O ciclo do fósforo é o processo pelo qual o fósforo se move pelas rochas, pela água, pelo solo e pelos organismos. Esse ciclo, diferentemente de outros ciclos biogeoquímicos, não passa pelo ar porque não existem muitos compostos gasosos à base de fósforo.
A principal reserva de fósforo é encontrada na água de rios, lagos e oceanos (hidrosfera), mas também em sedimentos e rochas ( litosfera ). O fósforo é essencial para o crescimento de plantas e animais, bem como para os micróbios que habitam o solo, por isso diminui gradualmente com o tempo.
A principal função biológica do fósforo é fazer parte de importantes biomoléculas, como ácidos nucléicos (DNA e RNA), algumas proteínas e lipídios. De fato, as cadeias de DNA são formadas por ligações éster de fosfato.
O fosfato de cálcio também é um componente importante para a formação de ossos e dentes de mamíferos . Também faz parte da estrutura do exoesqueleto de insetos, das membranas dos fosfolipídios celulares e de muitos metabólitos importantes, como o ATP.
O ciclo do fósforo é um processo extremamente lento, uma vez que o fósforo permanece muito tempo nas rochas e sedimentos. A chuva e a erosão ajudam a lavar o fósforo das rochas, enquanto no solo a matéria orgânica absorve o fósforo que será usado em vários processos biológicos.
Como todos os ciclos biogeoquímicos, não há começo nem fim do ciclo de fósforo e, certamente, não há uma direção única de movimento. Os ciclos da Terra são redes complexas, onde os recursos se movem em várias direções.
Etapas do ciclo
– Com o tempo, a chuva e o vento erodem as rochas, causando a liberação de íons fosfato e outros minerais. Este fosfato inorgânico é distribuído no solo e na água.
– As plantas retiram fosfato inorgânico do solo através de suas raízes; assim, incorporam fosfatos em suas moléculas biológicas (ácidos nucléicos e proteínas), permitindo seu crescimento e desenvolvimento.
– As plantas podem ser consumidas por animais herbívoros. Uma vez que entram no organismo, as moléculas que contêm fósforo se degradam e são incorporadas de volta às moléculas orgânicas do organismo herbívoro.
– Animais herbívoros podem ser consumidos por carnívoros e, dessa maneira, transferem átomos de fósforo para o próximo nível da cadeia trófica. Os fosfatos que foram absorvidos por esses animais são devolvidos ao solo por excreção.
– Quando a planta ou animal morre, seus tecidos são decompostos por outro grupo de organismos chamados decompositores . Esses micróbios degradam os restos e, dessa forma, o fosfato orgânico é devolvido ao solo.
– O fósforo no solo pode terminar em vários corpos de água e finalmente acabar no oceano. Uma vez lá, pode ser incorporado a organismos aquáticos ou assentado por longos períodos.
A importância do fósforo para os seres vivos
Nutriente limitante
Como carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, o fósforo é um nutriente limitante para todas as formas de vida, o que significa que o potencial de crescimento de um organismo é limitado pela disponibilidade desse nutriente vital.
Conforma o DNA e o RNA
O fósforo faz parte da estrutura do DNA e RNA. A forma de dupla hélice do DNA é possível apenas porque as moléculas de fosfato formam uma ponte de éster de fosfato que se liga à dupla hélice.
Transporte de energia
O fósforo também é necessário para o transporte de energia nas células, pois constitui parte fundamental das moléculas de armazenamento de energia, como ATP, ADP, PIB, entre outras.
Dá estrutura às membranas celulares
O fósforo fornece estrutura às membranas celulares. O componente fundamental das membranas biológicas são moléculas chamadas fosfolipídios, formadas por diferentes tipos de lipídios ligados aos grupos fosfato.
Faz parte dos ossos
O fósforo é encontrado nos ossos na forma de fosfato de cálcio e confere rigidez. Também está presente no esmalte de dentes de mamíferos e no exoesqueleto de insetos.
Participação na homeostase
O fósforo também trabalha na manutenção da homeostase . Alguns compostos à base de fósforo são importantes tampões; isto é, eles ajudam a manter o equilíbrio entre ácidos e bases (pH) no corpo.
Regula a atividade enzimática
O fósforo regula a atividade das enzimas. Muitas enzimas importantes no metabolismo são ativadas (ou desativadas) pela adição de grupos fosfato.
Transmissor de sinal
O fósforo também é essencial para a transmissão de sinais dentro das células.
Impacto do ser humano no ciclo do fósforo
O ser humano interagiu com seu ambiente e influenciou muitos processos naturais, incluindo o ciclo do fósforo. As atividades humanas alteram o ciclo do fósforo principalmente adicionando mais fósforo a locais onde antes não estavam disponíveis.
Uso de fertilizantes
Como os fosfatos são bastante limitados no solo naturalmente, as práticas agrícolas modernas geralmente envolvem a aplicação de fertilizantes contendo fosfatos inorgânicos.
Quando o fósforo é adicionado a um ecossistema com muita frequência, grande parte desse fósforo é perdida porque é lavada rapidamente com chuva e irrigação.
Portanto, o excesso de fósforo acaba sendo transportado para corpos de água (rios, mares e oceanos) através de um processo chamado escoamento.
Eutrofização
Os nutrientes lavados pelo escoamento acumulam-se nos corpos de água, causando o crescimento exponencial de algas e plâncton. Esse processo é conhecido como eutrofização.
A proliferação desses organismos faz com que todo o oxigênio disponível seja rapidamente esgotado, o que acaba afetando todas as outras espécies no ecossistema .
Esse fenômeno foi observado em pequenos ecossistemas, como alguns lagos agrícolas, mas também em grandes massas de água, como o mar Báltico.
Águas residuais e uso de detergentes
Outra fonte importante de fósforo vem de águas residuais e detergentes. Ambos acabam despejando seus grupos fosfato nos corpos d’água, aumentando assim o processo de eutrofização.
Referências
- Begon, M., Townsend, C. e Harper, J. (2006). Ecologia: Dos indivíduos aos Ecossistemas (4ª ed.). Blackwell Publishing.
- Chapman, J. & Reiss, M. (1999). Ecologia: Princípios e Aplicações (2ª ed.). Cambridge University Press.
- Enger, E., Ross, F. & Bailey, D. (2007). Conceitos em Biologia (12ª ed.). McGraw-Hill
- Manahan, S. (2004). Química Ambiental (8ª ed.). Imprensa CRC
- Miller, G. e Spoolman, S. (2007). Ciência Ambiental: Problemas, Conexões e Soluções (12ª ed.). Cengage Learning
- Schmidt, T. e Schaechter, M. (2012). Tópicos em Microbiologia Ecológica e Ambiental (1ª ed.). Imprensa acadêmica
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7th ed.) Cengage Learning.
- Starr, C., Taggart, R., Evers, C. e Starr, L. (2011). Biologia: A Unidade e Diversidade da Vida (Rev. ed.). Cengage Learning
- Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). Solo, ecologia e manejo ( 1º ). CABI.