Le cycle biogéochimique du phosphore subit de plus en plus d'interférences humaines

Pour comprendre comment fonctionne le cycle du phosphore en premier lieu, vous devez connaître son composant principal: le phosphore (P). Le phosphore est un élément chimique qui réagit très facilement avec les autres. Pour cette raison, il ne se trouve pas naturellement sans être lié à un autre élément. C'est aussi l'un des composants les plus essentiels de la nature - pour vous donner une idée, il occupe la deuxième place (juste derrière le calcium) en abondance dans les tissus humains.

Fonctions dans le corps

Dans les organismes, c'est également un composant essentiel des cellules, faisant partie des molécules d'ADN et d'ARN. Certaines de ses fonctions dans l'organisme sont:

faire partie de la structure des os et des dents (leur donnant une plus grande force);
participer à des réactions avec des molécules organiques formées d'hydrogène, d'oxygène et de carbone (appelés glycides);
agir dans la contraction musculaire.

Certains des principaux glucides sont le glucose, le saccharose, l'amidon et la cellulose.

Le plus simple

Le cycle biogéochimique (appelé ainsi car il englobe à la fois la partie chimique, géologique et biologique de l'écosystème) du phosphore est considéré comme l'un des plus simples, et cela est dû au fait que cet élément ne se trouve pas dans l'atmosphère, mais est plutôt addition, constituant des roches de la croûte terrestre. Pour cette raison, son cycle n'est pas classé comme atmosphérique, comme par exemple avec le cycle de l'azote. Dans ce cas, il est classé comme sédimentaire.

Une autre raison qui le conduit à être considéré comme le cycle biogéochimique le plus simple est que le seul composé du phosphore réellement important pour les êtres vivants est le phosphate, composé de l'union d'un atome de phosphore avec trois oxygène (PO43-).

Groupes de phosphate

En ce qui concerne les cellules vivantes, une fonction importante des groupes phosphate est leur performance en tant que réserve d'énergie. Cette énergie est stockée dans les liaisons chimiques des molécules d'ATP, l'adénosine triphosphate, à partir du métabolisme (ou de la dégradation) des molécules de glucides; un processus qui génère de l'énergie. Cette énergie stockée peut ensuite être transférée pour effectuer n'importe quel processus cellulaire.

Ces mêmes groupes phosphate sont également capables d'activer et de désactiver des enzymes cellulaires qui catalysent diverses réactions chimiques. En outre, le phosphore est également important pour la formation de molécules appelées phospholipides, qui sont les principaux composants des membranes cellulaires; membranes qui entourent les cellules à l'extérieur avec trois fonctions principales: revêtement, protection et perméabilité sélective (sélectionne les substances qui entrent et sortent de la cellule).

Le cycle

Le principal réservoir de phosphore dans la nature est constitué de roches, qui ne sont libérées que par les intempéries. L'altération est un ensemble de phénomènes (qu'ils soient physiques, chimiques ou biologiques) qui conduisent à la dégradation et à l'altération de la composition chimique et minéralogique des roches, les transformant en sol, libérant du phosphate.

Comme il s'agit d'un composé soluble, il est facilement transporté vers les rivières, les lacs et les océans par le processus de lessivage (solubilisation des constituants chimiques d'une roche, d'un minéral ou d'un sol par l'action d'un fluide, comme la pluie) ou est incorporé dans des organismes vivant.

Cette incorporation se produit, dans les plantes, par l'absorption de phosphate à travers le sol. Ainsi, il est utilisé par les organismes dans la formation de composés phosphatés organiques essentiels à la vie (désormais appelés phosphate organique). Dans les organismes animaux, le phosphate pénètre par apport direct d'eau et par bioamplification (un processus où la concentration d'un composé augmente le long de la chaîne alimentaire).

La décomposition de la matière organique par la décomposition des organismes provoque le retour du phosphate organique dans le sol et de l'eau sous sa forme inorganique.

Les micro-organismes trouvés dans le sol, à leur tour, jouent un rôle important dans le cycle du phosphore et dans sa disponibilité pour les plantes à travers les facteurs suivants:

Incorporation de phosphore dans la matière organique microbienne;
Solubilisation du phosphore inorganique;
Association entre plantes et champignons;
Minéralisation du phosphore organique.

Incorporation de phosphore dans la matière organique microbienne

Lorsque le phosphore est incorporé dans des organismes vivants, il peut être immobilisé, c'est-à-dire "coincé", et pendant cette période le cycle de ces molécules est interrompu. Sa libération, pour que le cycle puisse continuer, peut se produire à travers les phénomènes suivants:

Perturbation des cellules microbiennes;
Variations climatiques et gestion des sols;
Interactions avec la microfaune qui, lorsqu'elle se nourrit de micro-organismes, libère divers nutriments dans le sol.

Il y a certains avantages à incorporer du phosphore dans les organismes vivants. Par exemple, ce processus empêche sa fixation pendant de longues périodes dans les minéraux du sol (d'où il ne serait éliminé que par les intempéries), augmentant l'efficacité de la fertilisation phosphatée.

Solubilisation du phosphore inorganique

Les bactéries et les champignons, y compris les mycorhizes, excrètent des acides organiques qui agissent en dissolvant directement le phosphore inorganique.

De nombreux micro-organismes du sol sont décrits comme capables de dissoudre différents types de phosphates rocheux;
Le plus grand mécanisme de solubilisation est l'action des acides organiques synthétisés par les bactéries.
Ces acides produits par les organismes sont de grands générateurs d'ions H +, capables de dissoudre le phosphate minéral et de le mettre à la disposition des plantes.

Association entre plantes et champignons

Il se produit par les mycorhizes, qui sont des bactéries associées aux racines des plantes qui favorisent le mutualisme entre les racines des plantes et les champignons du sol, de sorte que la plante fournit de l'énergie et du carbone aux champignons par la photosynthèse, et ils reviennent. favoriser en absorbant les nutriments minéraux et en les transférant aux racines des plantes.

Minéralisation du phosphore organique

Outre le phosphore de la matière organique microbienne, le rôle du phosphate solubilisant les microorganismes et les champignons associés aux racines, la production d'enzymes par certains microorganismes et plantes est responsable de la minéralisation du phosphore organique, qui se transforme en phosphore organique. phosphore inorganique.

Une fois dans les lacs et les mers, le phosphore peut, en plus d'être absorbé par les organismes, être incorporé dans les roches, fermant le cycle.

Le cycle du phosphore a tendance à être long. Un seul atome peut passer jusqu'à 100 000 ans à être cyclé, jusqu'à ce qu'il se stabilise à nouveau, générant les roches. Le phosphore peut rester associé aux sédiments pendant plus de 100 millions d'années.

Problèmes

L'activité humaine modifie de plus en plus le cycle naturel de ce macronutriment, que ce soit à travers des activités telles que l'exploitation minière ou l'utilisation généralisée d'engrais.

L'excès de phosphore lessivé dans les cours d'eau finit par augmenter la biodisponibilité de ce nutriment dans le milieu aquatique et, par conséquent, peut intensifier le développement des algues. Un nombre croissant d'algues dans un lac, par exemple, réduira la quantité de lumière qui pénètre dans cet environnement (réduisant drastiquement la zone trophique), nuisant à d'autres organismes locaux. Ce processus est appelé eutrophisation (vous pouvez en savoir plus sur l'influence de l'utilisation d'engrais sur le processus d'eutrophisation dans l'article: "Que sont les engrais?").