Стадії та значення циклу фосфору



The цикл фосфору це процес, за допомогою якого фосфор рухається через породи, воду, грунт і організми. Цей цикл, на відміну від інших біогеохімічних циклів, не проходить через повітря, тому що на ґрунті фосфору немає багатьох газоподібних сполук.

Основний запас фосфору знаходиться у водах річок, озер та океанів (гідросфера), а також у відкладах та скелях (літосфера). Фосфор необхідний для росту рослин і тварин, а також для мікробів, що населяють грунт, які поступово збіднюються з часом..

Основна біологічна функція фосфору полягає в тому, щоб бути частиною важливих біомолекул, таких як нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК), деякі білки і ліпіди. Фактично, ланцюги ДНК утворені фосфатними ефірними зв'язками.

Фосфат кальцію також є важливим компонентом для утворення кісток і зубів ссавців. Крім того, він є частиною структури екзоскелету комах, мембран фосфоліпідів клітин і багатьох важливих метаболітів, таких як АТФ.

Цикл фосфору є надзвичайно повільним процесом, оскільки фосфор тривалий час залишається в скелях і відкладеннях. Дощ і ерозія допомагають мити фосфор з гірських порід, а в грунті органічна речовина поглинає фосфор, який буде використовуватися для різних біологічних процесів..

Як і всі біогеохімічні цикли, немає початку або кінця циклу фосфору, і, звичайно, немає єдиного напрямку руху. Цикли Землі - це складні мережі, в яких ресурси рухаються в декількох напрямках.

Індекс

  • 1 Етапи циклу
  • 2 Значення фосфору для живих істот
    • 2.1 Обмеження поживних речовин
    • 2.2 Формують ДНК і РНК
    • 2.3 Транспорт енергії
    • 2.4 Надає структуру клітинним мембранам
    • 2.5 Це частина кісток
    • 2.6 Участь у гомеостазі
    • 2.7 Регулює ферментативну активність
    • 2.8 Передавач сигналів
  • 3 Вплив людини на цикл фосфору
    • 3.1 Використання добрив
    • 3.2 Евтрофікація
    • 3.3 Стічні води та використання миючих засобів
  • 4 Посилання

Етапи циклу

- З часом дощ і вітер руйнують породи, викликаючи вивільнення фосфат-іонів та інших мінералів. Цей неорганічний фосфат розподіляється в грунті і воді.

- Рослини беруть з грунту неорганічний фосфат через коріння; таким чином, вони включають фосфати в свої біологічні молекули (нуклеїнові кислоти і білки), що дозволяє їх зростання і розвиток.

- Рослини можуть споживатися травоїдними тваринами. Як тільки вони потрапляють в організм, молекули, що містять фосфор, деградуються і знову включаються в органічні молекули травоїдного організму..

- Травоїдні тварини можуть споживатися м'ясоїдними тваринами і таким чином переносять атоми фосфору на наступний рівень трофічного ланцюга. Фосфати, які були поглинені цими тваринами, повертаються в грунт шляхом виведення.

- Коли рослина або тварина гинуть, її тканини розкладаються іншою групою організмів, що називаються декомпозиторами. Ці мікроби деградують залишки і, таким чином, органічний фосфат повертається в грунт.

- Фосфор у грунті може опинитися в різних водоймах і, нарешті, опинитися в океані. Там він може бути включений до водних організмів або осідати протягом тривалого часу.

Важливість фосфору для живих істот

Обмеження поживних речовин

Як вуглець, кисень, водень і азот, фосфор є обмежуючим поживним речовиною для всіх життєвих форм, що означає, що потенціал для росту організму обмежений наявністю цього життєво важливого поживного речовини.

Утворює ДНК і РНК

Фосфор є частиною структури ДНК і РНК. Форма подвійної спіралі ДНК можлива тільки тому, що фосфатні молекули утворюють мости фосфатного ефіру, які зв'язуються з подвійною спіраллю..

Транспорт енергії

Фосфор також необхідний для транспортування енергії в клітинах, він є основною частиною молекул накопичення енергії, таких як АТФ, АДФ, ВВП, серед інших..

Це дає структуру клітинним мембранам

Фосфор забезпечує структуру клітинних мембран. Фундаментальною складовою біологічних мембран є молекули, які називаються фосфоліпідами, які утворюються різними типами ліпідів, пов'язаних з фосфатними групами.

Це частина кісток

Фосфор зустрічається в кістках у вигляді фосфату кальцію і надає йому його жорсткість. Він також присутній в емалі зубів ссавців і в екзоскелеті комах.

Участь у гомеостазі

Фосфор також працює в підтримці гомеостазу. Деякі сполуки на основі фосфору є важливими буферами; тобто, вони допомагають підтримувати баланс між кислотами і основами (рН) в організмі.

Регулює ферментативну активність

Фосфор регулює активність ферментів. Багато важливих ферментів в метаболізмі активуються (або деактивуються) шляхом додавання фосфатних груп.

Передавач сигналу

Фосфор також необхідний для передачі сигналу всередині клітин.

Вплив людини на цикл фосфору

Людина взаємодіяла з навколишнім середовищем і вплинула на багато природних процесів, включаючи цикл фосфору. Людська діяльність змінює цикл фосфору, головним чином шляхом додавання більшої кількості фосфору до тих місць, де цього було мало.

Використання добрив

Оскільки фосфати в ґрунті досить обмежені, сучасна сільськогосподарська практика часто передбачає застосування добрив, що містять неорганічні фосфати.

Коли фосфор дуже часто додають до екосистеми, більша частина цього фосфору втрачається, оскільки вона швидко миється дощами та зрошенням.

Тому надлишок фосфору закінчується транспортуванням до водних об'єктів (річок, морів і океанів) через процес, що називається стоку.

Евтрофікація

Поживні речовини, що омиваються стоками, накопичуються у водоймах, викликаючи експоненціальний ріст водоростей і планктону. Цей процес відомий як еутрофікація.

Розповсюдження цих організмів призводить до швидкого виснаження всього наявного кисню, що закінчується тим, що зачіпає всі інші види в екосистемі.

Це явище спостерігається в невеликих екосистемах, таких як ставки деяких господарств, а також у великих водоймах, таких як Балтійське море..

Стічні води та використання миючих засобів

Іншим важливим джерелом фосфору є стічні води та миючі засоби. Обидва в кінцевому підсумку витікають свої фосфатні групи в водойми, тим самим збільшуючи процес евтрофікації.

Список літератури

  1. Begon, M., Townsend, C. & Harper, J. (2006). Екологія: Від осіб до екосистем (4-е изд.). Видавництво Blackwell.
  2. Chapman, J. & Reiss, M. (1999). Екологія: принципи та застосування (2-е изд.). Cambridge University Press.
  3. Енгер, Е., Росс, Ф. і Бейлі, Д. (2007). Поняття в біології (12-е изд.). McGraw-Hill.
  4. Manahan, S. (2004). Хімія навколишнього середовища (8-е изд.). CRC Press.
  5. Miller, G. & Spoolman, S. (2007). Наука про навколишнє середовище: проблеми, зв'язки та рішення (12-е изд.). Навчання Cengage.
  6. Schmidt, T. & Schaechter, M. (2012). Теми екологічної та екологічної мікробіології (1-е изд.). Academic Press.
  7. Соломон, Е., Берг, Л. і Мартін, Д. (2004). Біологія (7-е изд.) Cengage Learning.
  8. Starr, C., Taggart, R., Evers, C. & Starr, L. (2011). Біологія: Єдність і різноманітність життя (Rev. ed.). Навчання Cengage.
  9. Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). Грунт, екологія та управління (1вул). CABI.