Ciclo de fósforo

Fonte: Eduarda Servidio Claudino, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Qual é o ciclo de fósforo?

Ele Ciclo de fósforo É o armazenamento e circulação desse elemento através da hidrosfera, a litosfera, os organismos vivos e a atmosfera. Este é um ciclo biogeoquímico sedimentares cuja fase de armazenamento ocorre principalmente na cama marinha.

O ciclo começa com a exposição de rochas fosfatadas à ação erosiva da água, eólica e organismos vivos. A rocha quando usada é fragmentada e arrasta as partículas que carregam fosfatos, que são incorporadas ao solo ou arrastadas para os corpos de água.

O fósforo absorvido como fosfatos por plantas através de suas raízes é integrado ao seu corpo e é usado no metabolismo. Assim, vai do estágio geológico do ciclo para a fase biológica, onde circula através de alimentos ou redes tróficas.

Características do ciclo de fósforo

O jogo

Este é um elemento químico não metálico que é representado com o símbolo P e que não é puro por natureza porque oxida rapidamente. Quando esse processo ocorre, libera energia calórica e produz luz, e é por isso que o nome de fósforo ("portador da luz" em grego) foi dado.

Na natureza, é na forma de moléculas inorgânicas de fósforo ou como parte dos organismos vivos.

Seu ciclo

O ciclo de fósforo é um ciclo biogeoquímico sedimentares intimamente relacionado à água, carbono, cálcio, ferro e ciclo de alumínio. É chamado de sedimentar, porque a maioria de suas reservas está em sedimentos marinhos e nas rochas fosfatadas da crosta terrestre.

Exposição

As rochas fosfatadas que são formadas nas profundezas da terra são levadas para a superfície da Terra pelos movimentos das placas tectônicas. Quando isso ocorre, eles são expostos à ação de agentes físicos como chuva e vento, bem como biológicos.

Rocha fosfórica. Fonte: David Stanley, de Nanaimo, Canadá/CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)

Outra forma de liberação de fósforo de seu armazenamento subterrâneo é através da atividade vulcânica, também causada por movimentos tectônicos.

Erosão

Ao ser exposto as rochas fosfadas ao ambiente externo na superfície da Terra, o processo de erosão ocorre. Assim, a rocha é rachada e fragmentada pelas diferenças de temperatura, chuva, vento e ação dos seres vivos, e o fósforo se torna parte do solo ou se move para outros locais.

Transporte

O principal agente erosivo é a água, que move o fósforo para outros pontos da litosfera e, finalmente, para os oceanos.

Absorção biológica e libertação

A maioria dos fósforos no chão é insolúvel e, portanto, não pode ser usada pelas plantas. Este fósforo é aderido a partículas de argila, ferro e hidróxidos de alumínio ou na forma de cálcio, fosfato férrico ou outro.

Assim, em um hectare de solo, pode haver entre 2 e 10 toneladas de fósforo, mas as plantas só podem usar 3 a 15 kg. O fósforo solúvel é absorvido pelas raízes e passa para o corpo da planta, onde é usado em vários processos metabólicos.

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O fósforo é integrado à estrutura das plantas, formando proteínas, ATP, DNA e outras moléculas. Da mesma forma, ao se dissolver na água marinha, é absorvida pelo fitoplâncton nos oceanos.

O fósforo se torna parte de cadeias tróficas quando plantas e fitoplâncton são consumidos por herbívoros e estes por carnívoros. Posteriormente, ele é libertado de organismos vivos através de seus excrementos ou quando eles morrem.

Sedimentação e acumulação

O fósforo nos oceanos é depositado no fundo do mar, tornando -se parte do sedimento que será depositado em camadas sucessivas.

Litificação e armazenamento

As rochas são formadas quando os sedimentos nas partes mais profundas da crosta terrestre são submetidos a altas pressões e temperaturas (litificação). Isso ocorre porque o peso dos sedimentos superiores faz com que os inferiores sejam compactados.

As partículas que formam as rochas são mantidas juntas graças à cristalização de óxidos, sílica e outras substâncias, um processo conhecido como cimentação. Dessa maneira, as chamadas rochas sedimentares são formadas, entre as quais é o fosforito que contém até 20 a 30% de fosfatos.

Se rochas sedimentares estiverem sujeitas a processos mais altos de temperatura e pressão são dissolvidos por fazer parte de rochas metamórficas e ígneas (18%). Também existem fosfatos em rochas de calcário até 0,18% e até em rochas de arenito até 0,27%.

Tempo de ciclo

A velocidade em que uma molécula de fósforo atende ao ciclo depende do tipo de reservatório que é considerado. Por exemplo, nas águas costeiras, uma molécula de fósforo pode mobilizar a cada 9 meses e em sedimentos marinhos profundos, pode levar mais de 11 mais de 11.000 anos.

Estágios do ciclo de fósforo

A maior reciclagem de fósforo ocorre entre organismos vivos e água ou solo, dependendo do tipo de ecossistema. O mesmo passa por três estágios, que são:

1. Geológico

As reservas de fósforo mais importantes nesta fase do ciclo são encontradas em sedimentos marinhos e solo. Também está presente nas rochas do subsolo fosfato e em excrementos de pássaros marinhos (Guano).

A partir dos sedimentos marinhos, as rochas fosfatadas são formadas, que são rochas sedimentares que contêm até 30% de fosfatos. Quando eles corroem, os fosfatos se tornam parte do solo.

Da mesma forma, a erosão do solo e as rochas arrastam fosfatos para os corpos da água e acabam alcançando o oceano, onde são absorvidos por organismos marinhos. Por outro lado, uma proporção relativamente baixa de fosfatos do solo se dissolve na água e é absorvida pelas plantas.

2. Hidrológico

O estágio hidrológico do ciclo de fósforo mantém uma troca permanente com o continente e com os organismos que habitam o mundo aquático. A maior quantidade de fósforo é encontrada em águas oceânicas profundas, como fosfato dissolvido.

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O fósforo presente nas águas da superfície é absorvido pelos organismos vivos e, portanto, torna -se parte do estágio biológico.

Ingressos

Estima -se que cerca de 10 milhões de toneladas de fósforo entrem nos corpos d'água anualmente. Ele entra no estágio hidrológico arrastado pelas correntes de água, principalmente devido ao escoamento da água da chuva.

Dessa maneira, chega aos rios e de lá para os lagos e oceanos, além de uma pequena porcentagem do pó atmosférico que é depositado nos oceanos ou outros corpos de água.

Circulação

O fósforo circula nos oceanos, especialmente nas camadas mais baixas mais frias, no entanto, nas áreas de cirurgia que atinge a superfície. As emergências são áreas onde águas frias profundas ascendem arrastando fosfatos e outros nutrientes.

Nessas áreas, a disponibilidade de fosfatos é abundante, o que favorece o desenvolvimento do fitoplâncton que atrai um grande número de peixes que se alimentam disso.

Partidas

Como o fósforo não forma compostos voláteis (gases) no oceano, ele não pode ser trocado diretamente com a atmosfera. Portanto, as únicas saídas do estágio hidrológico são a formação ou pesca rochosa (por aves marinhas ou ação do ser humano).

No primeiro caso, o fósforo dissolvido no mar ou de excreta ou cadáveres de seres vivos, é depositado no fundo do mar. Com o tempo, esses sedimentos são cobertos por outras camadas e são consolidados como rochas fosfatadas que serão expostas à superfície da Terra.

Por sua parte, Seabird. Enquanto o ser humano extrai grandes quantidades de fósforo oceânico através da pesca, uma vez que os ossos de peixe são compostos por 35% desse elemento.

3. Biológico

Uma vez que o fósforo entra nas cadeias tróficas ou nas cadeias alimentares, faz parte do estágio biológico do ciclo de fósforo. Isso começa quando os fosfatos absorvidos por plantas ou fitoplâncton formam proteínas e outras moléculas vitais.

Em seguida, o fósforo está circulando quando plantas e fitoplâncton são consumidos por herbívoros e estes por carnívoros. Em seguida, mova -se através dos excrementos e pela decomposição dos corpos dos organismos mortos por bactérias e fungos.

Embora a quantidade de fósforo no estágio biológico seja relativamente baixo, ela desempenha um papel fundamental. Assim, cerca de 80% do fósforo total do corpo de um ser vivo é formado por hidroxiapatita (CA5 (PO4) 3 OH).

Este mineral constitui cerca de 70% dos ossos e esmalte dos dentes de vertebrados também é formado por uma alta proporção desse minério fosfado.

Partidas

A partir deste estágio, o fósforo segue seu ciclo em direção aos estágios hidrológicos e geológicos, através da morte de organismos ou de seus excretos. Da mesma forma, o ser humano intervém no ciclo de fósforo, extraindo -o da terra e do mar para usá -lo como matéria -prima industrial ou como fertilizante.

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O guano

Uma fonte importante de fósforo do estágio biológico é o excremento das aves marinhas, chamadas guano, que contém aproximadamente 4% de fosfatos.

Acumulação de Guano. Fonte: Alex Proimos de Sydney, Austrália/CC por (https: // criativeCommons.Org/licenças/por/2.0)

As aves marinhas que se alimentam de peixes formam grandes colônias costeiras e seus excumos se acumulam em grandes quantidades em seus habitats. Esses excrementos são especialmente ricos em fosfatos e têm sido usados ​​pelo ser humano como fertilizantes.

Alterações

A alteração fundamental do ciclo de fósforo é sua aceleração devido à atividade humana. Os fosfatos são um dos principais contaminantes em águas residuais, causando alterações do ciclo de fósforo incorporando quantidades extras em ecossistemas em ecossistemas.

Eutrófica

Os fosfatos são incorporados ao esgoto devido ao uso de detergentes que incorporam fosfato trissódico. Esses compostos quando combinados com a água formam fosfatos assimiláveis ​​por seres vivos.

Eutrofização. Fonte: f. Lamiot (trabalho próprio)/CC BY-SA (https: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/2.5)

Quando grandes quantidades desses fosfatos assimiláveis ​​entram, as populações de algas e plantas aquáticas aumentam consideravelmente. Esse desequilíbrio ecológico acaba consumindo oxigênio dissolvido na água, causando a morte de peixes e outros organismos.

Qualidade da água

O excesso de fosfatos na água afeta sua qualidade para o consumo humano, reduzindo assim as fontes de água doce.

Importância do ciclo de fósforo

Essencial para a vida

O fósforo é uma parte central do ATP (adenosina trifosfato), que é a molécula pela qual a energia é armazenada e transmitida. Por outro lado, o DNA (ácido desoxirribonucleico), que é a molécula responsável pela transmissão de informações genéticas, inclui um grupo de fosfato.

Dieta e saúde

O fósforo é um elemento essencial para a saúde, levando em consideração que é o segundo em abundância no corpo. É também um constituinte fundamental dos dentes e ossos, em estreita relação com as vitaminas do complexo B.

Além disso, desempenha um papel relevante no funcionamento dos rins, músculos (incluindo o coração) e no sistema nervoso (sinais nervosos).

Matéria -prima para a indústria

Na indústria, os fosfatos são usados ​​para vários propósitos, por exemplo, na indústria de alimentos que são usados ​​como anti -gutinantes e estabilizadores. O fósforo é um ingrediente fundamental na fabricação de fósforos, fogos de artifício e sinais de luz.

Da mesma forma, é usado na elaboração de ligas de metal, óleos industriais e como fosfato de trissódio é usado em detergentes.

Fertilizantes

O fósforo é um componente importante em fertilizantes e fertilizantes usados ​​na agricultura, especialmente útil para induzir a floração em culturas. A produção de fertilizantes é responsável por cerca de 90% da demanda de fosfato.

Inseticidas

Os fosfatos orgânicos estão na forma de ésteres de ácido fosfórico e, na maioria dos casos.