Siklus biogeokimia fosfor semakin menderita karena gangguan manusia

Untuk memahami bagaimana siklus fosfor bekerja terlebih dahulu, Anda perlu mengetahui komponen utamanya: fosfor (P). Fosfor adalah unsur kimia yang sangat mudah bereaksi dengan orang lain. Karena alasan ini, ia tidak ditemukan secara alami tanpa ditautkan ke beberapa elemen lain. Ini juga merupakan salah satu komponen paling penting di alam - untuk memberi Anda gambaran, ia membanggakan tempat kedua (tepat di belakang kalsium) dalam kelimpahan di jaringan manusia.

Fungsi dalam tubuh

Dalam organisme, itu juga merupakan komponen penting dari sel, menjadi bagian dari molekul DNA dan RNA. Beberapa fungsinya pada organisme adalah:

menjadi bagian dari struktur tulang dan gigi (memberi mereka kekuatan yang lebih besar);
berpartisipasi dalam reaksi dengan molekul organik yang dibentuk oleh hidrogen, oksigen, dan karbon (disebut glikida);
bertindak dalam kontraksi otot.

Beberapa karbohidrat utama adalah glukosa, sukrosa, pati dan selulosa.

Yang paling sederhana

Siklus biogeokimia (disebut demikian karena meliputi bagian kimia, geologi dan biologis dari ekosistem) fosfor dianggap sebagai salah satu yang paling sederhana, dan ini disebabkan oleh fakta bahwa unsur ini tidak ditemukan di atmosfer, tetapi sebaliknya. Selain itu, batuan penyusun kerak bumi. Untuk alasan ini, siklusnya tidak diklasifikasikan sebagai atmosfer, seperti halnya siklus nitrogen. Dalam hal ini, diklasifikasikan sebagai sedimen.

Alasan lain yang membuatnya dianggap sebagai siklus biogeokimia paling sederhana adalah bahwa satu-satunya senyawa fosfor yang sangat penting bagi makhluk hidup adalah fosfat, yang terdiri dari penyatuan atom fosfor dengan tiga oksigen (PO43-).

Kelompok fosfat

Dalam kaitannya dengan sel hidup, fungsi penting gugus fosfat adalah perannya sebagai penyimpan energi. Energi ini disimpan dalam ikatan kimiawi molekul ATP, adenosine triphosphate, dari metabolisme (atau pemecahan) molekul karbohidrat; sebuah proses yang menghasilkan energi. Energi yang disimpan ini kemudian dapat ditransfer untuk melakukan proses seluler apa pun.

Gugus fosfat yang sama juga mampu mengaktifkan dan menonaktifkan enzim seluler yang mengkatalisasi berbagai reaksi kimia. Selain itu, fosfor juga penting untuk pembentukan molekul yang disebut fosfolipid, yang merupakan komponen utama membran sel; membran yang mengelilingi sel secara eksternal dengan tiga fungsi utama: pelapisan, perlindungan, dan permeabilitas selektif (memilih zat mana yang masuk dan keluar sel).

Siklusnya

Reservoir utama fosfor di alam adalah batuan, yang dilepaskan darinya melalui pelapukan. Pelapukan adalah sekumpulan fenomena (baik fisik, kimia atau biologi) yang mengarah pada kerusakan dan perubahan komposisi kimia dan mineralogi batuan, mengubahnya menjadi tanah, melepaskan fosfat.

Karena merupakan senyawa yang dapat larut, ia mudah dibawa ke sungai, danau, dan lautan melalui proses pelindian (pelarutan unsur kimiawi batuan, mineral, atau tanah melalui aksi fluida, seperti hujan) atau dimasukkan ke dalam organisme. hidup.

Penggabungan ini terjadi, pada tumbuhan, dengan penyerapan fosfat melalui tanah. Dengan demikian, ini digunakan oleh organisme dalam pembentukan senyawa fosfat organik yang penting untuk kehidupan (selanjutnya disebut fosfat organik). Dalam organisme hewan, fosfat masuk melalui asupan air langsung dan melalui biomagnifikasi (proses di mana konsentrasi suatu senyawa meningkat di sepanjang rantai makanan).

Penguraian bahan organik dengan menguraikan organisme menyebabkan fosfat organik dikembalikan ke tanah dan air dalam bentuk anorganiknya.

Mikroorganisme yang ditemukan di dalam tanah, pada gilirannya, memainkan peran penting dalam siklus fosfor dan ketersediaannya bagi tanaman melalui faktor-faktor berikut:

Penggabungan fosfor dalam bahan organik mikroba;
Pelarutan fosfor anorganik;
Asosiasi antara tumbuhan dan jamur;
Mineralisasi fosfor organik.

Penggabungan fosfor dalam bahan organik mikroba

Ketika fosfor dimasukkan ke dalam organisme hidup, ia dapat tidak dapat bergerak, yaitu "terjebak", dan selama periode ini siklus molekul ini terputus. Pelepasannya, sehingga siklus dapat berlanjut, dapat terjadi melalui fenomena berikut:

Gangguan sel mikroba;
Variasi iklim dan pengelolaan tanah;
Interaksi dengan mikrofauna, yaitu saat memakan mikroorganisme, melepaskan berbagai unsur hara di dalam tanah.

Ada beberapa keuntungan memasukkan fosfor ke dalam organisme hidup. Misalnya, proses ini menghindari fiksasi dalam waktu lama pada mineral tanah (yang hanya akan dihilangkan dengan pelapukan), meningkatkan efisiensi pemupukan fosfat.

Pelarutan fosfor anorganik

Bakteri dan jamur, termasuk mikoriza, mengeluarkan asam organik yang bekerja dengan langsung melarutkan fosfor anorganik.

Banyak mikroorganisme tanah yang dideskripsikan mampu melarutkan berbagai jenis batuan fosfat;
Mekanisme pelarutan terbesar adalah aksi asam organik yang disintesis oleh bakteri.
Asam yang dihasilkan oleh organisme ini adalah penghasil ion H + yang hebat, yang mampu melarutkan mineral fosfat dan membuatnya tersedia untuk tumbuhan.

Asosiasi antara tumbuhan dan jamur

Ini terjadi melalui mikoriza, yaitu bakteri yang terkait dengan akar tanaman yang mempromosikan mutualisme antara akar tanaman dan jamur tanah, sehingga tanaman memberikan energi dan karbon ke jamur melalui fotosintesis, dan mereka kembali. disukai dengan menyerap nutrisi mineral dan mentransfernya ke akar tanaman.

Mineralisasi fosfor organik

Selain fosfor bahan organik mikroba, peran mikroorganisme pelarut fosfat dan jamur terkait dengan akar, produksi enzim oleh beberapa mikroorganisme dan tumbuhan bertanggung jawab atas mineralisasi fosfor organik, yang diubah menjadi fosfor organik. fosfor anorganik.

Begitu berada di danau dan laut, selain diserap oleh organisme, fosfor dapat dimasukkan ke dalam batuan, menutup siklusnya.

Siklus fosfor cenderung panjang. Sebuah atom dapat menghabiskan waktu hingga 100 ribu tahun untuk didaur ulang, sampai mengendap kembali menghasilkan batuan. Fosfor dapat tetap berasosiasi dengan sedimen selama lebih dari 100 juta tahun.

Masalah

Semakin hari, aktivitas manusia telah mengubah siklus alami makronutrien ini, baik melalui aktivitas seperti penambangan atau penggunaan pupuk secara luas.

Kelebihan fosfor ketika larut ke dalam aliran air akhirnya meningkatkan ketersediaan hayati nutrisi ini di lingkungan akuatik dan, sebagai konsekuensinya, dapat mengintensifkan perkembangan alga. Peningkatan jumlah alga di suatu danau, misalnya, akan mengurangi jumlah cahaya yang masuk ke lingkungan ini (secara drastis mengurangi zona trofik), merugikan organisme lokal lainnya. Proses ini disebut eutrofikasi (Anda dapat membaca lebih lanjut tentang pengaruh penggunaan pupuk terhadap proses eutrofikasi di artikel: "Apa itu pupuk?").