ფოსფორის ნელი წრებრუნვა ბიოსფეროში. როგორ წარმოქმნის ფოსფორის შემცველი სასუქების მოხმარება წყლის მკვდარ ზონებს.

საკვანძო საკითხები

  • ფოსფორი უმნიშვნელოვანესი საკვები ნივთიერებაა, რომელიც გვხვდება ადამიანებისა და სხვა ორგანიზმების მაკრომოლეკულებში, მათ შორის დნმ\text{დნმ}-ში.
  • ფოსფორის წრებრუნვა ნელი პროცესია. ბუნებაში არსებული ფოსფორის უდიდესი ნაწილი ფოსფატის იონის — PO43\text {PO}_4^{3-}-ის — სახით არსებობს.
  • წყლის ეკოსისტემებში ფოსფორი ხშირად შემზღუდველი საკვები ნივთიერებაა, ანუ ისეთი საკვები ნივთიერება, რომელიც მწირი რაოდენობით მოიპოვება და, შესაბამისად, ზღუდავს ზრდას.
  • როდესაც სასუქში არსებული აზოტი და ფოსფორი ჩაედინება ტბებსა და ოკეანეებში, ისინი ევტროფიკაციას იწვევს, წყალმცენარეების ჭარბ ზრდას — „ყვავილობას“. წყალმცენარეები წყალს ჟანგბადისგან ცლიან და მკვდარ ზონებს წარმოქმნიან.

შესავალი

არის თუ არა ფოსფორი მნიშვნელოვანი? ეს დამოკიდებულია იმაზე, მოგწონთ თუ არა, რომ თქვენს სხეულს აქვს დნმ\text{დნმ}, უჯრედული მემბრანები და ძვლები? მინიშნება: სავარაუდოდ, პასუხი დადებითია!
ფოსფორი ცოცხალი ორგანიზმების აუცილებელი საკვები ნივთიერებაა. იგი ნუკლეინის მჟავების — მაგალითად, დნმ\text{დნმ}-ისა და ფოსფოლიპიდების, რომლებიც ჩვენი უჯრედების მემბრანებს აგებენ — საკვანძო კომპონენტია. კალციუმის ფოსფატის სახით იგი აგრეთვე წარმოქმნის ჩვენი ძვლებისთვის საჭირო კომპონენტებს.
ბუნებაში ფოსფორი ხშირად შემზღუდველი საკვები ნივთიერებაა — სხვაგვარად თუ ვიტყვით, ისეთი საკვები ნივთიერება, რომელიც მწირი რაოდენობითაა ხელმისაწვდომი და ზღუდავს ზრდას — და ეს განსაკუთრებით ასეა წყლის, მტკნარი წყლის ეკოსისტემებისთვის.

ფოსფორის ბუნებრივი წრებრუნვა

ფოსფორის წრებრუნვა შედარებით ნელია, ვიდრე სხვა ბიოგეოქიმიური ციკლები, როგორებიცაა წყლის, ნახშირბადისა და აზოტის წრებრუნვები.1^1
ბუნებაში ფოსფორი მეტწილად ფოსფატის იონების — PO43\text {PO}_4^{3-}-ის — სახით მოიპოვება. ფოსფატის ნაერთები გვხვდება დანალექ ქანებში და როდესაც ქანები იფიტება — იცვითება დროის ხანგრძლივი მონაკვეთების განმავლობაში — მათში არსებული ფოსფორი ნელ-ნელა გამოტუტავს დედამიწის ზედაპირზე არსებულ წყლებსა და ნიადაგებს. ფოსფატის მნიშვნელოვანი წყაროებია აგრეთვე ვულკანური ფერფლი, აეროზოლები და მინერალური მტვერი, მიუხედავად იმისა, რომ ფოსფორს არ აქვს რეალური აირადი მდგომარეობა, განსხვავებით სხვა ელემენტებისგან — ნახშირბადისგან, აზოტისა და გოგირდისგან.
ნიადაგში არსებულ ფოსფატის ნაერთებს მცენარეები იღებენ. მათგან ისინი გადაეცემა ცხოველებს, რომლებიც ამ მცენარეებს ჭამენ. როდესაც მცენარეები და ცხოველები გამოყოფენ ნარჩენებს ან იხოცებიან, ფოსფატები ან რედუცენტებს უვარდება ხელთ, ან ნიადაგში ბრუნდება. ფოსფორის შემცველი ნაერთები გვხვდება აგრეთვე ზედაპირულ ჩამონადენებში, რომლებიც მდინარეებში, ტბებსა და ოკეანეებში ჩაედინება, სადაც მათ წყლის ორგანიზმები მოიხმარენ.
როდესაც წყლის ორგანიზმების სხეულებსა თუ ნარჩენებში არსებული ფოსფორის შემცველი ნაერთები ოკეანის ფსკერზე იძირება, ისინი წარმოქმნის ახალ დანალექ ფენებს. დროის ხანგრძლივი მონაკვეთების განმავლობაში ფოსფორის შემცველი დანალექი ქანი ზოგჯერ ოკეანიდან ხმელეთზე გადადის იმ გეოლოგიური პროცესის დროს, რომელსაც აზევება ეწოდება. მიუხედავად ამისა, ეს პროცესი ძალიან ნელია, ფოსფატის იონის ოკეანეში ყოფნის საშუალო ხანგრძლივობა კი 20,000-დან 100,000 წლამდეა.

ევტროფიკაცია და მკვდარი ზონები

სოფლის მეურნეობაში — აგრეთვე პატარა მდელოებსა და ბაღებში — გამოყენებადი სასუქების უმეტესობა აზოტსაც შეიცავს და ფოსფორსაც, რომლებიც ზედაპირული ჩამონადენის სახით ჩაედინება წყლის ეკოსისტემებში. ჩამონადენში არსებული სასუქი იწვევს ჭარბ ზრდას წყალმცენარეებისა და სხვა მიკრობებისა, რომლებიც მანამდე აზოტით ან ფოსფორით იყვნენ შეზღუდულნი. ამ ფენომენს ევტროფიკაცია ეწოდება. ზოგ შემთხვევაში მაინც, სწორედ ფოსფორია ევტროფიკაციის განმაპირობებელი მთავარი ფაქტორი და არა - აზოტი.2^2
რატომ არის ევტროფიკაცია საზიანო? ზოგი წყალმცენარე წყალს ცუდ სუნს ან გემოს სძენს, ან აწარმოებს ტოქსიკურ ნაერთებს.2^2 გარდა ამისა, როდესაც ეს წყალმცენარეები იღუპებიან და მიკრობების მიერ გადამუშავდებიან, მათი სხეულების დაშლისას იხარჯება ჟანგბადის დიდი რაოდენობა. ჟანგბადის გამოყენების ამ მკვეთრ ზრდას შეუძლია, ძლიერ შეამციროს გახსნილი ჟანგბადის დონე წყალში და გამოიწვიოს წყლის სხვა ორგანიზმების, მაგალითად, გარეგანი ჩონჩხის მქონე უხერხემლოებისა და ფარფლოსანი თევზების, სიკვდილი ჰიპოქსიის — ჟანგბადის უკმარისობის — გზით.
ტბებისა და ოკეანეების იმ რეგიონებს, რომლებიც საკვები ნივთიერებების ჩადინების გამოა დაცლილი ჟანგბადისგან, ეწოდება მკვდარი ზონები. ბოლო წლებში მკვდარი ზონების რაოდენობა გაიზარდა. 2008 წელს 400-ზე მეტი მკვდარი ზონა არსებობდა. ერთ-ერთი ყველაზე საშინელი მკვდარი ზონა აშშ-ის სანაპიროზეა, მექსიკის ყურესთან. მდინარე მისისიპის აუზიდან სასუქის ჩამოდინებამ შექმნა დაახლოებით 8,463 კვადრატული მილის ფართობის მქონე მკვდარი ზონა. როგორც ქვემოთ მოცემულ რუკაზე დაინახავთ, მკვდარი ზონები გვხვდება ისეთ უბნებში, რომლებიც მაღალი ინდუსტრიალიზაციითა და მოსახლეობის სიმჭიდროვით გამოირჩევიან.
როგორაა შესაძლებელი ევტროფიკაციის შემცირება ან შეჩერება? სასუქები, ფოსფორის შემცველი გამწმენდი საშუალებები და არასწორად განლაგებული ჩამდინარე წყლები — ყველა წარმოადგენს ევტროფიკაციის გამომწვევი აზოტისა და ფოსფორის წყაროებს. ევტროფიკაციის შესამცირებლად ინდივიდებს, კომპანიებსა და მთავრობებს შეუძლიათ, ნაკლებად გამოიყენონ სასუქი, მოიშორონ ფოსფორის შემცველი გამწმენდი საშუალებები და უზრუნველყონ, რომ ჩამდინარე წყლები არ მოხვდეს წყლითსავალ გზებში — მაგალითად, ნაპრალების მქონე სეპტიკური სისტემიდან.3,4^{3,4}
იტვირთება