Der Phosphorkreislauf

Phosphor ist im Gegensatz zu Kohlenstoff, Wasser und Stickstoff nicht als Gas in der Atmosphäre vorhanden. Stattdessen kommt der meiste Phosphor gebunden im Ökosystem vor. Es kommt zum Beispiel in Form von Phosphat-Ionen (PO₄^3-) im Boden, Wasser, Sediment und Gestein vor. Phosphor ist oft ein limitierender Nährstoff (d.h. knapp). Folglich wird Phosphor den meisten landwirtschaftlichen Düngemitteln zugesetzt, was zu Umweltproblemen im Zusammenhang mit dem Übergang in aquatische Ökosysteme führen kann.

Biologische Phosphorkreislauf

Phosphor ist in vielen wichtigen biologischen Strukturen wie DNA, Zellmembranen, Knochen und Zähnen vorhanden. In der Atmosphäre kommt er nicht in gasförmiger Form vor, sondern in Mineralien, Sedimenten, Vulkanasche und Aerosolen. Bei der Verwitterung von Gesteinen und Sedimenten setzen sie im Laufe der Zeit anorganisches Phosphat frei, das allmählich den Boden und das Oberflächenwasser erreicht. Pflanzen absorbieren diese Phosphate und bauen sie in ihre organischen Moleküle ein. Tiere erhalten und bauen Phosphate ein, indem sie Pflanzen und andere Tiere fressen. Wenn Pflanzen und Tiere sterben oder Abfälle ausscheiden, kehren die organischen Phosphate in den Boden zurück und werden von Bakterien durch die Mineralisierung des Phosphats in anorganische Formen zerlegt, die von den Pflanzen wieder genutzt werden können.

Geochemischer Phosphorkreislauf

Natürliche Abflüsse können Phosphate in Flüsse, Seen und Meere transportieren, wo sie von Wasserorganismen aufgenommen werden können. Wenn Wasserorganismen sterben oder Abfälle ausscheiden, können phosphorhaltige Verbindungen auf den Meeresboden sinken und schließlich eine Sedimentschicht bilden. Im Laufe von Tausenden von Jahren kann durch geologische Anhebung phosphorhaltiges Gestein von dem Meer an das Land zurückkehren.

Menschliche Auswirkungen auf den Phosphorkreislauf

Wie Stickstoff ist auch Phosphor oft ein limitierender Faktor für das Pflanzenwachstum in natürlichen Umgebungen, was dazu geführt hat, dass in der Landwirtschaft Phosphor als Düngemittel zur Steigerung der Ernteerträge zugeführt wird. Der dabei entstehende landwirtschaftliche Abwasser kann jedoch das schnelle Wachstum von Wasserproduzenten stimulieren und eine Vielzahl von Umweltproblemen auslösen.