Siklus fosfor adalah

Fosfor adalah nutrisi penting bagi tumbuhan dan hewan. Siklus fosfor adalah proses biogeokimia yang melibatkan pergerakan fosfor melalui tiga lapisan litosfer, hidrosfer, dan biosfer.

Fosfor adalah nutrisi penting untuk proses kehidupan. Ini adalah komponen utama asam nukleat, baik DNA dan RNA; fosfolipid, komponen utama membran sel; dan, sebagai kalsium fosfat, membentuk komponen pendukung tulang kita. Fosfor sering menjadi nutrisi pembatas (diperlukan untuk pertumbuhan) di ekosistem perairan.

Fosfor terjadi di alam sebagai ion fosfat (PO43−). Selain limpasan fosfat sebagai hasil dari aktivitas manusia, limpasan permukaan alami terjadi ketika pelindian dari batuan yang mengandung fosfat oleh pelapukan, sehingga mengirim fosfat ke sungai, danau, dan laut.

Batu ini memiliki asal-usulnya di laut. Sedimen laut yang mengandung fosfat terbentuk terutama dari tubuh organisme laut dan dari ekskresi mereka.

Namun, di daerah terpencil, abu vulkanik, aerosol, dan debu mineral juga dapat menjadi sumber fosfat yang signifikan. Sedimen ini kemudian dipindahkan ke daratan selama waktu geologis dengan mengangkat area permukaan bumi.

Siklus fosfor juga mempertukarkan secara timbal balik antara fosfat yang terlarut di laut dan ekosistem laut. Pergerakan fosfat dari laut ke darat dan melalui tanah sangat lambat, dengan ion fosfat rata-rata memiliki waktu tinggal samudera antara 20.000 dan 100.000 tahun.

Dalam Siklus fosfor, kelebihan fosfor dan nitrogen yang memasuki ekosistem ini dari limpasan pupuk dan dari limbah menyebabkan pertumbuhan mikroorganisme yang berlebihan dan menghabiskan oksigen terlarut, yang menyebabkan kematian banyak fauna ekosistem, seperti kerang dan ikan bersirip. Proses ini bertanggung jawab atas zona mati di danau dan di mulut banyak sungai besar.

Zona mati adalah area di dalam ekosistem air tawar atau laut di mana area besar kehabisan flora dan fauna normal.

Zona ini dapat disebabkan oleh eutrofikasi, tumpahan minyak, pembuangan bahan kimia beracun, dan aktivitas manusia lainnya. Jumlah zona mati telah meningkat selama beberapa tahun; lebih dari 400 zona ini ada pada 2008.

Salah satu zona mati terburuk adalah di lepas pantai Amerika Serikat di Teluk Meksiko, di mana limpasan pupuk dari lembah Sungai Mississippi telah menciptakan zona mati lebih dari 8.463 mil persegi . Limpasan fosfat dan nitrat dari pupuk juga berdampak negatif pada beberapa ekosistem danau dan teluk, termasuk Chesapeake Bay di Amerika Serikat bagian timur, yang merupakan salah satu ekosistem pertama yang telah mengidentifikasi zona mati.

Pengertian Siklus fosfor

Siklus fosfor adalah siklus biogeokimia yang menggambarkan pergerakan fosfor melalui litosfer, hidrosfer, dan biosfer.

Tidak seperti banyak siklus biogeokimia lainnya, atmosfer tidak memainkan peran penting dalam siklus fosfor, karena senyawa berbasis fosfor dan fosfor biasanya padat pada kisaran suhu dan tekanan yang ditemukan di Bumi.

Produksi gas fosfin hanya terjadi pada kondisi khusus setempat. Oleh karena itu, siklus fosfor harus dilihat dari seluruh sistem Bumi dan kemudian secara khusus difokuskan pada siklus dalam sistem daratan dan perairan.

Siklus fosfor di darat, fosfor secara bertahap menjadi kurang tersedia bagi tanaman selama ribuan tahun, karena perlahan-lahan hilang karena limpasan.

Konsentrasi rendah fosfor dalam tanah mengurangi pertumbuhan tanaman, dan memperlambat pertumbuhan mikroba tanah – seperti yang ditunjukkan dalam studi biomassa mikroba tanah.

Mikroorganisme tanah bertindak sebagai sink dan sumber fosfor yang tersedia dalam siklus biogeokimia. Secara lokal, transformasi fosfor bersifat kimia, biologis dan mikrobiologis: transfer jangka panjang utama dalam siklus global, bagaimanapun, didorong oleh gerakan tektonik dalam waktu geologis.

Manusia telah menyebabkan perubahan besar pada siklus fosfor global melalui pengiriman mineral fosfor, dan penggunaan pupuk fosfor, dan juga pengiriman makanan dari pertanian ke kota, di mana ia hilang sebagai limbah.

Fosfor adalah unsur penting untuk semua organisme hidup. Ini membentuk bagian penting dari kerangka struktural DNA dan RNA. Mereka juga merupakan komponen penting dari ATP. Manusia mengandung 80% fosfor dalam gigi dan tulang.

Siklus fosfor adalah proses yang sangat lambat. Berbagai proses cuaca membantu mencuci fosfor yang ada di bebatuan ke dalam tanah. Fosfor diserap oleh bahan organik di dalam tanah yang digunakan untuk berbagai proses biologis.

Karena fosfor dan senyawa yang mengandung fosfor hanya ada di darat, atmosfer tidak memainkan peran penting dalam siklus fosfor.

Mari kita lihat sekilas siklus fosfor, langkah-langkahnya, dan dampak manusia terhadap siklus fosfor.

Langkah Siklus fosfor

Berikut ini adalah tahapan penting dari siklus fosfor:

  • Pelapukan
  • Penyerapan oleh tumbuhan
  • Penyerapan oleh Hewan
  • Kembali ke Lingkungan melalui Dekomposisi

Pelapukan

Siklus fosfor dimulai dari fosfor yang banyak ditemukan di bebatuan. Itulah mengapa siklus fosfor dimulai di kerak bumi. Garam fosfat dipecah dari batuan. Garam-garam ini tersapu ke tanah di mana mereka bercampur dalam tanah.

Penyerapan oleh tumbuhan

Langkah kedua dari siklus fosfor, garam fosfat yang dilarutkan dalam air diserap oleh tanaman. Namun, jumlah fosfor yang ada di tanah sangat sedikit. Itulah sebabnya petani menerapkan pupuk fosfat di lahan pertanian.

Tumbuhan air menyerap fosfor anorganik dari lapisan bawah badan air. Karena garam fosfat tidak larut dalam air dengan benar, mereka mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan di ekosistem perairan.

Penyerapan oleh Hewan

Tahap berikutnya dari siklus fosfor, Hewan menyerap fosfor dari tanaman atau dengan memakan hewan pemakan tumbuhan. Laju siklus fosfor lebih cepat pada tumbuhan dan hewan bila dibandingkan dengan batuan.

Kembalinya Fosfor ke Ekosistem

Ketika tumbuhan dan hewan mati mereka diurai oleh mikroorganisme. Selama proses ini, bentuk organik fosfor diubah menjadi bentuk anorganik, yang didaur ulang menjadi tanah dan air. Tanah dan air akan berakhir di sedimen dan batuan, yang akan melepaskan fosfor lagi dengan pelapukan. Dengan demikian, siklus fosfor dimulai dari awal.

Dampak Manusia pada Siklus fosfor

Gambar Siklus fosfor: Di alam, fosfor ada sebagai ion fosfat (PO43−). Pelapukan batuan dan aktivitas vulkanik melepaskan fosfat ke dalam tanah, air, dan udara, di mana ia tersedia untuk jaring makanan terestrial. Fosfat memasuki lautan melalui aliran permukaan, aliran air tanah, dan aliran sungai. Fosfat dilarutkan dalam siklus air laut ke dalam jaring makanan laut. Beberapa fosfat dari jaring makanan laut jatuh ke dasar lautan, di mana ia membentuk sedimen.

Sejumlah aktivitas manusia, penggunaan pupuk, eutrofikasi buatan, dll. Memiliki dampak besar pada siklus fosfor.

Pupuk fosfor meningkatkan tingkat fosfor di tanah. Terlalu sering menggunakan pupuk ini mengurangi kesuburan tanah dan juga berbahaya bagi mikroorganisme yang ada di tanah. Ketika ini tersapu ke badan air terdekat, mereka berbahaya bagi kehidupan air.

Selama pengiriman makanan dari pertanian ke kota-kota, jumlah fosfor yang tersapu dalam air menyebabkan eutrofikasi. Ini mengarah pada pertumbuhan alga. Ini membentuk ganggang mekar atau mati, yang beracun bagi ekosistem perairan.

Fungsi ekologis Siklus fosfor

Fosfor adalah nutrisi penting bagi tumbuhan dan hewan. Fosfor adalah nutrisi pembatas untuk organisme akuatik.

Fosfor membentuk bagian-bagian penting molekul penopang kehidupan yang sangat umum di biosfer. Fosfor memasuki atmosfer dalam jumlah yang sangat kecil ketika debu larut dalam air hujan, tetapi sebagian besar tetap di tanah dan di batuan dan mineral tanah.

Delapan puluh persen dari fosfor yang ditambang digunakan untuk membuat pupuk. Fosfat dari pupuk, limbah dan deterjen dapat menyebabkan polusi di danau dan sungai.

Pengayaan fosfat yang berlebihan baik di perairan laut segar maupun daratan dapat menyebabkan berkembangnya ganggang besar yang, ketika mati dan membusuk menyebabkan eutrofikasi air tawar saja.

Contohnya adalah Area Danau Eksperimental Kanada. Mekar alga air tawar ini tidak harus bingung dengan orang-orang di lingkungan air asin. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa polutan utama yang bertanggung jawab untuk mekar alga di muara air asin dan habitat laut pesisir adalah nitrogen.

Fosfor terjadi paling melimpah di alam sebagai bagian dari ion ortofosfat (PO4) 3−, yang terdiri dari atom P dan 4 atom oksigen. Di darat, sebagian besar fosfor ditemukan dalam batuan dan mineral.

Endapan yang kaya fosfor umumnya terbentuk di lautan atau dari guano, dan seiring waktu, proses geologis membawa sedimen laut ke daratan. Pelapukan batuan dan mineral melepaskan fosfor dalam bentuk yang larut di mana ia diambil oleh tanaman, dan diubah menjadi senyawa organik.

Tanaman kemudian dapat dikonsumsi oleh herbivora dan fosfor dimasukkan ke dalam jaringan atau diekskresikan. Setelah kematian, hewan atau tumbuhan meluruh, dan fosfor dikembalikan ke tanah di mana sebagian besar fosfor diubah menjadi senyawa yang tidak larut.

Limpasan dapat membawa sebagian kecil fosfor kembali ke laut. Umumnya dengan waktu (ribuan tahun) tanah menjadi kekurangan fosfor yang menyebabkan kemunduran ekosistem.

Fungsi biologis Siklus fosfor

Peran biologis siklus fosfor adalah sebagai komponen nukleotida, yang berfungsi sebagai penyimpanan energi dalam sel (ATP) atau ketika dihubungkan bersama, membentuk asam nukleat DNA dan RNA.

Heliks ganda DNA kita hanya mungkin karena jembatan ester fosfat yang mengikat heliks. Selain membuat biomolekul, fosfor juga ditemukan di tulang dan enamel gigi mamalia, yang kekuatannya berasal dari kalsium fosfat dalam bentuk hidroksiapatit.

Ia juga ditemukan di eksoskeleton serangga, dan fosfolipid (ditemukan di semua membran biologis). Ini juga berfungsi sebagai agen penyangga dalam mempertahankan homeostasis basa asam dalam tubuh manusia.

Pengaruh manusia pada Siklus fosfor

Nutrisi penting untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup organisme hidup, dan karenanya, sangat penting untuk pengembangan dan pemeliharaan ekosistem yang sehat. Manusia telah sangat mempengaruhi siklus fosfor dengan menambang fosfor, mengubahnya menjadi pupuk, dan dengan mengirimkan pupuk dan produk di seluruh dunia.

Mengangkut fosfor dalam makanan dari pertanian ke kota telah membuat perubahan besar dalam siklus Fosfor global. Namun, jumlah nutrisi yang berlebihan, terutama fosfor dan nitrogen, merusak ekosistem perairan.

Air diperkaya dalam fosfor dari limpasan pertanian, dan dari limbah yang tidak diolah dengan baik sebelum dibuang ke perairan. Input P dalam limpasan pertanian dapat mempercepat eutrofikasi air permukaan yang peka terhadap P.

Eutrofikasi alami adalah proses di mana danau berangsur-angsur menua dan menjadi lebih produktif dan membutuhkan waktu ribuan tahun untuk berkembang.

Eutrofikasi kultural atau antropogenik, bagaimanapun, adalah polusi air yang disebabkan oleh nutrisi tanaman yang berlebihan; ini menghasilkan pertumbuhan berlebihan pada populasi alga; ketika ganggang ini mati, pembusukannya menghabiskan air oksigen.

Eutrofikasi semacam itu juga dapat menyebabkan mekar alga yang beracun. Kedua efek ini menyebabkan tingkat kematian hewan dan tanaman meningkat ketika tanaman mengambil air beracun sementara hewan minum air beracun.

Limpasan permukaan dan bawah permukaan dan erosi dari tanah fosfor tinggi mungkin merupakan faktor utama bagi eutrofikasi air tawar ini. Proses mengendalikan pelepasan fosfor tanah ke limpasan permukaan dan ke aliran bawah permukaan adalah interaksi yang kompleks antara jenis input fosfor, jenis tanah dan manajemen, dan proses transportasi tergantung pada kondisi hidrologi.

Penggunaan berulang kotoran cair babi yang melebihi kebutuhan tanaman dapat memiliki efek merugikan pada status fosfor tanah. Selain itu, aplikasi biosolid dapat meningkatkan fosfor yang tersedia di tanah.

Di tanah dengan drainase buruk atau di daerah di mana pencairan salju dapat menyebabkan genangan air secara berkala, pengurangan kondisi dapat dicapai dalam 7-10 hari. Ini menyebabkan peningkatan tajam dalam konsentrasi fosfor dalam larutan dan fosfor dapat larut.

Selain itu, reduksi tanah menyebabkan pergeseran fosfor dari yang tangguh ke bentuk yang lebih labil. Ini pada akhirnya dapat meningkatkan potensi kehilangan fosfor. Ini menjadi perhatian khusus untuk pengelolaan yang ramah lingkungan di wilayah tersebut, di mana pembuangan limbah pertanian telah menjadi masalah. Disarankan bahwa rezim air tanah yang akan digunakan untuk pembuangan limbah organik diperhitungkan dalam persiapan peraturan pengelolaan limbah.

Campur tangan manusia dalam siklus fosfor terjadi karena penggunaan pupuk fosfor yang berlebihan atau tidak hati-hati.

Hal ini menghasilkan peningkatan jumlah fosfor sebagai polutan dalam badan air yang mengakibatkan eutrofikasi. Eutrofikasi merusak ekosistem air dengan menginduksi kondisi anoksik.



Leave a Reply