วัฏจักรฟอสฟอรัสและความสำคัญ

วงจรฟอสฟอรัส เป็นกระบวนการที่ฟอสฟอรัสเคลื่อนที่ผ่านหินน้ำดินและสิ่งมีชีวิต วัฏจักรนี้ไม่เหมือนกับวัฏจักรของ biogeochemical อื่น ๆ ที่ไม่ผ่านอากาศเพราะมีสารประกอบของก๊าซที่มีฟอสฟอรัสไม่มากนัก.

ฟอสฟอรัสสำรองหลักพบได้ในน้ำของแม่น้ำทะเลสาบและมหาสมุทร (hydrosphere) แต่ยังอยู่ในตะกอนและหิน (lithosphere) ฟอสฟอรัสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืชและสัตว์เช่นเดียวกับจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในดินซึ่งค่อยๆลดลงเมื่อเวลาผ่านไป.

หน้าที่ทางชีววิทยาหลักของฟอสฟอรัสคือการเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลชีวโมเลกุลที่สำคัญเช่นกรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) โปรตีนและไขมันบางชนิด ในความเป็นจริงเส้นดีเอ็นเอนั้นเกิดขึ้นจากพันธะของฟอสเฟตเอสเตอร์.

แคลเซียมฟอสเฟตยังเป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างกระดูกและฟันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในทำนองเดียวกันมันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของโครงกระดูกภายนอกของแมลงเยื่อหุ้มของฟอสโฟลิปิดของเซลล์และสารสำคัญหลายชนิดเช่น ATP.

วัฏจักรฟอสฟอรัสเป็นกระบวนการที่ช้ามากเนื่องจากฟอสฟอรัสยังคงอยู่เป็นเวลานานในหินและตะกอน ฝนและการกัดเซาะช่วยล้างฟอสฟอรัสจากหินในขณะที่ในดินสารอินทรีย์ดูดซับฟอสฟอรัสที่จะใช้สำหรับกระบวนการทางชีวภาพต่างๆ.

เช่นเดียวกับทุกรอบ biogeochemical ไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุดของวงจรฟอสฟอรัสและแน่นอนไม่มีทิศทางการเคลื่อนไหวเดียว Earth cycles เป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนที่ทรัพยากรเคลื่อนไปในหลายทิศทาง.

ดัชนี

• 1 ขั้นตอนของวงจร
• 2 ความสำคัญของฟอสฟอรัสสำหรับสิ่งมีชีวิต
  • 2.1 การ จำกัด สารอาหาร
  • 2.2 Form DNA และ RNA
  • 2.3 การขนส่งพลังงาน
  • 2.4 ให้โครงสร้างกับเยื่อหุ้มเซลล์
  • 2.5 เป็นส่วนหนึ่งของกระดูก
  • 2.6 การมีส่วนร่วมในสภาวะสมดุล
  • 2.7 ควบคุมกิจกรรมของเอนไซม์
  • 2.8 เครื่องส่งสัญญาณ
• 3 ผลกระทบของมนุษย์ต่อวงจรฟอสฟอรัส
  • 3.1 การใช้ปุ๋ย
  • 3.2 ยูโทรฟิเคชัน
  • 3.3 น้ำเสียและการใช้ผงซักฟอก
• 4 อ้างอิง

ขั้นตอนของวงจร

- เมื่อเวลาผ่านไปฝนและลมกัดเซาะหินทำให้ปล่อยไอออนฟอสเฟตและแร่ธาตุอื่น ๆ อนินทรีย์ฟอสเฟตนี้กระจายอยู่ในดินและน้ำ.

- พืชใช้ฟอสเฟตอนินทรีย์จากดินผ่านราก ด้วยวิธีนี้พวกเขารวมฟอสเฟตกับโมเลกุลชีวภาพของพวกเขา (กรดนิวคลีอิกและโปรตีน) จึงช่วยให้การเจริญเติบโตและการพัฒนาของพวกเขา.

- พืชสามารถบริโภคได้โดยสัตว์กินพืชเป็นอาหาร เมื่อพวกมันเข้าไปในสิ่งมีชีวิตโมเลกุลที่มีฟอสฟอรัสจะถูกย่อยสลายและถูกรวมเข้าไปในโมเลกุลอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิตที่กินพืชเป็นอาหาร.

- สัตว์กินพืชสามารถกินได้โดยสัตว์กินเนื้อและด้วยวิธีนี้ถ่ายโอนอะตอมฟอสฟอรัสไปยังระดับถัดไปของห่วงโซ่อาหาร ฟอสเฟตที่ถูกดูดซับโดยสัตว์เหล่านี้จะถูกส่งกลับสู่ดินผ่านการขับถ่าย.

- เมื่อพืชหรือสัตว์ตายเนื้อเยื่อของมันจะถูกย่อยสลายโดยสิ่งมีชีวิตอีกกลุ่มหนึ่งที่เรียกว่าตัวย่อยสลาย จุลินทรีย์เหล่านี้ย่อยสลายซากและด้วยวิธีนี้ฟอสเฟตอินทรีย์กลับคืนสู่ดิน.

- ฟอสฟอรัสในดินสามารถพบได้ในแหล่งน้ำต่าง ๆ และในที่สุดมหาสมุทร เมื่อนั้นมันสามารถรวมเข้ากับสิ่งมีชีวิตในน้ำหรือตัดสินเป็นเวลานาน.

ความสำคัญของฟอสฟอรัสสำหรับสิ่งมีชีวิต

การ จำกัด สารอาหาร

เช่นเดียวกับคาร์บอนออกซิเจนไฮโดรเจนและไนโตรเจนฟอสฟอรัสเป็นสารอาหารที่ จำกัด สำหรับทุกรูปแบบของชีวิตซึ่งหมายความว่าศักยภาพในการเติบโตของสิ่งมีชีวิตจะถูก จำกัด ด้วยความพร้อมของสารอาหารที่สำคัญนี้.

แบบฟอร์ม DNA และ RNA

ฟอสฟอรัสเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของ DNA และ RNA รูปแบบเกลียวคู่ของ DNA เป็นไปได้เพียงเพราะโมเลกุลฟอสเฟตสร้างสะพานฟอสเฟตเอสเตอร์ที่จับกับเกลียวคู่.

การขนส่งพลังงาน

ฟอสฟอรัสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งพลังงานในเซลล์มันเป็นส่วนพื้นฐานของโมเลกุลการจัดเก็บพลังงานเช่น ATP, ADP, GDP, หมู่คนอื่น ๆ.

มันให้โครงสร้างกับเยื่อหุ้มเซลล์

ฟอสฟอรัสให้โครงสร้างกับเยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนประกอบพื้นฐานของเยื่อชีวภาพคือโมเลกุลที่เรียกว่าฟอสโฟลิปิดซึ่งเกิดขึ้นจากไขมันชนิดต่าง ๆ ที่เชื่อมโยงกับกลุ่มฟอสเฟต.

มันเป็นส่วนหนึ่งของกระดูก

ฟอสฟอรัสพบในกระดูกในรูปของแคลเซียมฟอสเฟตและให้ความแข็งแกร่ง มันยังมีอยู่ในเคลือบฟันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและในโครงกระดูกภายนอกของแมลง.

การมีส่วนร่วมในสภาวะสมดุล

ฟอสฟอรัสยังใช้ในการบำรุงรักษาสภาวะสมดุล สารประกอบจากฟอสฟอรัสบางชนิดเป็นบัฟเฟอร์ที่สำคัญ นั่นคือพวกเขาช่วยรักษาสมดุลระหว่างกรดและเบส (pH) ในร่างกาย.

ควบคุมกิจกรรมของเอนไซม์

ฟอสฟอรัสควบคุมกิจกรรมของเอนไซม์ เอนไซม์สำคัญในกระบวนการเมตาบอลิซึมถูกกระตุ้น (หรือหยุดทำงาน) โดยการเติมหมู่ฟอสเฟต.

เครื่องส่งสัญญาณ

ฟอสฟอรัสยังจำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณภายในเซลล์.

ผลกระทบของมนุษย์ต่อวงจรฟอสฟอรัส

มนุษย์มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและมีอิทธิพลต่อกระบวนการทางธรรมชาติมากมายรวมถึงวัฏจักรฟอสฟอรัส กิจกรรมของมนุษย์เปลี่ยนวัฏจักรฟอสฟอรัสส่วนใหญ่โดยการเพิ่มฟอสฟอรัสมากขึ้นในสถานที่ที่มีความพร้อมเล็กน้อยก่อนหน้านี้.

การใช้ปุ๋ย

เนื่องจากฟอสเฟตค่อนข้าง จำกัด ในดินธรรมชาติการทำการเกษตรสมัยใหม่มักเกี่ยวข้องกับการใช้ปุ๋ยที่มีฟอสเฟตอนินทรีย์.

เมื่อฟอสฟอรัสถูกเพิ่มเข้าไปในระบบนิเวศบ่อยมากฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะหายไปเพราะมันถูกล้างอย่างรวดเร็วด้วยฝนและการชลประทาน.

ดังนั้นฟอสฟอรัสส่วนเกินจึงถูกส่งไปยังแหล่งน้ำ (แม่น้ำทะเลและมหาสมุทร) ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าแสแส.

eutrophication

สารอาหารที่ถูกชะล้างโดยการไหลบ่าจะสะสมอยู่ในแหล่งน้ำทำให้เกิดการเติบโตของสาหร่ายและแพลงก์ตอน กระบวนการนี้เรียกว่ายูโทรฟิเคชั่น.

การแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ทำให้ออกซิเจนที่มีอยู่หมดลงอย่างรวดเร็วซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศ.

ปรากฏการณ์นี้ถูกพบในระบบนิเวศขนาดเล็กเช่นบ่อของฟาร์มบางแห่ง แต่ยังอยู่ในแหล่งน้ำขนาดใหญ่เช่นทะเลบอลติก.

น้ำเสียและการใช้ผงซักฟอก

แหล่งฟอสฟอรัสที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งมาจากน้ำเสียและผงซักฟอก ทั้งคู่จบไหลกลุ่มฟอสเฟตของพวกเขาไปยังแหล่งน้ำซึ่งจะเป็นการเพิ่มกระบวนการยูโทรฟิเคชั่น.

การอ้างอิง

1. Begon, M. , Townsend, C. & Harper, J. (2006). นิเวศวิทยา: จากบุคคลสู่ระบบนิเวศ (ฉบับที่ 4) สำนักพิมพ์ Blackwell.
2. แชปแมน, J. และไดอานา, M. (1999). นิเวศวิทยา: หลักการและการประยุกต์ (2nd ed.) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.
3. Enger, E. , Ross, F. & Bailey, D. (2007). แนวคิดทางชีววิทยา (ฉบับที่ 12) McGraw-Hill.
4. Manahan, S. (2004). เคมีสิ่งแวดล้อม (8th ed.) กด CRC.
5. มิลเลอร์, G. & Spoolman, S. (2007). วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม: ปัญหาการเชื่อมต่อและการแก้ปัญหา (ฉบับที่ 12) เรียนรู้ Cengage.
6. Schmidt, T. & Schaechter, M. (2012). หัวข้อทางจุลชีววิทยาเชิงนิเวศวิทยาและสิ่งแวดล้อม (ฉบับที่ 1) สื่อวิชาการ.
7. โซโลมอน, อี, Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) เรียนรู้ Cengage.
8. Starr, C. , Taggart, R. , Evers, C. & Starr, L. (2011). ชีววิทยา: เอกภาพและความหลากหลายของชีวิต (รายได้ ed.) เรียนรู้ Cengage.
9. Whalen, J. & Sampedro, L. (2010). นิเวศวิทยาและการจัดการดิน (1^{เซนต์}) CABI.