El fósforo en el mundo vivo
El fósforo (P) es un elemento fundamental para todas las formas de vida en la tierra, y forma parte tanto de los procesos metabólicos como de los esqueletos. Es un elemento estructural en el ADN, en el ARN y en muchas enzimas (por ejemplo ATP, ADP, AMP). Los fosfolípidos participan en la construcción de las membranas de las células y en la médula de los huesos, los fosfágenos participan en la contracción de los músculos y el ácido fosfoglicérido contribuye a la fotosíntesis. Los huesos y dientes de vertebrados están constituidos por minerales de fósforo, y algunos invertebrados construyen sus conchillas con fosfato (P2O5), aunque estos organismos fueron más comunes en el pasado que en la actualidad, ya que la mayor parte se encuentran extintos. El cuerpo humano necesita unos 650 g de fósforo en promedio, mientras que algunos cultivos, bacterias y virus necesitan contenidos relativos todavía más altos para su actividad normal.
Contenidos de Fosfato de organismos, suelos y sedimentos en % de P2O5
(%P * 2,2914 = % P2O5). De Trappe (1998 y trabajos citados allí)
El fósforo es el elemento número 11 en abundancia en la corteza terrestre, con un promedio de 0,01 %. Se encuentra principalmente en la materia orgánica dispersa, en los sedimentos y rocas sedimentarias, y como el mineral apatito de las rocas magmáticas. El contenido de fósforo de la mayoría de las rocas sedimentarias es más alto que en el promedio de la corteza.
El papel fundamental que juega el fósforo en todos los organismos vivos y su relativa escasez hacen que se constituya en un elemento biolimitante, regulador de la producción biológica que puede desarrollarse en un determinado ambiente. Esta relación entre el fósforo y los organismos es la que define su importancia como fertilizante en cultivos, y de allí la de los fosfatos y fosforitas como recursos naturales.
El ciclo global del fósforo y los flujos de fósforo
El fósforo, como todos los elementos que constituyen la corteza, es permanentemente reciclado, es decir se mueve de un lugar (o reservorio) a otro, en forma de un flujo más o menos continuo.
Para comprender el desarrollo de los sistemas sedimentarios fosfáticos resulta fundamental definir los mayores reservorios y flujos de fósforo en la biosfera. Es importante tener en cuenta que estos son modelos generales que ignoran las variaciones estacionales y los efectos climáticos y que los flujos pueden haber variado mucho a lo largo de la historia del planeta.
Descarga de fósforo en los océanos actuales en 106 t/año (de Baturin, 1982):
Los mayores reservorios de fósforo en el ciclo natural de este elemento son los océanos profundos, los sedimentos marinos someros y los suelos. Los mayores flujos tienen lugar entre la superficie del océano y la biota oceánica, y entre los suelos y la biota terrestre. En estas "biocuplas" se recicla prácticamente el 90% del fósforo móvil. Como el fósforo es un elemento biófilo, tiene tiempos de residencia relativamente breves en los ambientes con gran bio-producción.
Se entiende por tiempo de residencia el tiempo promedio que una molécula de P permanece en un determinado reservorio, valor que se obtiene dividiendo el volumen del reservorio por el flujo anual. Por ejemplo 0,75 años en las aguas costeras, 8,8 años en la superficie del océano y 39 años en los suelos orgánicos. Estos tiempos se incrementan a valores de 11.000 años en los sedimentos marinos someros, en los cuales existen las tasas máximas de enterramiento.
El vulcanismo produce la "recarga" de fósforo al ciclo superficial, compensando la salida que se produce por el enterramiento de sedimentos con fosfatos. Cuando estos sedimentos ingresan en una zona de subducción y se funden, el fosfato regresa a la superficie en forma de gases volcánicos y de minerales magmáticos. Estos últimos, a su vez, se alteran y meteorizan cuando las rocas vuelven a la superficie.
Debido al fenómeno de biocupla, el contenido de fósforo libre en la superficie del océano es bajo, ya que los organismos consumen grandes cantidades de fósforo. Por lo contrario, las aguas profundas son ricas en fósforo, porque la materia orgánica que cae al fondo como producto de la muerte de los organismos supera el consumo en ese lugar. En ciertos casos, la estratificación térmica o salina de las aguas impide la mezcla con las aguas superficiales y por lo tanto permite el almacenamiento de P.
Las zonas de surgencia (upwelling) son los puntos en los cuales las aguas profundas del océano llegan a la superficie, principalmente a lo largo de las costas occidentales de los continentes en latitudes bajas (por la circulación oceánica). También puede existir una surgencia dinámica debido a intensas corrientes producidas por la configuración de los continentes y por el relieve local del fondo.
En las zonas de surgencia la elevada cantidad de nutrientes produce gran actividad biológica y por lo tanto gran cantidad de materia orgánica que se hunde allí. Si el agua está estratificada se produce anoxia en el fondo por la consumición del O, que no se renueva por mezcla con aguas superficiales. Los sedimentos de fondo se enriquecen en P. El agua superficial también está enriquecida en P, con respecto al agua normal del océano, en un factor de 10 a 20. También se verifica, en general, que el contenido de P orgánico e inorgánico disuelto en el agua superficial del océano se incrementa en las zonas costeras y polares.
La distribución de fosfatos en suelos es aún más variable. Puede alcanzar valores de hasta un 20%, pero en la mayoría de los suelos hay unas pocas unidades porcentuales.
