Siklus Fosfor: Pengertian, Tahapan, fungsi dan Peranan

Siklus fosfor adalah siklus biogeokimia yang menggambarkan pergerakan unsur kimia ini dalam suatu ekosistem. Makhluk hidup mengambil fosfor dalam bentuk fosfat dari batuan fosfat, yang oleh pelapukan memecah dan melepaskan fosfat. Ini melewati tumbuhan melalui tanah dan kemudian melewati hewan. Ketika ini diekskresikan, pengurai bertindak dengan memproduksi fosfat lagi.

Sebagian dari fosfat ini dibawa oleh air ke laut, di mana mereka dibawa oleh ganggang, ikan dan burung laut, yang menghasilkan guano, yang digunakan sebagai pupuk di bidang pertanian karena melepaskan sejumlah besar fosfat. Sisa-sisa hewan laut menimbulkan batuan fosfat di dasar laut, yang muncul dari gerakan orogenik.

Fosfor adalah nutrisi mineral penting untuk semua tanaman dan hewan. Fosfor ditemukan dalam air, tanah dan sedimen, tidak dapat ditemukan di udara dalam bentuk gas seperti senyawa lain dari siklus materi. Siklus fosfor didefinisikan sebagai siklus biogeokimia yang menggambarkan pergerakan fosfor melalui bidang ekosistem yaitu melalui litosfer, hidrosfer dan biosfer. Fosfor adalah nutrisi mineral penting untuk semua tanaman dan hewan.

Fosfor membentuk ion sebagai fosfat dan fosfat hidrogen. Fosfat ini adalah bagian penting dari molekul DNA dan juga merupakan bagian dari molekul yang menyimpan energi seperti ATP dan ADP dan juga molekul lemak pada membran sel. Fosfor juga merupakan bahan penyusun bangunan dari bagian-bagian tertentu seperti tulang dan gigi pada manusia dan hewan.

Fosfor ditemukan dalam air, tanah dan sedimen, tidak dapat ditemukan di udara dalam bentuk gas seperti senyawa lain dari siklus materi. Hal ini ditemukan terutama berputar melalui tanah, sedimen dan air.

Siklus fosfor adalah paling lambat dari siklus biogeokimia. Fosfor memasuki lingkungan dari batu dan dari deposit. Batuan fosfat komersial dikenal sebagai apatit dan deposit lainnya dari fosil tulang atau kotoran burung. Pelapukan batuan melepaskan fosfor sebagai ion yang larut dalam air. Tanaman terestrial membutuhkan fosfat sebagai pupuk dalam bentuk nutrisi.

Definisi

Siklus fosfor didefinisikan sebagai siklus biogeokimia yang menggambarkan pergerakan fosfor melalui bidang ekosistem yaitu melalui litosfer, hidrosfer dan biosfer. Udara tidak memiliki peran penting dalam siklus fosfor sebagai senyawa fosfor dan berbasis fosfor biasanya dalam bentuk padat dalam rentang suhu yang khas.

Fosfor dilepaskan dari batu dan ke tanah, di mana ia digunakan oleh tanaman untuk melakukan fungsi vitalnya. Hewan mendapatkan fosfor dengan memakan tanaman atau hewan lain yang telah mereka konsumsi. Dalam dekomposisi bakteri pada karkas, fosfor dilepaskan dalam bentuk ortofosfat (H3PO4) yang dapat digunakan langsung oleh sayuran hijau, membentuk fosfat organik (biomassa tanaman), hujan dapat membawa fosfat ini ke akuifer atau lautan. . Siklus fosfor berbeda dari karbon, nitrogen, dan belerang dalam satu hal utama. Fosfor tidak membentuk senyawa volatil yang memungkinkannya untuk berpindah dari lautan ke atmosfer dan dari sana kembali ke daratan. Begitu sampai di laut, hanya ada dua mekanisme untuk mendaur ulang fosfor dari laut ke ekosistem terestrial. Salah satunya adalah melalui burung laut yang mengumpulkan fosfor yang melewati rantai makanan laut dan yang dapat mengembalikannya ke tanah kering di kotorannya. Selain aktivitas hewan-hewan ini, ada kemungkinan penghapusan sedimen secara geologis dari laut ke daratan, suatu proses yang diukur dalam ribuan tahun.

Manusia juga memobilisasi fosfor ketika ia mengeksploitasi batuan yang mengandung fosfat.

Proporsi fosfor dalam materi hidup relatif kecil, tetapi peran yang dimainkannya sangat penting. Ini adalah komponen asam nukleat seperti DNA. 1 Banyak perantara dalam fotosintesis dan respirasi seluler dikombinasikan dengan fosfor, dan atom fosfor memberikan dasar untuk pembentukan ikatan ATP berenergi tinggi, juga ditemukan pada tulang dan gigi. binatang. Elemen ini pada tabel periodik bernama “P”.

Tahap

Proses siklus fosfor adalah sebagai berikut:

Fosfor memasuki tanah dan air melalui pelapukan batuan.
Tanaman mengambil ion fosfor ini dari tanah.
Fosfat kemudian dipindahkan dari tanaman ke hewan herbivora.
Herbivora hewan kemudian dimakan oleh karnivora.
Fosfat yang diserap oleh hewan dikembalikan ke tanah melalui ekskresi dan dari dekomposisi tumbuhan dan bahan mati oleh mikroba.
Bahan tanaman mati dan produk-produk limbah lainnya membusuk melalui aksi bakteri.
Fosfat dilepaskan ke lingkungan dengan proses ini.
Fosfat dalam tanah yang tercuci atau terkikis ke dalam air.
Air tersebut digunakan oleh ganggang dan tanaman sebagai nutrisi.

Kurangnya fosfat dalam tumbuh menghasilkan pertumbuhan tanaman lambat atau terhambat. Jika ada lebih banyak dari fosfat pada tumbuhan, ada pertumbuhan berlebih yang terlihat di beberapa alga.

Siklus fosfor adalah siklus sedimen (tidak seperti karbon, oksigen, dan nitrogen), atmosfer bukanlah reservoir untuk fosfor dan mikroorganisme tidak memperbaiki fosfor seperti halnya nitrogen. Fosfor memasuki biosfer hampir seluruhnya dari tanah melalui penyerapan oleh akar tanaman. Pelapukan batuan yang mengandung mineral fosfat, terutama apatit [Ca 5 (PO 4) 3OH), menghasilkan kumpulan fosfor anorganik yang relatif kecil yang tersedia untuk penggunaan organisme. Di sebagian besar tanah, jumlah utama fosfor yang diserap oleh tanaman berasal dari molekul organik yang mengalami dekomposisi melepaskan fosfor dalam bentuk anorganik yang tersedia di tanaman. Pelepasan nutrisi yang terikat secara organik ke bentuk-bentuk yang tersedia di tanaman disebut mineralisasi, suatu proses yang penting dalam pelepasan ke tanah belerang dan nitrogen serta fosfor. Fosfor digunakan oleh organisme dalam transfer energi (ATP, NAPD), sebagai komponen asam nukleat (RNA, DNA), dan sebagai elemen struktural membran (fosfolipid).

Komponen siklus fosfor

Komponen siklus fosfor menunjukkan bagaimana berbagai bentuk fosfor ditransisikan dalam lingkungan

Batuan tertentu mengandung kadar fosfat yang tinggi, yang dapat dilepaskan ke tanah dan air melalui pelapukan kimia
Organisme membutuhkan fosfat ini untuk mensintesis asam nukleat, membran (fosfolipid) dan ATP
Fosfat dikembalikan ke tanah setelah pembusukan sisa tumbuhan dan hewan

Siklus fosfor tidak termasuk komponen gas (mis. tidak melibatkan atmosfer)

Ini berarti tingkat pergantian dalam siklus fosfor jauh lebih rendah daripada siklus lainnya (dilepaskan secara perlahan oleh pelapukan)
Ini juga berarti laju pengisian sangat lambat (fosfat yang dikeluarkan dari tanah tidak cepat diganti)

Dampak manusia

Dampak manusia pada siklus fosfor berasal dari pengenalan pupuk sintetis.
Tanaman mungkin tidak dapat menggunakan fosfat dalam bentuk pupuk; sebagian besar nutrisi hilang melalui air yang lepas.
Fosfat hadir dalam sedimen air di bawah badan air.
Pupuk kandang bila diterapkan pada tanah beku sebagian besar akan hilang selama musim semi yang mencair.
Dalam aplikasi pakan besar tertentu, dapat menyebabkan fosfat berlebihan masuk ke sungai.
Sumber lain fosfat akibat aktivitas manusia adalah aliran keluar dari tanaman limbah.
Fosfat dari kotoran yang tidak dibuang, jika tidak dirawat akan menambah jumlah fosfat yang memasuki badan air.
Konsentrasi tinggi dari fosfat dalam sistem air dapat menyebabkan eutrofikasi perairan laut segar dan perairan pantai, yang mengarah pada mekar ganggang.

Aktivitas manusia mengubah siklus fosfor terutama dengan menambahkan lebih banyak fosfor yang tersedia di mana sedikit tersedia sebelumnya. Deterjen yang mengandung fosfat yang digunakan pada 1960-an dibawa oleh sistem pembuangan limbah ke sungai dan danau dan merupakan anugerah bagi ganggang dan mikroorganisme, yang merespons dengan gejolak pertumbuhan yang meriah.

Eutrofikasi yang tersebar luas terjadi dan pembuat deterjen wajib menghilangkan fosfat dari produk mereka. Eutrofikasi — pengayaan air tawar dengan nutrisi — menghasilkan mekarnya plankton dan ganggang. Kematian organisme ini meningkatkan populasi bakteri aerobik peluruhan yang, pada gilirannya, menguras oksigen terlarut di perairan, sehingga membunuh ikan dan organisme aerob lainnya. Mikroorganisme anaerob bergerak, dan air tawar menjadi sup busuk yang berbau tidak sedap.

Penggunaan pertanian dari pupuk yang mengandung fosfat telah meningkat karena luas lahan pertanian telah meningkat dari waktu ke waktu. Pada awalnya, guano (kotoran burung laut) dikumpulkan dari endapan di bebatuan pantai dan ditambahkan ke ladang, tetapi permintaan oleh petani pedalaman untuk pupuk fosfat merangsang penambangan deposit fosfat (endapan laut dari zaman geologis masa lalu). Aplikasi ini, juga, menyapu ladang ke perairan dunia dan juga dapat menyebabkan eutrofikasi.

Fungsi

Mari kita memahami, mengapa siklus fosfor penting. Pernyataan berikut menjelaskan fungsi siklus fosfor.

Tanaman dan hewan memerlukan fosfor sebagai nutrisi penting, tetapi merupakan nutrisi pembatas bagi organisme akuatik.
Beberapa molekul kehidupan terdiri dari fosfor penting mempertahankannya.
Sebagian besar fosfor yang ditambang digunakan untuk membuat pupuk.
Pelapukan batuan dan mineral melepaskan fosfor ke lingkungan yang diambil oleh tanaman dan diolah menjadi senyawa organik.
Fosfat secara biologis penting karena merupakan komponen nukleotida dan asam nukleat seperti DNA dan RNA.
Ini juga merupakan bagian dari molekul penyimpanan energi seperti ATP, ADP, GDP, dll
Bentuk heliks ganda DNA hanya mungkin karena molekul fosfat membentuk ester fosfat sebagai jembatan yang mengikat double heliks.
Fosfor ditemukan dalam tulang dalam bentuk kalsium fosfat.
Hal ini juga hadir dalam enamel gigi mamalia, dalam eksoskeleton serangga.
Hal ini juga hadir dalam bentuk fosfolipid yang ditemukan dalam semua membran biologis.
Fosfor juga berfungsi dalam menjaga homeostasis asam basa dalam tubuh manusia bertindak sebagai agen penyangga.
Hal ini juga penting untuk reaksi metabolisme untuk melepaskan energi.
Hal ini juga diperlukan untuk mengkodekan informasi gen.

Peran bakteri dalam siklus fosfor

Bakteri memecah bahan organik yang mengandung nitrogen dan melepaskannya kembali ke dalam siklus.

Bakteri memecah daun, lalu akan melepaskan nitrogen ke tanah untuk tanaman.

Fosfor adalah elemen penting bagi makhluk hidup karena diperlukan untuk nukleotida dan ATP. Tanaman mengasimilasi fosfor dari lingkungan dan kemudian mengubahnya dari fosfor anorganik menjadi fosfor organik. Fosfor dapat ditransfer ke organisme lain ketika mereka mengkonsumsi tanaman dan ganggang. Hewan melepaskan fosfor melalui buang air kecil atau buang air besar, ketika mereka mati dan dipecah oleh bakteri. Fosfor organik dilepaskan dan diubah kembali menjadi fosfor anorganik melalui dekomposisi. Siklus fosfor berbeda dari siklus nutrisi lain, karena tidak pernah melewati fase gas seperti siklus nitrogen atau karbon.