Back to chapter

27.10:

De fosforcyclus

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Phosphorus Cycle

Languages

Share

– [Verteller] In de fosforcyclus, bestaan fosforatomen voornamelijk in gesteente, niet in een gasvormige toestand. Wanneer steen erodeert, komt het fosfor vrij en lost het op in beken, meren en grondwater. Planten en algen gebruiken deze vrije anorganische fosfaten in de bodem of water om organische moleculen te produceren. Vervolgens, door de planten te consumeren, tikken de heterotrofen de fosforvoorraden aan om hun eigen verbindingen te bouwen. Wanneer organismen afsterven, breken ontbinders de fosformoleculen af en geven ze anorganisch fosfaat af om opnieuw te worden gebruikt door planten en algen, een proces dat fosfaatmineralisatie wordt genoemd. Hoewel fosfaten snel door organismen in de voedselketen stromen, hebben ze een langere verblijftijd in water. Opgeloste fosfaationen reageren om onoplosbare verbindingen te vormen, die neerslaan in de oceaan en vervolgens sediment worden, vervolgens gesteente en als gevolg van tektonische verheffing, uiteindelijk terugkeren naar het milieu. Omdat de hoeveelheid fosfor in het milieu beperkt is, moet het echter als meststof aan landbouwgewassen worden verstrekt om maximale opbrengst te krijgen. Overtollig fosfor wordt afgevloeid in aquatische ecosystemen, resulterend in een variëteit van milieuproblemen zoals algenbloei.

27.10:

De fosforcyclus

In tegenstelling tot koolstof, water en stikstof is fosfor niet als gas in de atmosfeer aanwezig. In plaats daarvan bestaat de meeste fosfor in het ecosysteem als verbindingen, zoals fosfaationen (PO 4 3- ), die worden aangetroffen in de bodem, water, sediment en gesteenten. Fosfor is vaak een beperkende voedingsstof (dwz schaars). Bijgevolg wordt fosfor toegevoegd aan de meeste landbouwmeststoffen, wat milieuproblemen kan veroorzaken die verband houden met afvoer in aquatische ecosystemen.

Biologische fosforcyclus

Fosfor is aanwezig in veel belangrijke biologische structuren, zoals DNA, celmembranen, botten en tanden. Het komt niet als gas voor in de atmosfeer, maar wordt aangetroffen in mineralen, sediment, vulkanisch as en aerosolen. Naarmate rotsen en sediment in de loop van de tijd verweren, geven ze anorganisch fosfaat af, dat geleidelijk de bodem en het oppervlaktewater bereikt. Planten nemen deze fosfaten op en verwerken ze in organische moleculen. Dieren nemen fosfaten op door planten en andere dieren te consumeren. Wanneer planten en dieren afsterven of afval uitscheiden, keren organische fosfaten terug naar de bodem en worden ze door bacteriën afgebroken in anorganische vormen die weer door planten kunnen worden gebruikt, een proces dat fosfaatmineralisatie wordt genoemd.

Geochemische fosforcyclus

Natuurlijke afvoer kan fosfaten naar rivieren, meren en de oceaan transporteren, waar ze kunnen worden opgenomen door waterorganismen. Wanneer waterorganismen afsterven of afval uitscheiden, kunnen fosforhoudende verbindingen naar de oceaanbodem zinken en uiteindelijk sedimentaire lagen vormen. Gedurende duizenden jaren kan geologische opheffing fosforhoudende rotsen uit de oceaan naar het land terugbrengen.

Menselijke effecten op de fosforcyclus

Net als stikstof is fosfor vaak een beperkende factor bij de groei van planten in natuurlijke omgevingen, wat ertoe heeft geleid dat de landbouwpraktijk fosfor aan meststoffen toevoegt om de gewasopbrengst te verhogen. Afvloeiing van landbouwproducten van deze praktijk kan de snelle groei van aquatische producenten echter stimuleren, waardoor een verscheidenheid aan milieuproblemen ontstaat.

Suggested Reading

Watson, Andrew J., Timothy M. Lenton, and Benjamin J. W. Mills. “Ocean Deoxygenation, the Global Phosphorus Cycle and the Possibility of Human-Caused Large-Scale Ocean Anoxia.” Philosophical Transactions. Series A, Mathematical, Physical, and Engineering Sciences 375, no. 2102 (September 13, 2017). [Source]

White, Angelicque, and Sonya Dyhrman. “The Marine Phosphorus Cycle.” Frontiers in Microbiology 4 (May 21, 2013). [Source]