ما العملية التي تحتبس الفوسفور في الدورة الطويلة الأمد

ما العملية التي تحتبس الفوسفور في الدورة الطويلة الامد

دفن المادة العضوية وهي الفسفور في قاع المحيطات.

الفوسفور هو عنصر كيميائي موجود في الطبيعة في مركبات متعددة والتي منها أيونات الفوسفات الموجودة في التربة والماء، وفي الغالب توجد في التربة بكميات صغيرة مما يؤثر بالسلب على نمو النبات ولذا نستخدم الأسمدة الفوسفاتية في الأرض الزراعية، فالفوسفور من العناصر الغذائية المهمة لنمو النبات والحيوان وهي المكون الأساسي للمركب التي ينتج منها الطاقة مثل الحمض النووي والأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

كما يدخل في تركيب الجينات، عند سقوط الأمطار يخرج من الصخور أيونات الفوسفور التي تنتقل إلى التربة والماء ثم يمتص النبات الفوسفور من التربة ثم يأكل الحيوان النبات وبعد موت النبات أو الحيوان يتحلل إلى مواد عضوية بها الفوسفور ثم يمكن أن يترسب في المحيطات والمجاري المائية ويحتبس في دورة طويلة الأمد.[1]

يدخل الفسفور الدورة طويلة الامد من خلال

العمليات البيولوجية مثل ترسيب الصخور .

يوجد الفوسفور بكميات كبيرة في الصخور ويمر الفوسفور بدورة قصيرة المدى وأخرى طويلة المدى والتي تبدأ من القشرة الأرضية حيث تترسب أملاح الفوسفات الموجودة في الصخور وتنتقل إلى التربة، دورة الفوسفور جزء منها يكون على سطح الأرض والآخر يكون في المحيطات فعلى الأرض ينتقل الفوسفور من التربة إلى النباتات والحيوانات وبعد موتها يعود الفوسفور مرة أخرى إلى التربة بينما في المحيطات يتوزع الفوسفور على الكائنات الحية التي تعيش فيه.[2]

دورة الفوسفور طويلة المدى

• التجوية.
• امتصاص الفوسفور عن طريق النبات.
• انتقال الفوسفور إلى السلسلة الغذائية.
• إعادة الفوسفور إلى الغلاف الصخري.

التجوية : تعتبر الصخور من المصادر الرئيسية للفوسفور والذي يترسب منها إلى التربة نتيجة الأمطار أو الأحماض التي تنتج من الكائنات الحية الدقيقة مثل البنسليوم والفطريات الشعاعية والعصوية والزائفة ثم يمتص النباتات والحيوانات الفوسفور، كما أن المطر يسبب ترسيب الفوسفور غير العضوي ونقله إلى المحيطات، كما أن البراكين تساعد في خروج الفوسفور من الصخور وترسيبه في التربة.

امتصاص الفوسفور عن طريق النبات : بعد انتقال الفوسفور إلى التربة يتم امتصاصه عن طريق النبات والكائنات الحية الدقيقة وفي الغالب تكون كمية الفوسفور الموجودة في التربة أقل بكثير من التي يحتاجها النبات ولذا لا بد من إضافة الأسمدة التي تحتوي على الفوسفور لزيادة خصوبة التربة وتحسين نمو النبات، كما أن النباتات المائية تمتص الفوسفور حيث أنه يمكن أن يترسب في المحيطات ولكن يكون بنسبة قليلة.

انتقال الفوسفور إلى السلسلة الغذائية : بعد امتصاص النبات للفوسفور فإنه يتحول إلى مركبات عضوية تتحرك تلك المركبات خلال السلسلة الغذائية حيث يتغذى المستهلكين على المنتجين مما يؤدي إلى تغييرات في الشكل العضوي للفوسفور، ويستخدم المستهلكين الفوسفور في تكوين النيوكليوتيدات والأنسجة الضامة مثل العظام.

إعادة الفوسفور إلى الغلاف الصخري : يعود الفوسفور الموجود في الكائنات الحية مرة أخرى إلى الصخور عن طريق الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب تحلل الحيوانات والنباتات الميتة حيث يتحول الفوسفور من الشكل العضوي إلى غير العضوي وتسمى هذه العملية التمعدن، كما تقوم الكائنات الحية الدقيقة المتحللة مثل البكتيريا والفطريات في إعادة توازن تركيز الفوسفور في النظام البيئي، كما يمكن أن ينتقل الفوسفور من التربة إلى المحيطات أثناء سقوط الأمطار ويكون طبقات من الرواسب التي تكون صخوراً وتعاد الدورة طويلة المدى مرة أخرى.[3]

كيف يمتص النبات الفوسفور

يمتص النبات الفوسفور في صورة أيونات الفوسفات فقط .

الفوسفور من العناصر الأساسية لنمو الكائنات الحية سواء كانت نباتات أو حيوانات فهو يدخل في تكوين جدار الخلايا وفي نقل الطاقة والحمض النووي وفي تركيب جميع الإنزيمات والبروتينات، وتحتاج النباتات الصغيرة إلى الفوسفور أكثر من الكبيرة حيث أن النبات خلال الربع الأول من عمره يمتص حوالي ثلاثة أرباع من الفوسفور الذي يستهلكه طوال فترة حياته، وأكبر تركيز من الفوسفور في النبات يوجد في الأجزاء النامية والتي تشمل الجذور والأنسجة الوعائية، وعند نقص الفوسفور في التربة يقل المحصول ولا يزداد النبات في الطول.[4]

فوائد الفوسفور للنبات

• تحفيز نمو الجذور.
• ضروري لعملية البناء الضوئي.
• يلعب دوراً رئيسياً في إنتاج النبات للثمار في الوقت المناسب.

تحفيز نمو الجذور : الجذر من الأجزاء المهمة في النبات فمن خلاله يحصل النبات على العناصر الغذائية التي يحتاجها من التربة وكلما كانت تنمو بشكل جيد ستكون قادرة على اختراق التربة وامتصاص كل ما يحتاجه الإنسان من العناصر الغذائية، كما أن الفوسفور يساعد البقوليات على امتصاص النيتروجين من التربة.

ضروري لعملية البناء الضوئي : فهو يساعد في معالجة العناصر الغذائية في الأوراق ثم تخزينها أو نقلها إلى أجزاء النبات الأخرى.

يلعب دوراً رئيسياً في إنتاج النبات للثمار في الوقت المناسب : ينتج النبات الثمرة في وقت معين والفوسفور هو المسؤول عن إنتاج النبات للثمار في الوقت المناسب ففي النبات الذي يحتوي على القليل من الفوسفور تستغرق الثمار وقتاً لتنضج كما أن جودتها تكون رديئة وعددها قليل، كما لا يمكن نقل الجينات من جيل إلى جيل إلا في وجود الفوسفور.[5]

أنواع الفسفور

• الفوسفور الأبيض.
• الفوسفور الأحمر.
• الفوسفور الأسود.

الفوسفور الأبيض : هو عبارة عن أربع ذرات تترابط بروابط تساهمية وتنجذب مع بعضها البعض عن طريق قوى فان دير فال الضعيفة وفي الغالب يتم استخراجه من الصخور حيث يتم تسخينها في فرن وفي وجود الكربون والسيليكا، وهو عبارة عن فوسفور صلب وشفاف ويصعب ذوبانه في الماء وإذا ذاب ينتج عنه ثاني كبريتيد الكربون أو رابع كلوريد الكربون، والوزن الجزيئي له 30.97 جم لكل مول.

وعند وضع الفوسفور الأبيض في درجة حرارة أكبر من درجة حرارة الغرفة وتصل إلى 35 درجة مئوية فإنه يشتعل تلقائياً وينتج عنه خامس أكسيد الفوسفور ولذا فيجب الاحتفاظ به في الماء، كما يحدث له أكسدة بمجرد تعرضه للهواء وهو أقل أنواع الفوسفور استقراراً.

الفوسفور الأحمر : من مميزات الفوسفور الأحمر أنه مقاوم للحرارة ويتكون من ذرة فوسفور مرتبطة بثلاث ذرات فوسفور إضافية عن طريق رابطة تساهمية فهو مركب بوليمر، فهو يتكون نتيجة تعرض الفوسفور الأبيض إلى حرارة تصل إلى 573 كلفن لعدة أيام ويكون لونه رمادي وليس له رائحة كريهة ولا يسبب أي ضرر ولا يذوب في الماء أو في رابع كلوريد الكربون ولكن يتحلل في البوتاس الكحولي.

ويشتعل الفوسفور الأحمر عند تسخينه في درجة حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية كما أنه يتفاعل مع الأكسجين عند درجة حرارة 565 كلفن وينتج عن هذا التفاعل خامس أكسيد الفوسفور ويتفاعل مع الكبريت وينتج كبريتات الفوسفور.

الفوسفور الأسود : ينتج من تسخين الفوسفور الأحمر عند درجة حرارة 416 درجة مئوية ولا بد أن تكون الغرفة مغلقة وهو عبارة عن ذرة فوسفور مرتبطة بثلاث ذرات فوسفور بروابط تساهمية فهو مركب بلوري، ويكون طول الرابطة 218 ميكرومتر أما زاوية الرابطة 99 درجة، ويوجد منه شكلين أحدهما ألفا فوسفور الأسود وهو غير موصل للكهرباء أما بيتا فوسفور الأسود فهو موصل جيد للكهرباء ولونه أسود لامع، ودرجة انصهار الفوسفور الأسود 416 درجة مئوية وكتلته 30.973762 جم لكل مول أما كثافته 2.34 جم لكل سم3 والوزن الجزيئي 30.97 وهو أكثر أنواع الفوسفور استقراراً.[6]