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Ciclos Biogeoquimicos

El ciclo del fósforo, el elemento “portador de la luz”

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El fósforo (P) es el elemento químico cuyo número atómico es el 15. Su denominación proviene del latín phosphŏrus que a su vez deriva del griego phōsphóros, que se traduce como “portador de la luz”.

Se trata de un no metal que en estado puro es incoloro, si bien  su color blanco, con un característico olor desagradable. Cuando entra en contacto con el oxígeno de la atmósfera, se oxida, emitiendo luz por un fenómeno de fosforescencia.

Con una amplia presencia en la corteza terrestre, está considerado un elemento químico esencial al formar parte de los tejidos, dientes y huesos, de ahí la enorme relevancia de este mineral en el plano de la biología.

Qué es el ciclo del phosphŏrus

El del fósforo es el ciclo biogeoquímico por el que este mineral pasa a través del suelo, el agua y los organismos (litosfera, hidrosfera y biosfera, respectivamente) una vez tras otra.

El P es un elemento esencial para la vida que cuenta con una elevada capacidad para reaccionar al contacto con otros elementos o sustancias químicas, una característica que motiva que nunca se encuentre solo en la Tierra.

Otra de las características singulares del ciclo que estamos analizando es que es sedimentario, lo que se traduce en que su principal depósito son las rocas sedimentarias, en lugar de la atmósfera.

No en vano, la reserva más significativa de este mineral es la corteza terrestre, encontrándose mayoritariamente en las rocas, a partir de las que pasa a otras partes de los ecosistemas y de sus seres vivos.

No obstante, la cantidad de P que las plantas requieren es inferior a la cantidad de nitrógeno que precisan para la realización de algunas de sus funciones. También se encuentra en el guano y en los sedimentos formados por excrementos de aves marinas, en los sedimentos oceánicos compuestos por restos de seres vivos y, como no podría ser de otro modo, en los minerales del grupo  de los fosfatos.

Ciclo del fósforo

Impacto del ser humano sobre este ciclo

El nutriente objeto de nuestro análisis es esencial para la vida y, por si esto fuera poco, juega un papel fundamental en la seguridad alimentaria y en la agricultura a nivel mundial. Hemos de partir de la base de que el P se encuentra en los reservorios minerales y en los seres vivos, pero también circula por la atmósfera, aunque este dato suela pasar desapercibido.

Hasta antes de la Revolución Industrial, este elemento se emitía a la atmósfera de manera natural, gracias a las explosiones volcánicas, al transporte de sal marina y de polvo continental, a los incendios forestales y a la emisión de aerosoles biogénicos.

Sin embargo, estudios llevados a cabo en los últimos años, ponen de manifiesto el impacto que ha tenido y sigue teniendo la actividad humana sobre el ciclo del fósforo en la atmósfera. Pues bien, parece ser que cerca del 50% del fósforo emitido a la atmósfera en la actualidad proviene de la actividad humana, primordialmente de la quema de carbón.

El elemento de número atómico 15 es un nutriente limitante para el crecimiento de las plantas. Un exceso de él en el suelo implica fertilidad, mayor crecimiento de las plantas, mayor fijación del CO2 de la atmósfera y disminución del efecto invernadero.

Así las cosas, los resultados de este estudio muestran una fuerte perturbación del ciclo del P. Este dato sugiere que podrían ser muchos los ecosistemas que se estarían fertilizando debido al fósforo atmosférico depositado en el mar y sobre todo en el suelo, concretamente en los bosques tropicales y subtropicales de África y Asia.

Si los mencionados ecosistemas se fertilizan, potenciando su capacidad de crecimiento y de almacenamiento de carbono, el fósforo atmosférico estará modificando el ciclo del carbono más de lo que se pensaba.

Ciclo del fósforo

Importancia del ciclo del elemento que da lugar a la fosforescencia

La importancia del mineral que nos ocupa radica principalmente en los siguientes aspectos:

  • Nutriente limitante. Igual que sucede con el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, el P es un nutriente limitante para todos los seres vivos, lo que quiere decir que el potencial para el crecimiento de un organismo se ve limitado por la disponibilidad del nutriente vital. Conoce más sobre el nitrógeno y el oxígeno pinchando en estos enlaces.
  • Integra el ADN y ARN. Este mineral forma parte de la estructura del ADN y ARN. La forma de doble hélice del ADN puede darse en la medida que las moléculas de fosfato forman un puente de éter de fosfato que es unido a la doble hélice
  • Proporciona estructura a las membranas celulares. El P da estructura a las membranas celulares. El componente esencial de las membranas biológicas son unas moléculas denominadas fosfolípidos, formadas por diferentes tipos de lípidos unidos a grupos de fosfato
  • Transporta energía. Este mineral es imprescindible para el transporte de energía en las células, constituyendo una parte crucial de las moléculas de almacenamiento de energía como ATP, ADP Y GDP

Etapas del ciclo del fósforo

No podemos dar por finalizado este texto sin explicar, aunque sea resumidamente, en qué consiste el ciclo del fósforo. Entre sus fases se encuentran las siguientes:

  • El paso del tiempo hace que la lluvia y el viento erosionen las rocas, hecho que da paso a la liberación de iones fosfato y otros minerales. Dicho fosfato inorgánico es distribuido en suelo y agua
  • Las plantas toman del suelo el fosfato inorgánico a través de sus raíces, incorporando los fosfatos a sus moléculas biológicas, o sea, a proteínas y ácidos nucleicos, promoviendo su crecimiento y desarrollo
  • Las plantas pueden ser ingeridas por animales herbívoros. Cuando se adentran en su organismo, las moléculas contenedoras de P se degradan, incorporándose nuevamente a las moléculas orgánicas del organismo herbívoro
  • Los animales herbívoros pueden ser ingeridos por otros de naturaleza carnívora. En estos casos se produce una transferencia de los átomos del fósforo al nivel siguiente de la cadena trófica. A través de la excreción son devueltos al suelo los fosfatos que fueron absorbidos por estos animales
  • A la muerte de la planta o el animal, sus tejidos se descomponen por un grupo de microorganismos que reciben el nombre de descomponedores. Dichos microbios degradan los restos, devolviendo al suelo el fosfato orgánico
  • El P en el suelo puede terminar en distintos cuerpos de agua (para saber más sobre el H20 haz click aquí), acabando finalmente en el océano. Una vez allí, es posible que se incorpore a los organismos acuáticos o que se sedimente durante períodos largos

¿Quieres más información sobre los diferentes ciclos biogeoquímicos?

Explicación del ciclo del fósforo en vídeo

Fuentes y Referencias

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