Cycle du phosphore

Définition

Le cycle du phosphore correspond aux diverses phases de solubilité du phosphore dans la nature. Il est un cycle biogéochimique qui décrit le mouvement de cet élément chimique dans un écosystème à travers la lithosphère, l'hydrosphère et la biosphère.

Schéma du cycle du phosphore :

Le processus biogéochimique montrant le mouvement du phosphore et ses différentes formes dans la nature à l'aide d'organismes vivants s'appelle le cycle du phosphore.

Explications

Les êtres vivants prennent le phosphore sous forme de phosphates à partir des roches phosphatées, qui se décomposent et libèrent les phosphates par les intempéries. Ceux-ci passent aux plantes sur le sol et passent ensuite aux animaux. Lorsqu'ils excrètent, les décomposeurs agissent en revenant pour produire des phosphates.

Une partie de ces phosphates est transportée par les eaux vers la mer, dans laquelle les algues, les poissons et les oiseaux marins les transportent, qui produisent du guano, qui est utilisé comme engrais dans l'agriculture car il libère de grandes quantités de phosphates. Les restes d'animaux marins donnent naissance à des roches phosphatées au fond de la mer, qui émergent de mouvements orogéniques.

Le phosphore est libéré des roches et dans le sol, où il est utilisé par les plantes pour remplir leurs fonctions vitales. Les animaux reçoivent du phosphore en se nourrissant de plantes ou d'autres animaux qu'ils ont ingérés. Dans la décomposition bactérienne des carcasses, le phosphore est libéré sous forme d'orthophosphates (H₃PO₄) pouvant être utilisés directement par les légumes verts, formant du phosphate organique (biomasse végétale), la pluie pouvant transporter ce phosphate vers les aquifères. ou aux océans.

L'homme mobilise également le phosphore lorsqu'il explose les roches contenant des phosphates.

La proportion de phosphore dans la matière vivante est relativement faible, mais son rôle est vital. C'est un composant d'acides nucléiques tels que l'ADN. De nombreux intermédiaires dans la photosynthèse et la respiration cellulaire sont combinés avec le phosphore, et les atomes de phosphore fournissent la base pour la formation de liaisons à haute énergie de l'ATP, se trouve également dans les os et les dents des animaux. Cet élément du tableau périodique est appelé "P".

Principales sources de phosphore dans le cycle du phosphore

Les roches, l'eau, le sol et les sédiments constituent les principales sources non vivantes de phosphore, tandis que les plantes et les animaux constituent les principales sources vivantes.

Cycle en 5 étapes

Les cinq étapes du cycle du phosphore sont :

1. intempéries (érosion) : sur une longue période, les phosphates présents dans les roches sédimentaires sous forme de PO₄^3-, sont lessivés des roches désintégrées à partir de ses diverses sources environnementales sous forme d'ions phosphate inorganiques. Ce processus appelé altération agit comme la première étape clé du cycle du phosphore. Outre les intempéries, les cendres volcaniques, les aérosols et la poussière minérale servent également d'autres sources de phosphate importantes.
2. absorption par les plantes (minéralisation) : les plantes absorbent le phosphore organique présent dans le sol et l'eau souterraine et les convertissent en formes inorganiques pour une utilisation appelée minéralisation. Les plantes aquatiques absorbent le phosphore inorganique des couches inférieures des plans d'eau en raison de leur faible solubilité dans l'eau.
3. absorption par les animaux (assimilation) : les animaux herbivores et carnivores, y compris les humains, absorbent le phosphore lorsqu'ils consomment ces plantes pour leur alimentation, un processus connu sous le nom d'assimilation. En outre, les animaux obtiennent du phosphore directement à partir de l'eau potable.
4. retour à l'environnement (décomposition) : les micro-organismes tels que les bactéries et les champignons décomposent les phosphates organiques sous forme inorganique, qui est ensuite renvoyée dans le sol et les plans d'eau. Les composés contenant du phosphore peuvent également être transportés dans le ruissellement de surface vers les rivières, les lacs et les océans pour former des sédiments.
5. mouvements tectoniques (soulèvement géologique) : sur de longues périodes, les roches sédimentaires contenant du phosphore peuvent être déplacées de l'océan vers la Terre par un processus appelé soulèvement géologique. Le phosphore ainsi déposé sous forme de sédiments est finalement relâché dans l'environnement par le processus d'altération, complétant ainsi le cycle.

L'altération des roches (la première étape) et le soulèvement géologique (la dernière étape) sont les deux processus géologiques qui font partie du cycle du phosphore.

Pourquoi le cycle du phosphore est-il important ?

[infos] Au cours de ce cycle, le phosphore est libéré des roches et des minéraux par altération et pénètre dans les sols et les systèmes aquatiques. Les plantes absorbent les phosphates inorganiques présents dans le sol; le phosphore circule ensuite dans la chaîne alimentaire lorsque les animaux consomment ces plantes. Lorsque les plantes et les animaux meurent ou rejettent des déchets, le phosphore retourne dans le sol ou dans les milieux aquatiques, où il peut être réutilisé ou finir par s'intégrer à des formations de roches sédimentaires, bouclant ainsi le cycle. Ce processus est essentiel à la vie, car le phosphore est un constituant fondamental de l'ADN, de l'ARN et de l'ATP, des molécules cruciales pour le transfert d'énergie et la transmission de l'information génétique au sein des organismes.

Le cycle du phosphore est important pour :

• Il agit comme un composant essentiel des nucléotides et des acides nucléiques tels que l'ADN et l'ARN.
• Il forme un composant essentiel de notre os et de l'émail des dents de mammifères.
• Il constitue un composant essentiel des phospholipides présents dans les membranes biologiques telles que la membrane cellulaire.
• Il forme la structure de l'exosquelette des insectes.
• Il fonctionne comme un agent tampon pour maintenir un état physio-chimique stable du corps.

Le cycle global du phosphore diffère des autres cycles des nutriments en ce qu'il s'agit d'un processus lent et n'inclut aucune phase gazeuse, une caractéristique unique de ce cycle.

Fluctuations du cycle du phosphore dans les écosystèmes aquatiques

Une augmentation de la concentration de phosphore stimulera considérablement la croissance des algues au sein de cet écosystème, entraînant une baisse de la teneur en oxygène dans l'eau et donc une perte importante de vie aquatique. D'autre part, une diminution de la concentration de phosphore privera les animaux aquatiques de l'élément nutritif, limitant ainsi leur croissance.

La lixiviation du phosphore des ménages et des industries peut affecter les plans d'eau.

Rôles des engrais et de la déforestation

L'utilisation excessive d'engrais phosphatés pour enrichir le sol augmente également potentiellement la teneur en phosphore des plans d'eau par le ruissellement de surface. Ce phénomène conduit à une croissance excessive des algues, abaissant ainsi le niveau d'oxygène dissous dans les plans d'eau, entraînant de graves pertes en vies aquatiques.

L'abattage des arbres augmente l'érosion du sol et diminue ainsi la teneur en phosphore du sol. Étant donné que le phosphore agit comme un nutriment limitant la croissance des plantes, la déforestation affecte le cycle du phosphore.

Différence entre cycles du carbone, de l'azote et du phosphore

Le cycle du carbone et le cycle du phosphore sont différents car ils impliquent respectivement deux éléments chimiques différents (carbone et phosphore). L'autre différence majeure entre les deux est que le cycle du carbone a une composante atmosphérique car le carbone est disponible dans la nature, alors que le phosphore doit être créé à travers le cycle.

Le cycle du phosphore n'inclut pas de composant atmosphérique car le phosphore n'est pas disponible dans la nature, alors que le cycle de l'azote intervient en utilisant l'azote dans l'atmosphère.

Le cycle du phosphore diffère de celui du carbone, de l'azote et du soufre dans un aspect principal. Le phosphore ne forme pas de composés volatils qui lui permettent de passer des océans à l'atmosphère et de là de retourner sur le continent. Une fois en mer, il n'y a que deux mécanismes pour le recyclage du phosphore des océans aux écosystèmes terrestres. L'une consiste à traverser les oiseaux de mer qui recueillent le phosphore qui traverse les chaînes alimentaires marines et qui peut le renvoyer sur le continent dans ses excréments. Outre l'activité de ces animaux, il existe une possibilité de soulèvement géologique des sédiments océaniques sur le continent, un processus mesuré en milliers d'années.

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Résumé simple

Le cycle du phosphore est un processus biogéochimique décrivant le déplacement du phosphore à travers la lithosphère, l'hydrosphère et la biosphère. Contrairement à d'autres cycles, celui du phosphore ne comporte pas de phase atmosphérique significative, car cet élément circule principalement dans le sol, l'eau et les organismes vivants.