FOSFORSYKLUS: KJENNETEGN, STADIER, ENDRINGER, BETYDNING - BIOLOGI - 2026

Den fosfor syklusen er lagring og sirkulasjon av dette element via hydrosfæren, lithosfære, levende organismer, og atmosfæren. Det er en biogeokjemisk syklus av sedimentær type hvis lagringsfase hovedsakelig forekommer på havbunnen.

Syklusen begynner med eksponering av fosfatbergarter for erosiv virkning av vann, vind og levende organismer. Når berget slites, fragmenterer og bærer det partiklene som fører fosfater, som er innlemmet i jorden eller blir dratt inn i vannmasser.

Fullstendig fosforsyklus. Kilde: BonniemfIncorporates arbeid av NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosfor som absorberes som fosfater av planter gjennom røttene deres, integreres i kroppen din og brukes i stoffskifte. Dermed går den fra det geologiske stadiet av syklusen til den biologiske fasen der den sirkulerer gjennom mat eller trofiske baner.

Dette stadiet begynner når planteetende dyr konsumerer planter og får fosfor fra dem. Dette elementet går deretter over til rovdyrene som fôrer på planteetene og går tilbake til jorden gjennom ekskrementer eller når organismer dør og spaltes.

På den annen side trekkes fosfor i form av fosfater inn i innsjøer og hav, og går videre til det hydrologiske stadiet. I tillegg passerer fosfater oppløst i vann til det biologiske stadiet når de tas opp av planteplankton og kommer inn i marine matbaner.

Deretter frigjøres fosfor gjennom utskillelse eller nedbrytning av levende vesener og integreres igjen i det hydrologiske stadiet. I denne fasen kan den sirkulere med havstrømmer eller slå seg ned i sedimentene på havbunnen.

Når fosfor går til havbunnen samles sedimentlagene og de nedre lagene ender opp med store dyp. Her produseres høye trykk og temperaturer som danner ny fjell rik på fosfor som vil bli utsatt igjen for å fortsette syklusen.

Denne syklusen kan endres av menneskelig aktivitet på grunn av inkorporering av ekstra mengder fosfor som forurenser miljøet som forårsaker overgjødsling.

kjennetegn

Kampen

Dette er et ikke-metallisk kjemisk element som er representert med symbolet P, og som ikke er rent av natur fordi det oksiderer raskt. Når denne prosessen skjer, frigjør den varmeenergi og produserer lys, og det er grunnen til at den fikk navnet fosfor ("bærer av lys" på gresk).

I naturen finnes den i form av uorganiske fosformolekyler eller som en del av levende organismer.

Syklusen din

Fosforsyklusen er en sedimentær biogeokjemisk syklus nært knyttet til syklusen av vann, karbon, kalsium, jern og aluminium. Det kalles sedimentært fordi de fleste av reservene er i marine sedimenter og i fosfatbergartene i jordskorpen.

Exposition

Fosfatbergartene som dannes i jordens dyp, føres til jordoverflaten av bevegelsene til tektoniske plater. Når dette skjer, blir de utsatt for virkningen av fysiske midler som regn og vind, så vel som biologiske.

Fosfatbergart. Kilde: David Stanley fra Nanaimo, Canada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

En annen måte å frigjøre fosfor fra sin underjordiske lagring er gjennom vulkansk aktivitet, også forårsaket av tektoniske bevegelser.

erosjon

Når fosfatbergarter blir utsatt for det ytre miljøet på jordoverflaten, skjer erosjonsprosessen. Dermed er bergarten sprukket og fragmentert av forskjeller i temperatur, regn, vind og virkningen av levende vesener, og fosfor blir en del av jorda eller flytter til andre steder.

Transportere

Det viktigste erosjonsmiddelet er vann, som overfører fosfor til andre punkter i litosfæren og til slutt til havene.

Biologisk absorpsjon og frigjøring

Det meste av fosfor i jorden er i en uoppløselig form og kan derfor ikke brukes av planter. Denne fosfor klebes til leirpartikler, jern og aluminiumhydroksider eller i form av kalsium, jernholdig eller annet fosfat.

I en hektar jord kan det således være mellom 2 og 10 tonn fosfor, men planter kan bare bruke 3 til 15 kg. Løselig fosfor blir absorbert gjennom røttene og passerer inn i kroppen til planten der den brukes i forskjellige metabolske prosesser.

Fosfor er integrert i strukturen til planter, og danner proteiner, ATP, DNA og andre molekyler. Tilsvarende, når det løses opp i sjøvann, blir det absorbert av planteplankton i verdenshavene.

Fosfor blir en del av de trofiske kjedene når planter og planteplankton konsumeres av planteetere og disse av rovdyr. Senere blir den frigjort fra levende organismer enten gjennom deres utskillelse eller når de dør.

Sedimentering og akkumulering

Fosfor i havene blir avsatt på havbunnen og blir en del av sedimentet som vil bli avsatt i påfølgende lag.

Lithifisering og lagring

Bergarter dannes når sedimenter i de dypeste delene av jordskorpen utsettes for høye trykk og temperaturer (litifisering). Dette skjer fordi vekten av de øvre sedimentene får de nedre til å komprimere.

Partiklene som utgjør bergartene holdes sammen takket være krystallisering av oksider, silika og andre stoffer, en prosess kjent som sementering. På denne måten dannes de såkalte sedimentære bergarter, blant dem fosforitt, som inneholder opptil 20-30% fosfater.

Hvis sedimentære bergarter blir utsatt for prosesser med høyere temperatur og trykk, løses de opp og utgjør en del av metamorfe og stollede bergarter (18%). Det er også fosfater i kalksteiner opp til 0,18% og til og med i sandsteinsbergarter opp til 0,27%.

Syklus tid

Hastigheten som et fosformolekyl fullfører syklusen avhenger av typen reservoar som vurderes. For eksempel kan i et kystfarvann mobiliseres et fosformolekyl hver 9. måned, og i dype marine sedimenter kan det ta mer enn 11 000 år.

Stadier av fosforsyklusen

Den største resirkuleringen av fosfor skjer mellom levende organismer og vann eller jord, avhengig av økosystemtypen. Den går gjennom tre stadier, som er:

- Geologisk

De viktigste fosforreservene på dette stadiet av syklusen finnes i marine sedimenter og jord. Det er også til stede i fosfatbergartene i undergrunnen og i ekskrementet av sjøfugl (guano).

Fosfatbergarter dannes fra marine sedimenter, som er sedimentære bergarter som inneholder opptil 30% fosfater. Når de eroderer, blir fosfater en del av jorda.

På samme måte drar erosjonen av jorda og bergartene fosfater inn i vannmassene og ender med å nå havet der de blir absorbert av marine organismer. På den annen side oppløses en relativt lav andel fosfater i jord i vann og tas opp av planter.

- Hydrologisk

Det hydrologiske stadiet i fosforsyklusen opprettholder en permanent utveksling med fastlandet og med organismer som bebor den vannlevende verdenen. Den største mengden fosfor finnes i dypt havvann som oppløst fosfat.

Fosforet som er til stede i overflatevann absorberes av levende organismer og blir derfor en del av det biologiske stadiet.

billetter

Det anslås at cirka 10 millioner tonn fosfor kommer inn i vannforekomster årlig. Den går inn i det hydrologiske stadiet dratt av vannstrømmer, hovedsakelig ved avrenning fra regnvann.

På denne måten når den elver og derfra til innsjøer og hav, samt en liten prosentandel fra atmosfærisk støv som blir avsatt i havene eller andre vannmasser.

Sirkulasjon

Fosfor sirkulerer i havene, spesielt i de kaldere nedre lag, men i oppstrømsområder når det overflaten. Oppvåkning er områder der dypt kaldt vann stiger, som fører fosfater og andre næringsstoffer.

I disse områdene er tilgjengeligheten av fosfater rikelig, noe som favoriserer utviklingen av planteplankton som tiltrekker seg et stort antall fisk som lever av det.

avganger

Siden fosfor ikke danner flyktige forbindelser (gasser) i havet, kan det ikke byttes direkte med atmosfæren. Derfor er de eneste utgangene fra det hydrologiske stadiet fjelldannelse eller fiske (av sjøfugler eller menneskelig handling).

I det første tilfellet blir fosforet som er oppløst i havet eller fra utskillelse eller døde kropper av levende vesener, avsatt på havbunnen. Over tid blir disse sedimentene dekket av andre lag og konsolideres som fosfatbergarter som senere vil bli utsatt for jordoverflaten.

For deres del konsumerer sjøfugl fisk og fører fosfor til landet gjennom utskillelsen (guano) eller ved å dø. Mens mennesket trekker ut store mengder fosfor fra havene gjennom fiske siden fiskebeinene består av 35% av dette elementet.

- Biologisk

Når fosfor er kommet inn i trofiske kjeder eller næringskjeder, er det en del av det biologiske fasen av fosforsyklusen. Dette begynner når fosfater som absorberes av planter eller fytoplankton, danner proteiner og andre viktige molekyler.

Fosforet sirkulerer deretter når planter og planteplankton konsumeres av planteetere og disse av rovdyr. Den beveger seg deretter gjennom utskillelse og ved nedbrytning av kroppene til døde organismer av bakterier og sopp.

Selv om mengden fosfor i det biologiske stadiet er relativt lav, spiller den en grunnleggende rolle. Dermed består omtrent 80% av den totale fosfor i kroppen til et levende vesen av hydroksyapatitt (Ca5 (PO4) 3OH).

Dette mineralet utgjør rundt 70% av ryggvirvlene og tannemaljen består også av en høy andel av dette fosfatmineralet.

avganger

Fra dette stadiet fortsetter fosfor sin syklus mot de hydrologiske og geologiske stadiene, gjennom døden av organismer eller deres utskillelse. På samme måte griper mennesker inn i fosforsyklusen og trekker det ut fra land og sjø for å bruke det som et industrielt råstoff eller som gjødsel.

guano

En viktig kilde til fosfor fra det biologiske stadiet er utskillelsen av sjøfugl, kalt guano, som inneholder omtrent 4% fosfater.

Guano-akkumulering. Kilde: Alex Proimos fra Sydney, Australia / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Sjøfugl som spiser fisk danner store kystkolonier og deres utskillelse akkumuleres i enorme mengder i leveområdene. Disse utskillelsene er spesielt rike på fosfater og har blitt brukt av mennesker som gjødsel.

endringer

Den grunnleggende endringen av fosforsyklusen er dens akselerasjon på grunn av menneskelig aktivitet. Fosfater er et av de viktigste forurensningene i avløpsvannet, noe som forårsaker endringer i fosforsyklusen ved å innlemme ekstra mengder i økosystemene.

eutrofiering

Fosfater blir innlemmet i kloakk på grunn av bruk av vaskemidler som inneholder trinatriumfosfat. Disse forbindelsene danner fosfater som kan assimileres av levende vesener når de kombineres med vann.

Eutrofiering. Kilde: F. lamiot (eget arbeid) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Når store mengder av disse assimilerbare fosfater kommer inn øker bestandene av alger og vannplanter betydelig. Denne økologiske ubalansen ender opp med å konsumere det oppløste oksygenet i vannet og forårsaker død av fisk og andre organismer.

Vannkvalitet

Overskuddet av fosfater i vannet påvirker kvaliteten til konsum, og reduserer dermed kildene til ferskvann.

Betydning

Viktig for livet

Fosfor er en sentral del av ATP (adenosintrifosfat), som er molekylet som energi lagres og overføres i celler gjennom. På den annen side inkluderer DNA (deoksyribonukleinsyre), som er molekylet som er ansvarlig for overføring av genetisk informasjon, en fosfatgruppe.

Kosthold og helse

Fosfor er et essensielt element for helsen, og tar i betraktning at det er det andre i overflod i kroppen. Det er også en grunnleggende bestanddel av tenner og bein, nært knyttet til B-komplekset-vitaminene.

I tillegg spiller det en viktig rolle i funksjonen av nyrene, musklene (inkludert hjertet) og i nervesystemet (nervesignaler).

Råvarer til industrien

I industrien brukes fosfater til forskjellige formål, for eksempel i næringsmiddelindustrien brukes de som antikakemiddel og stabilisatorer. Fosfor er en sentral ingrediens i fremstilling av fyrstikker, fyrverkeri og lyssignaler.

Tilsvarende brukes den i produksjon av metalllegeringer, industrielle oljer og som trinatriumfosfat brukes den i vaskemidler.

gjødsel

Fosfor er en viktig komponent i gjødsel og gjødsel som brukes i landbruket, spesielt nyttig for å indusere blomstring i avlinger. Produksjonen av gjødsel er ansvarlig for omtrent 90% av etterspørselen etter fosfater.

Insekt

Organiske fosfater er i form av fosforsyreestere og har i de fleste tilfeller en neurotoksisk effekt, og det er derfor de brukes til å lage insektmidler.

referanser

1. Calow, P. (Red.) (1998). Oppslagsverket for økologi og miljøledelse.
2. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-utgaver.
3. Miller, G. og TYLER, JR (1992). Økologi og miljø. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP og Warrett, GW (2006). Grunnleggende om økologi. Femte utgave. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Den globale fosforsyklusen. Avhandling om geokjemi.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P and Fang, J. (2016). Fosfor akkumulerer fester enn nitrogen globalt i ferskvannsøkosystemer under menneskeskapte påvirkninger ”. Økologibrev.