Геохимический цикл фосфора

Особенность глобального цикла фосфора состоит в гораздо меньшей степени замкнутости, по сравнению с рассмотренными ранее циклами элементов, и его цикличность проявляется в масштабах геологического времени – миллионов и десятков миллионов лет.

Известно около 200 минералов, в состав которых входит фосфор, однако наибольшие его количества встречаются в виде всего лишь нескольких ископаемых – апатита [Ca₁₀(PO₄)₆(F,Cl, OH)], фосфорита [Ca₃(PO₄)₃], фосфатов железа (FePO₄) и алюминия (AlPO₄).

Из шести основных элементов живого вещества фосфор является самым дефицитным. Он практически отсутствует в атмосфере и гидросфере вне организмов и органических остатков. Основные запасы этого элемента сосредоточены в осадочных породах. Второй по значимости резервуар фосфора – Мировой океан. В миграции фосфора наибольшую роль играет континентальный сток. В водах рек фосфор содержится главным образом в составе минеральных взвесей и комплексных анионов. При этом на долю минеральных взвесей приходится почти 90 % из ежегодно выносимых реками в океаны 18–21 Мт фосфора [9, 20].

Важно отметить, что практически отсутствует обратный поток, способный компенсировать потерю этого важного элемента сушей, поскольку он слабо включается в воздушную миграцию (небольшое количество фосфора переносится из океанов на сушу питающимися рыбой морскими птицами).

Круговорот фосфора замыкается между отложениями на материках и дне водоемов и живыми организмами (рис.10).

Около 2,7 Гт фосфора содержится в живых организмах. Известно, что он является составной частью соединений, выполняющих функции переносчиков энергии в биохимических процессах – аденозинтрифосфорной, аденозиндифосфорной и аденозинмонофосфорной кислот (АТФ, АДФ и АМФ).

Он входит также в состав нуклеиновых кислот ДНК и РНК, ответственных за хранение и передачу наследственной информации.

Рис.10. Потоки фосфора в биосфере

Следовательно, фосфор совершенно необходим живым организмам, и его нехватка в экосистеме может стать лимитирующим фактором ее продуктивности.

В Мировом океане растворено огромное количество фосфора, однако больше всего его в глубинных слоях воды, куда не проникает солнечный свет и где не может происходить его ассимиляция. Вследствие острого дефицита фосфора в морских экосистемах он многократно захватывается живыми организмами. Оседающие частицы (фрагменты тканей погибших водорослей и животных) заселяются микроорганизмами, которые быстро разрушают их и таким образом возвращают в биотический круговорот биофильные элементы, в том числе и фосфор. Потеря фосфора сушей и водами океанов компенсируется продолжающимся выветриванием осадочных пород.