Avainero hiilen ja fosforin kierron välillä on se, että hiilikierto on biogeokemiallinen kierto, joka kuvaa hiilen liikettä litosfäärin, hydrosfäärin, biosfäärin ja ilmakehän läpi. Samaan aikaan fosforin kierto kuvaa fosforin liikettä litosfäärin, hydrosfäärin ja biosfäärin läpi.
Hiili, typpi ja fosfori ovat kolme pääelementtiä, jotka ovat tärkeitä kaikille eläville olennoille. Näiden alkuaineiden kiertoa ekosysteemeissä tai ympäristössä olevien bioottisten ja abioottisten komponenttien kautta kuvataan niiden biogeokemiallisilla kiertokuluilla. Hiilikierto selittää hiilielementtien kierron ilman, maaperän ja veden läpi, kun taas fosforikierto selittää fosforin käyttäytymisen maaperän ja elävien organismien läpi. Yksi tärkeimmistä eroista hiilen ja fosforin kierron välillä on se, että hiili pääasiassa liikuttaa ilmakehää, kun taas fosfori ei ole vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa.
Mikä on hiilikierto?
Hiili on maan runsain alkuaine. Se on biologisten yhdisteiden ja mineraalien pääkomponentti. Hiilen kiertokulku kuvaa hiilen liikettä planeetalla. Hiili kiertää pääasiassa ilmakehän ollessa kaasumaisessa muodossa. Hiili esiintyy ilmakehässä hiilidioksidikaasuna (CO2). CO2 vapautuu ilmakehään monien prosessien, kuten hengityksen, fossiilisten polttoaineiden palamisen, teollisuuden päästöjen, mikrobihengityksen ja hajoamisen jne. seurauksena.
Metaani on toinen ilmakehän hiilen muoto. Kasvit hyödyntävät ilmakehän hiilidioksidia elintarvikkeiden tuotantoon fotosynteesin avulla. Toisin sanoen kasvit sitovat hiilidioksidia hiilihydraateiksi ja tasapainottavat ilmakehän hiiltä. Lisäksi hiilidioksidi liukenee suoraan veteen. Hiilidioksidi liukenee myös saostumaan.
Kuva 01: Hiilikierto
Hiiltä esiintyy orgaanisena hiilenä elävissä organismeissa, mukaan lukien kasveissa ja eläimissä. Maaperä on myös runsaasti hiiltä. Kun kasvit ja eläimet kuolevat, orgaaninen hiili palaa maaperään. Mikro-organismit hajottavat orgaanisia aineita ja vapauttavat hiiltä, jonka kasvit voivat jälleen imeä. Osa orgaanisesta hiilestä muuttuu fossiileiksi, kun ne jäävät hautautumaan maaperään useiden vuosien ajan. Orgaanisen hiilen ja fossiilisten polttoaineiden polttaminen vapauttaa jälleen hiilidioksidia ilmakehään.
Mikä on fosforikierto?
Fosfori on elintärkeä ravintoaine kasveille. Koska se on usein puutteellinen maaperässä viljelykasvien tuotannossa ja sitä tarvitaan viljelykasveille suhteellisen suuria määriä, se luokitellaan tärkeimmäksi kasvin ravintoaineeksi. Fosforia löytyy vedestä, maaperästä ja niiden läpi kiertävistä sedimenteistä. Fosforia löytyy yleisimmin kivimuodostelmista ja v altamerten sedimentteistä.
Yleiset P-muutosprosessit maaperässä ovat sää ja sade, mineralisaatio ja immobilisaatio sekä adsorptio ja desorptio. Sää, mineralisaatio ja desorptio lisäävät kasvien saatavilla olevaa fosforin muotoa. Immobilisaatio, saostus ja adsorptio vähentävät kasvien saatavilla olevaa fosforin muotoa.
Maaperä sisältää runsaasti fosforia sisältäviä mineraaleja. Ajan myötä nämä mineraalit altistuvat sääprosessille ja vapauttavat kasvien saatavilla olevia fosforin muotoja maaperään. Kuitenkin, kun nämä kasvien saatavilla olevat fosforimuodot vapautuvat maaperään, ne muuttuvat nopeasti käyttökelvottomiksi maaperässä tapahtuvan kiinnittymis- tai saostumisprosessin vuoksi. Happamassa maaperässä epäorgaaninen P reagoi raudan ja alumiinin kanssa ja muodostaa liukenemattomia yhdisteitä, kun taas emäksisessä maaperässä epäorgaaninen P reagoi kalsiumin ja magnesiumin kanssa ja muodostaa liukenemattomia komplekseja.
Mineralisaatio on orgaanisen fosforin mikrobien muuntamista H2PO4– tai HPO42-, kasveissa saatavien ortofosfaattien muodot. Mineralisaationopeutta säätelevät mikrobien kokonaistoiminnan fysikaaliset ja kemialliset tekijät. Immobilisaatio tapahtuu, kun mikrobit kuluttavat näitä kasveille saatavilla olevia fosforin muotoja, jolloin P muuttuu orgaanisiksi P-muodoiksi. Mikrobi P tulee saataville ajan myötä, kun ne kuolevat.
Kuva 02: Fosforikierto
Orgaaninen aines mineralisoi ja vapauttaa fosforia maaperän liuokseen. Kasvit ottavat näitä P:tä maaliuoksesta kasvukautensa aikana. Tämä minimoi lannoitteiden tarpeen sekä riskin fosforin valumisesta ja huuhtoutumisesta vesistöihin, mikä voi aiheuttaa ympäristöongelmia.
Adsorptio on toinen prosessi, joka vähentää maaperässä olevan fosforin määrää. Adsorption aikana kasvien saatavilla oleva fosfori sitoutuu maapartikkeleihin ja kiinnittyy. Vastakkainen adsorptioprosessi; desorptio vapauttaa adsorboituneen P:n takaisin maaliuokseen.
Fosforin kierto kivien ja sedimenttien läpi on nopeampaa kuin fosforin kierto kasvien ja eläinten läpi. Orgaaninen P palaa maaperään, kun kasvit ja eläimet kuolevat ja hajoavat. Sen jälkeen nämä orgaaniset P:t muuttuvat P:ksi sedimenteissä ja kivissä, kun ne pysyvät maaperässä tai v altameressä miljoonia vuosia. Kierto alkaa ja jatkuu uudelleen, kun fosfori vapautuu sedimenteistä ja kivistä sään vaikutuksesta.
Mitä yhtäläisyyksiä on hiilisyklin ja fosforisyklin välillä?
- Sekä hiili että fosfori ovat tärkeitä tärkeitä alkuaineita maan päällä.
- Hiilen ja fosforin kiertokulku kuvaa hiilen ja fosforin liikkeitä maaperän, veden ja ilman läpi.
- Mikro-organismit ovat mukana molemmissa sykleissä.
- Molemmat syklit ovat tärkeitä ravinteiden kierrättämisessä.
Mitä eroa on hiilisyklillä ja fosforisyklillä?
Hiilen kierto kuvaa elementin hiilen liikettä ekosysteemien läpi, kun taas fosforin kierto kuvaa fosforin liikettä, joka ajattelee ympäristöä. Joten tämä on avainero hiilisyklin ja fosforisyklin välillä. Lisäksi, toisin kuin fosforin kierto, hiilen kierto on vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa. Siten se on toinen tärkein ero hiilisyklin ja fosforisyklin välillä.
Lisäksi hiilen kierto tapahtuu nopeasti, kun taas fosforin kierto tapahtuu hitaasti. Siksi voimme pitää tätä myös erona hiilen ja fosforin kierron välillä.
Yhteenveto – Hiilikierto vs. fosforikierto
Hiilen kierto selittää hiilen kierron ilman, veden ja maaperän läpi. Samaan aikaan fosforin kierto selittää fosforin liikkumisen maaperän ja elävien organismien läpi. Lisäksi hiilen kierto tapahtuu nopeasti kuin fosforin kierto, joka tapahtuu hitaasti. Lisäksi hiilen kierto on vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa, kun taas fosforikierto ei ole vuorovaikutuksessa ilmakehän kanssa. Tämä on siis yhteenveto hiilen ja fosforin kierron välisestä erosta.
