Cicle del fòsfor: entendre com funciona
El cicle biogeoquímic del fòsfor ha patit cada cop més la interferència humana
Per entendre com funciona el cicle del fòsfor, primer cal conèixer el seu component principal: el fòsfor (P). El fòsfor és un element químic que reacciona molt fàcilment amb els altres. Per aquest motiu no es troba de forma natural sense estar vinculat a algun altre element. També és un dels components més essencials de la natura: per fer-vos una idea, ocupa el segon lloc (just darrere del calci) en abundància en els teixits humans.
Funcions en el cos
En els organismes, també és un component essencial de les cèl·lules, formant part de les molècules d'ADN i ARN. Algunes de les seves funcions al cos són:
- formar part de l'estructura dels ossos i les dents (donant-los una major solidesa);
- participar en reaccions amb molècules orgàniques formades per hidrogen, oxigen i carboni (anomenades hidrats de carboni);
- actua sobre la contracció muscular.
El més senzill
El cicle biogeoquímic (anomenat així perquè engloba tant la part química, geològica i biològica de l'ecosistema) del fòsfor es considera un dels més simples, i això es deu al fet que aquest element no es troba a l'atmosfera, sinó que és a més, constituent de les roques de l'escorça terrestre. Per aquest motiu, el seu cicle no està classificat com a atmosfèric, com és el cas per exemple del cicle del nitrogen. En aquest cas, es classifica com a sedimentària.
Un altre motiu pel qual es considera el cicle biogeoquímic més simple és que l'únic compost de fòsfor que és realment important per als éssers vius és el fosfat, compost per la unió d'un fòsfor i tres àtoms d'oxigen (PO43-).
Grups fosfats
En relació amb les cèl·lules vives, una funció important dels grups fosfat és el seu paper com a magatzem d'energia. Aquesta energia s'emmagatzema en enllaços químics de molècules d'ATP, trifosfat d'adenosina, a partir del metabolisme (o descomposició) de les molècules d'hidrats de carboni; un procés que genera energia. Aquesta energia emmagatzemada es pot transferir per dur a terme qualsevol procés cel·lular.
Aquests mateixos grups fosfat també són capaços d'activar i desactivar enzims cel·lulars que catalitzen diverses reaccions químiques. A més, el fòsfor també és important per a la formació de molècules anomenades fosfolípids, que són els components principals de les membranes cel·lulars; membranes que envolten les cèl·lules externament, amb tres funcions principals: recobriment, protecció i permeabilitat selectiva (selecciona quines substàncies entren i surten de la cèl·lula).
El cicle
El principal reservori de fòsfor a la natura són les roques, que només s'alliberen d'elles mitjançant la meteorització. La meteorització és un conjunt de fenòmens (ja siguin físics, químics o biològics) que provoquen la ruptura i el canvi de la composició química i mineralògica de les roques, transformant-les en sòl, alliberant fosfats.
Com que és un compost soluble, es transporta fàcilment als rius, llacs i oceans pel procés de lixiviació (solubilització de components químics d'una roca, mineral o sòl per l'acció d'un fluid, com la pluja) o s'incorpora als organismes. viu.
Aquesta incorporació es produeix, a les plantes, mitjançant l'absorció de fosfat a través del sòl. Com a tal, és utilitzat pels organismes per formar compostos de fosfat orgànic que són essencials per a la vida (i d'ara endavant anomenats fosfat orgànic). En els organismes animals, el fosfat entra mitjançant la ingesta directa d'aigua i la bioamplificació (un procés on la concentració d'un compost augmenta al llarg de la cadena alimentària).
La descomposició de la matèria orgànica per organismes en descomposició fa que el fosfat orgànic torni al sòl i a l'aigua en la seva forma inorgànica.
Els microorganismes que es troben al sòl, al seu torn, tenen un paper important en el cicle del fòsfor i la seva disponibilitat per a les plantes a través dels següents factors:
- Incorporació de fòsfor a la matèria orgànica microbiana;
- solubilització de fòsfor inorgànic;
- Associació entre plantes i fongs;
- Mineralització del fòsfor orgànic.
Incorporació de fòsfor a la matèria orgànica microbianaaatr
Quan s'incorpora als organismes vius, el fòsfor es pot immobilitzar, és a dir, queda “atrapat”, i durant aquest període s'interromp el cicle d'aquestes molècules. El seu alliberament, perquè el cicle pugui continuar, pot tenir lloc a través dels següents fenòmens:- Disrupció de les cèl·lules microbianes;
- Variacions climàtiques i gestió del sòl;
- Interaccions amb la microfauna que, quan s'alimenta de microorganismes, allibera diversos nutrients al sòl.
Aquesta incorporació de fòsfor als organismes vius té alguns avantatges. Per exemple, aquest procés impedeix la seva fixació durant llargs períodes en els minerals del sòl (d'on només s'eliminaria per la meteorització), augmentant l'eficiència de la fertilització fosfatada.
Solubilització de fòsfor inorgànic
Els bacteris i els fongs, incloses les micorizes, excreten àcids orgànics que funcionen dissolent directament fòsfor inorgànic.
- Es descriu que molts microorganismes del sòl són capaços de dissoldre diferents tipus de fosfats de roca;
- El mecanisme més gran de solubilització és l'acció dels àcids orgànics sintetitzats pels bacteris.
- Aquests àcids produïts pels organismes són grans generadors d'ions H+, que són capaços de dissoldre el fosfat mineral i posar-lo a disposició de les plantes.
Associació entre plantes i fongs
Es produeix a través de les micorizes, que són bacteris associats a les arrels de les plantes que afavoreixen el mutualisme entre les arrels de les plantes i els fongs del sòl, de manera que la planta aporta energia i carboni als fongs mitjançant la fotosíntesi, i aquests retornen el favor absorbint els nutrients minerals i transferint-los a la planta. arrels.
Mineralització del fòsfor orgànic
A més del fòsfor procedent de la matèria orgànica microbiana, l'acció dels microorganismes solubilitzadors de fosfat i els fongs associats a les arrels, la producció d'enzims per part d'alguns microorganismes i plantes és responsable de la mineralització del fòsfor orgànic, que és la seva transformació en fòsfor inorgànic.
Un cop als llacs i mars, el fòsfor pot, a més d'absorbir-se pels organismes, incorporar-se a les roques, tancant el cicle.
El cicle del fòsfor acostuma a ser llarg. Un sol àtom pot passar fins a 100.000 anys en cicle, fins que s'instal·la de nou a les roques. Amb els sediments, el fòsfor pot romandre associat durant més de 100 milions d'anys.
Problemes
L'activitat humana ha canviat cada cop més el cicle natural d'aquest macronutrient, ja sigui mitjançant activitats com la mineria o l'ús generalitzat de fertilitzants.
L'excés de fòsfor lixiviat als cursos d'aigua acaba augmentant la biodisponibilitat d'aquest nutrient en el medi aquàtic i, com a conseqüència, pot intensificar el desenvolupament d'algues. Un nombre creixent d'algues en un llac, per exemple, reduirà la quantitat de llum que penetra en aquest entorn (reduint dràsticament la zona tròfica), perjudicant altres organismes locals. Aquest procés s'anomena eutrofització (podeu llegir més sobre la influència de l'ús de fertilitzants en el procés d'eutrofització a l'article: "Què són els fertilitzants?").
Vegeu també algunes fotos d'aquest efecte:
