If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Obieg fosforu w przyrodzie

Powolny obieg fosforu przez biosferę. Jak nawozy zawierające fosfor mogą powodować tworzenie się martwych stref w zbiornikach wodnych. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.

Kluczowe informacje

  • Fosfor jest niezbędnym składnikiem odżywczym występującym u ludzi i u innych organizmów w makrocząsteczkach, takich jak DNA.
  • Obieg fosforu w przyrodzie jest powolny. Większość fosforu w przyrodzie występuje w postaci jonów fosforanowych—PO43.
  • Fosfor jest często ograniczającym składnikiem odżywczym, czyli składnikiem odżywczym, którego zawartość w środowisku jest stosunkowo mała, a tym samym może ograniczać wzrost organizmów, szczególnie w ekosystemach wodnych.
  • Gdy nawozy z azotem i fosforem są odprowadzane do jezior i oceanów, mogą powodować eutrofizację, czyli przerost glonów. Glony mogą zużywać tlen z wody i tworzyć martwe strefy.

Wprowadzenie

Czy fosfor jest ważny? To zależy - czy podoba Ci się posiadanie DNA, błon komórkowych lub kości w swoim ciele? Podpowiedź: prawdopodobnie odpowiesz tak!
Fosfor jest niezbędny dla organizmów żywych. Jest kluczowym elementem kwasów nukleinowych, np. DNA oraz fosfolipidów, które tworzą nasze błony komórkowe. Jako fosforan wapnia stanowi również składniki wspomagające nasze kości.
W przyrodzie, fosfor jest często czynnikiem ograniczającym — innymi słowy, takim, którego niedobór powoduje ograniczenie wzrostu — jest to szczególnie istotne dla ekosystemów słodkowodnych.

Obieg fosforu w przyrodzie

Obieg fosforu w przyrodzie jest powolny w porównaniu do innych cykli biogeochemicznych, takich jak cykl hydrologiczny, węgla czy azotu.1
W przyrodzie, fosfor znajduje się głównie w postaci jonów fosforanowych — PO43. Związki fosforanowe znajdują się w skałach osadowych i mogą dostawać się do wód powierzchniowych i gleby przez wietrzenie lub wymywanie owych skał. Pył wulkaniczny, aerozole i pyły mineralne również mogą być znaczącymi źródłami fosforu, mimo iż fosfor, w przeciwieństwie do innych pierwiastków, takich jak węgiel, azot i siarka, nie występuje w stanie gazowym.
Związki fosforu w glebie mogą być pobierane przez rośliny, później dostarczone zwierzętom, które zjedzą te rośliny. Gdy rośliny i zwierzęta wydalają, albo umierają fosforany mogą być wykorzystane przez destruentów lub powrócić do gleby. Związki zawierające fosfor mogą również spłynąć do rzek, jezior i oceanów, gdzie są pobierane przez organizmy wodne.
Gdy związki zawierające fosfor z ciał lub odpadów morskich organizmów opadają na dno oceanu, tworzą nowe warstwy osadowe. Przez długi czas skały osadowe zawierające fosfor mogą być przenoszone z oceanu na ląd przez procesy geologiczne zwane wypiętrzeniem. Jednak proces ten jest bardzo powolny, a średni czas przebywania jonów fosforanowych w oceanie to — od 20 000 do 100 000 lat.
Ta ilustracja przedstawia obieg fosforu w przyrodzie. Fosfor dostaje się do atmosfery z gazów i pyłów wulkanicznych. Związki fosforu po osadzeniu się na ziemi, wchodzą do lądowego łańcucha pokarmowego. Niektóre z nich rozpuszczą się w strumieniach i jeziorach, a reszta przedostanie się do gleby. Innym źródłem fosforu są nawozy. Fosfor dostaje się do oceanu przez wymywanie, gdzie rozpuszcza się w wodzie oceanu lub wchodzi morskiego łańcucha pokarmowego. Część związków fosforu opada na dno oceanu, gdzie staje się osadem. Jeśli nastąpi wypiętrzanie, osad ten może powrócić na ląd.
Źródło: Biogeochemical cycles: Figure 5 by OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0; modyfikacje: John M. Evans i Howard Perlman, USGS

Eutrofizacja i martwe strefy

Większość nawozów stosowanych w rolnictwie — oraz tych na trawniki i ogrody — zawiera zarówno azot jak i fosfor, które mogą przedostawać się do ekosystemów wodnych w spływach powierzchniowych. Nawóz ten może spowodować nadmierny wzrost glonów lub innych mikroorganizmów, które wcześniej były ograniczone przez ilość azotu lub fosforu. Zjawisko to nazywane jest eutrofizacją. Przynajmniej w niektórych przypadkach wydaje się, że to fosfor, a nie azot jest główną przyczyną eutrofizacji.2
Dlaczego eutrofizacja jest szkodliwa? Niektóre glony zmienią smak lub zapach wody albo produkują toksyczne związki.2 Kiedy te glony umierają ich rozkład przez mikroorganizmy wymaga zużycia dużych ilości tlenu. Ten skok zużycia tlenu może gwałtownie obniżyć poziom tlenu rozpuszczonego w wodzie i może prowadzić do śmierci przez niedotlenienie — brak tlenu — innych organizmów wodnych, takich jak skorupiaki i ryby.
Obszary jezior i oceanów, które są zubożone z tlenu ze względu na napływ pierwiastków takich jak fosfor czy azot to martwe strefy. Przez ostatnie kilka lat liczba martwych stref znacząco wzrosła. W 2008 roku istniało już ponad 400 tych stref. Jedna z największych takich stref znajduje się u wybrzeży Stanów Zjednoczonych w Zatoce Meksykańskiej. Spływ nawozów z dorzecza Missisipi spowodował utworzenie martwej strefy o powierzchni ponad 8,463 mil kwadratowych (ok 22 km^2). Jak widać na rysunku poniżej, martwe strefy znajdują się w obszarach wysokiej industrializacji i dużej gęstości zaludnienia.
Mapa świata pokazuje obszary, gdzie znajdują się martwe stref. Występują wzdłuż brzegu wschodniej i zachodniej, Stanów Zjednoczonych, na północy i Morza Śródziemnego i wschodniego wybrzeża Azji.
Źródło obrazu: Biogeochemical cycles: Figure 6 autor OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0; Oryginalna praca: Aquatic dead zones autor Robert Simmon oraz Jesse Allen, NASA Earth Observatory
W jaki sposób można ograniczyć lub zapobiec eutrofizacji? Nawozy, detergenty zawierające fosfor i niewłaściwie utylizowane ścieki mogą być źródłem pierwiastków napędzających eutrofizację. Wykorzystanie mniejszej ilości nawozów, wyeliminowanie detergentów zawierających fosfor i zapewnienie, że ścieki nie będą dostawać się do dróg wodnych - np. z nieszczelnego systemu septycznego—to wszystko sposoby, w jakie osoby, firmy i rządy mogą pomóc w ograniczeniu eutrofizacji3,4.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.