Ciclo de fósforo: características, etapas, alterações, importância

Ciclo de fósforo: características, etapas, alterações, importância

O ciclo do fósforo é o armazenamento e a circulação desse elemento através da hidrosfera, da litosfera , dos organismos vivos e da atmosfera. É um ciclo biogeoquímico do tipo sedimentar cuja fase de armazenamento ocorre principalmente no fundo do mar.

O ciclo começa com a exposição das rochas fosfáticas à ação erosiva da água, do vento e dos organismos vivos. À medida que se desgasta, a rocha fragmenta e arrasta as partículas que transportam os fosfatos, que são incorporados ao solo ou arrastados para os corpos d’água.

O fósforo absorvido como fosfato pelas plantas através de suas raízes, é integrado ao seu corpo e é usado no metabolismo. Assim, passa da fase geológica do ciclo para a fase biológica, onde circula através de redes alimentares ou tróficas.

Esse estágio começa quando os animais herbívoros consomem plantas e obtêm fósforo delas. Esse elemento passa para os carnívoros que se alimentam de herbívoros e retornam ao solo através de excrementos ou quando os organismos morrem e se decompõem.

Por outro lado, o fósforo na forma de fosfatos é lavado em lagos e oceanos, indo para seu estágio hidrológico. Além disso, os fosfatos dissolvidos na água passam para o estágio biológico quando são absorvidos pelo fitoplâncton e entram nas redes tróficas marinhas.

Posteriormente, o fósforo é liberado através dos excrementos ou decomposição dos seres vivos e é novamente integrado ao estágio hidrológico. Nesta fase, pode circular com as correntes marinhas ou se instalar nos sedimentos do fundo do oceano.

Quando o fósforo vai para o fundo do mar, as camadas de sedimentos se acumulam e as inferiores acabam enterradas em grandes profundidades. Altas pressões e temperaturas são produzidas aqui que formam novas rochas ricas em fósforo que serão expostas novamente para continuar o ciclo.

Esse ciclo pode ser alterado pela atividade humana devido à incorporação de quantidades extras de fósforo que contaminam o meio ambiente e causam a eutrofização.

Caracteristicas

O jogo

Este é um elemento químico não metálico que é representado pelo símbolo P e que não é encontrado puro na natureza porque se oxida rapidamente. Quando esse processo ocorre, libera energia térmica e produz luz, razão pela qual recebeu o nome de fósforo (“portador de luz” em grego).

Na natureza, é encontrado na forma de moléculas de fósforo inorgânico ou como parte de organismos vivos.

Seu ciclo

O ciclo do fósforo é um ciclo biogeoquímico sedimentar intimamente relacionado ao ciclo da água, carbono, cálcio, ferro e alumínio. É chamado de sedimentar porque a maioria de suas reservas está em sedimentos marinhos e rochas fosfáticas na crosta terrestre.

Exposição

As rochas fosfáticas que se formam profundamente na Terra são trazidas para a superfície da Terra pelos movimentos das placas tectônicas. Quando isso ocorre, eles são expostos à ação de agentes físicos, como chuva e vento, além de agentes biológicos.

Outra maneira de liberar fósforo de seu armazenamento subterrâneo é através da atividade vulcânica, também causada por movimentos tectônicos.

Erosão

Quando as rochas fosfáticas são expostas ao ambiente externo na superfície da Terra, ocorre o processo de erosão. Assim, a rocha é rachada e fragmentada por diferenças de temperatura, chuva, vento e pela ação de seres vivos, e o fósforo se torna parte do solo ou se move para outros lugares.

Transporte

O principal agente erosivo é a água, que transfere fósforo para outros pontos da litosfera e, finalmente, para os oceanos.

Absorção e liberação biológica

A maior parte do fósforo no solo é encontrada na forma insolúvel e, portanto, não pode ser usada pelas plantas. Este fósforo é ligado a partículas de argila, hidróxidos de ferro e alumínio ou na forma de cálcio, férrico ou outros fosfatos.

Assim, em um hectare de solo, pode haver entre 2 e 10 toneladas de fósforo, mas as plantas podem usar apenas de 3 a 15 kg. O fósforo solúvel é absorvido pelas raízes e passa para o corpo da planta, onde é usado em vários processos metabólicos.

O fósforo é integrado à estrutura das plantas, formando proteínas, ATP, DNA e outras moléculas. Da mesma forma, quando dissolvido na água do mar, é absorvido pelo fitoplâncton nos oceanos.

O fósforo torna-se parte das cadeias alimentares quando plantas e fitoplâncton são consumidos por herbívoros e estes por carnívoros. Posteriormente, é liberado dos organismos vivos através de seus excrementos ou quando morrem.

Sedimentação e acumulação

O fósforo nos oceanos é depositado no fundo do mar, tornando-se parte do sedimento que será depositado em camadas sucessivas.

Litígio e armazenamento

Rochas são formadas quando sedimentos nas partes mais profundas da crosta terrestre são submetidos a altas pressões e temperaturas (litificação). Isso ocorre porque o peso dos sedimentos superiores faz com que os inferiores se compactem.

As partículas que formam as rochas são mantidas juntas graças à cristalização de óxidos, sílica e outras substâncias, um processo conhecido como cimentação. Dessa forma, formam-se as chamadas rochas sedimentares, dentre as quais o fosforito que contém até 20 a 30% de fosfatos.

Se as rochas sedimentares são submetidas a processos de temperatura e pressão mais altas, elas se dissolvem como parte de rochas metamórficas e ígneas (18%). Também existem fosfatos nas rochas calcárias de até 0,18% e até nas rochas de arenito até 0,27%.

Tempo de ciclo

A velocidade com que uma molécula de fósforo completa o ciclo depende do tipo de reservatório considerado. Por exemplo, em águas costeiras, uma molécula de fósforo pode ser mobilizada a cada 9 meses e, em sedimentos marinhos profundos, pode levar mais de 11.000 anos.

Etapas do ciclo de fósforo

A maior reciclagem de fósforo ocorre entre organismos vivos e água ou solo, dependendo do tipo de ecossistema. Ele passa por três etapas, que são:

– Geológico

As reservas de fósforo mais importantes nesta fase do ciclo são encontradas nos sedimentos marinhos e no solo. Também está presente em rochas fosfáticas no subsolo e no excremento de aves marinhas (guano).

Rochas fosfatadas são formadas a partir de sedimentos marinhos, que são rochas sedimentares que contêm até 30% de fosfatos. Quando corroem, os fosfatos tornam-se parte do solo.

Da mesma forma, a erosão do solo e das rochas arrasta os fosfatos para os corpos d’água e acaba chegando ao oceano, onde são absorvidos pelos organismos marinhos. Além disso, uma proporção relativamente baixa dos fosfatos no solo se dissolve na água e é absorvida pelas plantas.

– Hidrológico

O estágio hidrológico do ciclo do fósforo mantém uma troca permanente com o continente e com os organismos que habitam o mundo aquático. A maior quantidade de fósforo é encontrada nas águas profundas do oceano como fosfato dissolvido.

O fósforo presente nas águas superficiais é absorvido pelos organismos vivos e, portanto, torna-se parte do estágio biológico.

Ingressos

Estima-se que cerca de 10 milhões de toneladas de fósforo entrem nos corpos de água anualmente. Entra no estágio hidrológico arrastado pelas correntes de água, principalmente devido ao escoamento da água da chuva.

Desse modo, chega aos rios e de lá para lagos e oceanos, além de uma pequena porcentagem da poeira atmosférica depositada nos oceanos ou em outros corpos de água.

Circulação

O fósforo circula nos oceanos, especialmente nas camadas inferiores mais frias, mas nas áreas de ressurgência atinge a superfície. As afloramentos são áreas onde as águas frias profundas sobem arrastando fosfatos e outros nutrientes.

Nessas áreas, a disponibilidade de fosfatos é abundante, o que favorece o desenvolvimento do fitoplâncton, que atrai um grande número de peixes que se alimentam dele.

Partidas

Como o fósforo não forma compostos voláteis (gases) no oceano, ele não pode ser trocado diretamente com a atmosfera. Portanto, as únicas saídas do estágio hidrológico são a formação rochosa ou a pesca (pelas aves marinhas ou pela ação humana).

No primeiro caso, o fósforo dissolvido no mar ou a partir de excrementos ou cadáveres de seres vivos é depositado no fundo do mar. Com o tempo, esses sedimentos são cobertos por outras camadas e se consolidam como rochas fosfáticas que serão posteriormente expostas à superfície da Terra.

Por sua vez, as aves marinhas consomem peixes e transportam fósforo para aterrissar através de seus excrementos (guano) ou quando morrem. Enquanto os humanos extraem grandes quantidades de fósforo dos oceanos através da pesca, uma vez que os ossos dos peixes são constituídos por 35% desse elemento.

– Biológico

Uma vez que o fósforo entra nas cadeias alimentares ou cadeias alimentares, ele faz parte do estágio biológico do ciclo do fósforo. Isso começa quando os fosfatos absorvidos pelas plantas ou pelo fitoplâncton formam proteínas e outras moléculas vitais.

Em seguida, o fósforo circula quando as plantas e o fitoplâncton são consumidos por herbívoros e estes por carnívoros. Ele então se move através dos excrementos e através da decomposição dos corpos dos organismos mortos por bactérias e fungos.

Embora a quantidade de fósforo no estágio biológico seja relativamente baixa, ela desempenha um papel fundamental. Assim, cerca de 80% do fósforo total no corpo de um ser vivo consiste em hidroxiapatita (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH).

Este mineral constitui cerca de 70% dos ossos dos vertebrados e o esmalte dos dentes também é formado por uma alta proporção desse mineral fosfato.

Partidas

A partir deste estágio, o fósforo continua seu ciclo em direção aos estágios hidrológico e geológico, através da morte de organismos ou de seus excrementos. Da mesma forma, o ser humano intervém no ciclo do fósforo, extraindo-o da terra e do mar para utilizá-lo como matéria- prima industrial ou como fertilizante.

Guano

Uma fonte importante de fósforo do estágio biológico são os excrementos de aves marinhas, chamados guano, que contêm aproximadamente 4% de fosfatos.

As aves marinhas que se alimentam de peixes formam grandes colônias costeiras e seus excrementos se acumulam em enormes quantidades em seus habitats. Esses excrementos são especialmente ricos em fosfatos e têm sido utilizados pelos seres humanos como fertilizantes.

Alterações

A alteração fundamental do ciclo do fósforo é sua aceleração devido à atividade humana. Os fosfatos são um dos principais poluentes nas águas residuais, causando mudanças no ciclo do fósforo ao incorporar quantidades extras nos ecossistemas.

Eutrofização

Os fosfatos são incorporados nas águas residuais devido ao uso de detergentes que incorporam fosfato trissódico. Esses compostos, quando combinados com a água, formam fosfatos assimiláveis ​​pelos seres vivos.

À medida que grandes quantidades desses fosfatos assimiláveis ​​entram, as populações de algas e plantas aquáticas aumentam consideravelmente. Esse desequilíbrio ecológico acaba consumindo o oxigênio dissolvido na água, causando a morte de peixes e outros organismos.

Qualidade da água

O excesso de fosfatos na água afeta sua qualidade para consumo humano, reduzindo assim as fontes de água doce.

Importância

Essencial para a vida

O fósforo forma uma parte central do ATP (trifosfato de adenosina), que é a molécula através da qual a energia é armazenada e transmitida nas células. Além disso, o DNA (ácido desoxirribonucleico), que é a molécula responsável pela transmissão da informação genética, inclui um grupo fosfato.

Dieta e saúde

O fósforo é um elemento essencial para a saúde, tendo em conta que é o segundo mais abundante no corpo. É também um constituinte fundamental dos dentes e ossos, intimamente relacionado às vitaminas do complexo B.

Além disso, desempenha um papel relevante no funcionamento dos rins, músculos (incluindo o coração) e no sistema nervoso (sinais nervosos).

Matéria-prima para a indústria

Na indústria, os fosfatos são utilizados para diversos fins, por exemplo, na indústria alimentícia, como agentes antiaglomerantes e estabilizadores. O fósforo é um ingrediente chave na fabricação de fósforos, fogos de artifício e sinais de luz.

Da mesma forma, é utilizado na elaboração de ligas metálicas, óleos industriais e, como fosfato trissódico, é utilizado em detergentes.

Fertilizantes

O fósforo é um componente importante nos fertilizantes e fertilizantes utilizados na agricultura, especialmente útil para induzir a floração nas lavouras. A produção de fertilizantes é responsável por cerca de 90% da demanda de fosfato.

Inseticidas

Os fosfatos orgânicos estão na forma de ésteres de ácido fosfórico e, na maioria dos casos, têm um efeito neurotóxico, por isso são utilizados na produção de inseticidas.

Referências

  1. Calow, P. (Ed.) (1998). A enciclopédia de ecologia e gestão ambiental.
  2. Margalef, R. (1974). Ecologia. Edições Omega.
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  5. Ruttenberg, KC (2003). O Ciclo Global de Fósforo. Tratado de Geoquímica.
  6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P e Fang, J. (2016). O fósforo acumula mais do que nitrogênio globalmente em ecossistemas de água doce sob impactos antropogênicos ”. Cartas de ecologia.

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