Fosfietcyclusstadia en belang
de fosforcyclus is het proces waarbij fosfor zich door rotsen, water, bodem en organismen beweegt. Deze cyclus gaat, in tegenstelling tot andere biogeochemische cycli, niet door de lucht omdat er niet veel gasvormige verbindingen op basis van fosfor zijn.
Het belangrijkste fosforreservoir bevindt zich in het water van rivieren, meren en oceanen (hydrosfeer), maar ook in sedimenten en rotsen (lithosfeer). Fosfor is essentieel voor de groei van planten en dieren, maar ook voor de microben die de bodem bewonen, die geleidelijk in de loop van de tijd uitputten.
De belangrijkste biologische functie van fosfor is om deel uit te maken van belangrijke biomoleculen zoals nucleïnezuren (DNA en RNA), sommige eiwitten en lipiden. In feite worden de DNA-strengen gevormd door fosfaatester-bindingen.
Calciumfosfaat is ook een belangrijke component voor de vorming van botten en tanden van zoogdieren. Evenzo maakt het deel uit van de structuur van het exoskelet van insecten, de membranen van fosfolipiden van cellen en van veel belangrijke metabolieten zoals ATP.
De fosforcyclus is een extreem langzaam proces, omdat fosfor lange tijd in rotsen en sedimenten blijft. Regen en erosie helpen om fosfor uit de rotsen te wassen, terwijl in de bodem het organische materiaal het fosfor absorbeert dat voor verschillende biologische processen zal worden gebruikt.
Zoals bij alle biogeochemische cycli is er geen begin of einde van de fosforcyclus en zeker is er geen enkele bewegingsrichting. Aardecycli zijn complexe netwerken waarin hulpbronnen in meerdere richtingen bewegen.
index
- 1 fasen van de cyclus
- 2 Het belang van fosfor voor levende wezens
- 2.1 Beperking van voedingsstoffen
- 2.2 Vorm DNA en RNA
- 2.3 Energietransport
- 2.4 Geeft structuur aan celmembranen
- 2.5 Het maakt deel uit van de botten
- 2.6 Deelname aan homeostase
- 2.7 Reguleert enzymatische activiteit
- 2.8 Signaalzender
- 3 Impact van de mens op de fosforcyclus
- 3.1 Gebruik van meststoffen
- 3.2 Eutrofiëring
- 3.3 Afvalwater en het gebruik van detergentia
- 4 Referenties
Fasen van de cyclus
- Na verloop van tijd eroderen regen en wind de rotsen, waardoor fosfaationen en andere mineralen vrijkomen. Dit anorganische fosfaat wordt verdeeld in de bodem en het water.
- Planten nemen anorganisch fosfaat uit de grond door de wortels; op deze manier nemen ze de fosfaten op in hun biologische moleculen (nucleïnezuren en eiwitten) en laten ze hun groei en ontwikkeling toe.
- De planten kunnen worden geconsumeerd door plantenetende dieren. Zodra ze het organisme binnenkomen, worden de moleculen die de fosfor bevatten afgebroken en opnieuw opgenomen in de organische moleculen van het herbivore organisme.
- De plantenetende dieren kunnen worden geconsumeerd door de carnivoren, en op deze manier de fosforatomen overbrengen naar het volgende niveau van de trofische keten. De fosfaten die door deze dieren werden opgenomen, worden via de uitscheiding terug in de grond gebracht.
- Wanneer de plant of het dier sterft, worden zijn weefsels afgebroken door een andere groep organismen die decomposers worden genoemd. Deze microben degraderen de resten en op deze manier wordt het organische fosfaat teruggevoerd naar de bodem.
- De fosfor in de bodem kan in verschillende watermassa's terechtkomen en uiteindelijk in de oceaan terechtkomen. Eenmaal daar, kan het worden opgenomen in aquatische organismen of worden afgehandeld voor lange periodes.
Het belang van fosfor voor levende wezens
Beperkende voedingsstof
Net zoals koolstof, zuurstof, waterstof en stikstof, is fosfor een beperkende voedingsstof voor alle levensvormen, wat betekent dat het potentieel voor de groei van een organisme wordt beperkt door de beschikbaarheid van deze essentiële voedingsstof.
Vormt DNA en RNA
Fosfor maakt deel uit van de structuur van DNA en RNA. De dubbele helixvorm van DNA is alleen mogelijk omdat de fosfaatmoleculen een fosfaatesterbrug vormen die zich bindt aan de dubbele helix.
Energietransport
Fosfor is ook nodig voor het transport van energie in cellen, het is een fundamenteel onderdeel van energieopslagmoleculen zoals ATP, ADP, GDP, onder anderen..
Het geeft structuur aan celmembranen
Fosfor verschaft structuur aan celmembranen. De fundamentele component van biologische membranen zijn moleculen die fosfolipiden worden genoemd en die worden gevormd door verschillende soorten lipiden die aan fosfaatgroepen zijn gekoppeld.
Het maakt deel uit van de botten
Fosfor wordt gevonden in de botten in de vorm van calciumfosfaat en geeft het zijn stijfheid. Het is ook aanwezig in het glazuur van de tanden van zoogdieren en in het exoskelet van insecten.
Deelname aan homeostase
Fosfor werkt ook bij het handhaven van de homeostase. Sommige op fosfor gebaseerde verbindingen zijn belangrijke buffers; dat wil zeggen, ze helpen bij het handhaven van de balans tussen zuren en basen (pH) in het lichaam.
Reguleert enzymatische activiteit
Fosfor reguleert de activiteit van enzymen. Veel belangrijke enzymen in het metabolisme worden geactiveerd (of gedeactiveerd) door de toevoeging van fosfaatgroepen.
Signaalzender
Fosfor is ook essentieel voor signaaloverdracht in cellen.
Invloed van de mens op de fosforcyclus
De mens heeft interactie gehad met zijn omgeving en heeft vele natuurlijke processen beïnvloed, waaronder de fosforcyclus. Menselijke activiteiten veranderen de fosforcyclus voornamelijk door meer fosfor toe te voegen aan plaatsen waar dit eerder niet beschikbaar was.
Gebruik van meststoffen
Omdat fosfaten van nature vrij beperkt zijn in de bodem, houden moderne landbouwpraktijken vaak de toepassing in van meststoffen die anorganische fosfaten bevatten.
Wanneer fosfor vaak aan een ecosysteem wordt toegevoegd, gaat veel van dit fosfor verloren omdat het snel wordt gewassen met regen en irrigatie..
Daarom wordt overtollig fosfor getransporteerd naar waterlichamen (rivieren, zeeën en oceanen) via een proces dat afvoer heet.
eutrofiëring
Door afvloeiing gewassen voedingsstoffen hopen zich op in waterlichamen, waardoor de algengroei en plankton exponentieel toenemen. Dit proces staat bekend als eutrofiëring.
De proliferatie van deze organismen zorgt ervoor dat alle beschikbare zuurstof snel wordt uitgeput, wat uiteindelijk alle andere soorten in het ecosysteem aantast..
Dit fenomeen is waargenomen in kleine ecosystemen, zoals de vijvers van sommige boerderijen, maar ook in grote watermassa's, zoals de Oostzee..
Afvalwater en het gebruik van reinigingsmiddelen
Een andere belangrijke bron van fosfor is afkomstig van afvalwater en detergentia. Beide stromen uiteindelijk hun fosfaatgroepen in de waterlichamen, waardoor het proces van eutrofiëring toeneemt.
referenties
- Begon, M., Townsend, C. & Harper, J. (2006). Ecologie: van individuen tot ecosystemen (4de ed.). Blackwell Publishing.
- Chapman, J. & Reiss, M. (1999). Ecologie: principes en toepassingen (2e ed.). Cambridge University Press.
- Enger, E., Ross, F. & Bailey, D. (2007). Concepten in de biologie (12e druk). McGraw-Hill.
- Manahan, S. (2004). Milieuchemie (8e druk). CRC Press.
- Miller, G. & Spoolman, S. (2007). Milieuwetenschappen: problemen, verbindingen en oplossingen (12e druk). Cengage Learning.
- Schmidt, T. & Schaechter, M. (2012). Onderwerpen in Ecological and Environmental Microbiology (1e ed.). Academische pers.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologie (7e druk) Cengage Learning.
- Starr, C., Taggart, R., Evers, C. & Starr, L. (2011). Biologie: de eenheid en diversiteit van het leven (Openb. Ed.). Cengage Learning.
- Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). Bodem, ecologie en management (1st). CABI.