El ciclo biogeoquímico del fósforo viene sufriendo cada vez más interferencias humanas
Para comprender primero cómo funciona el ciclo del fósforo, debe conocer su componente principal: el fósforo (P). El fósforo es un elemento químico que reacciona muy fácilmente con otros. Por esta razón no se encuentra de forma natural sin estar vinculado a algún otro elemento. También es uno de los componentes más esenciales de la naturaleza; para que te hagas una idea, ocupa el segundo lugar (justo detrás del calcio) en abundancia en los tejidos humanos.
Funciones en el cuerpo
En los organismos, también es un componente esencial de las células, formando parte de las moléculas de ADN y ARN. Algunas de sus funciones en el organismo son:
- formar parte de la estructura de huesos y dientes (dándoles mayor fuerza);
- participar en reacciones con moléculas orgánicas formadas por hidrógeno, oxígeno y carbono (llamadas glicidas);
- actuar en la contracción muscular.
Lo más simple
El ciclo biogeoquímico (llamado así porque engloba tanto la parte química, geológica y biológica del ecosistema) del fósforo se considera uno de los más simples, y esto se debe a que este elemento no se encuentra en la atmósfera, sino que es Además, constituyente de rocas de la corteza terrestre. Por esta razón, su ciclo no está clasificado como atmosférico, como es el caso, por ejemplo, del ciclo del nitrógeno. En este caso, se clasifica como sedimentario.
Otro motivo que lleva a ser considerado el ciclo biogeoquímico más simple es que el único compuesto de fósforo realmente importante para los seres vivos es el fosfato, compuesto por la unión de un átomo de fósforo con tres de oxígeno (PO43-).
Grupos fosfato
En relación con las células vivas, una función importante de los grupos fosfato es su papel como almacén de energía. Esta energía se almacena en enlaces químicos de moléculas de ATP, trifosfato de adenosina, del metabolismo (o descomposición) de las moléculas de carbohidratos; un proceso que genera energía. Esta energía almacenada se puede transferir luego para realizar cualquier proceso celular.
Estos mismos grupos fosfato también pueden activar y desactivar enzimas celulares que catalizan varias reacciones químicas. Además, el fósforo también es importante para la formación de moléculas llamadas fosfolípidos, que son los componentes principales de las membranas celulares; membranas que rodean a las células externamente con tres funciones principales: recubrimiento, protección y permeabilidad selectiva (selecciona qué sustancias entran y salen de la célula).
El ciclo
El principal reservorio de fósforo en la naturaleza son las rocas, que solo se liberan a través de la meteorización. La meteorización es un conjunto de fenómenos (ya sean físicos, químicos o biológicos) que conducen a la ruptura y alteración de la composición química y mineralógica de las rocas, transformándolas en suelo, liberando fosfato.
Por ser un compuesto soluble, se transporta fácilmente a los ríos, lagos y océanos mediante el proceso de lixiviación (solubilización de los componentes químicos de una roca, mineral o suelo por la acción de un fluido, como la lluvia) o se incorpora a los organismos. viva.
Esta incorporación ocurre, en las plantas, por la absorción de fosfato a través del suelo. Por lo tanto, los organismos lo utilizan para formar compuestos de fosfato orgánico que son esenciales para la vida (en adelante, fosfato orgánico). En los organismos animales, el fosfato entra a través de la ingestión directa de agua y mediante la biomagnificación (un proceso en el que la concentración de un compuesto aumenta a lo largo de la cadena alimentaria).
La descomposición de la materia orgánica por la descomposición de organismos hace que el fosfato orgánico regrese al suelo y al agua en su forma inorgánica.
Los microorganismos que se encuentran en el suelo, a su vez, juegan un papel importante en el ciclo del fósforo y en su disponibilidad para las plantas a través de los siguientes factores:
- Incorporación de fósforo en materia orgánica microbiana;
- Solubilización de fósforo inorgánico;
- Asociación entre plantas y hongos;
- Mineralización de fósforo orgánico.
Incorporación de fósforo en materia orgánica microbiana
Cuando el fósforo se incorpora a los organismos vivos, se puede inmovilizar, es decir, se "atasca", y durante este período se interrumpe el ciclo de estas moléculas. Su liberación, para que el ciclo pueda continuar, puede ocurrir por los siguientes fenómenos:- Interrupción de células microbianas;
- Variaciones climáticas y manejo del suelo;
- Interacciones con la microfauna, que al alimentarse de microorganismos, liberan diversos nutrientes en el suelo.
La incorporación de fósforo a los organismos vivos tiene algunas ventajas. Por ejemplo, este proceso evita su fijación durante largos períodos en los minerales del suelo (de donde solo sería removido por la intemperie), aumentando la eficiencia de la fertilización fosfatada.
Solubilización de fósforo inorgánico
Las bacterias y los hongos, incluidas las micorrizas, excretan ácidos orgánicos que actúan disolviendo directamente el fósforo inorgánico.
- Muchos microorganismos del suelo se describen como capaces de disolver diferentes tipos de fosfatos de roca;
- El mayor mecanismo de solubilización es la acción de los ácidos orgánicos sintetizados por bacterias.
- Estos ácidos producidos por organismos son grandes generadores de iones H +, que son capaces de disolver el fosfato mineral y ponerlo a disposición de las plantas.
Asociación entre plantas y hongos
Ocurre a través de las micorrizas, que son bacterias asociadas a las raíces de las plantas que promueven el mutualismo entre las raíces de las plantas y los hongos del suelo, por lo que la planta proporciona energía y carbono a los hongos a través de la fotosíntesis, y estos regresan. favorecer absorbiendo los nutrientes minerales y transfiriéndolos a las raíces de las plantas.
Mineralización de fósforo orgánico
Además del fósforo de la materia orgánica microbiana, el papel de los microorganismos solubilizadores de fosfato y los hongos asociados a las raíces, la producción de enzimas por parte de algunos microorganismos y plantas es responsable de la mineralización del fósforo orgánico, que se transforma en fósforo orgánico. fósforo inorgánico.
Una vez en los lagos y mares, el fósforo, además de ser absorbido por los organismos, puede incorporarse a las rocas, cerrando el ciclo.
El ciclo del fósforo tiende a ser largo. Un solo átomo puede pasar hasta 100.000 años en ciclo, hasta que se asiente de nuevo generando las rocas. El fósforo puede permanecer asociado con los sedimentos durante más de 100 millones de años.
Problemas
Cada vez más, la actividad humana ha alterado el ciclo natural de este macronutriente, ya sea a través de actividades como la minería o el uso generalizado de fertilizantes.
El exceso de fósforo al ser lixiviado en cursos de agua termina aumentando la biodisponibilidad de este nutriente en el medio acuático y, como consecuencia, puede intensificar el desarrollo de algas. Un número creciente de algas en un lago, por ejemplo, reducirá la cantidad de luz que penetra en este ambiente (reduciendo drásticamente la zona trófica), dañando otros organismos locales. Este proceso se denomina eutrofización (puedes leer más sobre la influencia del uso de fertilizantes en el proceso de eutrofización en el artículo: "¿Qué son los fertilizantes?").
Vea también algunas fotos de este efecto:
