인 순환: 작동 원리 이해

인의 생지화학적 순환은 점점 더 인간의 간섭으로 고통받고 있습니다.

인 순환

인 순환이 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 주요 구성요소인 인(P)을 알아야 합니다. 인은 다른 물질과 매우 쉽게 반응하는 화학 원소입니다. 이러한 이유로 다른 요소와 연결되지 않고는 자연적으로 발견되지 않습니다. 그것은 또한 자연에서 가장 필수적인 구성 요소 중 하나입니다. 아이디어를 제공하자면, 인체 조직에서 풍부한 2위(칼슘 바로 뒤)를 자랑합니다.

신체의 기능

유기체에서 그것은 또한 DNA와 RNA 분자의 일부인 세포의 필수 구성 요소입니다. 신체의 기능 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 뼈와 치아 구조의 일부가 되어야 합니다(더 큰 견고성 제공).
  • 수소, 산소 및 탄소(탄수화물이라고 함)로 형성된 유기 분자와의 반응에 참여합니다.
  • 근육 수축에 작용한다.
주요 탄수화물 중 일부는 포도당, 자당, 전분 및 셀룰로오스입니다.

가장 단순한

인의 생지화학적 순환(생태계의 화학적, 지질학적 및 생물학적 부분을 모두 포함하기 때문에 그렇게 불림)은 가장 단순한 것으로 간주되며, 이는 이 원소가 대기에서 발견되지 않고 오히려 또한 지각의 암석을 구성하는 성분. 이러한 이유로 질소 순환의 경우와 같이 그 순환은 대기로 분류되지 않습니다. 이 경우 퇴적물로 분류됩니다.

이것이 가장 단순한 생지화학적 순환으로 간주되는 또 다른 이유는 생명체에게 정말 중요한 유일한 인 화합물은 1개의 인과 3개의 산소 원자(PO43-)의 결합으로 구성된 인산염뿐이기 때문입니다.

인산염 그룹

살아있는 세포와 관련하여 인산기의 중요한 기능은 에너지 저장소로서의 역할입니다. 이 에너지는 탄수화물 분자의 대사(또는 분해)에서 ATP 분자인 아데노신 삼인산의 화학 결합에 저장됩니다. 에너지를 생성하는 과정. 이 저장된 에너지는 모든 세포 과정을 수행하기 위해 전송될 수 있습니다.

이 동일한 인산염 그룹은 또한 다양한 화학 반응을 촉매하는 세포 효소를 활성화 및 비활성화할 수 있습니다. 또한 인은 세포막의 주요 구성 요소인 인지질이라는 분자의 형성에도 중요합니다. 코팅, 보호 및 선택적 투과성(어떤 물질이 세포에 들어가고 나가는지를 선택)의 세 가지 주요 기능을 가진 세포 외부를 둘러싸고 있는 막.

주기

인 순환

자연에서 인의 주요 저장소는 풍화를 통해서만 방출되는 암석입니다. 풍화는 암석의 화학적, 광물학적 구성을 파괴하고 변화시켜 토양으로 변형시키고 인산염을 방출하는 일련의 현상(물리적, 화학적 또는 생물학적)입니다.

용해성 화합물이기 때문에 침출 과정(비와 같은 유체의 작용에 의한 암석, 광물 또는 토양의 화학 성분의 가용화)에 의해 강, 호수 및 바다로 쉽게 운반되거나 유기체에 통합됩니다. 살아있는.

이러한 결합은 식물에서 토양을 통한 인산염의 흡수를 통해 발생합니다. 따라서 유기체가 생명체에 필수적인 유기 인산염 화합물(이후 유기 인산염이라고 함)을 형성하는 데 사용됩니다. 동물 유기체에서 인산염은 직접적인 수분 섭취와 생물 확대(먹이 사슬을 따라 화합물의 농도가 증가하는 과정)를 통해 들어갑니다.

유기체를 분해하여 유기물을 분해하면 유기 인산염이 무기 형태로 토양과 물에 반환됩니다.

토양에서 발견되는 미생물은 차례로 다음 요인을 통해 인 순환과 식물에 대한 가용성에서 중요한 역할을 합니다.

  1. 미생물 유기물에 인의 결합;
  2. 무기 인 가용화;
  3. 식물과 균류 사이의 연관성;
  4. 유기 인의 광물화.

미생물 유기물에 인의 혼입

살아있는 유기체에 통합될 때 인은 고정될 수 있습니다. 즉, "갇힌" 상태가 되며 이 기간 동안 이러한 분자의 순환이 중단됩니다. 주기가 계속될 수 있도록 방출은 다음 현상을 통해 발생할 수 있습니다.
  • 미생물 세포의 파괴;
  • 기후 변화 및 토양 관리;
  • 미생물을 먹을 때 다양한 영양소를 토양으로 방출하는 미세 동물과의 상호 작용.

인을 살아있는 유기체에 통합하는 데에는 몇 가지 이점이 있습니다. 예를 들어, 이 과정은 토양 광물(풍화에 의해서만 제거되는 곳)에 장기간 고정되는 것을 방지하여 인산염 비료의 효율성을 높입니다.

무기 인 가용화

균근을 포함한 세균과 곰팡이는 무기인을 직접 용해시켜 작용하는 유기산을 배출한다.

  • 많은 토양 미생물은 다양한 유형의 암석 인산염을 용해할 수 있는 것으로 설명됩니다.
  • 가용화의 가장 큰 메커니즘은 박테리아에 의해 합성되는 유기산의 작용입니다.
  • 유기체에 의해 생성된 이러한 산은 H+ 이온의 훌륭한 생성자로서 미네랄 인산염을 용해시키고 식물이 이용할 수 있도록 합니다.

식물과 곰팡이의 연관성

균근은 식물 뿌리와 토양 균류 사이의 공생을 촉진하는 식물 뿌리와 관련된 박테리아를 통해 발생하여 식물이 광합성을 통해 균류에 에너지와 탄소를 제공하고 미네랄 영양소를 흡수하여 식물에 전달함으로써 은혜를 갚습니다. 뿌리.

유기 인 광물화

미생물 유기 물질의 인 외에도 뿌리와 관련된 인산염 가용화 미생물 및 곰팡이의 작용, 일부 미생물 및 식물에 의한 효소 생산은 무기 인으로 변환되는 유기 인의 광물화를 담당합니다.

일단 호수와 바다에 들어가면 인은 유기체에 흡수될 뿐만 아니라 암석에 결합하여 주기를 닫을 수 있습니다.

인 주기는 긴 경향이 있습니다. 단일 원자는 다시 암석에 정착할 때까지 최대 100,000년 동안 순환할 수 있습니다. 퇴적물과 함께 인은 1억년 이상 결합된 상태로 남아 있을 수 있습니다.

문제

인간의 활동은 광업이나 비료의 광범위한 사용과 같은 활동을 통해 이 다량 영양소의 자연 순환을 점점 더 변화시켰습니다.

수로로 침출될 때 과잉 인은 결국 수중 환경에서 이 영양소의 생물학적 이용 가능성을 증가시키고 결과적으로 조류의 발달을 강화할 수 있습니다. 예를 들어, 호수에 있는 조류의 수가 증가하면 이 환경을 투과하는 빛의 양이 줄어들어(영양 구역이 크게 감소) 다른 지역 유기체에 해를 끼칩니다. 이 과정을 부영양화라고 합니다(비료 사용이 부영양화 과정에 미치는 영향에 대한 자세한 내용은 "비료란?" 기사를 참조하세요.)

이 효과에 대한 사진도 참조하십시오.

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