Круговорот фосфора

Видео: Круговорот азота в природе

Фосфор – один из важнейших химических элементов, участвующих в развитии живых организмов. Он входит в состав протоплазмы и большинства животных и растительных белков. Человеку фосфор жизненно необходим для полноценного развития органов и тканей, а также для обеспечения нормальной работы мозга. Недаром академик А. Е. Ферсман назвал его элементом жизни и мысли.

Круговорот фосфора в биосфере состоит из нескольких главных звеньев - это горные породы, почва, растения и животные организмы. Источником большинства фосфорсодержащих соединений в природе является минерал апатит, в состав которого входит от 5 до 36% оксида фосфора. Кристаллики апатита встречаются в магматических породах и в местах их контакта с осадочными. Значительные запасы этого минерала обнаружены в Бразилии и Норвегии, а крупнейшее месторождение находится в Хибинах (Кольский полуостров).

В процессе выветривания, происходящего под влиянием атмосферных условий, почвенных кислот, живых организмов, апатиты разрушаются и вовлекаются в биохимический круговорот фосфора, охватывающий био-, гидро- и литосферу.

Растения поглощают из растворенных фосфатов анионы фосфорной кислоты и накапливают элемент главным образом в генеративных органах – плодах и семенах. Разные части растений употребляют в пищу животные и люди, и круговорот фосфора продолжается.

В любом животном организме постоянно происходят физиологические процессы, связанные с расщеплением, синтезом и прочими химическими превращениями фосфорсодержащих соединений. У млекопитающих этот элемент содержится в белках крови, молока, нервной, костной и мозговой тканей. Также он присутствует в составе нуклеиновых кислот – соединений, участвующих в процессах передачи наследственной информации. После гибели животных организмов круговорот фосфора замыкается - элемент возвращается в литосферу, выпадая из биохимического цикла. При определенных условиях (например, при резкой смене климатических условий, при колебаниях солености, температуры, кислотности воды и пр.) происходит массовая гибель организмов и скопление их остатков на морском дне. В результате формируются новые месторождения фосфорсодержащих горных пород осадочного происхождения (например, фосфоритов). Со временем органогенные породы - биолиты - становятся новым источником этого элемента в биогенном цикле.

Видео: Круговорот энергии 15

Как и во все круговороты веществ в природе, в данный процесс энергично вмешивается человек. Фосфор и его соединения используются в металлургии, химической промышленности, при производстве моющих средств, спичек и лекарственных препаратов. Но главным потребителем фосфатов является сельское хозяйство. Этот элемент необходим растениям для полноценного цветения и плодоношения, он повышает зимостойкость и участвует в развитии корневой системы. Но на окультуренных почвах запас фосфора постепенно истощается, в связи с чем возникает необходимость внесения удобрений, для производства которых используются все те же фосфориты и апатиты.

Таким образом, в круговорот фосфора включаются новые звенья антропогенного характера – промышленность и сельское хозяйство. Деятельность человека направлена на увеличение концентрации этого элемента в окружающей среде. Это явление, названное учеными фосфатизацией суши, происходит за счет вылова морепродуктов и добычи фосфорсодержащих полезных ископаемых с последующим использованием в разных отраслях агропромышленного комплекса. Наиболее интенсивно фосфатизация развивается в промышленно развитых регионах с высокой плотностью населения. В малонаселенных областях и в районах добычи апатитов и фосфоритов наблюдается, наоборот, дефосфатизация.