מחזור זרחן: להבין איך זה עובד

המעגל הביוכוכימי של הזרחן סובל יותר ויותר מהפרעות אנושיות

מחזור זרחן

כדי להבין כיצד פועל תחילה מחזור הזרחן, עליך לדעת את המרכיב העיקרי שלו: זרחן (P). זרחן הוא יסוד כימי המגיב בקלות רבה עם אחרים. מסיבה זו הוא לא נמצא באופן טבעי מבלי להיות מקושר לאלמנט אחר. זהו גם אחד המרכיבים החיוניים ביותר בטבע - כדי לתת לך מושג, הוא מתגאה במקום השני (ממש מאחורי סידן) בשפע ברקמות האדם.

פונקציות בגוף

באורגניזמים הוא גם מרכיב חיוני בתאים, בהיותו חלק ממולקולות ה- DNA וה- RNA. חלק מתפקידיו באורגניזם הם:

  • להיות חלק ממבנה העצמות והשיניים (נותן להם חוזק גדול יותר);
  • להשתתף בתגובות עם מולקולות אורגניות הנוצרות על ידי מימן, חמצן ופחמן (הנקראים גליצידים);
  • לפעול בכיווץ שרירים.
חלק מהפחמימות העיקריות הן גלוקוז, סוכרוז, עמילן ותאית.

הכי פשוט

המחזור הביו-כימי (המכונה כך מכיוון שהוא מקיף את החלק הכימי, הגיאולוגי והביולוגי של המערכת האקולוגית) של זרחן נחשב לאחד הפשוטים ביותר, וזאת בשל העובדה שאלמנט זה אינו נמצא באטמוספרה, אלא הוא נמצא במקום זאת. בנוסף, המרכיב את סלעי קרום האדמה. מסיבה זו, מחזורו אינו מסווג אטמוספרי, כפי שקורה למשל במחזור החנקן. במקרה זה, הוא מסווג כמשקע.

סיבה נוספת שמביאה את זה להיחשב למחזור הביו-כימי הכי פשוט היא שתרכובת הזרחן היחידה החשובה באמת עבור יצורים חיים היא פוספט, המורכב מאיחוד אטום זרחן עם שלושה חמצן (PO43-).

קבוצות פוספט

ביחס לתאים חיים, תפקיד חשוב של קבוצות פוספט הוא הביצועים שלהם כחנות אנרגיה. אנרגיה זו נשמרת בקשרים כימיים של מולקולות ATP, אדנוזין טריפוספט, ממטבוליזם (או פירוק) של מולקולות הפחמימות; תהליך שמייצר אנרגיה. לאחר מכן ניתן להעביר אנרגיה מאוחסנת זו לביצוע כל תהליך סלולרי.

אותן קבוצות פוספטות מסוגלות גם להפעיל ולהשבית אנזימים תאיים המזרזים תגובות כימיות שונות. בנוסף, זרחן חשוב גם ליצירת מולקולות הנקראות פוספוליפידים, שהם המרכיבים העיקריים של קרומי התאים; ממברנות המקיפות את התאים חיצונית ומציגות שלוש פונקציות עיקריות: ציפוי, הגנה וחדירות סלקטיבית (בוחר אילו חומרים נכנסים ויוצאים מהתא).

האופניים

מחזור התאמה

המאגר העיקרי של הזרחן בטבע הוא סלעים, שמשתחרר מהם רק באמצעות בליה. בליה היא מכלול של תופעות (בין אם פיזיקליות, כימיות או ביולוגיות) המובילות לפירוק ושינוי ההרכב הכימי והמינרלוגי של הסלעים, והופכות אותם לקרקע, ומשחררות פוספט.

מכיוון שמדובר בתרכובת מסיסת, היא מועברת בקלות לנהרות, אגמים ואוקיאנוסים בתהליך שטיפה (מסיסת המרכיבים הכימיים של סלע, ​​מינרל או אדמה על ידי פעולת נוזל, כגון גשם) או משולבת באורגניזמים. בחיים.

שילוב זה מתרחש, בצמחים, על ידי ספיגת פוספט דרך האדמה. לפיכך, הוא משמש את האורגניזמים ליצירת תרכובות פוספט אורגניות החיוניות לחיים (מכונה מעתה פוספט אורגני). באורגניזמים מן החי פוספט נכנס באמצעות צריכת מים ישירה ובאמצעות הגדלה ביולוגית (תהליך בו ריכוז התרכובת עולה לאורך שרשרת המזון).

פירוק חומר אורגני על ידי פירוק אורגניזמים גורם להחזרת פוספט אורגני לקרקע ולמים בצורתם האורגנית.

המיקרואורגניזמים המצויים בקרקע, ממלאים בתורם תפקידים חשובים במחזור הזרחן ובזמינותו לצמחים באמצעות הגורמים הבאים:

  1. שילוב של זרחן בחומרים אורגניים מיקרוביאליים;
  2. סולוביליזציה של זרחן אנאורגני;
  3. קשר בין צמחים ופטריות;
  4. מינרליזציה של זרחן אורגני.

שילוב של זרחן בחומר אורגני מיקרוביאלי

כאשר הוא משולב באורגניזמים חיים, ניתן לשתק את הזרחן, כלומר, הוא "תקוע", ובמהלך תקופה זו מחזור המולקולות הללו נקטע. שחרורו, כך שהמחזור יכול להימשך, יכול לקרות דרך התופעות הבאות:
  • שיבוש תאים מיקרוביאליים;
  • וריאציות אקלימיות וניהול קרקע;
  • אינטראקציות עם המיקרופונה, שכאשר הם ניזונים ממיקרואורגניזמים, משחררים חומרים מזינים שונים בקרקע.

ישנם כמה יתרונות לשילוב זרחן באורגניזמים חיים. לדוגמא, תהליך זה מונע את קיבועו לתקופות ארוכות במינרלים בקרקע (משם הוא יוסר רק על ידי בליה), מה שמגביר את יעילות הפריית הפוספט.

מסיס של זרחן אורגני

חיידקים ופטריות, כולל מיקוריזות, מפרישים חומצות אורגניות הפועלות על ידי המסה ישירה של זרחן אורגני.

  • מיקרואורגניזמים בקרקע רבים מתוארים כמסוגלים להמיס סוגים שונים של פוספטים סלעיים;
  • מנגנון ההמסיס הגדול ביותר הוא פעולתן של חומצות אורגניות המסונתזות על ידי חיידקים.
  • חומצות אלה המיוצרות על ידי אורגניזמים הן מחוללות נהדרות של יוני H + המסוגלות להמיס פוספט מינרלי ולהפוך אותו לזמין לצמחים.

קשר בין צמחים ופטריות

זה קורה באמצעות mycorrhizae, שהם חיידקים הקשורים לשורשי צמחים המקדמים הדדיות בין שורשי הצמח ופטריות האדמה, כך שהצמח מספק אנרגיה ופחמן לפטריות באמצעות פוטוסינתזה, והם חוזרים טובה על ידי ספיגת חומרים מזינים מינרליים והעברתם לשורשי הצמח.

מינרליזציה של זרחן אורגני

בנוסף לזרחן של חומר אורגני מיקרוביאלי, תפקידם של מיקרואורגניזמים ופטריות המסיסים פוספטים הקשורים לשורשים, ייצור אנזימים על ידי כמה מיקרואורגניזמים וצמחים אחראי למינרליזציה של זרחן אורגני, אשר הופך לזרחן אורגני. זרחן אורגני.

לאחר האגמים והים, זרחן יכול, בנוסף להיספג על ידי אורגניזמים, להשתלב בסלעים ולסגור את המחזור.

מחזור הזרחן נוטה להיות ארוך. אטום יחיד יכול לבלות עד 100,000 שנה ברכיבה על אופניים, עד שהוא מתיישב שוב ויוצר את הסלעים. זרחן יכול להישאר משויך למשקעים במשך יותר ממאה מיליון שנה.

בעיות

יותר ויותר, הפעילות האנושית שינתה את המחזור הטבעי של מרכיב תזונתי זה, בין אם באמצעות פעילויות כמו כרייה ובין אם שימוש נרחב בדשנים.

עודף הזרחן כאשר הוא מושחל לנתיבי מים מגדיל בסופו של דבר את הזמינות הביולוגית של חומר מזין זה בסביבת המים, וכתוצאה מכך הוא יכול להעצים את התפתחות האצות. מספר גדל והולך של אצות באגם, למשל, יפחית את כמות האור החודרת לסביבה זו (מפחית באופן דרסטי את האזור הטרופי), ופוגע באורגניזמים מקומיים אחרים. תהליך זה נקרא eutrophication (תוכלו לקרוא עוד על השפעת השימוש בדשנים על תהליך ההחלפה במאמר: "מה הם דשנים?").

ראה גם כמה תמונות של אפקט זה:

מותרותמותרותמותרות

Original text