Ֆոսֆորի ցիկլ

Կենսոլորտով ֆոսֆորի դանդաղ շրջանառությունը։ Ինչպես են ֆոսֆոր պարունակող պարարտանյությերը առաջացնում ջրային մեռած տարածքներ։

Հիմնական դրույթներ

Ֆոսֆորը մարդու և այլ օրգանիզմների մակրոմոլեկուլներում հայտնաբերված (ներառյալ նաև $DNA$ ‍-ն) կարևոր տարր է։
Ֆոսֆորի շրջատույտը դանդաղ է ընթանում։ Բնության մեջ ֆոսֆորը հիմնականում հանդիպում է ֆոսֆատ իոնի տեսքով՝ ${PO}_{4}^{3 -}$ ‍։
Ֆոսֆորը հաճախ հանդիսանում է սահմանափակող սննդանյութ կամ տարր, որի քանակները ամենաքիչն են և հետևաբար, որը սահմանափակում է ջրային էկոհամակարգերի աճը։
Երբ պարտանյութերի կազմում առկա ազոտն ու ֆոսֆորը անձրևաջրերում լուծվելով հոսում են դեպի լճեր և օվկիանոսներ, դրանք հանգեցնում են էվտրոֆիկացիայի կամ ջրիմուռների գերաճի։ Ջրիմուռները կարող են սպառել ջրում լուծված թթվածինը և առաջացնել մեռյալ գոտի:

Ներածություն

Արդյո՞ք ֆոսֆորը կարևոր տարր է։ Դա կախված է նրանից՝ արդյոք ցանկանում ես ունենալ

ԴՆԹ

, բջջաթաղանթ կամ ոսկրեր քո մարմնում։ Հուշում՝ պատասխանը ամենայն հավանակնությամբ <<այո>> պետք է լինի։

Ֆոսֆորը կենդանի օրգանիզմների համար կենսական կարևորություն ունեցող տարր է։Այն նուկլեինաթթուների, ինչպես օրինակ՝

ԴՆԹ

-ի և ֆոսֆոլիպիդների (որոնք կազմում են բջջաթաղանթը) հիմնական բաղադրիչներից է։ Կալցիումի ֆոսֆատի տեսքով այն նաև կազմում է մեր ոսկրերի մեխանիկական բաղադրիչը։

Բնության մեջ ֆոսֆորը հաճախ հանդես է գալիս սահմանափակող սննդանյութի տեսքով։ Այլ կերպ ասած այն հանդիսանում է այն տարրը, որի քանակները քիչ են և որը սահմանափակում է օրգանիզմների աճը։ Այս պնդումը հատկապես ճիշտ է և վերաբերում է ջրային, քաղցրահամ ջրերի էկոհամակարգերին։

Ֆոսֆորի բնական շրջապտույտը

Մյուս կենսաքիմիական շրջապտույտների հետ համեմատած (ինչպես օրինակ՝ ջրի, ածխածնի և ազոտի) ֆոսֆորի շրջապտույտը դանդաղ է ընթանում։

^{1}

Բնության մեջ ֆոսֆորը հիմնականում հանդես է գալիս ֆոսֆատ իոնների տեսքով

{PO}_{4}^{3 -}

։ Ֆոսֆատային միացությունները գտնվում են նստվածքային ապարներում և դրանց քայքայման դեպքում կամ երկար ժամանակի ընթացքում մաշվելով, դրանցում պարունակվող ֆոսֆորը դանդաղորեն հայտնվում է մակերևութային ջրերում և հողերում: Հրաբխային մոխիրը, աերոզոլները և հանքային փոշին ևս կարող են լինել ֆոսֆատի էական աղբյուրներ, չնայած որ ֆոսֆորի շրջապտույտի ընթացքում չենք հանդիպել դրա իրական գազային փուլի, ի տարբերություն այլ տարրերի, ինչպիսիք են ածխածինը, ազոտը և ծծումբը:

Բույսերը կարող են կլանել հողում պարունակվող ֆոսֆատային միացությունները։ Երբ բուսակեր կենդանիները սնվեն այդ բույսերով, ապա դրանցում առկա ֆոսֆորը կանցնի դրանց։ Երբ բույսերը և կենդանիները կարտանետեն թափոններ կամ կմահանան, ապա քայքայողները կքայքայեն դրանցում առկա ֆոսֆատները՝ վերադարձնելով դրանք հողին։ Ֆոսֆոր պարունակող միացությունները կարող են նաև անձրևաջրերով փոխադրվել և լցվել գետեր, լճեր և օվկիանոսներ, որտեղ դրանք ջրային օրգանիզմները կկլանեն դրանք:

Երբ ծովային օրգանիզմների մարմիններից կամ թափոններից ֆոսֆոր պարունակող միացությունները հայտնվում են օվկիանոսի հատակին, դրանք առաջացնում են նոր նստվածքային շերտեր: Երկար ժամանակ անց ֆոսֆոր պարունակող նստվածքային ապարները կարող են օվկիանոսից ցամաք տեղափոխվել վերելք կոչվող երկրաբանական գործընթացով: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը շատ դանդաղ է ընթանում։Իրականում ֆոսֆատ իոնի օվկիանոսում գտնվելու ժամանակը 20,000 -ից 100,000 տարի է կազմում։

Նկարի աղբյուր՝ Biogeochemical cycles: Figure 5 ըստ OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0; modification of work by John M. Evans and Howard Perlman, USGS

Էվտրոֆիկացիա և մեռյալ տարածքներ

Գյուղատնտեսության մեջ (Ինչպես նաև փոքր մարգագետիններում և պարտեզներում) օգտագործվող պարարտանյութերի հիմնական մասը պարունակում են և՛ ազոտ, և՛ ֆոսֆոր։ Այս երկու տարրերը ծովային էկոհամակարգերում կարող են հայտնվել անձրևաջրերի արտահոսքերի արդյունքում։ Անձրևաջրերում պարունակվող պարարտանյութը կարող է առաջացնել ջրիմուռների կամ այլ մանրէների հավելյալ աճի, որոնց աճը նախկինում սահմանափակում էին ազոտն ու ֆոսֆորը: Այս երևույթը կոչվում է էվտրոֆիկացիա: Կարծես՝ գոնե որոշ դեպքերում էվտրոֆիզացիայի հիմնական շարժիչ ուժը ֆոսֆորն է, այլ ոչ թե ազոտը:

Իսկ ինչու՞ է էվտրոֆիկացիան վնասակար։ Որոշ ջրիմուռներ վատ համ և հոտ են տալիս ջրին և առաջացնում են թունավոր միացություններ։

^{2}

Բացի դրանից, երբ այս բոլոր ջրիմուռները մահանում են և քայքայող մանրէները քայքայում են դրանց՝ օգտագործելով մեծ քանակով թթվածին։ Թթվածնի այս մեծացված չափաքանակներվ օգտագործումը կարող է կտրուկ իջեցնել ջրում լուծված թթվածնի մակարդակը և կարող է հանգեցնել դրանում բնակվող օրգանիզմների (ինչպիսիք են օրինակ՝ խեցեմորթները և ձկները) մահացության հիպոքսիայի՝ թթվածնի պակասի արդյունքում:

Լճերի և օվկիանոսների շրջանում գտնվող տարածքները, որոնցում սննդանյութերի ներհոսքի պատճառով թթվածնի քանակները պակասել են, դրանք կոչվում են մեռյալ տարածքներ։ Մի քանի տարիների ընթացքում մեռյալ տարածքների քանակները մեծացել են։ Օրինակ՝ 2008թվականին հայտնաբերվել էին առավել քան 400 այսպիսի տարածքներ։ Ամենից արտահայտվախ մեռյալ գոտիներից մեկը Միացյալ Նահանգների ափերին է՝ Մեքսիկական ծոցում: Միսիսիպի գետի ավազանից պարարտանյութի արտահոսքը ստեղծեց ավելի քան 8463 քառակուսի մղոն մեռած գոտի: Ինչպես տեսնում ես ստորև նկարում, մեռյալ գոտիները հայտնաբերվում են այն տարածքներում, որտեղ առկա է արդյունաբերության բարձր մակարդակ և բնակչության մեծ խտություն:

Նկարի աղբյուր՝ Biogeochemical cycles: Figure 6 ըստ OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0; նախնական աշխատանքը՝ Aquatic dead zones ըստ Robert Simmon and Jesse Allen, NASA Earth Observatory

Ինչպե՞ս նվազեցնել կամ կանխել էվտրոֆիզացիան: Պարարտանյութերը, ֆոսֆոր պարունակող լվացող միջոցները և կեղտաջրերի ոչ պատշաճ հեռացումը կարող են լինել ազոտի և ֆոսֆորի աղբյուրներ, որոնք նպաստում են էվտրոֆիկացիային: Պարարտանյութերի ավելի քիչ օգտագործումը, ֆոսֆոր պարունակող լվացող միջոցների վերացումը և կեղտաջրերի դեպի ջրատարներ հոսքի կանխում (օրինակ ՝ արտահոսող սեպտիկ համակարգից) այն բոլոր միջոցներն են, որոնց միջոցով անհատները, ընկերություններն ու կառավարությունները կարող են նվազեցնել էվտրոֆիկացիայի մակարդակները:

^{3, 4}

Վերագրում

Այս հոդվածը քաղված է հետևյալ հոդվածից.

"Biogeochemical cycles" by Robert Bear, David Rintoul, Bruce Snyder, Martha Smith-Caldas, Christopher Herren, and Eva Horne, CC BY 4.0; download the original article for free at http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@24.18
"Biogeochemical cycles" by OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0; download the original article for free at http://cnx.org/contents/b3c1e1d2-839c-42b0-a314-e119a8aafbdd@9.10

Մշակված հոդվածի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-NC-SA 4.0

Օգտագործված գրականություն

"Phosphorous Cycle," Lenntech, accessed June 10, 2016, http://www.lenntech.com/phosphorus-cycle.htm.
Stephen R. Carpenter, "Phosphorous Control Is Critical to Mitigating Eutrophication," PNAS 12, no. 105 (2008): 11039-11040. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0806112105.
"How Can Eutrophication Be Slowed?" RMB Environmental Laboratories, Inc., accessed July 10, 2016, http://rmbel.info/how-can-eutrophication-be-slowed/.
"Sources of Eutrophication," World Resources Institute, accessed July 10, 2016, http://www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/sources-eutrophication.

Հղումներ

"Aquatic Dead Zones." NASA Earth Observatory. Last modified July 17, 2010. http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=44677.

Carpenter, Stephen R. "Phosphorous Control Is Critical to Mitigating Eutrophication." PNAS 12, no. 105 (2008): 11039-11040. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0806112105.

Chislock, Michael F., Enrique Doster, and Alan E. Wilson. "Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems." Nature Education Knowledge 4, no. 4 (2013): 10. http://www.nature.com/scitable/knowledge/library/eutrophication-causes-consequences-and-controls-in-aquatic-102364466.

"Eutrophication." Wikipedia. Last modified June 6, 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication.

"How Can Eutrophication Be Slowed?" RMB Environmental Laboratories, Inc. Accessed July 10, 2016. http://rmbel.info/how-can-eutrophication-be-slowed/.

"Limiting Nutrient." Accessed June 10, 2016. https://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/GrowPresent/limiting.htm.

"Phosphorous Cycle." Lenntech. Accessed June 10, 2016. http://www.lenntech.com/phosphorus-cycle.htm.

"Phosphorous Cycle." The Environmental Literacy Council. Accessed June 10, 2016. http://enviroliteracy.org/air-climate-weather/biogeochemical-cycles/phosphorus-cycle/.

"Phosphorous Cycle." Wikipedia. Last modified May 20, 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorus_cycle.

Raven, Peter H., George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, and Susan R. Singer. "Biogeochemical Cycles." In Biology, 1209-1214. 10th ed., AP ed. New York: McGraw-Hill, 2014.

"Sources of Eutrophication." World Resources Institute. Accessed June 10, 2016. http://www.wri.org/our-work/project/eutrophication-and-hypoxia/sources-eutrophication.

Wang, Rong, Yves Balkanski, Olivier Boucher, Philippe Ciais, Josep Peñuelas, and Shu Tao. "Significant Contribution of Combustion-Related Emissions to the Atmospheric Phosphorous Budget." Nature Geoscience 8 (2015): 48-54. http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2324.

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: