Ciclo do fósforo: características, etapas, alterações, importância - Ciência - 2023

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o ciclo de fósforo É o armazenamento e a circulação deste elemento através da hidrosfera, da litosfera, dos organismos vivos e da atmosfera. É um ciclo biogeoquímico do tipo sedimentar cuja fase de armazenamento ocorre principalmente no fundo do mar.

O ciclo começa com a exposição das rochas fosfáticas à ação erosiva da água, do vento e de organismos vivos. Quando a rocha se desgasta, ela se fragmenta e carrega as partículas que carregam os fosfatos, que são incorporados ao solo ou arrastados para os corpos d'água.

O fósforo absorvido como fosfatos pelas plantas através de suas raízes é integrado ao corpo e usado no metabolismo. Assim, passa da fase geológica do ciclo para a fase biológica onde circula pelos alimentos ou teias tróficas.

Este estágio começa quando animais herbívoros consomem plantas e obtêm fósforo delas. Esse elemento então passa para os carnívoros que se alimentam dos herbívoros e retorna ao solo por meio de excrementos ou quando os organismos morrem e se decompõem.

Por outro lado, o fósforo na forma de fosfato é arrastado para lagos e oceanos, passando para a sua fase hidrológica. Além disso, os fosfatos dissolvidos na água passam para o estágio biológico quando são absorvidos pelo fitoplâncton e entram nas cadeias alimentares marinhas.

Posteriormente, o fósforo é liberado por meio de excrementos ou decomposição de seres vivos e é novamente integrado ao estágio hidrológico. Nessa fase, pode circular com as correntes oceânicas ou se depositar nos sedimentos do fundo do oceano.

Quando o fósforo vai para o fundo do mar, as camadas de sedimentos se acumulam e as camadas inferiores acabam enterradas em grandes profundidades. Aqui são produzidas altas pressões e temperaturas que formam uma nova rocha rica em fósforo que será exposta novamente para dar continuidade ao ciclo.

Este ciclo pode ser alterado pela atividade humana devido à incorporação de quantidades extras de fósforo poluindo o meio ambiente que causam eutrofização.

Caracteristicas

O jogo

Este é um elemento químico não metálico representado pelo símbolo P e que não é puro por natureza porque se oxida rapidamente. Quando esse processo ocorre, ele libera energia térmica e produz luz, por isso recebeu o nome de fósforo ("portador de luz" em grego).

Na natureza, ele é encontrado na forma de moléculas de fósforo inorgânicas ou como parte de organismos vivos.

Seu ciclo

O ciclo do fósforo é um ciclo biogeoquímico sedimentar intimamente relacionado ao ciclo da água, carbono, cálcio, ferro e alumínio. É denominado sedimentar porque a maior parte de suas reservas está em sedimentos marinhos e nas rochas fosfáticas da crosta terrestre.

Exposição

Rochas de fosfato que se formam nas profundezas da Terra são trazidas à superfície da Terra pelos movimentos das placas tectônicas. Quando isso acontece, eles ficam expostos à ação de agentes físicos, como chuva e vento, além de biológicos.

Outra forma de liberar o fósforo de seu armazenamento subterrâneo é por meio da atividade vulcânica, também causada por movimentos tectônicos.

Erosão

Como as rochas fosfáticas são expostas ao ambiente externo na superfície da Terra, ocorre o processo de erosão. Dessa forma, a rocha se racha e se fragmenta por diferenças de temperatura, chuva, vento e ação dos seres vivos, e o fósforo passa a fazer parte do solo ou se desloca para outros lugares.

Transporte

O principal agente erosivo é a água, que transfere o fósforo para outros pontos da litosfera e, finalmente, para os oceanos.

Absorção e liberação biológica

A maior parte do fósforo do solo está na forma insolúvel e, portanto, não pode ser usado pelas plantas. Esse fósforo está ligado a partículas de argila, hidróxidos de ferro e alumínio ou na forma de cálcio, férrico ou outro fosfato.

Assim, em um hectare de solo pode haver entre 2 e 10 toneladas de fósforo, mas as plantas podem usar apenas 3 a 15 Kg. O fósforo solúvel é absorvido pelas raízes e passa para o corpo da planta onde é usado em vários processos metabólicos.

O fósforo está integrado na estrutura das plantas, formando proteínas, ATP, DNA e outras moléculas. Da mesma forma, quando se dissolve na água do mar, é absorvido pelo fitoplâncton nos oceanos.

O fósforo passa a fazer parte das cadeias tróficas quando as plantas e o fitoplâncton são consumidos pelos herbívoros e estes pelos carnívoros. Mais tarde, é liberado dos organismos vivos por meio de seus excrementos ou quando morrem.

Sedimentação e acumulação

O fósforo dos oceanos é depositado no fundo do mar, passando a fazer parte do sedimento que será depositado em camadas sucessivas.

Litificação e armazenamento

As rochas são formadas quando os sedimentos nas partes mais profundas da crosta terrestre são submetidos a altas pressões e temperaturas (litificação). Isso ocorre porque o peso dos sedimentos superiores faz com que os inferiores se compactem.

As partículas que compõem as rochas se mantêm unidas graças à cristalização de óxidos, sílica e outras substâncias, processo conhecido como cimentação. Dessa forma, formam-se as chamadas rochas sedimentares, entre as quais está o fosforito, que contém até 20-30% de fosfatos.

Se as rochas sedimentares são submetidas a processos de maior temperatura e pressão, elas se dissolvem, formando rochas metamórficas e ígneas (18%). Também existem fosfatos nas rochas calcárias até 0,18% e mesmo nas rochas areníticas até 0,27%.

Tempo de ciclo

A velocidade com que uma molécula de fósforo passa pelo ciclo depende do tipo de reservatório considerado. Por exemplo, em águas costeiras, uma molécula de fósforo pode ser mobilizada a cada 9 meses e em sedimentos marinhos profundos pode levar mais de 11.000 anos.

Estágios do ciclo do fósforo

A maior reciclagem de fósforo ocorre entre os organismos vivos e a água ou o solo, dependendo do tipo de ecossistema. Ele passa por três fases, que são:

- geológico

As reservas de fósforo mais importantes nesta fase do ciclo encontram-se nos sedimentos marinhos e no solo. Também está presente nas rochas fosfáticas do subsolo e nos excrementos de aves marinhas (guano).

As rochas fosfáticas são formadas a partir de sedimentos marinhos, que são rochas sedimentares que contêm até 30% de fosfatos. Quando sofrem erosão, os fosfatos passam a fazer parte do solo.

Da mesma forma, a erosão do solo e das rochas arrasta os fosfatos para os corpos d'água e acaba atingindo o oceano onde são absorvidos por organismos marinhos. Por outro lado, uma proporção relativamente baixa de fosfatos no solo se dissolvem na água e são absorvidos pelas plantas.

- Hidrológico

A etapa hidrológica do ciclo do fósforo mantém um intercâmbio permanente com o continente e com os organismos que habitam o mundo aquático. A maior quantidade de fósforo é encontrada nas águas profundas do oceano como fosfato dissolvido.

O fósforo presente nas águas superficiais é absorvido pelos organismos vivos e, portanto, passa a fazer parte do estágio biológico.

Ingressos

Estima-se que cerca de 10 milhões de toneladas de fósforo entrem nos corpos d'água anualmente. Entra na fase hidrológica arrastada pelas correntes hídricas, principalmente pelo escoamento das águas pluviais.

Desta forma chega aos rios e daí aos lagos e oceanos, bem como uma pequena percentagem da poeira atmosférica que se deposita nos oceanos ou noutros corpos d'água.

Circulação

O fósforo circula nos oceanos especialmente nas camadas inferiores mais frias, porém nas áreas de ressurgência ele atinge a superfície. As ressurgências são áreas onde sobem profundas águas frias, carregando fosfatos e outros nutrientes.

Nessas áreas, a disponibilidade de fosfatos é abundante, o que favorece o desenvolvimento do fitoplâncton que atrai grande quantidade de peixes que dele se alimentam.

Partidas

Como o fósforo não forma compostos voláteis (gases) no oceano, ele não pode ser trocado diretamente com a atmosfera. Portanto, as únicas saídas da fase hidrológica são a formação rochosa ou a pesca (por aves marinhas ou ação humana).

No primeiro caso, o fósforo dissolvido no mar ou de excrementos ou cadáveres de seres vivos, é depositado no fundo do mar. Com o tempo, esses sedimentos são recobertos por outras camadas e se consolidam como rochas de fosfato que mais tarde serão expostas à superfície terrestre.

Por sua vez, as aves marinhas consomem peixes e carregam fósforo para a terra por meio de seus excrementos (guano) ou quando morrem. Enquanto os humanos extraem grandes quantidades de fósforo dos oceanos por meio da pesca, já os ossos dos peixes são compostos por 35% desse elemento.

- Biológico

Uma vez que o fósforo entra nas cadeias tróficas ou cadeias alimentares, ele faz parte do estágio biológico do ciclo do fósforo. Isso começa quando os fosfatos absorvidos pelas plantas ou pelo fitoplâncton, formam proteínas e outras moléculas vitais.

O fósforo então circula quando as plantas e o fitoplâncton são consumidos pelos herbívoros e estes pelos carnívoros. Em seguida, ele se move através dos excrementos e pela decomposição dos corpos de organismos mortos por bactérias e fungos.

Embora a quantidade de fósforo na fase biológica seja relativamente baixa, ele desempenha um papel fundamental. Assim, cerca de 80% do fósforo total do corpo de um ser vivo é formado por hidroxiapatita (Ca5 (PO4) 3 OH).

Este mineral constitui cerca de 70% dos ossos dos vertebrados e o esmalte dentário também é constituído por uma elevada proporção deste mineral fosfato.

Partidas

A partir desta fase, o fósforo continua o seu ciclo rumo às fases hidrológica e geológica, passando pela morte dos organismos ou dos seus excrementos. Da mesma forma, os humanos intervêm no ciclo do fósforo, extraindo-o da terra e do mar para usá-lo como matéria-prima industrial ou como fertilizante.

Guano

Uma importante fonte de fósforo da fase biológica são os excrementos das aves marinhas, denominados guano, que contêm aproximadamente 4% de fosfatos.

As aves marinhas que se alimentam de peixes formam grandes colônias costeiras e seus excrementos se acumulam em enormes quantidades em seus habitats. Esses excrementos são especialmente ricos em fosfatos e têm sido usados por humanos como fertilizante.

Alterações

A alteração fundamental do ciclo do fósforo é sua aceleração devido à atividade humana. Os fosfatos são um dos principais poluentes das águas residuárias, causando alterações no ciclo do fósforo ao incorporar quantidades extras aos ecossistemas.

Eutrofização

Os fosfatos são incorporados ao esgoto devido ao uso de detergentes que incorporam fosfato trissódico. Esses compostos, quando combinados com a água, formam fosfatos assimiláveis pelos seres vivos.

À medida que grandes quantidades desses fosfatos assimiláveis entram, as populações de algas e plantas aquáticas aumentam consideravelmente. Esse desequilíbrio ecológico acaba consumindo o oxigênio dissolvido na água, causando a morte de peixes e outros organismos.

Qualidade da água

O excesso de fosfatos na água afeta sua qualidade para consumo humano, reduzindo assim as fontes de água doce.

Importância

Essencial para a vida

O fósforo é uma parte central do ATP (trifosfato de adenosina), que é a molécula por meio da qual a energia é armazenada e transmitida nas células. Por outro lado, o DNA (ácido desoxirribonucléico), que é a molécula responsável pela transmissão da informação genética, inclui um grupo fosfato.

Dieta e saúde

O fósforo é um elemento essencial para a saúde, tendo em conta que é o segundo em abundância no organismo. É também um constituinte fundamental dos dentes e ossos, intimamente relacionado às vitaminas do complexo B.

Além disso, desempenha um papel importante no funcionamento dos rins, músculos (incluindo o coração) e no sistema nervoso (sinais nervosos).

Matéria-prima para a indústria

Na indústria, os fosfatos são usados para vários fins, por exemplo, na indústria alimentar, são usados como agentes antiaglomerantes e estabilizadores. O fósforo é um ingrediente chave na fabricação de fósforos, fogos de artifício e sinais luminosos.

Da mesma forma, é utilizado na produção de ligas metálicas, óleos industriais e como fosfato trissódico é utilizado em detergentes.

Fertilizantes

O fósforo é um componente importante em fertilizantes e fertilizantes usados na agricultura, especialmente útil para induzir a floração em plantações. A produção de fertilizantes é responsável por cerca de 90% da demanda por fosfatos.

Inseticidas

Os fosfatos orgânicos estão na forma de ésteres do ácido fosfórico e, na maioria dos casos, têm um efeito neurotóxico, razão pela qual são usados para fazer inseticidas.

Referências

Calow, P. (Ed.) (1998). A enciclopédia da ecologia e gestão ambiental.
Margalef, R. (1974). Ecologia. Edições Omega.
Miller, G. e TYLER, J.R. (1992). Ecologia e meio ambiente. Grupo Editorial Iberoamérica S.A. de C.V.
Odum, E.P. e Warrett, G.W. (2006). Fundamentos da ecologia. Quinta edição. Thomson.
Ruttenberg, K.C. (2003). O Ciclo Global do Fósforo. Tratado de Geoquímica.
Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P e Fang, J. (2016). O fósforo se acumula mais purificado do que o nitrogênio globalmente em ecossistemas de água doce sob impactos antropogênicos ”. Ecology Letters.