CICLO DEL FOSFORO: CARATTERISTICHE, FASI, ALTERAZIONI, IMPORTANZA - BIOLOGIA - 2025

Il ciclo del fosforo è l'immagazzinamento e la circolazione di questo elemento attraverso l'idrosfera, la litosfera, gli organismi viventi e l'atmosfera. Si tratta di un ciclo biogeochimico di tipo sedimentario la cui fase di immagazzinamento avviene principalmente sul fondo del mare.

Il ciclo inizia con l'esposizione delle rocce fosfatiche all'azione erosiva dell'acqua, del vento e degli organismi viventi. Quando la roccia si consuma, si frammenta e trasporta le particelle che trasportano i fosfati, che vengono incorporati nel terreno o trascinati nei corpi d'acqua.

Ciclo completo del fosforo. Fonte: Bonniemf Incorporates, lavoro della NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Il fosforo assorbito come fosfati dalle piante attraverso le loro radici viene integrato nel tuo corpo e utilizzato nel metabolismo. Quindi, passa dalla fase geologica del ciclo alla fase biologica in cui circola attraverso reti alimentari o trofiche.

Questa fase inizia quando gli animali erbivori consumano le piante e ne ricavano il fosforo. Questo elemento passa poi ai carnivori che si nutrono degli erbivori e ritorna nel terreno attraverso gli escrementi o quando gli organismi muoiono e si decompongono.

D'altra parte, il fosforo sotto forma di fosfati viene attirato nei laghi e negli oceani, passando al suo stadio idrologico. Inoltre, i fosfati disciolti nell'acqua passano allo stadio biologico quando vengono assorbiti dal fitoplancton ed entrano nelle reti alimentari marine.

Successivamente, il fosforo viene rilasciato attraverso escrementi o decomposizione degli esseri viventi e viene nuovamente integrato nello stadio idrologico. In questa fase può circolare con le correnti oceaniche o depositarsi sui sedimenti del fondo oceanico.

Quando il fosforo raggiunge il fondo del mare, gli strati di sedimenti si accumulano e gli strati inferiori finiscono sepolti a grandi profondità. Qui si producono alte pressioni e temperature che formano nuova roccia ricca di fosforo che verrà nuovamente esposta per continuare il ciclo.

Questo ciclo può essere alterato dall'attività umana a causa dell'incorporazione di quantità extra di fosforo che inquinano l'ambiente che causano l'eutrofizzazione.

caratteristiche

La partita

Questo è un elemento chimico non metallico che è rappresentato dal simbolo P e che non è di natura pura perché si ossida rapidamente. Quando si verifica questo processo, rilascia energia termica e produce luce, motivo per cui è stato dato il nome di fosforo ("portatore di luce" in greco).

In natura si trova sotto forma di molecole di fosforo inorganiche o come parte di organismi viventi.

Il tuo ciclo

Il ciclo del fosforo è un ciclo biogeochimico sedimentario strettamente correlato al ciclo dell'acqua, del carbonio, del calcio, del ferro e dell'alluminio. È chiamato sedimentario perché la maggior parte delle sue riserve si trova nei sedimenti marini e nelle rocce fosfatiche della crosta terrestre.

Esposizione

Le rocce fosfatiche che si formano nelle profondità della Terra, vengono trasportate sulla superficie terrestre dai movimenti delle placche tettoniche. Quando ciò accade, sono esposti all'azione di agenti fisici come pioggia e vento, oltre a quelli biologici.

Roccia fosfatica. Fonte: David Stanley di Nanaimo, Canada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Un altro modo per liberare il fosforo dal suo deposito sotterraneo è attraverso l'attività vulcanica, causata anche da movimenti tettonici.

Erosione

Poiché le rocce fosfatiche sono esposte all'ambiente esterno sulla superficie terrestre, si verifica il processo di erosione. Pertanto, la roccia viene incrinata e frammentata dalle differenze di temperatura, pioggia, vento e dall'azione degli esseri viventi e il fosforo diventa parte del suolo o si sposta in altri luoghi.

Trasporto

Il principale agente erosivo è l'acqua, che trasferisce il fosforo in altri punti della litosfera e infine negli oceani.

Assorbimento e rilascio biologici

La maggior parte del fosforo nel terreno è in una forma insolubile e quindi non può essere utilizzato dalle piante. Quel fosforo è attaccato a particelle di argilla, ferro e idrossidi di alluminio o sotto forma di fosfato di calcio, ferrico o altro.

Quindi, in un ettaro di terreno possono esserci tra 2 e 10 tonnellate di fosforo, ma le piante possono utilizzare solo da 3 a 15 kg. Il fosforo solubile viene assorbito attraverso le radici e passa nel corpo della pianta dove viene utilizzato in vari processi metabolici.

Il fosforo è integrato nella struttura delle piante, formando proteine, ATP, DNA e altre molecole. Allo stesso modo, quando si dissolve nell'acqua di mare, viene assorbito dal fitoplancton negli oceani.

Il fosforo entra a far parte delle catene trofiche quando le piante e il fitoplancton vengono consumati dagli erbivori e questi dai carnivori. Successivamente, viene rilasciato dagli organismi viventi attraverso i loro escrementi o quando muoiono.

Sedimentazione e accumulo

Il fosforo negli oceani si deposita sul fondo del mare, diventando parte del sedimento che si depositerà negli strati successivi.

Litificazione e conservazione

Le rocce si formano quando i sedimenti nelle parti più profonde della crosta terrestre sono soggetti a pressioni e temperature elevate (litificazione). Ciò avviene perché il peso dei sedimenti superiori fa compattare quelli inferiori.

Le particelle che compongono le rocce sono tenute insieme grazie alla cristallizzazione di ossidi, silice e altre sostanze, un processo noto come cementazione. In questo modo si formano le cosiddette rocce sedimentarie, tra cui la fosforite, che contiene fino al 20-30% di fosfati.

Se le rocce sedimentarie sono sottoposte a processi di temperatura e pressione più elevate, si dissolvono, formando parte di rocce metamorfiche ed ignee (18%). Ci sono anche fosfati nelle rocce calcaree fino allo 0,18% e persino nelle rocce arenarie fino allo 0,27%.

Tempo di ciclo

La velocità con cui una molecola di fosforo completa il ciclo dipende dal tipo di serbatoio considerato. Ad esempio, nelle acque costiere, una molecola di fosforo può essere mobilitata ogni 9 mesi e nei sedimenti marini profondi può richiedere più di 11.000 anni.

Fasi del ciclo del fosforo

Il maggior riciclo del fosforo avviene tra gli organismi viventi e l'acqua o il suolo a seconda del tipo di ecosistema. Attraversa tre fasi, che sono:

- Geologico

Le riserve di fosforo più importanti in questa fase del ciclo si trovano nei sedimenti marini e nel suolo. È presente anche nelle rocce fosfatiche del sottosuolo e negli escrementi degli uccelli marini (guano).

Le rocce fosfatiche sono formate da sedimenti marini, che sono rocce sedimentarie che contengono fino al 30% di fosfati. Quando si erodono, i fosfati diventano parte del suolo.

Allo stesso modo, l'erosione del suolo e delle rocce trascina i fosfati nei corpi idrici e finisce per raggiungere l'oceano dove vengono assorbiti dagli organismi marini. D'altra parte, una percentuale relativamente bassa di fosfati nel suolo si dissolve in acqua e viene assorbita dalle piante.

- Idrologico

La fase idrologica del ciclo del fosforo mantiene uno scambio permanente con la terraferma e con gli organismi che popolano il mondo acquatico. La maggior quantità di fosforo si trova nelle acque oceaniche profonde come fosfato disciolto.

Il fosforo presente nelle acque superficiali viene assorbito dagli organismi viventi e quindi entra a far parte della fase biologica.

Biglietti

Si stima che ogni anno circa 10 milioni di tonnellate di fosforo entrino nei corpi idrici. Entra nella fase idrologica trascinata dalle correnti d'acqua, principalmente dal deflusso dell'acqua piovana.

In questo modo raggiunge i fiumi e da lì verso i laghi e gli oceani, nonché una piccola percentuale dalla polvere atmosferica che si deposita negli oceani o in altri corpi idrici.

Circolazione

Il fosforo circola negli oceani soprattutto negli strati inferiori più freddi, tuttavia nelle aree di risalita raggiunge la superficie. Gli upwellings sono aree in cui salgono acque fredde e profonde, trasportando fosfati e altri nutrienti.

In queste zone è abbondante la disponibilità di fosfati, che favorisce lo sviluppo del fitoplancton che attrae un gran numero di pesci che se ne nutrono.

Partenze

Poiché il fosforo non forma composti volatili (gas) nell'oceano, non può essere scambiato direttamente con l'atmosfera. Pertanto, le uniche uscite dalla fase idrologica sono la formazione rocciosa o la pesca (da parte di uccelli marini o azione umana).

Nel primo caso, il fosforo disciolto nel mare o da escrementi o cadaveri di esseri viventi, si deposita sul fondo del mare. Nel tempo, questi sedimenti vengono ricoperti da altri strati e si consolidano come rocce fosfatiche che verranno successivamente esposte alla superficie terrestre.

Da parte loro, gli uccelli marini consumano pesce e trasportano il fosforo a terra attraverso i loro escrementi (guano) o morendo. Mentre l'essere umano estrae grandi quantità di fosforo dagli oceani attraverso la pesca poiché le ossa dei pesci sono composte per il 35% di questo elemento.

- Biologico

Una volta che il fosforo entra nelle catene trofiche o nelle catene alimentari, fa parte della fase biologica del ciclo del fosforo. Questo inizia quando i fosfati assorbiti dalle piante o dal fitoplancton, formano proteine ​​e altre molecole vitali.

Il fosforo circola quindi quando le piante e il fitoplancton vengono consumati dagli erbivori e questi dai carnivori. Quindi si muove attraverso gli escrementi e dalla decomposizione dei corpi di organismi morti da parte di batteri e funghi.

Sebbene la quantità di fosforo nella fase biologica sia relativamente bassa, svolge un ruolo fondamentale. Pertanto, circa l'80% del fosforo totale nel corpo di un essere vivente è costituito da idrossiapatite (Ca5 (PO4) 3 OH).

Questo minerale costituisce circa il 70% delle ossa dei vertebrati e lo smalto dei denti è anche costituito da un'alta percentuale di questo minerale fosfato.

Partenze

Da questo stadio il fosforo prosegue il suo ciclo verso gli stadi idrologici e geologici, attraverso la morte degli organismi o dei loro escrementi. Allo stesso modo, gli esseri umani intervengono nel ciclo del fosforo, estraendolo dalla terra e dal mare per utilizzarlo come materia prima industriale o come fertilizzante.

Guano

Una fonte importante di fosforo dallo stadio biologico sono gli escrementi degli uccelli marini, chiamati guano, che contengono circa il 4% di fosfati.

Accumulo di guano. Fonte: Alex Proimos di Sydney, Australia / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Gli uccelli marini che mangiano pesce formano grandi colonie costiere ei loro escrementi si accumulano in quantità enormi nei loro habitat. Questi escrementi sono particolarmente ricchi di fosfati e sono stati usati dall'uomo come fertilizzante.

alterazioni

L'alterazione fondamentale del ciclo del fosforo è la sua accelerazione dovuta all'attività umana. I fosfati sono uno dei principali inquinanti nelle acque reflue, causando alterazioni nel ciclo del fosforo incorporando quantità extra negli ecosistemi.

L'eutrofizzazione

I fosfati vengono incorporati nelle acque reflue a causa dell'uso di detergenti che incorporano fosfato trisodico. Questi composti, quando combinati con l'acqua, formano fosfati assimilabili dagli esseri viventi.

L'eutrofizzazione. Fonte: F. lamiot (opera propria) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Con l'ingresso di grandi quantità di questi fosfati assimilabili, le popolazioni di alghe e piante acquatiche aumentano notevolmente. Questo squilibrio ecologico finisce per consumare l'ossigeno disciolto nell'acqua, provocando la morte di pesci e altri organismi.

Qualità dell'acqua

L'eccesso di fosfati nell'acqua influisce sulla sua qualità per il consumo umano, riducendo così le fonti di acqua dolce.

Importanza

Essenziale per la vita

Il fosforo è una parte centrale dell'ATP (adenosina trifosfato), che è la molecola attraverso la quale l'energia viene immagazzinata e trasmessa nelle cellule. D'altra parte, il DNA (acido desossiribonucleico), che è la molecola responsabile della trasmissione delle informazioni genetiche, include un gruppo fosfato.

Dieta e salute

Il fosforo è un elemento essenziale per la salute, tenendo conto che è il secondo in abbondanza nel corpo. È anche un costituente fondamentale di denti e ossa, strettamente correlato alle vitamine del complesso B.

Inoltre, svolge un ruolo importante nel funzionamento dei reni, dei muscoli (compreso il cuore) e del sistema nervoso (segnali nervosi).

Materia prima per l'industria

Nell'industria i fosfati sono utilizzati per vari scopi, ad esempio nell'industria alimentare sono usati come antiagglomeranti e stabilizzanti. Il fosforo è un ingrediente chiave nella realizzazione di fiammiferi, fuochi d'artificio e segnali luminosi.

Allo stesso modo, viene utilizzato nella produzione di leghe metalliche, oli industriali e come fosfato trisodico viene utilizzato nei detergenti.

fertilizzanti

Il fosforo è un componente importante nei fertilizzanti e fertilizzanti utilizzati in agricoltura, particolarmente utile per indurre la fioritura nelle colture. La produzione di fertilizzanti è responsabile di circa il 90% della domanda di fosfati.

insetticidi

I fosfati organici sono sotto forma di esteri di acido fosforico e nella maggior parte dei casi hanno un effetto neurotossico, motivo per cui vengono utilizzati per produrre insetticidi.

Riferimenti

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