KITARAN FOSFORUS: CIRI, TAHAP, PERUBAHAN, KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2026

The kitaran fosforus ialah penyimpanan dan pengedaran elemen ini melalui hidrosfera, litosfera, organisma hidup, dan suasana. Ini adalah kitaran biogeokimia jenis sedimen yang fasa penyimpanannya berlaku terutamanya di dasar laut.

Kitaran bermula dengan pendedahan batuan fosfat terhadap tindakan hakisan air, angin dan organisma hidup. Apabila batu itu dipakai, ia memecah dan membawa zarah-zarah yang membawa fosfat, yang dimasukkan ke dalam tanah atau diseret ke dalam badan air.

Kitaran fosforus lengkap. Sumber: BonniemfIncorporates karya NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosfor diserap sebagai fosfat oleh tumbuhan melalui akarnya disatukan ke dalam badan anda dan digunakan dalam metabolisme. Oleh itu, ia melewati tahap geologi kitaran ke fasa biologi di mana ia beredar melalui jaring makanan atau trofik.

Tahap ini bermula apabila haiwan herbivor memakan tumbuhan dan memperoleh fosfor daripadanya. Unsur ini kemudiannya masuk ke karnivora yang memakan herbivora dan kembali ke tanah melalui perkumuhan atau ketika organisma mati dan terurai.

Sebaliknya, fosfor dalam bentuk fosfat ditarik ke dalam tasik dan lautan, menuju ke tahap hidrologinya. Sebagai tambahan, fosfat yang dilarutkan dalam air masuk ke tahap biologi ketika mereka diserap oleh fitoplankton dan memasuki jaring makanan laut.

Selepas itu, fosfor dilepaskan melalui perkumuhan atau penguraian makhluk hidup dan disatukan kembali ke tahap hidrologi. Pada fasa ini, ia dapat beredar dengan arus laut atau menetap di endapan dasar laut.

Apabila fosforus ke dasar laut, lapisan sedimen terkumpul dan lapisan bawah akhirnya terkubur pada kedalaman yang besar. Di sini tekanan dan suhu tinggi dihasilkan yang membentuk batuan baru yang kaya dengan fosfor yang akan terdedah lagi untuk meneruskan kitaran.

Kitaran ini dapat diubah oleh aktiviti manusia kerana penggabungan sejumlah besar fosfor yang mencemarkan alam sekitar yang menyebabkan eutrofikasi.

ciri

Perlawanan itu

Ini adalah unsur kimia bukan logam yang diwakili oleh simbol P dan yang tidak suci sifatnya kerana ia mengoksidasi dengan cepat. Apabila proses ini berlaku, ia melepaskan tenaga haba dan menghasilkan cahaya, itulah sebabnya ia diberi nama fosfor ("pembawa cahaya" dalam bahasa Yunani).

Di alam ia dijumpai dalam bentuk molekul fosforus anorganik atau sebagai sebahagian daripada organisma hidup.

Kitaran anda

Kitaran fosfor adalah kitaran biogeokimia sedimen yang berkait rapat dengan kitaran air, karbon, kalsium, besi dan aluminium. Ia disebut sedimen kerana sebahagian besar simpanannya berada di sedimen laut dan di batuan fosfat kerak bumi.

Pameran

Batuan fosfat yang terbentuk di kedalaman Bumi, dibawa ke permukaan bumi oleh pergerakan lempeng tektonik. Apabila ini berlaku, mereka terdedah kepada tindakan agen fizikal seperti hujan dan angin, serta bahan biologi.

Batu fosfat. Sumber: David Stanley dari Nanaimo, Kanada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Cara lain untuk melepaskan fosfor dari simpanan bawah tanahnya adalah melalui aktiviti gunung berapi, juga disebabkan oleh pergerakan tektonik.

Hakisan

Oleh kerana batuan fosfat terkena persekitaran luaran di permukaan bumi, proses hakisan berlaku. Oleh itu, batu itu retak dan terpecah oleh perbezaan suhu, hujan, angin dan tindakan makhluk hidup, dan fosfor menjadi bahagian tanah atau berpindah ke tempat lain.

Pengangkutan

Ejen penghakis utama adalah air, yang memindahkan fosfor ke titik lain di litosfer dan akhirnya ke lautan.

Penyerapan dan pembebasan biologi

Sebilangan besar fosforus dalam tanah dalam bentuk tidak larut dan oleh itu tidak dapat digunakan oleh tanaman. Fosfor ini melekat pada zarah tanah liat, besi dan aluminium hidroksida atau dalam bentuk kalsium, besi atau fosfat lain.

Oleh itu, dalam satu hektar tanah mungkin ada antara 2 dan 10 tan fosfor, tetapi tanaman hanya dapat menggunakan 3 hingga 15 kg. Fosfor larut diserap melalui akar dan masuk ke dalam badan tanaman di mana ia digunakan dalam pelbagai proses metabolik.

Fosfor disatukan ke dalam struktur tumbuhan, membentuk protein, ATP, DNA dan molekul lain. Begitu juga, ketika larut dalam air laut, ia diserap oleh fitoplankton di lautan.

Fosfor menjadi sebahagian daripada rantai trofik apabila tumbuh-tumbuhan dan fitoplankton dimakan oleh herbivora dan ini oleh karnivor. Kemudian, ia dibebaskan dari organisma hidup sama ada melalui kotorannya atau ketika mereka mati.

Pemendapan dan pengumpulan

Fosfor di lautan disimpan di dasar laut, menjadi sebahagian dari sedimen yang akan disimpan di lapisan berturut-turut.

Litifikasi dan penyimpanan

Batu terbentuk ketika sedimen di bahagian terdalam kerak bumi mengalami tekanan dan suhu tinggi (litifikasi). Ini berlaku kerana berat sedimen atas menyebabkan bahagian bawah menjadi padat.

Zarah-zarah yang membentuk batuan dipegang bersama berkat penghabluran oksida, silika dan bahan lain, suatu proses yang dikenali sebagai simenasi. Dengan cara ini, batuan sedimen yang disebut terbentuk, di antaranya adalah fosforit, yang mengandungi hingga 20-30% fosfat.

Sekiranya batuan sedimen mengalami proses suhu dan tekanan yang lebih tinggi, batuan tersebut larut, membentuk sebahagian daripada batuan metamorf dan igneus (18%). Terdapat juga fosfat dalam batu kapur hingga 0,18% dan bahkan batu karang hingga 0,27%.

Kitaran masa

Kelajuan di mana molekul fosforus menyelesaikan kitaran bergantung pada jenis takungan yang dipertimbangkan. Sebagai contoh, di perairan pesisir, molekul fosfor dapat digerakkan setiap 9 bulan dan dalam sedimen laut dalam memerlukan lebih dari 11,000 tahun.

Tahap kitaran fosforus

Kitar semula fosforus yang paling besar berlaku antara organisma hidup dan air atau tanah bergantung pada jenis ekosistem. Ia melalui tiga peringkat, iaitu:

- Geologi

Cadangan fosforus yang paling penting pada peringkat kitaran ini terdapat di sedimen dan tanah laut. Ia juga terdapat di dalam batuan fosfat dari tanah bawah tanah dan dalam perkumuhan burung laut (guano).

Batuan fosfat terbentuk dari sedimen laut, yang merupakan batuan sedimen yang mengandung hingga 30% fosfat. Apabila mereka terhakis, fosfat menjadi sebahagian dari tanah.

Begitu juga, hakisan tanah dan batu menyeret fosfat ke dalam badan air dan akhirnya sampai ke lautan di mana ia diserap oleh organisma laut. Sebaliknya, bahagian fosfat yang rendah di dalam tanah larut dalam air dan diserap oleh tumbuhan.

- Hidrologi

Tahap hidrologi kitaran fosforus mengekalkan pertukaran tetap dengan daratan dan dengan organisma yang mendiami dunia akuatik. Jumlah fosforus terbesar terdapat di perairan laut dalam sebagai fosfat terlarut.

Fosfor yang terdapat di perairan permukaan diserap oleh organisma hidup dan oleh itu menjadi sebahagian daripada tahap biologi.

Tiket

Dianggarkan kira-kira 10 juta tan fosfor memasuki badan air setiap tahun. Ia memasuki tahap hidrologi yang diseret oleh arus air, terutama oleh aliran air dari air hujan.

Dengan cara ini ia sampai ke sungai dan dari sana ke tasik dan lautan, serta peratusan kecil dari debu atmosfera yang tersimpan di lautan atau badan air yang lain.

Peredaran

Fosfor beredar di lautan terutama di lapisan bawah yang lebih sejuk, namun di kawasan yang menaik dapat mencapai permukaan. Pemeliharaan adalah kawasan di mana perairan dingin dalam naik, membawa fosfat dan nutrien lain.

Di kawasan ini, ketersediaan fosfat banyak, yang menyokong pengembangan fitoplankton yang menarik sejumlah besar ikan yang memakannya.

Bertolak

Oleh kerana fosfor tidak membentuk sebatian mudah menguap (gas) di lautan, ia tidak dapat ditukar secara langsung dengan atmosfera. Oleh itu, satu-satunya jalan keluar dari tahap hidrologi adalah pembentukan batu atau penangkapan ikan (oleh burung laut atau tindakan manusia).

Dalam kes pertama, fosforus yang larut di laut atau dari kotoran atau mayat makhluk hidup, disimpan di dasar laut. Lama kelamaan, sedimen ini ditutup oleh lapisan lain dan menyatukan sebagai batuan fosfat yang kemudiannya akan terdedah ke permukaan bumi.

Bagi mereka, burung laut memakan ikan dan membawa fosfor ke darat melalui kotoran mereka (guano) atau mati. Sementara manusia mengeluarkan sejumlah besar fosfor dari lautan melalui penangkapan ikan kerana tulang ikan terdiri dari 35% unsur ini.

- Biologi

Sebaik sahaja fosforus memasuki rantai trofik atau rantai makanan, ia adalah sebahagian daripada tahap biologi kitaran fosforus. Ini bermula apabila fosfat diserap oleh tumbuhan atau oleh fitoplankton, membentuk protein dan molekul penting lain.

Fosfor kemudian beredar apabila tumbuhan dan fitoplankton dimakan oleh herbivora dan ini oleh karnivor. Ia kemudian bergerak melalui excreta dan penguraian badan organisma mati oleh bakteria dan kulat.

Walaupun jumlah fosfor dalam tahap biologi agak rendah, ia memainkan peranan penting. Oleh itu, kira-kira 80% daripada jumlah fosfor dalam tubuh makhluk hidup terdiri daripada hidroksiapatit (Ca5 (PO4) 3 OH).

Mineral ini membentuk sekitar 70% tulang vertebrata dan enamel gigi juga terdiri daripada sebilangan besar mineral fosfat ini.

Bertolak

Dari peringkat ini, fosfor meneruskan kitarannya ke tahap hidrologi dan geologi, melalui kematian organisma atau kotorannya. Begitu juga, manusia campur tangan dalam kitaran fosfor, mengekstraknya dari darat dan laut untuk menggunakannya sebagai bahan mentah industri atau sebagai baja.

Guano

Sumber fosforus yang penting dari tahap biologi adalah kotoran burung laut, yang disebut guano, yang mengandungi kira-kira 4% fosfat.

Pengumpulan Guano. Sumber: Alex Proimos dari Sydney, Australia / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Burung laut yang memakan ikan membentuk koloni pesisir pantai yang besar dan kotorannya terkumpul dalam jumlah besar di habitatnya. Ekstrak ini kaya dengan fosfat dan telah digunakan oleh manusia sebagai baja.

Perubahan

Perubahan asas kitaran fosfor adalah pecutannya kerana aktiviti manusia. Fosfat adalah salah satu pencemar utama dalam air sisa, yang menyebabkan perubahan dalam kitaran fosfor dengan memasukkan jumlah tambahan ke dalam ekosistem.

Eutrofikasi

Fosfat dimasukkan ke dalam kumbahan kerana penggunaan detergen yang memasukkan trisodium fosfat. Sebatian ini apabila digabungkan dengan air, membentuk fosfat yang dapat diserap oleh makhluk hidup.

Eutrofikasi. Sumber: F. lamiot (karya sendiri) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Apabila sejumlah besar fosfat yang dapat diasimilasi ini masuk, populasi alga dan tumbuhan akuatik bertambah banyak. Ketidakseimbangan ekologi ini akhirnya memakan oksigen terlarut di dalam air, menyebabkan kematian ikan dan organisma lain.

Kualiti air

Lebihan fosfat di dalam air mempengaruhi kualitinya untuk penggunaan manusia, sehingga mengurangkan sumber air tawar.

Kepentingan

Penting untuk hidup

Fosfor adalah bahagian tengah ATP (adenosin trifosfat), yang merupakan molekul di mana tenaga disimpan dan dihantar dalam sel. Sebaliknya, DNA (asid deoksiribonukleik), yang merupakan molekul yang bertanggungjawab untuk penghantaran maklumat genetik, termasuk kumpulan fosfat.

Diet dan kesihatan

Fosfor adalah elemen penting untuk kesihatan, dengan mengambil kira bahawa ia adalah unsur kedua yang banyak dalam tubuh. Ia juga merupakan unsur asas gigi dan tulang, berkait rapat dengan vitamin B kompleks.

Di samping itu, ia memainkan peranan penting dalam fungsi buah pinggang, otot (termasuk jantung) dan dalam sistem saraf (isyarat saraf).

Bahan mentah untuk industri

Dalam industri fosfat digunakan untuk pelbagai tujuan, misalnya dalam industri makanan mereka digunakan sebagai agen antikulat dan penstabil. Fosfor adalah bahan utama dalam pembuatan mancis, bunga api, dan isyarat cahaya.

Begitu juga, ia digunakan dalam pengeluaran aloi logam, minyak industri dan sebagai trisodium fosfat ia digunakan dalam bahan pencuci.

Baja

Fosfor adalah komponen penting dalam baja dan baja yang digunakan dalam pertanian, sangat berguna untuk mendorong berbunga pada tanaman. Pengeluaran baja bertanggungjawab untuk sekitar 90% permintaan fosfat.

Racun serangga

Fosfat organik dalam bentuk ester asid fosforik dan dalam kebanyakan kes mempunyai kesan neurotoksik, sebab itulah ia digunakan untuk membuat racun serangga.

Rujukan

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ensiklopedia ekologi dan pengurusan persekitaran.
2. Margalef, R. (1974). Ekologi. Edisi Omega.
3. Miller, G. dan TYLER, JR (1992). Ekologi dan Alam Sekitar. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP dan Warrett, GW (2006). Asas ekologi. Edisi kelima. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Kitaran Fosforus Global. Rawatan Geokimia.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P and Fang, J. (2016). Fosfor terkumpul lebih cepat daripada nitrogen secara global dalam ekosistem air tawar di bawah kesan antropogenik ”. Surat Ekologi.