چرخه فسفر

چرخه فسفر یک چرخه بیوژئوشیمیایی است که به حرکت فسفر به شکل ترکیبات مختلف از طریق سیستم‌های مختلف زمین مانند بیوسفر، هیدروسفر و لیتوسفر می‌پردازد.

فسفر یک عنصر مهم برای همه موجودات زنده است زیرا ماده اولیه نوکلئوتیدها و همچنین به عنوان یک ماده معدنی برای رشد عمل می کند.
برخلاف سایر چرخه‌های بیوژئوشیمیایی، اتمسفر به عنوان مخزن فسفر در چرخه فسفر عمل نمی‌کند، زیرا بیشتر ترکیبات فسفر درگیر در چرخه به شکل جامد هستند.
چرخه فسفر از فرآیندهای شیمیایی، بیولوژیکی و میکروبیولوژیکی مختلفی تشکیل شده است که همگی در یک دوره زمانی طولانی رخ می دهند.
این چرخه شامل فرآیندهایی مانند هوازدگی است که صدها سال طول می کشد تا تکمیل شود. بنابراین، چرخه فسفر یکی از کندترین چرخه های بیوژئوشیمیایی در نظر گرفته می شود.
فسفر همچنین یکی از کمیاب ترین عناصر موجود در طبیعت است که آن را به یکی از عوامل محدود کننده تبدیل می کند.
ترکیبات فسفر از طریق زیست کره زمینی و اقیانوسی حرکت می کنند تا تعادل در غلظت آن حفظ شود.
با این حال، بسیاری از ترکیبات فسفر در لیتوسفر وجود دارند، جایی که در سنگ ها و رسوبات رسوبی وجود دارند.
از آنجا که فسفر یک ترکیب بسیار واکنش پذیر است، بیشتر در حالت ترکیبی با عناصر دیگر یافت می شود. بنابراین، میکروارگانیسم های تولید کننده اسید برای تشکیل فسفات محلول از ترکیبات نامحلول مهم هستند.
غلظت فسفر در مخازن مختلف در طول زمان تغییر می کند و فسفر در خاک به اقیانوس ها و فسفر در اقیانوس ها می رود و در نتیجه رسوبات ایجاد می شود.
چرخه فسفر یک سیستم بسته در نظر گرفته می شود که انتقال فسفر بین بیوسفر و خاک بسیار بیشتر از سود و زیان در کل سیستم است.

مراحل چرخه فسفر

مکانیسم چرخه فسفر به وضوح سایر چرخه های بیوژئوشیمیایی شناخته نشده است. با این حال، مشخص است که چرخه فسفر یک فرآیند آهسته است که شامل مراحل زیر است:

1. هوازدگی

سنگ ها یکی از منابع و مخازن اولیه فسفر هستند که در آن با عناصر دیگر ترکیب می شوند.
سپس فسفر موجود در خاک با اثر باران یا اسید تولید شده توسط میکروارگانیسم های مختلف به خاک می رسد.
میکروارگانیسم های مختلفی مانند اکتینومیست ها، سودوموناس ها، باسیلوس ها، آسپرژیلوس ها، پنی سیلیوم و غیره در حل شدن فسفر در خاک نقش دارند تا در دسترس گیاهان و سایر حیوانات قرار گیرد.
همچنین باران باعث انحلال فسفر غیر آلی می شود تا به اقیانوس ها منتقل شود.
فرآیندهای طبیعی مانند فعالیت های آتشفشانی و فعالیت سیارک ها نیز به آزادسازی فسفر در خاک کمک می کنند.

2. دریافت فسفر توسط گیاهان

سپس فسفر موجود در خاک توسط موجودات زنده مختلف مانند گیاهان و میکروارگانیسم ها جذب می شود.
مقدار فسفر موجود در خاک برای گیاهان بسیار کمتر است و به این ترتیب کودهای حاوی فسفر برای بهبود رشد گیاه و حاصلخیزی خاک باید به آن اضافه شود.
گیاهان آبزی در اقیانوس ها نیز فسفر را از لایه های زیرین رسوبات آب جذب می کنند.
با این حال، برخی از نمک های فسفر ممکن است به درستی در آب حل نشوند و بنابراین دسترسی به فسفر در آب نیز ممکن است محدود شود.
گیاهان می توانند مستقیماً فسفر را از خاک جذب کنند یا اینکه فسفر را می توان توسط میکروارگانیسم های مختلف همزیست در دسترس گیاهان قرار داد.

3. حرکت فسفر در زنجیره غذایی

فسفر جذب شده توسط گیاهان برای تشکیل ترکیبات آلی مختلف در تولیدکنندگان استفاده می شود.
سپس ترکیبات آلی از طریق زنجیره غذایی حرکت می کنند، زیرا مصرف کنندگان از تولیدکنندگان تغذیه می کنند و در نتیجه فسفر از یک شکل زندگی به شکل دیگر منتقل می شود.
شکل آلی فسفر نیز با حرکت در میان مصرف کنندگان دستخوش تغییرات می شود.
فسفر انتقال یافته به مصرف کنندگان برای تشکیل مولکول های زیستی مانند نوکلئوتیدها و بافت های همبند مانند استخوان استفاده می شود.

4. بازگشت فسفر به اکوسیستم

فسفر موجود در موجودات زنده را می توان با عمل تجزیه میکروارگانیسم ها بر روی گیاهان و حیوانات مرده به مخزن موجود در لیتوسفر بازگرداند.
در این مرحله اشکال آلی فسفر با فرآیند کانی سازی به اشکال معدنی خود تبدیل می شوند.
میکروارگانیسم‌های مختلف تجزیه‌کننده یا ساپروفیت مانند قارچ‌ها و باکتری‌ها در این مرحله برای متعادل کردن غلظت فسفر در اکوسیستم دخالت دارند.
فسفر موجود در خاک نیز در هنگام بارندگی یا از طریق جاری شدن خاک به بدنه های آبی به اقیانوس منتقل می شود.
فسفر در اقیانوس ها رسوب می کند و لایه هایی از رسوبات را تشکیل می دهد که منجر به تشکیل سنگ ها می شود و چرخه ادامه می یابد.

نمونه های چرخه فسفر

همراه با چرخه اولیه فسفر، سیستم های موازی مختلفی وجود دارد که به طور غیر مستقیم در انتقال فسفر از طریق مخازن مختلف، برای حفظ تعادل نقش دارند. مخازن مختلفی در اکوسیستم های مختلف وجود دارد که همگی می توانند آزادسازی فسفر انتقالی را از شکلی به شکل دیگر جذب کنند.

1. لیتوسفر

بزرگترین مخزن فسفر روی زمین، مواد معدنی موجود در لیتوسفر است که تحت سلطه رسوبات اقیانوسی و آب شیرین است.
منبع اولیه فسفر روی زمین از طریق هوازدگی شیمیایی و فرآیندهای تشکیل خاک به دست می آید.
این ترکیبات یا از فرآیندهای طبیعی مانند آتشفشان ها و زلزله تشکیل می شوند که باعث افزایش محتوای فسفر در زمین می شود.
علاوه بر این، در طول فرآیند چرخه، فسفر به خشکی باز می گردد، زیرا رواناب های خاک غنی از فسفر به اقیانوس ها می رسد.
این ذرات خاک لایه هایی از رسوبات را در زیر آب تشکیل می دهند که در نهایت سنگ های معدنی را تشکیل می دهند.

2. بیوسفر

بیوسفر زمینی و مخزن فسفر اقیانوس نیز نقش اساسی در چرخه فسفر دارند.
بیشتر فسفر در دسترس موجودات زنده نیست زیرا به شکل نامحلول موجود است.
با این حال، بیوسفر به عنوان یک سینک عمل می کند که فسفر اضافی را می توان در آن ذخیره کرد. موجودات زنده فسفر را برای تشکیل بیومولکول های مختلف که برای رشد و عملکرد آنها ضروری است، جذب می کنند.
میکروارگانیسم‌های موجود در بیوسفر نیز نقش اساسی ایفا می‌کنند، جایی که به حل شدن فسفر معدنی کمک می‌کنند تا آن را در اختیار تولیدکنندگان قرار دهند.
بیوسفر به عنوان یک مهره میانی در بازیافت فسفر به لیتوسفر عمل می کند.

اهمیت چرخه فسفر

چرخه فسفر برای ایجاد تعادل در غلظت فسفر در سطح زمین ضروری است تا محیطی مهمان نواز در این سیاره ایجاد شود.
فسفر یکی از عناصر مهم برای همه موجودات زنده است و حرکت آن از طریق سیستم های مختلف به درک عوامل مختلف بیولوژیکی و عوامل موثر بر آنها کمک می کند.
چرخه فسفر همچنین با در دسترس بودن عناصر و ترکیبات دیگر مانند نیتروژن و گوگرد مرتبط است زیرا فسفر به صورت ترکیبی با سایر عناصر در طبیعت وجود دارد.
چرخه فسفر جریان انرژی را به شکل ATP از طریق زنجیره غذایی امکان پذیر می کند. ترکیبات فسفر انرژی شیمیایی به دام افتاده را از تولید کنندگان به مصرف کنندگان و تجزیه کننده ها حمل می کنند.
تجزیه یا معدنی شدن فسفر یکی از فرآیندهای درگیر در سیستم حذف زباله طبیعی است.
چرخه فسفر مسئول افزایش دسترسی به فسفر در خاک برای رشد گیاه و حاصلخیزی خاک است.
درک مکانیسم چرخه فسفر به درک فیزیولوژی میکروارگانیسم های مختلف درگیر در این فرآیند کمک می کند.

اثرات انسان بر چرخه فسفر

1. استفاده از کودهای مصنوعی در خاک بر سطوح فسفر در خاک تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر چرخه کلی فسفر تأثیر می گذارد.
2. مهمترین تغییر انسان زایی در چرخه فسفر، انتقال عظیم از استخر ذخیره وسیع و غیرقابل دسترس به اشکال بیولوژیکی موجود در خشکی است.
3. استخراج سنگ های غنی از فسفات نیز باعث تغییر در دسترس بودن فسفر در اکوسیستم های مختلف می شود.
4. افزایش غلظت فسفر در اقیانوس‌ها در نتیجه رواناب خاک باعث افزایش شکل‌گیری شکوفه‌های جلبکی می‌شود که سپس اکسیژن موجود در اقیانوس را کاهش می‌دهد.

“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.

مطالب مفید: