Ciclo do fósforo: entenda como funciona

Para entender como funciona o ciclo do fósforo, primeiro é preciso conhecer o seu componente principal: o fósforo. Ele é um elemento químico que reage muito facilmente com os demais. 

Por esse motivo, não é encontrado naturalmente sem que esteja ligado a algum outro elemento. É também um dos componentes mais essenciais na natureza. Para se ter uma ideia, ele é encontrado em grandes quantidades nos tecidos humanos, ocupando o segundo lugar (logo atrás do cálcio) em abundância. 

Funções no organismo

Em organismos, o fósforo também é componente essencial das células, fazendo parte das moléculas de ácidos nucleicos. Algumas de suas funções são:

• Ser integrante da estrutura de ossos e dentes (conferindo a eles maior solidez);
• Participar de reações com moléculas orgânicas formadas por hidrogênio, oxigênio e carbono (chamadas de glicídios);
• Atuar na contração muscular.

Alguns dos principais glicídios são a glicose, a sacarose, o amido e a celulose.

Ciclo do fósforo: o mais simples

O ciclo biogeoquímico foi chamado dessa maneira por englobar tanto a parte química quanto geológica e biológica do ecossistema. Ele é considerado um dos mais simples, e isso se deve ao fato de que este elemento não é encontrado na atmosfera.

Mas é, em vez disso, constituinte de rochas da crosta terrestre. Por esse motivo, seu ciclo não é classificado como atmosférico, como acontece por exemplo com o ciclo do oxigênio. Neste caso, ele é classificado como sedimentar.

Outro motivo que o leva a ser considerado o ciclo biogeoquímico mais simples é que o único composto de fósforo importante para os seres vivos é o íon fosfato. Ele é formado pela união de um átomo de fósforo com três de oxigênio (PO43-).

Grupos fosfato

Em relação às células vivas, uma importante função dos grupos fosfato é sua atuação como estoque de energia. Essa energia é armazenada em ligações químicas de moléculas de ATP, a adenosina trifosfato, a partir do metabolismo (ou quebra) das moléculas de glicídios; um processo que gera energia. Essa energia armazenada pode então ser transferida para a realização de qualquer processo celular.

Esses mesmos grupos fosfato também são capazes de ativar e desativar enzimas celulares que catalisam diversas reações químicas. Além disso, o fósforo é também importante para a formação de moléculas denominadas fosfolipídeos, que são os maiores componentes das membranas celulares; membranas que envolvem externamente as células apresentando três principais funções: revestimento, proteção e permeabilidade seletiva (seleciona quais substâncias entram e saem da célula).

Ciclo do fósforo

O principal reservatório de fósforo na natureza são as rochas, somente sendo liberado delas por meio do intemperismo. O intemperismo é um conjunto de fenômenos (sejam físicos, químicos ou biológicos) que levam à desagregação e alteração da composição química e mineralógica das rochas, transformando-as em solo e liberando o fosfato.

Existem dois aspectos que diferenciam a escala de tempo do ciclo do fósforo:

Ciclo de tempo ecológico: acontece quando parte do fósforo é reciclada entre o solo, plantas, animais e decompositores em um curto período de tempo;

Ciclo de tempo geológico: neste caso, o ciclo acontece quando outra parte dos átomos de fósforo é sedimentada e incorporada às rochas, durante um longo tempo.

Por ser um composto solúvel, ele é facilmente carregado até rios, lagos e oceanos pelo processo de lixiviação (solubilização dos constituintes químicos de uma rocha, mineral ou solo pela ação de um fluido, como por exemplo as chuvas) ou então é incorporado em organismos vivos.

Essa incorporação se dá, nas plantas, pela absorção do fosfato por meio do solo. Dessa forma, ele é utilizado pelos organismos na formação de compostos orgânicos de fosfato que são essenciais à vida (sendo a partir daí chamado de fosfato orgânico). Nos organismos animais, o fosfato tem sua entrada por meio da ingestão direta de água e por biomagnificação. Esse é o processo em que a concentração de um composto aumenta ao longo da cadeia alimentar.

A decomposição da matéria orgânica por organismos decompositores faz com que o fosfato orgânico seja devolvido ao solo e água em forma inorgânica.

Fatores de disponibilidade de fósforo

Os micro-organismos encontrados no solo, por sua vez, desempenham importantes papéis no ciclo do fósforo e em sua disponibilidade para as plantas por meio dos seguintes fatores:

1. Incorporação do fósforo na matéria orgânica microbiana;
2. Solubilização de fósforo inorgânico;
3. Associação entre plantas e fungos;
4. Mineralização do fósforo orgânico.

Ciclo do fósforo: Incorporação do fósforo na matéria orgânica

Ao ser incorporado em organismos vivos, o fósforo pode ser imobilizado. Ou seja, fica “preso”, e durante este período o ciclo dessas moléculas é interrompido. Sua liberação, para que se possa dar continuidade ao ciclo, pode se dar por meio dos seguintes fenômenos:

• Ruptura das células microbianas;
• Variações climáticas e manejo do solo;
• Interações com a microfauna, que ao se alimentar de micro-organismos, libera diversos nutrientes no solo.

Há algumas vantagens nessa incorporação do fósforo em organismos vivos. Por exemplo, este processo evita sua fixação por longos períodos em minerais do solo, aumentando a eficiência da adubação por fosfato.

Solubilização de fósforo inorgânico

Bactérias e fungos, incluindo micorrizas, excretam ácidos orgânicos que atuam dissolvendo diretamente o fósforo inorgânico.

• Muitos micro-organismos do solo são descritos como hábeis a dissolver diferentes tipos de fosfatos de rochas;
• O maior mecanismo de solubilização é a ação de ácidos orgânicos sintetizados por bactérias.
• Estes ácidos produzidos por organismos são grandes geradores de íons H+. Eles são capazes de dissolver fosfato mineral e torná-lo disponível às plantas.

Associação entre plantas e fungos

Se dá por meio das micorrizas, bactérias associadas às raízes das plantas e que promovem o mutualismo entre elas e os fungos do solo. De modo que a planta fornece energia e carbono para os fungos por meio da fotossíntese. Estes devolvem o favor ao absorver nutrientes minerais e transferi-los às raízes das plantas.

Mineralização do fósforo orgânico

Além do fósforo da matéria orgânica microbiana, da atuação dos micro-organismos solubilizadores de fosfato e dos fungos associados às raízes, a produção de enzimas por parte de alguns micro-organismos e plantas é responsável pela mineralização do fósforo orgânico, que é sua transformação em fósforo inorgânico.

Uma vez em lagos e mares, o fósforo pode, além de ser absorvido por organismos, se incorporar às rochas, fechando o ciclo.

O ciclo do fósforo tende a ser longo. Um único átomo pode passar até 100 mil anos sendo ciclado, até que se sedimente novamente, gerando rochas. Aos sedimentos, o fósforo pode permanecer associado por mais de 100 milhões de anos.

Problemas

Cada vez mais a atividade humana tem alterado o ciclo natural deste macronutriente. Seja por meio de atividades como mineração ou pelo amplo uso de fertilizantes. O excesso de fósforo, quando lixiviado para cursos d’água acaba por aumentar a biodisponibilidade deste nutriente no ambiente aquático. 

Como consequência, pode intensificar o desenvolvimento de algas. Um número cada vez maior de algas em um lago fará reduzir a quantidade de luz que penetra neste ambiente. Assim, reduzindo drasticamente a zona trófica e prejudicando outros organismos locais.

Assim, em ambientes aquáticos, o fósforo pode causar este processo, que é denominado eutrofização. Você pode ler mais sobre a influência do uso de fertilizantes no processo de eutrofização na matéria:

Outro problema é que o modelo de agricultura vigente, baseado no intenso uso de fósforo, coloca a produção alimentar em risco. Um estudo mostrou que a escassez de fósforo ameaça a produção regional de alimentos, causando insegurança alimentar.