Cycle de phosphore

Source: Eduarda Servidio Claudino, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Quel est le cycle du phosphore?

Il Cycle de phosphore C'est le stockage et la circulation de cet élément à travers l'hydrosphère, la lithosphère, les organismes vivants et l'atmosphère. Ceci est un cycle biogéochimique sédimentaire dont la phase de stockage se produit principalement dans le lit marin.

Le cycle commence par l'exposition des roches phosphatées à l'action érosive de l'eau, du vent et des organismes vivants. La roche lorsqu'elle est usée est fragmentée et traîne les particules qui transportent des phosphates, qui sont incorporés dans le sol ou sont traînés dans le corps d'eau.

Le phosphore absorbé sous forme de phosphates par les plantes à travers leurs racines, est intégré dans son corps et est utilisé dans le métabolisme. Ainsi, il passe du stade géologique du cycle à la phase biologique où il circule à travers des réseaux alimentaires ou trophiques.

Caractéristiques du cycle du phosphore

Le match

Il s'agit d'un élément chimique non métallique qui est représenté avec le symbole P et qui n'est pas de nature pure car il s'oxyde rapidement. Lorsque ce processus se produit, il libère de l'énergie calorique et produit de la lumière, c'est pourquoi le nom du phosphore («porteur de lumière» en grec) a été donné.

Dans la nature, il se présente sous la forme de molécules de phosphore inorganiques ou dans le cadre d'organismes vivants.

Votre cycle

Le cycle de phosphore est un cycle biogéochimique sédimentaire étroitement lié à l'eau, au carbone, au calcium, au fer et au cycle d'aluminium. Il est appelé sédimentaire car la plupart de ses réserves se trouvent dans les sédiments marins et dans les rochers phosphatés de la croûte terrestre.

Exposition

Les roches phosphatées qui se forment dans les profondeurs de la terre sont emmenées à la surface de la Terre par les mouvements des plaques tectoniques. Lorsque cela se produit, ils sont exposés à l'action d'agents physiques tels que la pluie et le vent, ainsi que biologique.

Rocher phosphorique. Source: David Stanley de Nanaimo, Canada / CC par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 2.0)

Une autre forme de libération de phosphore de son stockage souterrain passe par l'activité volcanique, également causée par des mouvements tectoniques.

Érosion

En exposant les roches phosphatées à l'environnement extérieur à la surface de la Terre, le processus d'érosion se produit. Ainsi, la roche est fissurée et fragmentée par les différences de température, de pluie, de vent et d'action des êtres vivants, et le phosphore fait partie du sol ou se déplace vers d'autres sites.

Transport

Le principal agent érosif est l'eau, qui déplace le phosphore vers d'autres points de la lithosphère et enfin vers les océans.

Absorption et libération biologiques

La plupart du phosphore sur le sol est insoluble et ne peut donc pas être utilisé par les plantes. Ce phosphore est adhéré aux particules d'argile, aux hydroxydes en fer et en aluminium ou sous forme de calcium, ferrique ou autre phosphate.

Ainsi, dans un hectare de sol, il peut y avoir entre 2 et 10 tonnes de phosphore, mais les plantes ne peuvent utiliser que 3 à 15 kg. Le phosphore soluble est absorbé par les racines et passe au corps de la plante où il est utilisé dans divers processus métaboliques.

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Le phosphore est intégré dans la structure des plantes, formant des protéines, de l'ATP, de l'ADN et d'autres molécules. De même, lors de la dissolution dans l'eau marine, il est absorbé par le phytoplancton dans les océans.

Le phosphore fait partie des chaînes trophiques lorsque les plantes et le phytoplancton sont consommés par des herbivores et ceux-ci par les carnivores. Par la suite, il est libéré des organismes vivants soit par leurs excréments, soit quand ils meurent.

Sédimentation et accumulation

Le phosphore dans les océans est déposé dans le fond marin faisant partie des sédiments qui seront déposés en couches successives.

Lithification et stockage

Les roches sont formées lorsque les sédiments dans les parties les plus profondes de la croûte terrestre sont soumises à de fortes pressions et températures (lithification). Cela se produit parce que le poids des sédiments supérieurs entraîne le compactage les inférieurs.

Les particules qui forment les roches sont maintenues ensemble grâce à la cristallisation des oxydes, de la silice et d'autres substances, un processus appelé cimentation. De cette façon, les soi-disant roches sédimentaires se forment, parmi lesquelles la phosphorite qui contient jusqu'à 20 à 30% de phosphates.

Si les roches sédimentaires sont soumises à une température plus élevée et que les processus de pression sont dissous en faisant partie des roches métamorphiques et ignées (18%). Il y a aussi des phosphates dans les roches calcaires jusqu'à 0,18% et même dans les roches de grès jusqu'à 0,27%.

Temps d'un cycle

La vitesse à laquelle une molécule de phosphore rencontre le cycle dépend du type de réservoir considéré. Par exemple, dans les eaux côtières, une molécule de phosphore peut se mobiliser tous les 9 mois et dans les sédiments marins profonds, cela peut prendre plus de 11 plus de 11.000 ans.

Étapes du cycle du phosphore

Le plus grand recyclage du phosphore se produit entre les organismes vivants et l'eau ou le sol en fonction du type d'écosystème. Il en va de même en trois étapes, qui sont:

1. Géologique

Les réserves de phosphore les plus importantes à ce stade du cycle se trouvent dans les sédiments marins et le sol. Il est également présent dans les roches de phosphate de sous-sol et dans les excréments des oiseaux marins (Guano).

D'après les sédiments marins, les roches phosphatées se forment, qui sont des roches sédimentaires qui contiennent jusqu'à 30% de phosphates. Quand ils s'érodent, les phosphates font partie du sol.

De même, l'érosion du sol et les roches entraînent des phosphates vers les corps d'eau et finissent par atteindre l'océan où ils sont absorbés par les organismes marins. En revanche, une proportion relativement faible de phosphates du sol se dissout dans l'eau et est absorbée par les plantes.

2. Hydrologique

Le stade hydrologique du cycle de phosphore maintient un échange permanent avec le continent et avec les organismes qui habitent le monde aquatique. La plus grande quantité de phosphore se trouve dans les eaux océaniques profondes telles que le phosphate dissous.

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Le phosphore présent dans les eaux de surface est absorbé par les organismes vivants et fait donc partie du stade biologique.

billets

On estime qu'environ 10 millions de tonnes de phosphore entrent chaque année dans les plans d'eau. Il entre dans le stade hydrologique traîné par les courants d'eau, principalement en raison du ruissellement des eaux de pluie.

De cette façon, il atteint les rivières et de là vers les lacs et les océans, en plus d'un petit pourcentage de la poudre atmosphérique qui est déposée dans les océans ou autres plans d'eau.

Circulation

Le phosphore circule dans les océans, en particulier dans les couches inférieures les plus froides, mais dans les zones de chirurgie, il atteint la surface. Les urgences sont des zones où les eaux froides profondes montent en traînant les phosphates et autres nutriments.

Dans ces domaines, la disponibilité des phosphates est abondante, ce qui favorise le développement du phytoplancton qui attire un grand nombre de poissons qui se nourrissent de ce.

départs

Comme le phosphore ne forme pas de composés volatils (gaz) dans l'océan, il ne peut pas être échangé directement avec l'atmosphère. Par conséquent, les seules sorties du stade hydrologique sont la formation rocheuse ou la pêche (par les oiseaux de mer ou l'action de l'être humain).

Dans le premier cas, le phosphore dissous dans la mer ou à partir d'excréta ou de cadavres d'êtres vivants, est déposé dans le fond marin. Au fil du temps, ces sédiments sont couverts par d'autres couches et sont consolidés sous forme de roches phosphatées qui seront ensuite exposées à la surface de la Terre.

Pour leur part, Seabird. Alors que l'être humain extrait de grandes quantités de phosphore océan.

3. Biologique

Une fois que le phosphore entre dans les chaînes trophiques ou les chaînes alimentaires, elle fait partie du stade biologique du cycle du phosphore. Cela commence lorsque les phosphates absorbés par les plantes ou le phytoplancton forment des protéines et d'autres molécules vitales.

Ensuite, le phosphore circule lorsque les plantes et le phytoplancton sont consommés par des herbivores et ceux-ci par les carnivores. Déplacez ensuite les excréments et par la décomposition des corps des organismes morts par les bactéries et les champignons.

Bien que la quantité de phosphore au stade biologique soit relativement faible, elle joue un rôle fondamental. Ainsi, environ 80% du phosphore total du corps d'un être vivant est formé par l'hydroxyapatite (CA5 (PO4) 3 OH).

Ce minéral représente environ 70% des os vertébrés et l'émail des dents est également formé par une forte proportion de ce minerai phosphaté.

départs

À partir de ce stade, le phosphore suit son cycle vers les stades hydrologiques et géologiques, à travers la mort des organismes ou leurs excréments. De même, l'être humain intervient dans le cycle de phosphore en l'extrait de la Terre et de la mer pour l'utiliser comme matière première industrielle ou comme engrais.

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Le guano

Une importante source de phosphore à partir du stade biologique est l'excréta des oiseaux marins, appelée Guano, qui contient environ 4% de phosphates.

Accumulation de guano. Source: Alex Proimos de Sydney, Australie / CC par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 2.0)

Les oiseaux de mer qui se nourrissent de poissons forment de grandes colonies côtières et leurs excréments s'accumulent en énormes quantités dans leurs habitats. Ces excréments sont particulièrement riches en phosphates et ont été utilisés par l'être humain comme engrais.

Modifications

L'altération fondamentale du cycle du phosphore est son accélération due à l'activité humaine. Les phosphates sont l'un des principaux contaminants des eaux usées, provoquant des altérations du cycle de phosphore en incorporant des quantités supplémentaires dans les écosystèmes dans les écosystèmes.

Eutrophisation

Les phosphates sont incorporés dans les eaux usées en raison de l'utilisation de détergents qui incorporent le phosphate trisodique. Ces composés lorsqu'ils sont combinés avec de l'eau forment des phosphates assimilables par des êtres vivants.

Eutrophisation. Source: F. Lamiot (propre travail) / cc by-sa (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5)

Lorsque de grandes quantités de ces phosphates assimilables entrent, les populations d'algues et de plantes aquatiques augmentent considérablement. Ce déséquilibre écologique finit par consommer l'oxygène dissous dans l'eau, provoquant la mort de poissons et d'autres organismes.

La qualité d'eau

L'excès de phosphates dans l'eau affecte sa qualité pour la consommation humaine, réduisant ainsi les sources d'eau douce.

Importance du cycle du phosphore

Essentiel à la vie

Le phosphore est une partie centrale de l'ATP (adénosine triphosphate), qui est la molécule par laquelle l'énergie est stockée et transmise. D'un autre côté, l'ADN (acide désoxyribonucléique), qui est la molécule responsable de la transmission des informations génétiques, comprend un groupe phosphate.

Régime et santé

Le phosphore est un élément essentiel pour la santé, en tenant compte du fait qu'il est le deuxième en abondance dans le corps. Il s'agit également d'un constituant fondamental des dents et des os, en relation étroite avec les vitamines du complexe B.

De plus, il joue un rôle pertinent dans le fonctionnement des reins, des muscles (y compris le cœur) et du système nerveux (signaux nerveux).

Matière première pour l'industrie

Dans l'industrie, les phosphates sont utilisés à diverses fins, par exemple dans l'industrie alimentaire qu'ils sont utilisés comme anti-avant et stabilisants. Le phosphore est un ingrédient fondamental dans la fabrication de matchs, de feux d'artifice et de signes légers.

De même, il est utilisé dans l'élaboration des alliages métalliques, des huiles industrielles et comme le phosphate de trisodium est utilisé dans les détergents.

Les engrais

Le phosphore est un élément important des engrais et des engrais utilisés dans l'agriculture, particulièrement utile pour induire la floraison dans les cultures. La production d'engrais est responsable d'environ 90% de la demande de phosphate.

Insecticides

Les phosphates organiques sont sous forme d'esters d'acide phosphorique et, dans la plupart des cas, ils ont un effet neurotoxique, ils sont donc utilisés pour fabriquer des insecticides.