Fosforkringloop.
De fosforkringloop is de beweging van het element fosfor tussen gesteenten, bodem, water en levende organismen. Anders dan koolstof, stikstof of zuurstof heeft fosfor geen significante gasfase. Hij verloopt vrijwel uitsluitend in vaste of opgeloste vorm — en daardoor traag.
- Belangrijkste vorm
- Fosfaat, PO43−, in gesteenten en opgelost in water.
- Grootste reservoir
- Sedimentaire gesteenten, vooral fosfaaterts.
- Gasfase
- Geen, op enkele zeldzame uitzonderingen na. Daardoor traag en lokaal gebonden.
- Biologisch belang
- Bouwsteen van DNA, RNA, ATP en celmembranen (fosfolipiden).
Waarom fosfor bijzonder is
Fosfor zit in het ruggengraat van DNA en RNA, in het energiemolecuul ATP en in de fosfolipiden waaruit celmembranen bestaan. Geen organisme kan zonder. Tegelijk is de aanvoer beperkt: fosfor circuleert traag, want hij verlaat zelden de bodem of het water als gas. Daardoor is fosfor in veel ecosystemen de beperkende factor voor groei.
De kringloop start meestal bij verwering van fosfaathoudend gesteente. Regen en organische zuren maken fosfaat-ionen los, die in oplossing kunnen gaan en door planten worden opgenomen. Dieren krijgen fosfor binnen via voedsel. Bij afbraak komt het weer in de bodem. Een deel spoelt uit naar oppervlaktewater en uiteindelijk naar zee.
Reservoirs en stromen
Het overgrote deel van de fosfor zit in gesteenten en sedimenten. Op de oceaanbodem hopen zich resten van organismen op — botten, schelpen, organisch afval — waarin fosfor opgenomen is. Geologisch wordt dit sediment over miljoenen jaren omhoog gestuwd, weer blootgelegd, en is opnieuw beschikbaar voor verwering. De terugkoppeling van zee naar land is verder klein: zeevogels en visserij brengen wat fosfor terug, maar in vergelijking met de geologische stroom is dat marginaal.
In zoetwatersystemen is fosfor vaak schaars. Voeg fosfaat toe en de productiviteit schiet omhoog — vandaar dat fosfaten in wasmiddelen ooit grote effecten hadden op meren. Dit is precies het mechanisme achter eutrofiering: te veel fosfor (vaak samen met stikstof) leidt tot algenbloei, en bij afbraak tot zuurstofloosheid.
De rol in voeding en landbouw
In de landbouw wordt fosfor toegediend als kunstmest, gewonnen uit fosfaaterts in een handvol landen — vooral Marokko, China en de Verenigde Staten. Het is een eindige voorraad. Schattingen over hoelang de winbare voorraad nog meegaat lopen uiteen, en zijn afhankelijk van prijs en techniek. Dat fosfor op afzienbare termijn schaarser kan worden, geldt als een serieus aandachtspunt voor de wereldvoedselvoorziening.
Vee scheidt een groot deel van het opgenomen fosfor uit in mest. Op intensieve landbouwbedrijven hoopt fosfor zich daardoor op in de bodem. Overschot spoelt uit naar oppervlaktewater. Het Nederlandse mestbeleid mikt mede daarom op fosfaatevenwicht.
Verschil met andere kringlopen
Het ontbreken van een gasfase verklaart een paar dingen. Fosfor verspreidt zich niet wereldwijd via de atmosfeer zoals koolstof en stikstof dat doen; lokale tekorten of overschotten blijven daardoor langer hangen. Tegelijk is de fosforkringloop minder gevoelig voor industriële inmenging op atmosferisch niveau — er is geen Haber-Bosch-equivalent voor fosfor. Wat de mens doet met fosfor zit vooral in mijnbouw en mestmanagement.
Fosfor in de oceaan
In zeewater is fosfor opgelost, maar in lage concentraties. Op grote schaal is fosforaanvoer een limiet voor de productiviteit van de oceaan: zonder voldoende P kan plankton niet bloeien, ook niet als andere voedingsstoffen ruim aanwezig zijn. Oceaankringlopen verschuiven fosfor tussen oppervlak en diepte via opwelling en de biologische pomp. Zo komt fosfor uit dood plankton dat naar de diepte zinkt eeuwen later weer aan het oppervlak in opwellingsgebieden — onder andere voor de kust van Peru en West-Afrika, gebieden met hoge visserijopbrengsten.
Tijdschaal
De volledige fosforkringloop loopt over geologische tijd: gesteentevorming, opheffing en verwering kosten miljoenen jaren. Binnen ecosystemen daarentegen kan fosfor in maanden of jaren opnieuw beschikbaar zijn, mits er actieve mineralisatie en plantopname is. Dat tweesporige karakter — geologisch traag, biologisch sneller — is typerend voor sedimentaire kringlopen.