Back to chapter

27.10:

מחזור הזרחן

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Phosphorus Cycle

Languages

Share

במחזור הזרחן, אטומי זרחן קיימים בעיקר בסלע, לא במצב של גז. כאשר הסלע מתפורר, הזרחן משתחרר ומתמוסס בתוך נחלים, אגמים ומי תהום. צמחים ואצות משתמשים בפוספטים אי-אורגניים חופשיים אלה באדמה או במים, כדי ליצור מולקולות אורגניות.לאחר מכן, באמצעות צריכת הצמחים, הטרוטרופים מנצלים את מאגרי הזרחן כדי לבנות תרכובות משלהם. כאשר אורגניזמים מתים, המפרקים שוברים את מולקולות הזרחן ומשחררים פוספט אי-אורגני לשימוש נוסף על ידי צמחים ואצות. תהליך המכונה מינרליזציית פוספט.בעוד שפוספטים עוברים במהירות בין אורגניזמים בשרשרת המזון, יש להם זמן שהייה ארוך יותר במים. יוני פוספט שהתמוססו מגיבים כדי ליצור תרכובות בלתי מסיסות, אשר שוקעות באוקיינוס והופכות למשקע, ואז לסלע, וכתוצאה מהתרוממות טקטונית, לבסוף חוזרות לסביבה. אולם, מאחר שכמות הזרחן היא מוגבלת בסביבה, חייבים לספק אותו לצמחי יבול חקלאיים כדשן כדי להניב תפוקה מרבית.עודף זרחן הופך לשפכים במערכות אקולוגיות מימיות, מה שגורם למגוון בעיות סביבתיות, כגון פריחת אצות.

27.10:

מחזור הזרחן

Unlike carbon, water, and nitrogen, phosphorus is not present in the atmosphere as a gas. Instead, most phosphorus in the ecosystem exists as compounds, such as phosphate ions (PO43-), found in soil, water, sediment and rocks. Phosphorus is often a limiting nutrient (i.e., in short supply). Consequently, phosphorus is added to most agricultural fertilizers, which can cause environmental problems related to runoff in aquatic ecosystems.

Biological Phosphorus Cycle

Phosphorus is present in many important biological structures, such as DNA, cell membranes, bones and teeth. It is not present in the atmosphere in a gaseous form, but is found in minerals, sediment, volcanic ash, and aerosols. As rocks and sediment weather over time, they release inorganic phosphate, which gradually reaches soil and surface water. Plants absorb and incorporate these phosphates into organic molecules. Animals obtain and incorporate phosphates by consuming plants and other animals. When plants and animals die or excrete waste, organic phosphates return to the soil and are broken down by bacteria—in a process called phosphate mineralization—into inorganic forms that can again be used by plants.

Geochemical Phosphorus Cycle

Natural runoff can transport phosphates to rivers, lakes, and the ocean, where they can be ingested by aquatic organisms. When aquatic organisms die or excrete waste, phosphorus-containing compounds may sink to the ocean floor and eventually form sedimentary layers. Over thousands of years, geological uplift can return phosphorus-containing rocks from the ocean to land.

Human Impacts on the Phosphorus Cycle

Like nitrogen, phosphorus is often a limiting factor in plant growth in natural environments, which has led to the agricultural practice of adding phosphorus to fertilizers in order to increase crop yield. However, agricultural runoff from this practice can stimulate the rapid growth of aquatic producers, causing a variety of environmental problems.

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]