Back to chapter

27.10:

Фосфорный цикл

JoVE 核
生物学
需要订阅 JoVE 才能查看此.  登录或开始免费试用。
JoVE 核 生物学
The Phosphorus Cycle

Languages

分享

В фосфорном цикле, фосфорные атомы в первую очередь существуют в горных породах, а не в газообразном состоянии. Когда камень разрушается, фосфор высвобождается и растворяется в ручьях, озёрах и грунтовых водах. Растения и водоросли используют эти свободные неорганические фосфаты в почве или воде для производства органических молекул.Затем, потребляя растения, гетеротрофы получают запасы фосфора, чтобы создать свои собственные соединения. Когда организмы умирают, при разложении молекулы фосфора расщепляются, и высвобождается неорганический фосфат, для повторного использования растениями и водорослями, в процессе, называемом минерализацией фосфата. В то время как фосфаты быстро циркулируют через организмы в пищевой цепи, у них больше времени проходит в воде.Растворенные ионы фосфата вступают в реакцию с образованием нерастворимых соединений в океане и становятся осадками, а затем горными породами, и в результате тектонического подъёма, в конечном итоге, возвращаются в окружающую среду. Однако, поскольку количество фосфора в окружающей среде ограничено, он должен быть предоставлен сельскохозяйственным растениям в качестве удобрения для получения максимальной урожайности. Избыток фосфора попадает в стоки, в водные экосистемы, в результате чего появляется множество экологических проблем, таких как цветение водорослей.

27.10:

Фосфорный цикл

В отличие от углерода, воды и азота, фосфор не присутствует в атмосфере в виде газа. Вместо этого большая часть фосфора в экосистеме существует в виде соединений, таких как ионы фосфата (PO 4 3- ), которые содержатся в почве, воде, отложениях и камнях. Фосфор часто как питательное вещество, часто находится в дефиците (т.е. его не хватает). Следовательно, фосфор добавляется в большинство сельскохозяйственных удобрений, что может вызвать экологические проблемы, связанные со стоком в водных экосистемах.

Биологический цикл фосфора

Фосфор присутствует во многих важных биологических структурах, таких как ДНК, клеточные мембраны, кости и зубы. Он не присутствует в атмосфере в газообразной форме, но содержится в минералах, отложениях, вулканическом пепле и аэрозолях. По мере выветривания горных пород и отложений они выделяют неорганический фосфат, который постепенно достигает почвы и поверхностных вод. Растения поглощают эти фосфаты и превращают их в органические молекулы. Животные получают и усваивают фосфаты, потребляя растения и других животных. Когда растения и животные умирают или выделяют отходы, органические фосфаты возвращаются в почву и расщепляются бактериями & mdash; в процессе, называемом фосфатной минерализацией & mdash ;, в неорганические формы, которые снова могут быть использованы растениями.

Геохимический цикл фосфора

Естественный сток может переносить фосфаты в реки, озера и океан, где они могут попадать в организм водных организмов. Когда водные организмы умирают или выделяют отходы, фосфорсодержащие соединения могут опускаться на дно океана и в конечном итоге образовывать осадочные слои. За тысячи лет геологическое поднятие может вернуть фосфорсодержащие породы из океана на сушу.

Влияние человека на цикл фосфора

Нехватка фосфора, как и азота, часто является ограничивающим фактором роста растений в естественной среде, что привело к сельскохозяйственной практике добавления фосфора в удобрения для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Тем не менее, сельскохозяйственные стоки в результате этой практики могут стимулировать быстрый рост производителей водных ресурсов, вызывая множество экологических проблем.

Suggested Reading

Watson, Andrew J., Timothy M. Lenton, and Benjamin J. W. Mills. “Ocean Deoxygenation, the Global Phosphorus Cycle and the Possibility of Human-Caused Large-Scale Ocean Anoxia.” Philosophical Transactions. Series A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences 375, no. 2102 (September 13, 2017). [Source]

White, Angelicque, and Sonya Dyhrman. “The Marine Phosphorus Cycle.” Frontiers in Microbiology 4 (May 21, 2013). [Source]