مراحل ” دورة الفوسفور ” و أهميتها

ما هي دورة الفوسفور

تتعامل دورة الفوسفور مع حركة الفوسفور في شكل مركبات مختلفة عبر أنظمة الأرض المختلفة، وهي إحدى الدورات البيوجيوكيميائية، مثل المحيط الحيوي والغلاف المائي والغلاف الصخري

يعتبر الفوسفور عنصرًا مهمًا لجميع الكائنات الحية حيث أنه المادة الخام للنيوكليوتيدات بالإضافة إلى أنه يعمل كمعدن للنمو ، على عكس الدورات البيوجيوكيميائية الأخرى ، لا يعمل الغلاف الجوي كخزان للفوسفور في دورة الفوسفور لأن معظم مركبات الفوسفور المشاركة في الدورة تكون في شكل صلب.

تتألف دورة الفسفور من العديد من العمليات الكيميائية والبيولوجية والميكروبيولوجية، وجميعها تحدث خلال فترة زمنية طويلة، وتتضمن الدورة عمليات مثل التجوية التي تستغرق مئات السنين لإكمالها، ولذلك فإن دورة الفسفور هي واحدة من أبطأ دورات البيوجيوكيمياء

يُعَدُّ الفوسفور أيضًا واحدًا من العناصر النادرة الموجودة في الطبيعة، مما يجعله عاملًا مقيدًا. وتتحرك مركبات الفوسفور في البيئات الحيوية، الأرضية، والبحرية على حدٍ سواء، للحفاظ على توازن تركيزه.

ومع ذلك ، فإن الكثير من مركبات الفسفور موجودة في الغلاف الصخري ، حيث توجد في الصخور والرواسب الرسوبية ، ونظرًا لأن الفوسفور مركب شديد التفاعل ، فإنه يوجد في الغالب في حالة مشتركة مع عناصر أخرى ، وبالتالي فإن الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للحمض مهمة لتكوين فوسفات قابل للذوبان من المركبات غير القابلة للذوبان.

تشكل دورة الفسفور نظامًا مغلقًا حيث يحدث نقل الفوسفور بين المحيط الحيوي والتربة بكميات أكبر من المكاسب والخسائر عبر النظام بأكمله.

خطوات دورة الفوسفور

دورة الفسفور ليست واضحة مثل الدورات الكيميائية الأخرى، ولكنها تتكون من عملية بطيئة تتضمن الخطوات التالية:

التجوية

تعتبر الصخور من المصادر الرئيسية للفوسفور وخزاناته، حيث يتم الاحتفاظ بها مع العناصر الأخرى، ثم يتم نقل الفوسفور الموجود في التربة إلى النباتات بفعل الأمطار أو الحمض الناتج عن الكائنات الحية الدقيقة المختلفة.

تشارك الكائنات الحية الدقيقة المختلفة مثل الفطريات الشعاعية ، الزائفة ، العصوية ، الرشاشيات ، البنسليوم ، إلخ في إذابة الفسفور في التربة بحيث يكون متاحًا للنباتات والحيوانات الأخرى ، إلى جانب ذلك ، يتسبب المطر أيضًا في إذابة الفوسفور غير العضوي بحيث ينتقل إلى المحيطات ، وتساعد العمليات الطبيعية مثل النشاط البركاني ونشاط الكويكبات أيضًا في إطلاق الفوسفور في التربة.

تناول الفوسفور بواسطة النباتات

يتم استيعاب الفوسفور الموجود في التربة من قبل الكائنات الحية المختلفة، مثل النباتات والكائنات الحية الدقيقة، وعلى الرغم من أن كمية الفوسفور المتاحة للنباتات في التربة قليلة بشكل عام، إلا أنه يمكن تحسين نمو النبات وخصوبة التربة بإضافة الأسمدة التي تحتوي على الفوسفور.

يمتص النبات المائي في المحيطات الفوسفور من الطبقات السفلية للرواسب المائية، ومع ذلك، قد لا يتم حل بعض أملاح الفوسفور بشكل صحيح في الماء، وبالتالي فإن توافر الفوسفور في الماء قد يكون محدودًا.

تستطيع النباتات إما أن تمتص الفوسفور مباشرةً من التربة، أو يُتيح الفوسفور للنباتات عبر كائنات دقيقة تكافلية مختلفة.

حركة الفسفور في السلسلة الغذائية

تستخدم النباتات الفسفور الذي تمتصه لتشكيل مركبات عضوية مختلفة داخل النبات، ومن ثم تنتقل هذه المركبات العضوية عبر السلسلة الغذائية حيث يتناولها المستهلكون، مما يؤدي إلى انتقال الفسفور من شكل إلى آخر من أشكال الحياة.

يتأثر الشكل العضوي للفوسفور بالتغييرات أثناء انتقاله عبر المستهلكين، ويتم استخدام الفوسفور المنتقل إلى المستهلكين لتشكيل الجزيئات الحيوية مثل النوكليوتيدات والأنسجة الضامة مثل العظام.

عودة الفوسفور إلى النظام البيئي

يمكن إعادة الفوسفور الموجود في الكائنات الحية إلى الخزان الموجود في الغلاف الصخري من خلال عمل الكائنات الدقيقة المتحللة على النباتات والحيوانات الميتة. وفي هذه العملية، يتمتحويل الأشكال العضوية للفوسفور إلى أشكالها الغير عضوية من خلال عملية التمعدن.

تشارك الكائنات الحية الدقيقة المتحللة أو المتحولة مثل الفطريات والبكتيريا في موازنة تركيز الفوسفور في النظام البيئي، ويتم أيضًا نقل الفوسفور الموجود في التربة إلى المحيط أثناء هطول الأمطار أو عن طريق جريان التربة إلى المسطحات المائية.

يتم ترسيب الفسفور في المحيط وتشكل طبقات من الرواسب التي تؤدي إلى تشكل الصخور، وتستمر هذه الدورة.

أمثلة على دورة الفوسفور

بالإضافة إلى دورة الفوسفور الأولية، هناك أنظمة موازية مختلفة تشارك بشكل غير مباشر في نقل الفوسفور عبر خزانات مختلفة للحفاظ على التوازن. توجد خزانات مختلفة في أنظمة بيئية مختلفة، ويمكن لكل منها امتصاص إطلاق الفوسفور الناقل من شكل إلى آخر

• ليثوسفير

أكبر خزان للفوسفور على الأرض هو المعادن الموجودة في الغلاف الصخري، الذي تهيمن عليه رواسب المحيطات والمياه العذبة.

يتم الحصول على المصدر الأولي للفوسفور على الأرض عن طريق عمليات كيميائية وعمليات تشكيل التربة، ويتم تكوين هذه المركبات إما عن طريق العمليات الطبيعية مثل البراكين والزلازل، مما يساعد فيزيادة محتوى الفوسفور على الأرض.

وبالإضافة إلى ذلك، أثناء ركوب الدراجات، يعود الفوسفور إلى الأرض حيث يصل جريان التربة الغنية بالفوسفور إلى المحيطات، وتشكل جزيئات التربة طبقات من الرواسب تحت الماء، والتي في النهاية تتحول إلى صخور معدنية.

• المحيط الحيوي

يؤدي المحيط الحيوي الأرضي والخزان الفوسفوري في المحيط إلى دور أساسي في دورة الفوسفور، وغالبية الفوسفور غير متاح للكائنات الحية لأنه غير قابل للذوبان.

ومع ذلك ، فإن المحيط الحيوي يعمل بمثابة حوض حيث يمكن تخزين الفوسفور الزائد ، تمتص الكائنات الحية الفوسفور لتكوين جزيئات حيوية مختلفة ضرورية لنموها وعملها ، وتلعب الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في المحيط الحيوي أيضًا دورًا أساسيًا حيث تساعد في إذابة الفوسفور غير العضوي لإتاحته للمنتجين.

يعمل المحيط الحيوي كوسيط في إعادة تدوير الفوسفور إلى الغلاف الصخري.

أهمية دورة الفوسفور

• يعتبر دورة الفسفور ضرورية لتوازن تركيز الفوسفور على سطح الأرض لتوفير بيئة مواتية على الكوكب.
• الفوسفور هو عنصر هام لجميع الكائنات الحية، وتتحرك حركته عبر أنظمة مختلفة تساعد على فهم العوامل والمتغيرات البيولوجية المختلفة التي تؤثر عليه.
• ترتبط دورة الفوسفور بتوافر العناصر والمركبات الأخرى مثل النيتروجين والكبريت، حيث يتواجد الفوسفور في شكل مشترك مع عناصر أخرى في الطبيعة.
• تسمح دورة الفوسفور بتدفق الطاقة على شكل ATP عبر سلسلة الغذاء، حيث تحمل مركبات الفوسفور الطاقة الكيميائية المحتجزة من المنتجين إلى المستهلكين والمحللين.
• يُعد تحلل أو تمعدن الفوسفور إحدى العمليات التي تُستخدم في نظام إزالة النفايات الطبيعية.
• تُسهم دورة الفوسفور في زيادة توافر الفوسفورفي التربة لدعم نمو النباتات وتحسين خصوبة التربة.
• فهم آلية دورة الفوسفور يساعد في فهم فسيولوجيا الكائنات الحية الدقيقة المختلفة المشاركة في هذه العملية.