SIKLUS FOSFOR: KARAKTERISTIK, TAHAPAN, PERUBAHAN, KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2025

The siklus fosfor adalah penyimpanan dan sirkulasi elemen ini melalui hidrosfer, litosfer, organisme hidup, dan suasana. Ini adalah siklus biogeokimia tipe sedimen yang fase penyimpanannya terjadi terutama di dasar laut.

Siklus ini dimulai dengan paparan batuan fosfat terhadap aksi erosif air, angin, dan organisme hidup. Ketika batu aus, ia memecah dan menyeret partikel yang membawa fosfat, yang dimasukkan ke dalam tanah atau terseret ke dalam badan air.

Siklus fosfor lengkap. Sumber: BonniemfIncorporates bekerja oleh NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fosfor diserap sebagai fosfat oleh tanaman melalui akarnya diintegrasikan ke dalam tubuh Anda dan digunakan dalam metabolisme. Jadi, ia berpindah dari tahap geologis dari siklus ke tahap biologis di mana ia bersirkulasi melalui makanan atau jaring trofik.

Tahap ini dimulai ketika hewan herbivora mengkonsumsi tumbuhan dan memperoleh fosfor darinya. Unsur ini kemudian berpindah ke karnivora yang memakan herbivora dan kembali ke tanah melalui kotoran atau ketika organisme mati dan membusuk.

Di sisi lain, fosfor dalam bentuk fosfat ditarik ke dalam danau dan lautan, melewati tahap hidrologisnya. Selain itu, fosfat yang terlarut dalam air lolos ke tahap biologis ketika diserap oleh fitoplankton dan memasuki jaring makanan laut.

Selanjutnya, fosfor dilepaskan melalui ekskreta atau pembusukan makhluk hidup dan diintegrasikan kembali ke dalam tahap hidrologi. Pada fase ini dapat bersirkulasi dengan arus laut atau mengendap di sedimen dasar laut.

Ketika fosfor masuk ke dasar laut, lapisan sedimen menumpuk dan lapisan bawah akhirnya terkubur di kedalaman yang sangat dalam. Di sini dihasilkan tekanan dan suhu tinggi yang membentuk batuan baru yang kaya fosfor yang akan terekspos kembali untuk melanjutkan siklus.

Siklus ini dapat diubah oleh aktivitas manusia karena penggabungan jumlah ekstra fosfor yang mencemari lingkungan yang menyebabkan eutrofikasi.

karakteristik

Pertandingan

Ini adalah unsur kimia non-logam yang diwakili oleh simbol P dan tidak murni di alam karena teroksidasi dengan cepat. Ketika proses ini terjadi, ia melepaskan energi panas dan menghasilkan cahaya, itulah sebabnya ia diberi nama fosfor ("pembawa cahaya" dalam bahasa Yunani).

Di alam itu ditemukan dalam bentuk molekul fosfor anorganik atau sebagai bagian dari organisme hidup.

Siklus Anda

Siklus fosfor merupakan siklus biogeokimia sedimen yang berkaitan erat dengan siklus air, karbon, kalsium, besi dan aluminium. Disebut sedimen karena sebagian besar cadangannya ada di sedimen laut dan batuan fosfat di kerak bumi.

Eksposisi

Batuan fosfat yang terbentuk di kedalaman bumi, dibawa ke permukaan bumi oleh pergerakan lempeng tektonik. Ketika ini terjadi, mereka terpapar pada aksi agen fisik seperti hujan dan angin, serta biologis.

Batuan fosfat. Sumber: David Stanley dari Nanaimo, Kanada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Cara lain untuk melepaskan fosfor dari penyimpanan bawah tanahnya adalah melalui aktivitas vulkanik yang juga disebabkan oleh gerakan tektonik.

Erosi

Saat batuan fosfat terpapar ke lingkungan luar di permukaan bumi, proses erosi terjadi. Dengan demikian, batuan tersebut retak dan terfragmentasi oleh perbedaan suhu, hujan, angin dan tindakan makhluk hidup, dan fosfor menjadi bagian dari tanah atau berpindah ke situs lain.

Mengangkut

Agen erosif utama adalah air, yang mentransfer fosfor ke titik lain di litosfer dan akhirnya ke lautan.

Penyerapan dan pelepasan biologis

Sebagian besar fosfor di dalam tanah berada dalam bentuk yang tidak larut sehingga tidak dapat digunakan oleh tanaman. Fosfor ini melekat pada partikel tanah liat, besi dan aluminium hidroksida atau dalam bentuk kalsium, besi atau fosfat lainnya.

Jadi, dalam satu hektar tanah mungkin terdapat antara 2 dan 10 ton fosfor, tetapi tanaman hanya dapat menggunakan 3 sampai 15 kg. Fosfor larut diserap melalui akar dan masuk ke dalam tubuh tanaman di mana ia digunakan untuk berbagai proses metabolisme.

Fosfor diintegrasikan ke dalam struktur tumbuhan, membentuk protein, ATP, DNA, dan molekul lainnya. Demikian pula ketika larut dalam air laut, ia diserap oleh fitoplankton di lautan.

Fosfor menjadi bagian dari rantai trofik ketika tumbuhan dan fitoplankton dikonsumsi oleh herbivora dan karnivora. Kemudian, dilepaskan dari organisme hidup baik melalui kotorannya atau saat mereka mati.

Sedimentasi dan akumulasi

Fosfor di lautan diendapkan di dasar laut, menjadi bagian dari sedimen yang akan diendapkan dalam lapisan-lapisan berikutnya.

Litifikasi dan penyimpanan

Batuan terbentuk ketika sedimen di bagian terdalam kerak bumi mengalami tekanan dan suhu tinggi (litifikasi). Hal ini terjadi karena berat sedimen atas menyebabkan sedimen yang lebih rendah memadat.

Partikel-partikel yang membentuk bebatuan disatukan berkat kristalisasi oksida, silika, dan zat lain, suatu proses yang dikenal sebagai sementasi. Dengan cara ini, batuan sedimen terbentuk, di antaranya adalah fosfor, yang mengandung hingga 20-30% fosfat.

Jika batuan sedimen mengalami proses suhu dan tekanan yang lebih tinggi, mereka larut, membentuk bagian dari batuan metamorf dan beku (18%). Pada batuan kapur juga terdapat fosfat hingga 0,18% dan bahkan pada batuan batupasir hingga 0,27%.

Waktu siklus

Kecepatan molekul fosfor menyelesaikan siklusnya bergantung pada jenis reservoir yang dipertimbangkan. Misalnya, di perairan pesisir, molekul fosfor dapat dimobilisasi setiap 9 bulan dan di sedimen laut dalam dapat memakan waktu lebih dari 11.000 tahun.

Tahapan siklus fosfor

Daur ulang fosfor terbesar terjadi antara organisme hidup dan air atau tanah tergantung pada jenis ekosistem. Ini melalui tiga tahap, yaitu:

- Geologi

Cadangan fosfor terpenting pada tahap siklus ini ditemukan di sedimen laut dan tanah. Ia juga hadir di batuan fosfat di bawah tanah dan di kotoran burung laut (guano).

Batuan fosfat terbentuk dari sedimen laut, yaitu batuan sedimen yang mengandung fosfat hingga 30%. Saat terkikis, fosfat menjadi bagian dari tanah.

Demikian pula, erosi tanah dan batuan menyeret fosfat ke dalam badan air dan akhirnya mencapai laut di mana mereka diserap oleh organisme laut. Di sisi lain, proporsi fosfat yang relatif rendah dalam tanah larut dalam air dan diserap oleh tanaman.

- Hidrologi

Tahap hidrologi dari siklus fosfor mempertahankan pertukaran permanen dengan daratan dan dengan organisme yang menghuni dunia akuatik. Jumlah fosfor terbesar ditemukan di perairan laut dalam sebagai fosfat terlarut.

Fosfor yang ada di air permukaan diserap oleh organisme hidup dan karenanya menjadi bagian dari tahap biologis.

Tiket

Diperkirakan sekitar 10 juta ton fosfor memasuki badan air setiap tahun. Ia memasuki tahap hidrologi yang terseret oleh arus air, terutama oleh limpasan dari air hujan.

Dengan cara ini ia mencapai sungai dan dari sana ke danau dan samudra, serta sebagian kecil dari debu atmosfer yang mengendap di samudra atau badan air lainnya.

Sirkulasi

Fosfor bersirkulasi di lautan terutama di lapisan bawah yang lebih dingin, namun di daerah upwelling ia mencapai permukaan. Upwellings adalah area di mana air dingin yang dalam naik, membawa fosfat dan nutrisi lainnya.

Di daerah ini, ketersediaan fosfat melimpah, yang mendukung perkembangan fitoplankton yang menarik banyak ikan yang memakannya.

Keberangkatan

Karena fosfor tidak membentuk senyawa volatil (gas) di laut, ia tidak dapat ditukar secara langsung dengan atmosfer. Oleh karena itu, satu-satunya jalan keluar dari tahap hidrologi adalah pembentukan batu atau penangkapan ikan (oleh burung laut atau tindakan manusia).

Dalam kasus pertama, fosfor terlarut di laut atau dari kotoran atau mayat makhluk hidup, diendapkan di dasar laut. Seiring berjalannya waktu, sedimen tersebut tertutup oleh lapisan lain dan berkonsolidasi menjadi batuan fosfat yang nantinya akan terekspos ke permukaan bumi.

Sementara itu, burung laut memakan ikan dan membawa fosfor ke darat melalui kotorannya (guano) atau dengan cara mati. Sementara manusia mengekstraksi sejumlah besar fosfor dari lautan melalui penangkapan ikan karena tulang ikan terdiri dari 35% elemen ini.

- Biologis

Begitu fosfor memasuki rantai trofik atau rantai makanan, itu adalah bagian dari tahap biologis siklus fosfor. Ini dimulai ketika fosfat diserap oleh tumbuhan atau oleh fitoplankton, membentuk protein dan molekul vital lainnya.

Fosfor kemudian bersirkulasi ketika tumbuhan dan fitoplankton dikonsumsi oleh herbivora dan karnivora. Kemudian bergerak melalui kotoran dan dengan penguraian tubuh organisme mati oleh bakteri dan jamur.

Meski jumlah fosfor dalam tahap biologis relatif rendah, ia memainkan peran mendasar. Jadi, sekitar 80% dari total fosfor dalam tubuh makhluk hidup terdiri dari hidroksiapatit (Ca5 (PO4) 3 OH).

Mineral ini menyusun sekitar 70% tulang vertebrata dan enamel gigi juga terdiri dari sebagian besar mineral fosfat ini.

Keberangkatan

Dari tahap ini, fosfor melanjutkan siklusnya menuju tahap hidrologi dan geologis, melalui kematian organisme atau kotorannya. Begitu pula manusia mengintervensi siklus fosfor dengan mengekstraksi dari darat dan laut untuk digunakan sebagai bahan baku industri atau sebagai pupuk.

Pupuk dr tahi burung

Sumber penting fosfor dari tahap biologis adalah kotoran burung laut, yang disebut guano, yang mengandung sekitar 4% fosfat.

Akumulasi Guano. Sumber: Alex Proimos dari Sydney, Australia / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Burung laut yang memakan ikan membentuk koloni pesisir yang besar dan kotorannya terakumulasi dalam jumlah yang sangat besar di habitatnya. Kotoran ini sangat kaya akan fosfat dan telah digunakan oleh manusia sebagai pupuk.

Perubahan

Perubahan mendasar dari siklus fosfor adalah percepatannya karena aktivitas manusia. Fosfat adalah salah satu polutan utama dalam air limbah, menyebabkan perubahan pada siklus fosfor dengan memasukkan jumlah ekstra ke dalam ekosistem.

Eutrofikasi

Fosfat dimasukkan ke dalam limbah karena penggunaan deterjen yang mengandung trisodium fosfat. Senyawa ini bila dikombinasikan dengan air, membentuk fosfat yang dapat diasimilasi oleh makhluk hidup.

Eutrofikasi. Sumber: F. lamiot (karya sendiri) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Ketika sejumlah besar fosfat yang dapat diasimilasikan ini masuk, populasi alga dan tanaman air meningkat pesat. Ketidakseimbangan ekologi ini akhirnya memakan oksigen terlarut di dalam air, menyebabkan kematian ikan dan organisme lainnya.

Kualitas air

Kelebihan fosfat di dalam air mempengaruhi kualitasnya untuk dikonsumsi manusia, sehingga mengurangi sumber air tawar.

Pentingnya

Penting untuk kehidupan

Fosfor adalah bagian pusat dari ATP (adenosine triphosphate), yang merupakan molekul tempat energi disimpan dan ditransmisikan dalam sel. Di sisi lain, DNA (asam deoksiribonukleat), yang merupakan molekul yang bertanggung jawab untuk transmisi informasi genetik, termasuk gugus fosfat.

Diet dan kesehatan

Fosfor adalah elemen penting untuk kesehatan, mengingat itu adalah yang kedua dalam kelimpahan tubuh. Ini juga merupakan penyusun dasar gigi dan tulang, yang terkait erat dengan vitamin B kompleks.

Selain itu, ia memainkan peran penting dalam fungsi ginjal, otot (termasuk jantung), dan sistem saraf (sinyal saraf).

Bahan baku industri

Dalam industri fosfat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya dalam industri makanan digunakan sebagai agen anticaking dan stabilisator. Fosfor adalah bahan utama dalam pembuatan korek api, kembang api, dan sinyal cahaya.

Demikian pula, digunakan dalam produksi paduan logam, minyak industri dan sebagai trisodium fosfat digunakan dalam deterjen.

Pupuk

Fosfor merupakan komponen penting dalam pupuk dan pupuk yang digunakan dalam pertanian, terutama berguna untuk memicu pembungaan pada tanaman. Produksi pupuk bertanggung jawab atas sekitar 90% dari kebutuhan fosfat.

Insektisida

Fosfat organik dalam bentuk ester asam fosfat dan dalam banyak kasus memiliki efek neurotoksik, itulah sebabnya mereka digunakan untuk membuat insektisida.

Referensi

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ensiklopedia ekologi dan pengelolaan lingkungan.
2. Margalef, R. (1974). Ekologi. Edisi Omega.
3. Miller, G. dan TYLER, JR (1992). Ekologi dan Lingkungan. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
4. Odum, EP dan Warrett, GW (2006). Dasar-dasar ekologi. Edisi kelima. Thomson.
5. Ruttenberg, KC (2003). Siklus Fosfor Global. Risalah tentang Geokimia.
6. Yan, Z., Han, W., Peñuelas, J., Sardans, J., Elser, J., Du, E., Reich, P dan Fang, J. (2016). Fosfor terakumulasi lebih buruk daripada nitrogen secara global di ekosistem air tawar di bawah dampak antropogenik ”. Surat Ekologi.