Phosphor-Zyklus-Phasen und Bedeutung



Die Phosphor-Zyklus ist der Prozess, bei dem sich Phosphor durch Felsen, Wasser, Boden und Organismen bewegt. Im Gegensatz zu anderen biogeochemischen Kreisläufen verläuft dieser Zyklus nicht durch die Luft, da es nicht viele gasförmige Verbindungen auf der Basis von Phosphor gibt.

Das Hauptphosphorreservoir befindet sich im Wasser von Flüssen, Seen und Ozeanen (Hydrosphäre), aber auch in Sedimenten und Gesteinen (Lithosphäre). Phosphor ist essentiell für das Wachstum von Pflanzen und Tieren sowie für die Mikroben, die den Boden bewohnen, der mit der Zeit allmählich abnimmt.

Die biologische Hauptfunktion von Phosphor besteht darin, ein Teil wichtiger Biomoleküle wie Nukleinsäuren (DNA und RNA), einige Proteine ​​und Lipide zu sein. Tatsächlich werden die DNA-Stränge durch Phosphatesterbindungen gebildet.

Calciumphosphat ist auch eine wichtige Komponente für die Bildung von Knochen und Zähnen von Säugetieren. Ebenso ist es Teil der Struktur des Exoskeletts von Insekten, der Membranen von Zellphospholipiden und vieler wichtiger Metaboliten wie ATP.

Der Phosphorkreislauf ist ein extrem langsamer Prozess, da Phosphor lange Zeit in Gesteinen und Sedimenten verbleibt. Regen und Erosion helfen, den Phosphor von den Felsen zu waschen, während im Boden die organische Materie den Phosphor absorbiert, der für verschiedene biologische Prozesse verwendet wird.

Wie bei allen biogeochemischen Zyklen gibt es weder Anfang noch Ende des Phosphorzyklus, und sicherlich gibt es keine einzige Bewegungsrichtung. Erdzyklen sind komplexe Netzwerke, in denen sich Ressourcen in mehrere Richtungen bewegen.

Index

  • 1 Phasen des Zyklus
  • 2 Die Bedeutung von Phosphor für Lebewesen
    • 2.1 Nährstoffbegrenzung
    • 2.2 Form DNA und RNA
    • 2.3 Energietransport
    • 2.4 Gibt Zellmembranen Struktur
    • 2.5 Es ist ein Teil der Knochen
    • 2.6 Teilnahme an der Homöostase
    • 2.7 Reguliert die enzymatische Aktivität
    • 2.8 Signalgeber
  • 3 Einfluss des Menschen auf den Phosphorkreislauf
    • 3.1 Verwendung von Düngemitteln
    • 3.2 Eutrophierung
    • 3.3 Abwasser und die Verwendung von Reinigungsmitteln
  • 4 Referenzen

Phasen des Zyklus

- Im Laufe der Zeit erodieren Regen und Wind die Gesteine ​​und verursachen die Freisetzung von Phosphationen und anderen Mineralien. Dieses anorganische Phosphat wird im Boden und im Wasser verteilt.

- Pflanzen nehmen anorganisches Phosphat aus dem Boden durch seine Wurzeln; Auf diese Weise integrieren sie die Phosphate in ihre biologischen Moleküle (Nukleinsäuren und Proteine) und ermöglichen so ihr Wachstum und ihre Entwicklung.

- Pflanzen können von pflanzenfressenden Tieren verzehrt werden. Sobald sie in den Organismus gelangen, werden die Moleküle, die Phosphor enthalten, abgebaut und wieder in die organischen Moleküle des pflanzenfressenden Organismus eingebaut.

- Die pflanzenfressenden Tiere können von den Fleischfressern verzehrt werden und übertragen auf diese Weise die Phosphoratome auf die nächste Stufe der trophischen Kette. Die Phosphate, die von diesen Tieren aufgenommen wurden, werden durch Ausscheidung in den Boden zurückgeführt.

- Wenn die Pflanze oder das Tier stirbt, werden ihre Gewebe durch eine andere Gruppe von Organismen zersetzt, die Zersetzer genannt werden. Diese Mikroben bauen die Überreste ab und auf diese Weise wird das organische Phosphat in den Boden zurückgeführt.

- Der Phosphor im Boden kann in verschiedene Gewässer gelangen und schließlich im Meer enden. Sobald es dort ist, kann in Wasserorganismen oder sedimentar für lange Zeiträume eingearbeitet werden.

Die Bedeutung von Phosphor für Lebewesen

Nährstofflimitierung

Wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff ist Phosphor ein begrenzender Nährstoff für alle Lebensformen, was bedeutet, dass das Potenzial für das Wachstum eines Organismus durch die Verfügbarkeit dieses lebenswichtigen Nährstoffs begrenzt ist.

Entspricht DNA und RNA

Phosphor ist Teil der Struktur von DNA und RNA. Die Doppelhelixform der DNA ist nur möglich, weil die Phosphatmoleküle eine Phosphatesterbrücke bilden, die an die Doppelhelix bindet.

Energietransport

Phosphor ist auch für den Transport von Energie in Zellen notwendig, er ist ein grundlegender Bestandteil von Energiespeichermolekülen wie ATP, ADP, GDP und anderen.

Gibt Zellmembranen Struktur

Phosphor verleiht Zellmembranen Struktur. Die grundlegende Komponente biologischer Membranen sind Moleküle, die Phospholipide genannt werden, die von verschiedenen Arten von Lipiden gebildet werden, die an Phosphatgruppen gebunden sind.

Es ist ein Teil der Knochen

Phosphor kommt in den Knochen in Form von Kalziumphosphat vor und verleiht ihm seine Festigkeit. Es ist auch im Zahnschmelz der Säugetiere und im Exoskelett von Insekten vorhanden.

Teilnahme an Homöostase

Phosphor wirkt auch bei der Aufrechterhaltung der Homöostase. Einige auf Phosphor basierende Verbindungen sind wichtige Puffer; Das heißt, sie helfen, das Gleichgewicht zwischen Säuren und Basen (pH) im Körper aufrechtzuerhalten.

Reguliert die enzymatische Aktivität

Phosphor reguliert die Aktivität von Enzymen.Viele wichtige Enzyme im Stoffwechsel werden durch die Zugabe von Phosphatgruppen aktiviert (oder deaktiviert).

Signalgeber

Phosphor ist auch wichtig für die Übertragung von Signalen in Zellen.

Einfluss des Menschen auf den Phosphorkreislauf

Der Mensch hat mit seiner Umwelt interagiert und viele natürliche Prozesse, einschließlich des Phosphorzyklus, beeinflusst. Menschliche Aktivitäten verändern den Phosphorkreislauf hauptsächlich durch die Zugabe von mehr Phosphor zu Orten, an denen früher nur wenig Phosphor verfügbar war.

Verwendung von Düngemitteln

Da Phosphate in der Natur natürlich sehr begrenzt sind, werden in modernen landwirtschaftlichen Praktiken oft Düngemittel eingesetzt, die anorganische Phosphate enthalten.

Wenn Phosphor einem Ökosystem sehr häufig hinzugefügt wird, ist viel von diesem Phosphor verloren, weil er schnell mit Regen und Bewässerung gewaschen wird.

Daher wird überschüssiger Phosphor durch einen sogenannten Abfluss in Gewässer (Flüsse, Meere und Ozeane) transportiert.

Eutrophierung

Durch den Abfluss gewaschene Nährstoffe sammeln sich in Gewässern an und verursachen das exponentielle Wachstum von Algen und Plankton. Dieser Prozess wird als Eutrophierung bezeichnet.

Die Vermehrung dieser Organismen führt dazu, dass der gesamte verfügbare Sauerstoff schnell aufgebraucht wird, was letztendlich alle anderen Arten im Ökosystem betrifft.

Dieses Phänomen wurde in kleinen Ökosystemen wie den Teichen einiger Höfe, aber auch in großen Gewässern wie der Ostsee beobachtet. 

Abwasser und die Verwendung von Reinigungsmitteln

Eine weitere wichtige Quelle für Phosphor kommt aus Abwasser und Waschmitteln. Beide gießen ihre Phosphatgruppen in die Gewässer und erhöhen damit den Eutrophierungsgrad.

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