross, F. & Bailey, D. (2007). Έννοιες στη Βιολογία (12η έκδ.). McGraw-Hill.
- Manahan, S. (2004). Περιβαλλοντική Χημεία (8η έκδοση). CRC Press.
- Miller, G. & Spoolman, S. (2007). Περιβαλλοντική Επιστήμη: Προβλήματα, Συνδέσεις και Λύσεις (12η έκδ.). Εκπαιδευτική εκπαίδευση.
- Schmidt, Τ. & Schaechter, Μ. (2012). Θέματα Οικολογικής και Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας (1η έκδοση). Academic Press.
- Solomon, Ε., Berg, L. & Martin, D. (2004). Βιολογία (7η έκδοση) Εκμάθηση των πόρων.
- Starr, C., Taggart, R., Evers, C. & Starr, L. (2011). Βιολογία: Η Ενότητα και η Διαφορετικότητα της Ζωής (Rev. ed.). Εκπαιδευτική εκπαίδευση.
- Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). Το έδαφος, η οικολογία και η διαχείριση (1st). CABI.