CIRCULAŢIA ENERGIEI sI MATERIEI ÎN ECOSISTEME
Orice ecosistem îndeplineste doua functii: cea de circulatie a energiei si cea de circulatie a materiei. Fluxul de energie si materie reprezinta trecerea energiei si materiei sub forma de hrana, din mediul abiotic în corpul plantelor si animalelor aflate pe diverse nivele trofice. Aportul continuu de energie si hrana asigura mentinerea vietii pe Pamânt.
Functia energetica este principala functie a oricarui sistem ecologic prin care se asigura si se mentine structura si functionalitatea ecosistemelor.
Principala sursa de energie într-un ecosistem o reprezinta energia solara (cca.99%) si energia rezultata din diverse reactii chimice (cca.1%). În toate ecosistemele energia circula sub forma energiei chimice înglobate în substantele organice din biomasa vegetala si animala.
Orice ecosistem primeste si consuma energie. Activitatea energetica a ecosistemelor este coordonata de cele doua principii de baza ale termodinamicii:
principul conservarii energiei (energia nu este nici creata nici distrusa, ci doar transformata);
principiul degradarii energiei (nu toata energia primita se foloseste în mod util, o parte este transformata ireversibil în caldura).
Conform acestor legi, energia se transforma continuu în ecosistem (de ex.tranjsformarea: luminii energie chimica potentiala energie mecanica) fara a fi creata sau distrusa vreodata. Fiecare transformare de energie este însotita de o degradare a sa, de la forma concentrata (ex. energia chimica potentiala) la forma dispersata, nedisponibila (ex. caldura elaborata de organisme). Nici o transformare de energie nu se realizeaza cu o eficienta de 100%.
Principala sursa de energie pentru ecosistemele naturale si artificiale este energia solara, alcatuita dintr-un ansamblu de radiatii cu diferite lungimi de unda (vizibile - energia luminoasa si invizibile: ultraviolete, infrarosii, raze X).
La suprafata pamântului ajunge doar 48% din totalul energiei solare, restul de 52% fiind absorbita de atmosfera (de stratul de ozon, vaporii de apa si particulele de praf din atmosfera). Apa, solul si vegetatia absorb 20% din energia solara incidenta, restul energiei fiind reflectata de pe pamânt in atmosfera.
Plantele folosesc energia solara pentru producerea de substante organice si pentru mentinerea functiilor vitale. Frunzele plantelor nu folosesc întreaga cantitate de lumina a razelor solare care cad pe ele, pentru ca o parte din radiatiile solare sunt reflectate în spatiu, de pe suprafata frunzelor. Alta parte din radiatii trec prin frunze si numai o mica parte (cca. 1-5%) este absorbit 111j95b a si utilizata.
Din aceasta energie absorbita, o mare parte este transformata în caldura si se pierde prin iradiere, iar o alta parte este utilizata în procesul de transpiratie. Numai o mica parte din energia solara este folosita în fotosinteza pentru productia primara.
Prin aceasta, plantele verzi asigura unica posibilitate terestra de stocare si transformare a energiei solare în energie chimica acumulata în structura substantelor organice fotosintetizate.
Fotosinteza este un proces natural prin care plantele si unele microorganisme fotosintetizatoare utilizeaza energia solara exogena pentru biosinteza materiei organice proprii. Fenomenul este realizat pe baza pigmentului clorofilian din citoplasma celulei vegetale care, in prezenta luminii, declanseaza descompunerea apei in oxigen, protoni si electroni. Energia rezultata din fotoliza apei (captata de electroni si protoni) este transformata in energie chimica potentiala si este stocata la nivelul compusilor energetici ATP (adenozin-trifosfat). Acesti compusi furnizeaza energia necesara pentru biosinteza substantelor organice proprii regnului vegetal. In urma procesului de fotosinteza plantele elibereaza pe seama dioxidului de carbon preluat din aer, oxigenul atât de necesar respiratiei tuturor organismelor din regnul animal, vegetal, si chiar microbian (bacteriile aerobe).
Cantitatea de energie asimilata prin fotosinteza plantelor dintr-un ecosistem se numeste productie primara bruta (PPB). Ea se exprima în g /m2/an, mg/l/an sau kg/ha/an. Din aceasta o parte se pierde fiind utilizata în metabolism, respiratie, miscare si mentinerea unei temperaturi constante în corpul animalelor (evapo-transpiratie). Ceea ce ramâne reprezinta energia utilizata de plante pentru producerea de substante organice, ce intra în structura biomasei. Ea se numeste productia primara neta (PPN). Diferenta dintre PPB si PPN reprezinta consumul plantelor pentru propriile procese metabolice.
Prin urmare, energia care intra într-un ecosistem circula într-un flux discontinuu prin intermediul hranei care leaga toate populatiile de organisme (autotrofe si heterotrofe) intre ele prin lanturile alimentare (relatii trofice) si le ordoneaza pe anumite nivele ale piramidei trofice, dupa rangul dependentei de productia primara a plantelor verzi.
Substanta organica produsa de plante este folosita de catre animalele fitofage care constituie hrana pentru consumatorii primari si secundari. În acest fel energia primara stocata la nivelul masei vegetale este transferata si transformata, în întregul lant trofic, sub forma energie secundare din biomasa consumatorilor.
La fitofagi eficienta asimilarii energiei din hrana este mai mica decât la zoofagi, deoarece biomasa vegetala are un continut energetic mult mai redus, fiind mult mai bogata în celuloza care se digera cu cheltuiala energetica mult mai mare.
La carnivore rata de utilizare a energiei din hrana consumata este mult mai eficienta pentru ca valoarea nutritiva a hranei din carne este mult mai mare, iar digestia se realizeaza cu o cantitate mai redusa de energie.
Procesele de transformare a energiei dintr-o retea trofica se fac cu mari pierderi. În acest sens cercetarile lui Odum (1959) cu privire la lantul trofic: lucerna-vitel-copil, au demonstrat ca din cei 1000 kcal/zi/m2 de lucerna, doar 10 kcal/zi/m2 sunt asimilate în biomasa ierbivorelor si doar 1 kcal/zi/m2 ajung în biomasa copilului.
Prin urmare, relatiile trofice dintre populatiile unei biocenoze se pot analiza sub forma transferului energetic.
CICLUL APEI
Apa este un element vital, indispensabil vietii pe Pamânt. Este o componenta anorganica esentiala a materiei vii, reprezentând la mamifere cca. 93% din greutatea sângelui si 80% din masa musculara. La om, apa constituie 63-65% din greutatea corporala a adultului. La alte animale inferioare, asa cum sunt spongierii si meduzele, organismul este alcatuit în procente de peste 96-98% din apa.
Din suprafata totala a planetei, hidrosfera reprezinta cca. 71%, respectiv o cantitate de cca. 13000 - 15000 miliarde tone. Din aceasta cantitate, cea mai mare parte, de 97,2%, o reprezinta apa sarata a marilor si oceanelor. Doar 2,8% din total reprezinta apa dulce. Cea mai mare parte de apa dulce (78,5%), este stocata sub forma solida în calotele glaciare. Restul de 21,40% este apa dulce continentala. Din aceasta cantitate, 21% o constituie apele subterane si din sol, 0,35% este apa din lacuri si mlastini, 0,04% este apa sub forma de vapori în atmosfera si numai 0,01% este apa dulce curgatoare.
Apa din mari si oceane reprezinta leaganul vietii, în care au aparut primele forme de viata. Mediul acvatic contine resurse material-energetice pentru a întretine populatiile de producatori, de consumatori si descompunatori din apa, precum si pentru asigurarea hranei unor organisme terestre mai ales pasari si mamifere. Oxigenul produs de fitoplanctonul din apa, alaturi de cel eliminat de plantele terestre, asigura procesul de respiratie al tuturor organismelor vii.
Apele curgatoare antreneaza mari cantitati de substante dizolvate, materii aflate în suspensie si nenumarate microorganisme, realizând o migratie a substantelor organice, de proportii uriase. Ca exemplu, numai în urma proceselor de denudatie sunt transportate anual, de pe uscat în oceane, o cantitate de cca.2,7x 107 tone de material solid. Apele naturale provoaca procese de dizolvare a rocilor si levigare a solurilor, prin spalarea elementelor solubile care sunt transportate la mari distante si apoi depuse de apele curgatoare în zonele joase ale cursurilor în mari depozite sedimentare (aluviuni), bogate în numeroase elemente: Ca, Mg, Si, Fe, Mn, P, C, H, N, O si alte elemente combinate. Solurile formate pe aluviuni au fertilitate naturala crescuta, datorita prezentei în cantitati mari a acestor substante organice transportate de apele curgatoare.
În natura, apa se gaseste sub forma lichida în biotopurile acvatice si terestre, sub forma de vapori în atmosfera, precum si sub forma solida în gheata. Într-un biotop terestru principalele surse de apa sunt: precipitatiile, care depind de pozitia geografica, de relief, de vânturi si de covorul vegetal; apa înglobata în sol si apa scursa de la suprafata în spatiile mari din straturile geologice ale pamantului. Sub actiunea energiei solare si a temperaturii, apa trece dintr-o forma în alta, efectuând un circuit complex care se datoreaza miscarilor din aer, din atmosfera si curentilor marini. În acest circuit se disting urmatoarele etape principale:
- ascensiunea vaporilor de apa în atmosfera si deplasarea lor dintr-o zona în alta, prin actiunea curentilor atmosferici;
- condensarea vaporilor de apa in nori;
- precipitarea sub forma de ploaie, grindina, zapada;
- scurgerea apelor pe suprafetele terestre în panta, prin cursurile de apa, spre oceane;
- infiltrarea în sol a unor parti din apa de suprafata, care se scurge prin cursuri subterane.
Miscarea ciclica a apei în cadrul biosferei reprezinta circulatia sau transferul apei din învelisurile scoartei terestre, în materia vie (mediul biotic) si apoi din nou în mediul abiotic (neviu). Astfel, într-o padure de foioase apa din precipitatii alimenteaza pânza freatica din subsol sau se scurge în apele curgatoare, o alta parte se evapora, iar restul se absoarbe în sol. Din sol, apa ajunge în plante de unde cea mai mare parte este eliminata prin transpiratie, restul fiind utilizata la producerea de biomasa.
Plantele absorb si redau atmosferei cca.38% din volumul anual de precipitatii. Se estimeaza ca 1 ha de padure de foioase din zonele temperate elimina prin procesul de transpiratie cca. 3000 - 7000 t apa /an. La nivel planetar, din totalul precipitatiilor anuale (771mm) mai putin de jumatate (367mm) trec în mare. Restul (404 mm, adica 52%) se reîntorc în atmosfera prin evapotranspiratie (apa evaporata din sol si rezultata din transpiratia plantelor). Doar 1% din apa cazuta prin ploi este folosita în sinteza materiei vii. Omul consuma pentru nevoile sale menajere si industriale 2,5% din precipitatiile totale.
Consumul de apa dulce este în prezent un indicator sintetic al nivelului de trai, de dezvoltare si de civilizatie. În tarile dezvoltate valoarea acestui consum este de 2000-2500m3/an/locuitor, în timp ce în tarile subdezvoltate este de cca.40-50m3/an/locuitor (Lixandru, 2003).
Actiunea omului asupra componentelor biosferei poate avea influente grave asupra circuitului apei. Astfel, spre exemplu, prin poluarea apei si defrisarea irationala produse prin extinderea agriculturii, industriei si constructiilor, omul a produs mari dezechilibre în natura. Înlaturarea completa a padurilor de pe suprafete întinse determina modificari ale circuitului apei prin: modificarea regimului de precipitatii, al miscarii curentilor de aer, degradarea si eroziunea solurilor, inundatiile. Datorita eroziunii, solul nu poate primi cantitatea de apa necesara dezvoltarii covorului vegetal, iar rezervele de apa din sol descresc. Deversarea apelor poluate în cursurile de apa, face ca circuitul apei prin ecosistem sa dauneze biocenozelor si sa puna chiar în pericol echilibrul întregului ecosistem.
H2O din atmosfera
precipitatii
8000m3/ha/an
evapotranspiratie
evaporare 3600m3
400 000km3 15%
85% pe pe
suprafata
solul padurii plantelor
5% evaporare
scurgeri
de pe
sol de pe sol 800m3
65% apa
15% 
retinuta în sol infiltratii 5200m3
ape de în subsol
suprafata pânza freatica
25 000 km3 H2O subterane
H2O de profunzime
mari si oceane 100 000 km3 / 1300x106 km3
Într-o padure de foioase din zona temperata, cantitatea de precipitatii este de 8000 m3/ha/an, 15% din acestea sunt retinute pe suprafata plantelor si restituite atmosferei prin evaporare. Din restul apei care ajunge pe solul padurii, 5% se scurg în cursurile de apa, iar 15% se infiltreaza în subsol alimentând pânza freatica si apele de profunzime. Solul retine 65% (5200 m3)din totalul precipitatiilor. Din aceasta cantitate 3500 m3 sunt restituiti atmosferei prin transpiratia plantelor, iar 800 m3 sunt recirculati prin evaporare de pe sol. Din apa absorbita de plante numai 1% (15-20 m3) intra în structura productiei primare de biomasa. În lemn si coaja plantelor se stocheaza cca. 1600 m3. La nivel planetar cantitatea de precipitatii anuale este de cca. 100 000 km3. Sub actiunea radiatiei solare apa din mari si oceane se evapora într-o proportie de cca. 400 000 km3. Procesele de evapo-transpiratie de la nivelul ecosistemelor continentale redau circuitului 65 000 km3 de apa. Daca se face bilantul între cantitatea de apa evaporata si cea provenita din precipitatii, se constata ca în cazul oceanelor si marilor bilantul este negativ, iar pentru continente este pozitiv. Astfel, precipitatiile continentale formate pe seama proceselor de evaporare a marilor si oceanelor reprezinta 35 000 km3, volum din care se întorc prin apele râurilor, fluviilor, siroire sau drenaj, numai 25 000 km3. Diferenta de 10 000 km3 este apa ce se infiltreaza în sol, în pânzele de apa freatica de unde reîntoarcerea spre mari si oceane este mai lenta.
Figura 5. Ciclul global al apei
CICLUL AZOTULUI
Ciclul azotului (N) este unul dintre cele mai complexe circuite din natura, în care azotul din mediul abiotic (aer, apa) trece în mediul biotic al tuturor ecosistemelor si revine apoi în acest mediul neviu.
În natura, acest element chimic provine din doua surse principale: N atmosferic si N organic rezultat din descompunerea cadavrelor animale si vegetale. Azotul atmosferic poate fi folosit numai de câteva organisme fixatoare de N asa cum sunt: bacteriile, ciupercile si câteva alge cianoficee, care îl transforma în N nitric si N nitros. Aceste substante azotate, care au fost fixate de bacterii sunt cedate solului dupa moartea bacteriilor sintetizatoare, de unde sunt absorbite de catre plante pentru sinteza aminoacizilor si substantelor proteice proprii.
Acelasi fenomen se petrece si cu N organic continut în corpul organismelor vii (vegetale si animale). Substantele proteice rezultate din descompunerea organismelor moarte sunt transformate de bacterii în compusi amoniacali, respectiv în nitriti si nitrati. Acestia constituie sursa principala din natura pentru nutritia plantelor verzi.
Principalul rezervor de azot (80% din cantitatea totala de azot a planetei) este atmosfera în care N ocupa 78% din volumul total. Restul de 20% se gaseste în substantele organice sintetizate de toate organismele vii, în componentele humice din structura solului precum si în unele sedimente de natura organica si minerala.
Circuitul azotului cuprinde doua subcicluri, fiecare cu câte doua faze. Primul subciclu cuprinde urmatoarele doua etape:
- de fixare a N liber, în care N din aer este introdus în circuit si
- de nitrificarea prin care N din circuit este redat atmosferei.
Al doilea subciclu care cuprinde:
- faza de mineralizare, faza de degradare a compusilor organici cu azot si
- faza de biosinteza a compusilor organici azotati.
Faza de fixare a azotului liber din atmosfera se poate realiza prin trei cai: fotochimica, electrochimica si biologica. Fixarea fotochimica are loc în straturile înalte ale atmosferei, unde sub actiunea radiatiilor ultraviolete N din aer se combina cu vaporii de apa si formeaza amoniac si nitrati. Calea electrochimica are loc la înaltimi mai joase sub influenta fulgerelor si formeaza cantitati mult mai mici de amoniac. În ultima cale, respectiv cea biologica , fixarea azotului atmosferic se realizeaza pe seama unor grupe de microorganisme fixatoare, libere sau simbionte numite bacterii fixatoare de azot. Dintre cele libere unele sunt aerobe (capabile sa traiasca numai în prezenta O2 molecular liber) cum sunt cele din genul Azotobacter, iar altele sunt anaerobe (capabile sa traiasca în absenta O2 liber) din genul Clostridum sau genul Rhodospirillium.
Microorganismele fixatoare simbionte sunt bacteriile din genul Rhizobium care traiesc în simbioza cu plante din familia leguminoaselor (lucerna, trifoiul, soia etc.). Fiecare specie de leguminoase accepta numai o anumita specie de bacterii, pe care planta gazda o recunoaste prin intermediul unei proteine "semnalizatoare " care permite fixarea numai a bacteriilor specifice (recunoscute), oprind patrunderea altor bacterii care pot fi patogene pentru planta. Bacteriile simbionte fixeaza azotul pe cale enzimatica, cu ajutorul unei enzime denumita nitrogenaza. Enzima prezinta o sensibilitate ridicata la oxigen si poate deveni activa numai în prezenta unor metale (molibdenul si fierul).
În mediul acvatic exista de asemenea bacterii libere fixatoare de N, dar cel mai important rol în fixarea azotului atmosferic îl au algele albastre fotosintetizatoare (din genurile Anabaena, Nostoc si Trichodesmum).
Faza de denitrificare este un proces de transformare a nitratilor (NO3) în nitriti pâna la oxizi de azot si azot liber, precum si de reducere a acidului azotic în acid azotos, amoniac si N molecular. Procesul se produce mai intens în sol, dar apare si în apa sau în sedimente cu multa substanta organica, slab aerate. Denitrificarea se poate realiza pe cale chimica, sub actiunea anumitor factori: temperatura, pH-ul, umiditatea si pe cale biologica cu ajutorul unor bacterii specifice (genul Pseudomonas, genul Clostridium, genul Bacillus, genul Achromobacter, genul Thiobacillus). Denitrificarea are ritm sezonier, fiind mai accentuata în sezonul cald si mult mai putin intensa sau chiar absenta iarna, datorita efectului negativ al temperaturilor joase.
Mineralizarea este un proces de descompunere a compusilor organici cu azot, pâna la nitriti si nitrati. În prima etapa are loc amonificarea, respectiv descompunerea de catre bacterii a substantei organice azotate cu producere de amoniac. În a doua etapa, numita nitrificare, amoniacul este transformat de alt tip de bacterii (genul Nitrosomonas si genul Nitrobacter) în nitriti (reactie de nitrire) si ulterior în nitrati (reactie de nitrare). Întregul proces de mineralizare are loc cu producere de energie care este utilizata de plante pentru reducerea CO2 si sinteza tuturor substantelor organice proprii.
În ultima faza de biosinteza nitratii absorbiti în procesul de nutritie la plantelor sunt folositi de acestea pentru sinteza substantelor organice proprii necesare procesului de crestere si dezvoltare.
Daca analizam cantitatea de azot fixata în cursul unui ciclu biogeochimic se constata ca bilantul este pozitiv (se fixeaza mai mult azot decât se pierde). Acest bilant determina sinteza si cresterea biomasei vegetale în cantitati mai mari decât necesarul de hrana al consumatorilor primari.
CICLUL CARBONULUI
Ciclul parcurs în natura de carbon (C) este reprezentat de schimbul efectuat între dioxidul de carbon (CO2) si organismele vii de pe Terra, de la nivelul: litosferei, hidrosferei si atmosferei.
Carbonul este prezent în natura sub doua forme: minerala, reprezentata de carbonatii din structura rocilor calcaroase si sub forma gazoasa a dioxidului de carbon (CO2) sau anhidrida carbonica din atmosfera, unica forma de circulatie a carbonului anorganic în biosfera. În aerul atmosferic, concentratia medie de dioxid de carbon este de 0,03% respectiv cca. 340 ppm.
Circulatia dioxidului de carbon conditioneaza în biosfera doua procese biologice fundamentale: fotosinteza si respiratia. În procesul de fotosinteza plantele verzi (si unele microorganisme fotosintetizatoare) care poseda pigmenti de clorofila fixati pe cloroplaste, folosesc dioxidul de carbon pentru sinteza compusilor organici (glucide, protide si lipide).
Procesul de sinteza are loc sub actiunea radiatiilor solare, a CO2 din aer si a apei cu saruri minerale, pe care plantele le iau din sol si apa. Din fotosinteza rezulta oxigenul din care o parte este utilizat de plante în procesul de respiratie, iar o alta parte este eliberat în atmosfera, fiind folosit în respiratia animalelor. În conditii naturale normale cele doua procese (fotosinteza si respiratia) se echilibreaza reciproc, desi fixarea de CO2 prin fotosinteza plantelor depaseste cedarea de CO2 prin respiratia animalelor. Echilibrarea se produce prin dioxidul de carbon degajat în urma procesului de degradare a materiei organice moarte, precum si a resturilor de biomasa vegetala sau animala, ramase neconsumate din apa sau sol, precum si cel rezultat din arderile de combustibili.
Schimburile de CO2 care se înregistreaza între hidrosfera, atmosfera si litosfera se pot schematiza astfel:
CO2 din atmosfera CO2 dizolvat în apa CO2+H2O H2CO3 (acidul carbonic) calciu din apa bicarbonati Ca(H2CO3)2
Acidul carbonic se leaga usor de calciul prezent în apa, formând bicarbonati care sedimenteaza în depozite calcaroase. Reactia este de tip reversibil si reprezinta un mijloc important de mentinere a valorilor de pH, prin tamponarea variatiilor de pH din apa.
Respiratia, fermentatiile si combustiile, asigura reîntoarcerea CO2 în atmosfera. Se estimeaza ca rezervele de carbon din atmosfera (sub forma de CO2) reprezinta 700x109 t, iar cele ale hidrosferei 50.000x109 t. Fitobiomasa realizata anual prin sinteza de substante organice este cuprinsa între valorile de 30-150x109 t. Continutul aerului în CO2 nu se diminueaza. El se mentine relativ constant deoarece respiratia, fermentatiile si combustiile restituie fara încetare dioxidul de carbon.
Variatiile de concentratie a CO2 din atmosfera sunt autoreglabile. Daca apare tendinta de crestere a concentratiei de CO2 din atmosfera, intervine o reglare de tip feed-back negativ, prin care cresterea concentratiei este diminuata pe doua cai: marirea intensitatii de consum a CO2 în procesul de fotosinteza si sporirea proceselor de dizolvare în apa cu formare de bicarbonati.
În ultimii ani cantitatea de CO2 provenita din arderile de combustibili a crescut îngrijorator. În fiecare an intra în atmosfera cca. 1 miliard t carbon, iar concentratia de CO2 a crescut cu 10%.
La nivel planetar, dioxidul de carbon contribuie la declansare a efectului de sera. Fenomenul este un proces fizic caracterizat prin faptul ca în aerul atmosferic, CO2 actioneaza ca un adevarat "ecran de protectie". Noaptea, suprafata terestra se raceste si cedeaza o mare parte din energia solara receptionata în timpul zilei. Dioxidul de carbon din aer opreste o mare parte din radiatiile infrarosii emise pe durata noptii de scoarta terestra, asigurând astfel mentinerea la suprafata planetei noastre a unei temperaturi medii anuale de15oC, cu o reducere considerabila a variatiilor termice dintre zi si noapte. În caz contrar, temperatura medie la suprafata scoartei ar fi de -18oC (H.Tazieff,1989).
Cresterile permanente a emisiilor de CO2, din ultimii ani, datorate în principal intensificarii industriei si a transporturilor, determina accentuarea efectului de sera care poate avea consecinte catastrofale pentru Terra. Astfel, cresterea treptata a temperaturii medii anuale va determina: aridizarea treptata a climei, accentuarea procesului de desertificare, topirea calotei glaciare si inundarea multor zone de coasta.
CICLUL FOSFORULUI
Ciclul fosforului (P) e un ciclu biogeochimic sedimentar legat de circuitul hidrologic, deoarece fosforul nu formeaza componenti gazosi si este prezent în mod natural în apa si sol. Rezervorul principal al fosforului îl reprezinta rocile sedimentare si eruptiile vulcanice (apatit si magma) de pe uscat, care cedeaza apelor de precipitatii si celor de suprafata fosfatii din structura lor. Prin spalarea rocilor de catre apele de scurgere, o cantitate mare din fosfati este antrenata în mari si oceane unde se depune în sedimente de adâncime.
Reîntoarcerea fosforului în circuit are loc partial, prin procesul de orogeneza (proces tectonic de formare a lanturilor muntoase). Sub actiune acestui proces si a curentilor de apa o parte din sedimentele de adâncime sunt aduse la suprafata marilor si oceanelor de unde ajung pe platforma continentala. Cea mai mare cantitate de fosfor ramâne la mare adâncime si nu se mai întoarce în circuit, fiind practic pierduta pentru biosfera. Fosforul anorganic din apele marine este folosit de plante în sinteza compusilor organici. Prin intermediul lanturilor tropice: fitoplancton - zooplancton - pesti - pasari ihtiofage, P ajunge in alimentatia diferitelor organisme vii inclusiv a omului. Prin moartea organismelor planctonice si prin descompunerea lor de catre microorganisme, cantitati apreciabile de fosfati sunt asimilati de plante. In acest fel Fosforul se reîntoarce în circuitul biologic.
În sol, pe lânga fosforul anorganic dizolvat din rocile fosfatice si depozitele de guano (gunoiul pasarilor ihtiofage) exista si cantitati însemnate de fosfor organic provenit din descompunerea cadavrelor de plante si animale. Sub actiunea unor microorganisme specifice, substanta organica moarta este supusa procesului de mineralizare în urma caruia fosforul este eliberat în forma sa solubila. Din sol compusii fosforului sunt preluati de plante, de unde o parte din fosfor este preluat de animale, iar prin excrementele acestora sau din cadavrele lor, fosforul ajunge din nou in sol. În acest fel fosforul este repus, cu pierderi, intr-un nou circuit biologic.
Pierderea de fosfor poate fi compensata partial prin excrementele pasarilor ihtiofage sau prin intermediul omului (administrare de îngrasaminte pe baza de fosfati). Ca urmare a administrarii nerationale de catre om a îngrasamintelor, în apele râurilor, mlastinilor, sau chiar în zonele de coasta a marilor pot aparea cantitati excesive de fosfor care determina dezvoltarea exploziva a algelor, fenomen cunoscut sub denumirea de "înflorirea apelor". O consecinta a acestui fenomen este poluarea apelor prin procesul de eutrofizare, proces natural, de acumulare a unor cantitati crescute de substante organice pe fundul apei (mâl organic brun-murdar) cauzat de descompunerea organismelor moarte, de lipsa de oxigen. Eutrofizarea puternica a apelor favorizeaza dezvoltarea în masa în apa a unor microorganisme (bacterii filamentoase, ciuperci, ciliate, etc.), care pot acoperi în întregime suprafata apei, ducând la distrugerea echilibrului biologic din ecosistemul respectiv. Sarurile ce apar in exces duc la cresterea duritatii apei facând-o inutilizabila pentru unele procese industriale sau pentru consumul uman.
|
