Круговорот фосфора

Значение фосфора для биосферы. Фосфор - составная часть важнейших для организмов органических соединений, например, таких как рибонуклеиновая (РНК) и дизоксирибонуклеиновая (ДНК) кислоты, входящих в состав слож­ных белков. Соединения, содержащие фосфор, играют существен­ную роль в дыхании и размножении организмов. При достатке фосфора повышается урожай, засухоустойчивость и морозоустой­чивость растений, увеличивается в них содержание ценных ве­ществ: крахмала в картофеле, сахарозы в свекле и т.п. Недостаток фосфора ограничивает продуктивность растительности в большей степени, чем недостаток любых других веществ, исключая воду.

Усвояемые соединения фосфора. Растения используют фос­фор из почвенного раствора в виде соединений фосфорной кисло­ты - ионов Н2РО4 , НР04 . В почве их образуют три группы ус­вояемых фосфорных соединений: природные, органические и про­мышленные.

В земной коре фосфора довольно много - около 0,1% по мас­се. Разведанные запасы фосфатного сырья составляют около 26 млрд т. Известно примерно 120 фосфорсодержащих минералов: апатит, фосфориты, фосфаты алюминия, железа, магния и др. Од­нако все они трудно растворимы в воде и, следовательно, малоэф­фективны. Для растений фосфорные соединения доступны только после их дефосфорилирования - ферментативного расщепления организмами почвы. Доля такого фосфора в питании растений со­ставляет 20-60%. Промышленность выпускает фосфорные удобре­ния, которые хорошо усваиваются растениями. Это двойной су­перфосфат Са(Н2Р04)2-Н20, фосфат аммония, нитрофоска и др.

Круговорот фосфора: а) усвоение растениями (продуцента­ми); б) потребление животными (консументами), редуцентами; в) дефосфорилирование (процесс отщепления остатка фосфорной кислоты от фосфорсодержащих органических соединений, играющий важную роль в энергетическом обмене клеток) . В природном круговороте фосфора имеется существенный его дефицит, около 2 млн. т в год. Это потери его растворимых соединений, включенных в природный круговорот воды. Достигая с водой океана, они теряются на его дне в отложе­ниях. В круговорот из океана возвращается лишь около 60 тыс. т фосфора в год в виде прибрежного гуано (помет и останки птиц, питающихся рыбой) и рыбной муки из выловленной рыбы. Счита­ется, что круговорот фосфора - единственный в природе пример простого незамкнутого цикла.

Человек, производя фосфорные во­дорастворимые удобрения, ускоряет убыль природных фосфатов, расходуя около 3 млн. т в год апатита и фосфоритов. При таком рас­ходе их хватит примерно на 10 тыс. лет.

Рисунок 22 – Круговорот фосфора

Круговорот серы

Сера, как и фосфор, имеет огромное биологическое значение, т.к. входит в состав аминокислот, белков и т.д.

Она попадает в биосферу следующими путями:

1. В почву – в результате естественного разложения горных пород (серы колчедан, медный колчедан), а также как продукт разложения органических веществ, в основном растительного происхождения. Через корни сера поступает в растения. Часть серы окисляется до сульфатов, образуя месторождения гипса, который, разрушаясь вступает в новый круговорот серы.

2. В организме животных она содержится в малых количествах и попадает в них с кормом.

3. Вулканы выбрасывают серу в виде серного ангидрида, сернистого газа и элементарной серы.

4. В болотах присутствует большое количество сульфатов, которые переводятся сульфатобактериями в сероводород, поступающий в атмосферу.

5. На дне морей в результате антропогенного загрязнения в анаэробных условиях образуется сероводород, выпадающий в виде осадочных пород в присутствии железа, и медленно накапливается в глубоко лежащих осадочных породах.