Ciclul biogeochimic al Azotului N si al Fosorului

Ciclul biogeochimic al Azotului N si al Fosorului

Circuitul azotului (fig. 4-4) este mult mai complex decat al celorlalte elemente biogene analizate pana acum; acest ciclu este influentat de rezerva uriasa de azot liber din atmosfera.

Fitofiziologii impart ciclul biogeochimic al azotului in doua sectiuni:

a) ciclul mare, in care se utilizeaza si se inscrie in circuit fondul urias de rezerva (circa 79% din atmosfera)

b) ciclul mic, in care circulatia azotului se desfasoara intre organisme si sol, fara participarea fondului de rezerva.

Sub actiunea descarcarilor electrice sau a radiatiilor ultraviolete are loc, pornind de la N2 si O2, formarea de oxizi de azot care, odata cu ploaia, sunt antrenati la sol. Cantitatea de azot astfel ajunsa la sol poate varia intre 0.5 si 16.0 kg/ha/an, fiind estimata la nivel global la milioane t/an.

Prin actiunea organismelor fixatoare de azot din sol (Azotobacter, Clostridium etc.) si a celor simbionte prezente in nodozitatile de pe radacini (Rhisobium pentru Leguminosae, Actinomyces pentru Alnus) sau de pe frunze (Mycobacterium rubiaceum la Rubiaceae), sunt transferate in biosfera sub forma de substanta organica cantitati considerabile de azot, apreciate la 44 milioane tone/an (Barbault, 1997). Fenomenul de fixare biologica are loc cu amploare mai redusa (10 milioane tone/an) si in mediul acvatic sau pe soluri umede, prin activitatea metabolica a unor alge albastre (Cyanophyta).

Compusii organici ai microorganismelor sunt fie inglobati in lanturile trofice ale ecosistemului, fie mineralizati rapid dupa moartea acestora. In contact cu radacinile plantelor, azotul mineralizat, de obicei sub forma de azotati, este absorbit si transformat in aminoacizi, iar apoi in proteine ale plantelor superioare. Aceste proteine constituie baza alimentatiei azotate a numerosi consumatori, cum sunt animalele, plantele heterotrofe, microorganismele si chiar omul.

Azotul poate parasi ciclul ecosistemelor terestre fiind transportat de rauri in ocean (30 milioane tone /an); aici, o parte este preluat de planctonul marin, intrand in lantul pradatorilor, revenind in circuit prin intermediul pasarilor (guano) si mamiferelor sau prin denitrificare pe uscat. Cea mai mare parte este insa acumulata in sedimentele profunde. Societatea agricola intervine in circuitul azotului din ecosistemele de cultura, exportul de azot fiind compensat de catre om prin ingrasamintele naturale (gunoi de grajd, guano) sau minerale (sulfat de amoniu, azotat de amoniu, ingrasaminte complexe etc.), acestea din urma reprezentand peste 40 milioane tone/an si rezultand din fixarea azotului atmosferic, ceea ce contribuie la o crestere cu peste 50% a ratei globale de fixare.

Efectele cresterii necontrolate a cantitatii de azot, infiltrarea acestuia in straturile acvifere si eutrofizarea apelor continentale releva perturbarile provocate de dezechilibrul in circuitul azotului si in ciclul biogeochimic al celorlalte elemente.

Principalele rezerve de fosfor sunt reprezentate prin roci de tipul apatitelor si depozitelor de guano, de animale fosilizate. In concentratii diferite sunt dispersate pe toata suprafata uscatului .

Spre deosebire de oxigen, hidrogen si azot, al caror fond de rezerva se afla in atmosfera sau in hidrosfera, in cazul fosforului, fondul de rezerva se afla in litosfera. Prin descompunere si spalare de catre ape, rocile cedeaza fosfor biocenozelor din ecosistemele terestre. Absorbit de catre plante, fosforul intra in alcatuirea compusilor macroenergetici (ATP - adenozintrifosfat) si a acizilor nucleici, conditionand desfasurarea transferurilor de energie si informatie in sistemele vii.

Prin intermediul lanturilor trofice, compusii fosforului sunt transferati animalelor consumatoare si descompunatorilor. Comparatia dintre masa biosferei (0.1%) si masa fosforului (0.15%) din scoarta terestra sugereaza dependenta directa a biosferei de cantitatea disponibila de fosfor pe Pamant. In virtutea legii minimului, fosforul apare ca factor limitativ al biosferei, biomasa acesteia nu poate depasi proportia de fosfor disponibila la nivel global.

Fosforul ajuns in oceane alimenteaza fitoplanctonul de pe platformele continentale si lanturile trofice pe care le sustine acesta. Prin intermediul pasarilor marine (guano) fosforul revine partial. Actiunea omului, prin favorizarea proceselor de eroziune, restrangerea vegetatiei naturale, utilizarea unor cantitati mari de ingrasaminte fosfatice, folosirea detergentilor conduce la scurgerea fosforului spre oceane. Se estimeaza ca 3.5 milioane tone de fosfor (dupa Hutchinson, (1978), chiar 20 milioane tone) iau anual drumul oceanelor, in timp ce numai 10 000 tone se reintorc pe continente sub forma de guano si 60 000 tone ca urmare a pescuitului, ceea ce nu compenseaza pierderile.

Rezervele exploatate de fosfor, estimate la 1010 tone de roca fosforica (cu 4% H2O5), localizate cu precadere in Africa de Nord si centrala, Australia, Brazilia, India, Rusia, China, Vietnam si Mongolia dau siguranta ca epuizarea nu va avea loc imediat.