Phosphorkreislauf

Der Phosphorkreislauf beschreibt wie Phosphor in Gesteinen, Böden, Biomasse und Gewässern biochemisch umgewandelt wird.


Erklärung

Phosphor

  • Phosphor ist in der Natur fast nie gasförmig, deshalb keine atmosphärische Komponente im Phosphorkreislauf

  • Gehalt in der Erdkruste liegt bei ca. 0,23 % (seltenes Element)

Vorkommen: Phosphor liegt in der Natur eigentlich nur als Phosphat (PO43-) vor:

  • Unbelebte Natur: als Ion in Salzen die Mineralien/ Gesteine bilden, Gewässern und feuchten Böden
  • Belebte Natur: wichtige Komponente von DNA, RNA, ATP, Phospholipide formen Zellmembranen und als Calciumphosphat in Zähnen

Phosphat wird für alle Aspekte des Pflanzenwachstums benötigt:

  • Düngung mit Phosphaten führt zu höheren Erträgen (Kunstdünger oder organischer Dünger (Mist, Gülle))
  • Limitiert die Produktion von Biomasse

Kreislauf

  1. Durch Erosion und Verwitterung wird Phosphor aus Gesteinen freigesetzt (v.a. in Apatit, Magmatischen Gesteinen)
  2. Bindet sich mit Sauerstoff zu Phosphat (PO43-) und gelangt in Böden/ Gewässer
  3. Wird von Pflanzen aufgenommen
  4. Pflanzen werden von Tieren gefressen
  5. Geht durch Ausscheidungen, absterben von Pflanzen/ Tiere wieder in Boden über
  • Land: Destruenten zerlegen organisches Material zu Phosphat
  • Wasser: Autolyse (=Selbstauflösung abgestorbener Körperzellen durch Enzyme) und Sedimentation am Meeresboden
  • Durch Kot (Guano) fischfressender Meeresvögel gelangt Phosphat aus Gewässern zurück an Küste

Einfluss des Menschen

  • Von gedüngten Feldern in Seen gespültes Phosphat sorgt dafür, dass Algen, Wasserpflanzen viel besser wachsen
  • Eutrophierung: See kippt um (Biomassenüberschuss im Wasser → Mikroorganismen, die Biomasse abbauen brauchen viel mehr Sauerstoff → Sauerstoffmangel im Wasser → Tiere ersticken)

Beispiel

  • Derzeit Übernutzung der knappen, endlichen Ressource (größere Mengen können nur aus Gestein gewonnen werden)
  • Phosphorressourcen werden in 50-100 Jahren ausgebeutet sein (Reserven)
  • Peak Phosphor (Zeitpunkt, bei dem maximale globale Phosphatproduktion erreicht ist): 2030
  • Geringe Mengen verwertbaren Phosphats biologischen Ursprungs sind an Seevögelbrutplätzen in Form von Guano Ablagerungen zu finden
  • Die phosphathaltigen Ausscheidungen andere Säugetiere sind schwierig zu nutzen (Versuche laufen)
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