Écologique functionEdit

le Phosphore est un élément nutritif essentiel pour les plantes et les animaux. Le phosphore est un nutriment limitant pour les organismes aquatiques. Le phosphore fait partie d’importantes molécules vitales qui sont très courantes dans la biosphère. Le phosphore pénètre dans l’atmosphère en très petites quantités lorsque la poussière est dissoute dans l’eau de pluie et les eaux de mer, mais reste principalement sur terre et dans les minéraux rocheux et du sol., Quatre-vingt pour cent du phosphore extrait est utilisé pour fabriquer des engrais. Les Phosphates des engrais, des eaux usées et des détergents peuvent causer de la pollution dans les lacs et les cours d’eau. Un enrichissement excessif du phosphate dans les eaux marines douces et côtières peut entraîner des proliférations massives d’algues qui, lorsqu’elles meurent et se décomposent, ne conduisent qu’à l’eutrophisation des eaux douces. La région canadienne des lacs expérimentaux en est un exemple. Ces proliférations d’algues d’eau douce ne doivent pas être confondues avec celles des milieux d’eau salée., Des recherches récentes suggèrent que le polluant prédominant responsable de la prolifération des algues dans les estuaires d’eau salée et les habitats marins côtiers est l’azote.

Le phosphore est le plus abondant dans la nature dans le cadre de l’ion orthophosphate (PO4)3−, constitué d’un atome de P et de 4 atomes d’oxygène. Sur terre la plupart du phosphore se trouve dans les roches et les minéraux. Les dépôts riches en phosphore se sont généralement formés dans l’océan ou à partir de guano, et au fil du temps, les processus géologiques amènent les sédiments océaniques à la terre., L’altération des roches et des minéraux libère du phosphore sous une forme soluble où il est absorbé par les plantes et transformé en composés organiques. Les plantes peuvent alors être consommées par les herbivores et le phosphore est soit incorporé dans leurs tissus, soit excrété. Après la mort, l’animal ou la plante se désintègre et le phosphore est renvoyé dans le sol où une grande partie du phosphore est transformée en composés insolubles. Le ruissellement peut transporter une petite partie du phosphore vers l’océan., Généralement, avec le temps (des milliers d’années), les sols deviennent déficients en phosphore, ce qui entraîne une régression de l’écosystème.

principaux bassins dans les systèmes aquatiquesmodifier

Il existe quatre grands bassins de phosphore dans les écosystèmes d’eau douce: le phosphore inorganique dissous (DIP), le phosphore organique dissous (DOP), le phosphore organique particulaire (POP) et le phosphore inorganique particulaire (PIP). Les matières dissoutes sont définies comme des substances qui traversent un filtre de 0,45 µm. Le DIP se compose principalement d’orthophosphate (PO43-) et de polyphosphate, tandis que le DOP se compose d’ADN et de phosphoprotéines., Les particules sont les substances qui sont capturées sur un filtre de 0,45 µm et qui ne passent pas. Le POP se compose à la fois d’organismes vivants et morts, tandis que le PIP se compose principalement d’hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH.

fonction Biologiquedit

la principale importance biologique des phosphates est en tant que composant des nucléotides, qui servent de stockage d’énergie dans les cellules (ATP) ou lorsqu’ils sont liés entre eux, forment les acides nucléiques ADN et ARN. La double hélice de notre ADN n’est possible que grâce au pont ester phosphate qui lie l’hélice., Outre la fabrication de biomolécules, le phosphore se trouve également dans l’os et l’émail des dents de mammifères, dont la force est dérivée du phosphate de calcium sous forme d’hydroxyapatite. On le trouve également dans l’exosquelette des insectes et des phospholipides (présents dans toutes les membranes biologiques). Il fonctionne également comme un agent tampon dans le maintien de l’homéostasie acide-base dans le corps humain.,

cycle du Phosphoremodifier

les Phosphates se déplacent rapidement à travers les plantes et les animaux; cependant, les processus qui les déplacent à travers le sol ou l’océan sont très lents, ce qui fait du cycle du phosphore l’un des cycles biogéochimiques les plus lents.,

le cycle mondial du phosphore comprend quatre grands processus: (i)le soulèvement tectonique et l’exposition des roches phosphoreuses telles que l’apatite aux intempéries de surface; (ii) l’érosion physique et l’altération chimique et biologique des roches phosphoreuses pour fournir du phosphore dissous et particulaire aux sols, aux lacs et aux rivières; (iii) le transport fluvial et souterrain du phosphore,, phosphore associé à la matière organique et aux minéraux oxydes/carbonatés) et éventuellement enfouis dans les sédiments marins (ce processus peut également se produire dans les lacs et les rivières).

dans les systèmes terrestres, Le P biodisponible (« P réactif ») provient principalement de l’altération des roches contenant du phosphore. Le phosphore-minéral primaire le plus abondant dans la croûte est l’apatite, qui peut être dissoute par des acides naturels générés par les microbes et les champignons du sol, ou par d’autres réactions chimiques d’altération et d’érosion physique., Le phosphore dissous est biodisponible aux organismes terrestres et aux plantes et est retourné au sol après leur décomposition. La rétention du phosphore par les minéraux du sol (par exemple, l’adsorption sur les oxyhydroxydes de fer et d’aluminium dans les sols acides et la précipitation sur la calcite dans les sols neutres à calcaires) est généralement considérée comme les processus les plus importants pour contrôler la biodisponibilité de la p terrestre dans le sol minéral. Ce processus peut conduire à de faibles concentrations de phosphore dissous dans la solution du sol., Diverses stratégies physiologiques sont utilisées par les plantes et les micro-organismes pour obtenir du phosphore à partir de ce faible niveau de concentration en phosphore.

le phosphore du sol est généralement transporté dans les rivières et les lacs et peut ensuite être enterré dans les sédiments lacustres ou transporté dans l’océan par le ruissellement des rivières. Le dépôt atmosphérique de phosphore est une autre source importante de phosphore marin dans l’océan. Dans l’eau de mer de surface, le phosphore inorganique dissous, principalement l’orthophosphate (PO43-), est assimilé par le phytoplancton et transformé en composés organiques du phosphore., La lyse cellulaire du phytoplancton libère du phosphore inorganique et organique dissous cellulaire dans l’environnement environnant. Certains des composés organiques du phosphore peuvent être hydrolysés par des enzymes synthétisées par des bactéries et du phytoplancton, puis assimilés. La grande majorité du phosphore est reminéralisée dans la colonne d’eau, et environ 1% du phosphore associé transporté en haute mer par les particules qui tombent est retiré du réservoir océanique par enfouissement dans les sédiments., Une série de processus diagénétiques agissent pour enrichir les concentrations de phosphore dans l’eau interstitielle des sédiments, ce qui entraîne un flux de retour benthique appréciable de phosphore dans les eaux de fond sus-jacentes. Ces processus comprennent (i) la respiration microbienne de la matière organique dans les sédiments, (ii)la réduction microbienne et la dissolution des oxydes de fer et de manganèse (oxyhydr) avec libération subséquente du phosphore associé, qui relie le cycle du phosphore au cycle du fer, et (iii)La réduction abiotique des oxydes de fer (oxyhydr) par le sulfure d’hydrogène et la libération du phosphore associé au fer., De plus, (i) Le phosphate associé au carbonate de calcium et (ii) la transformation du phosphore lié à l’oxyde de fer en vivianite jouent un rôle critique dans l’enfouissement du phosphore dans les sédiments marins. Ces processus sont similaires au cycle du phosphore dans les lacs et les rivières.

bien que l’orthophosphate (PO43-), l’espèce P inorganique dominante dans la nature, soit à l’état d’oxydation (P5+), certains microorganismes peuvent utiliser le phosphonate et le phosphite (état d’oxydation P3+) comme source de P en l’oxydant en orthophosphate., Récemment, la production et la libération rapides de composés phosphorés réduits ont fourni de nouveaux indices sur le rôle du P réduit comme chaînon manquant dans le phosphore océanique.

minéraux Phosphatiquesmodifier

La disponibilité du phosphore dans un écosystème est limitée par le taux de libération de cet élément lors de l’altération. La libération de phosphore par dissolution de l’apatite est un contrôle clé de la productivité de l’écosystème. Minéral primaire à forte teneur en phosphore, l’apatite subit une carbonatation.,

peu de ce phosphore libéré est absorbé par le biote (forme organique), alors qu’une plus grande proportion réagit avec d’autres minéraux du sol. Cela conduit à la précipitation dans des formes indisponibles au stade ultérieur de l’altération et du développement du sol. Le phosphore disponible se trouve dans un cycle biogéochimique dans le profil supérieur du sol, tandis que le phosphore trouvé à des profondeurs inférieures est principalement impliqué dans les réactions géochimiques avec les minéraux secondaires. La croissance des plantes dépend de l’absorption rapide par les racines du phosphore libéré par la matière organique morte dans le cycle biochimique., Le phosphore est limité pour la croissance des plantes. Les Phosphates se déplacent rapidement à travers les plantes et les animaux; cependant, les processus qui les déplacent à travers le sol ou l’océan sont très lents, ce qui fait du cycle du phosphore l’un des cycles biogéochimiques les plus lents.

on trouve des acides organiques de faible poids moléculaire dans les sols. Ils proviennent des activités de divers micro-organismes dans les sols ou peuvent être exsudés des racines des plantes vivantes. Plusieurs de ces acides organiques sont capables de former des complexes organo-métalliques stables avec divers ions métalliques présents dans les solutions de sol., Par conséquent, ces processus peuvent entraîner la libération de phosphore inorganique associé à l’aluminium, au fer et au calcium dans les minéraux du sol. La production et la libération d’acide oxalique par les champignons mycorhiziens expliquent leur importance dans le maintien et l’apport de phosphore aux plantes.

la disponibilité du phosphore organique pour soutenir la croissance microbienne, végétale et animale dépend du taux de leur dégradation pour générer du phosphate libre. Il existe diverses enzymes telles que les phosphatases, les nucléases et les phytases impliquées dans la dégradation., Certaines des voies abiotiques dans l’environnement étudié sont des réactions hydrolytiques et des réactions photolytiques. L’hydrolyse enzymatique du phosphore organique est une étape essentielle du cycle biogéochimique du phosphore, y compris la nutrition en phosphore des plantes et des micro-organismes et le transfert du phosphore organique du sol vers les plans d’eau. De nombreux organismes dépendent du phosphore dérivé du sol pour leur nutrition en phosphore.,

Phosphorus and Eutrophicationmodifier

l’Eutrophisation est un enrichissement de l’eau par des éléments nutritifs qui conduisent à des changements structurels de l’écosystème aquatique comme les algues, la désoxygénation, la réduction des espèces de poissons. La source primaire qui contribue à l’eutrophisation est considérée comme l’azote et le phosphore., Lorsque ces deux éléments dépassent la capacité du plan d’eau, l’eutrophisation se produit. Le phosphore qui pénètre dans les lacs s’accumule dans les sédiments et la biosphère, il peut également être recyclé à partir des sédiments et du système d’eau. L’eau de Drainage des terres agricoles transporte également du phosphore et de l’azote. Étant donné qu’une grande quantité de phosphore se trouve dans le contenu du sol, la surconsommation d’engrais et l’enrichissement excessif en nutriments entraîneront une augmentation de la concentration de phosphore dans le ruissellement agricole., Lorsque le sol Érodé pénètre dans le lac, le phosphore et l’azote du sol contribuent à l’eutrophisation et à l’érosion causées par la déforestation, qui résulte également d’une planification et d’une urbanisation incontrôlées.

WetlandEdit

les zones Humides sont souvent appliquées pour résoudre le problème de l’eutrophisation. Le Nitrate est transformé dans les zones humides en azote libre et rejeté dans l’air. Le phosphore est adsorbé par les sols des zones humides qui sont absorbés par les plantes. Par conséquent, les zones humides pourraient aider à réduire la concentration d’azote et de phosphore pour éliminer et résoudre l’eutrophisation., Cependant, les sols des zones humides ne peuvent contenir qu’une quantité limitée de phosphore. Pour éliminer continuellement le phosphore, il est nécessaire d’ajouter plus de nouveaux sols dans la zone humide à partir des tiges, des feuilles, des débris de racines et des parties non compostables d’algues, de bactéries, de champignons et d’Invertébrés morts.