Kluczowa różnica między cyklem węgla a cyklem fosforu polega na tym, że cykl węgla jest cyklem biogeochemicznym, który opisuje ruch węgla przez litosferę, hydrosferę, biosferę i atmosferę. Tymczasem cykl fosforu opisuje ruch fosforu przez litosferę, hydrosferę i biosferę.
Węgiel, azot i fosfor to trzy główne pierwiastki, które są ważne dla wszystkich żywych istot. Cyrkulację tych pierwiastków poprzez biotyczne i abiotyczne składniki obecne w ekosystemach lub środowisku opisuje ich cykl biogeochemiczny. Obieg węgla wyjaśnia krążenie pierwiastków węgla przez powietrze, glebę i wodę, podczas gdy obieg fosforu wyjaśnia zachowanie fosforu przez glebę i organizmy żywe. Jedną z ważnych różnic między cyklem węgla a cyklem fosforu jest to, że węgiel porusza się głównie w atmosferze, podczas gdy fosfor nie wchodzi w interakcje z atmosferą.
Co to jest cykl węglowy?
Węgiel jest najpowszechniejszym pierwiastkiem na Ziemi. Jest głównym składnikiem związków biologicznych, a także minerałów. Cykl węgla opisuje ruch węgla na planecie. Węgiel głównie w cyklach myślał o atmosferze w postaci gazowej. Węgiel występuje w atmosferze jako gazowy dwutlenek węgla (CO2). CO2jest uwalniany do atmosfery w wyniku wielu procesów, takich jak oddychanie, spalanie paliw kopalnych, emisje przemysłowe, oddychanie mikrobiologiczne i rozkład itp.
Metan to kolejna forma węgla w atmosferze. Rośliny wykorzystują atmosferyczny dwutlenek węgla do produkcji żywności poprzez fotosyntezę. Innymi słowy, rośliny wiążą dwutlenek węgla w węglowodany i równoważą węgiel atmosferyczny. Ponadto dwutlenek węgla rozpuszcza się bezpośrednio w wodzie. Dwutlenek węgla również rozpuszcza się w opadzie.
Rysunek 01: Cykl węglowy
Węgiel występuje jako węgiel organiczny w żywych organizmach, w tym roślinach i zwierzętach. Gleba jest również bogata w węgiel. Kiedy umierają rośliny i zwierzęta, węgiel organiczny wraca do gleby. Mikroorganizmy rozkładają materiały organiczne i uwalniają węgiel, który może być ponownie wchłonięty przez rośliny. Część węgla organicznego zamienia się w skamieliny, gdy pozostaje zakopana w glebie przez wiele lat. Spalanie węgla organicznego i paliw kopalnych ponownie uwalnia dwutlenek węgla do atmosfery.
Co to jest cykl fosforu?
Fosfor jest niezbędnym składnikiem odżywczym dla roślin. Ponieważ często brakuje jej w glebie do produkcji roślinnej i jest wymagana przez uprawy w stosunkowo dużych ilościach, jest klasyfikowana jako główny składnik pokarmowy roślin. Fosfor można znaleźć w wodzie, glebie i przepływających przez nie osadach. Fosfor najczęściej znajduje się w formacjach skalnych i osadach oceanicznych.
Ogólne procesy przemiany P w glebie to wietrzenie i opady, mineralizacja i immobilizacja oraz adsorpcja i desorpcja. Wietrzenie, mineralizacja i desorpcja zwiększają dostępną dla roślin formę fosforu. Immobilizacja, wytrącanie i adsorpcja zmniejszają dostępną dla roślin formę fosforu.
Gleba zawiera minerały bogate w fosfor. Z czasem minerały te ulegają procesowi wietrzenia i uwalniają do gleby dostępne dla roślin formy fosforu. Jednak gdy te dostępne dla roślin formy fosforu zostaną uwolnione do gleby, stają się one szybko niedostępne z powodu zachodzącego w glebie procesu wiązania lub opadów. W glebie kwaśnej P nieorganiczny reaguje z żelazem i glinem tworząc nierozpuszczalne związki, natomiast w glebie zasadowej P nieorganiczny reaguje z wapniem i magnezem tworząc nierozpuszczalne kompleksy.
Mineralizacja to mikrobiologiczna konwersja fosforu organicznego do H2PO4– lub HPO42-, formy dostępnych dla roślin ortofosforanów. Szybkość mineralizacji jest kontrolowana przez fizyczne i chemiczne czynniki ogólnej aktywności drobnoustrojów. Immobilizacja następuje, gdy te dostępne dla roślin formy fosforu są konsumowane przez drobnoustroje, zamieniając P w organiczne formy P. Mikrobiologiczny P będzie dostępny z czasem, gdy umrą.
Rysunek 02: Cykl fosforu
Materia organiczna mineralizuje i uwalnia fosfor do roztworu glebowego. Rośliny pobierają ten P z roztworu glebowego w okresie wegetacji. Minimalizuje to potrzebę stosowania nawozów oraz ryzyko spływania i wymywania fosforu do zbiorników wodnych, co może stwarzać problemy środowiskowe.
Adsorpcja to kolejny proces, który zmniejsza dostępną formę fosforu w glebie. Podczas adsorpcji dostępny dla roślin fosfor wiąże się z cząsteczkami gleby i zostaje utrwalony. Odwrotny proces adsorpcji; desorpcja uwalnia zaadsorbowany P z powrotem do roztworu glebowego.
Obieg fosforu przez skały i osady jest szybszy niż obieg fosforu przez rośliny i zwierzęta. Organiczny P powraca do gleby, gdy rośliny i zwierzęta umierają i rozkładają się. Następnie te organiczne P przekształcają się w P w osadach i skałach, gdy pozostają w glebie lub oceanie przez miliony lat. Cykl rozpoczyna się i trwa ponownie, gdy fosfor jest uwalniany z osadów i skał w wyniku procesu wietrzenia.
Jakie są podobieństwa między cyklem węgla a cyklem fosforu?
- Zarówno węgiel, jak i fosfor są głównymi ważnymi pierwiastkami na ziemi.
- Cykle węgla i fosforu opisują ruchy węgla i fosforu przez glebę, wodę i powietrze.
- Mikroorganizmy biorą udział w obu cyklach.
- Oba cykle są ważne w recyklingu składników odżywczych.
Jaka jest różnica między cyklem węgla a cyklem fosforu?
Cykl węgla opisuje ruch pierwiastka węglowego przez ekosystemy, podczas gdy cykl fosforu opisuje ruch fosforu w środowisku. To jest więc kluczowa różnica między cyklem węgla a cyklem fosforu. Ponadto, w przeciwieństwie do obiegu fosforu, obieg węgla oddziałuje z atmosferą. Jest to więc kolejna główna różnica między obiegiem węgla a obiegiem fosforu.
Ponadto obieg węgla przebiega szybko, a obieg fosforu powoli. Dlatego też możemy to również uznać za różnicę między cyklem węgla a cyklem fosforu.
Podsumowanie – cykl węgla a cykl fosforu
Cykl węgla wyjaśnia obieg węgla w powietrzu, wodzie i glebie. Tymczasem cykl fosforu wyjaśnia ruch fosforu przez glebę i organizmy żywe. Co więcej, obieg węgla przebiega szybciej niż obieg fosforu, który przebiega powoli. Ponadto obieg węgla oddziałuje z atmosferą, podczas gdy obieg fosforu nie oddziałuje z atmosferą. Oto podsumowanie różnicy między cyklem węgla a cyklem fosforu.
