מחזור זרחן (ביוגאוכימיה)

מחזור הזרחן הוא מחזור ביוגאוכימי מתאר את התנועה של הזרחן דרך הליתוספירה, ההידרוספירה והביוספירה. יצורים חיים זקוקים לזרחן, שהוא מרכיב חיוני של מולוקולות ביולוגיות חשובות כמו DNA, RNA, ATP ועוד. מחזור הזרחן חיוני לכל המערכת האקולוגית, ומהווה תנאי הכרחי לקיום החיים על פני כדור הארץ. שיבוש של מחזור הזרחן -הימצאותו בחוסר או בעודף במערכת אקולוגית, עלולה לגרור בעיות אקולוגיות שונות. בשונה ממחזורים ביו כימיים אחרים. האטמוספירה אינה ממלאת תפקיד משמעותי בתנועת הזרחן, כיון שהתרכובות מבוססות זרחן הן בדרך כלל בטווחי הלחץ והטמפרטורה האופייניים על פני כדור הארץ ייצור גז פוספין מתרחש בתנאים מיוחדים ומקומיים. לכן, מחזור הזרחן נבדק בעיקר תוך מחקר על תנועת אורתופוספט (PO4)3-, צורת הזרחן הנפוצה ביותר בסביבה, דרך מערכות אקולוגיות יבשתיות ומימיות. על הקרקע, זרחן הופך בהדרגה פחות זמין לצמחים במשך אלפי שנים, מכיוון שהוא הולך לאיבוד במי נגר. ריכוז נמוך של זרחן בקרקע מפחית את צמיחת הצמחים ומאט את צמיחת החיידקים בקרקע, כפי שהוכח במחקרים על ביומסה מיקרוביאלית בקרקע. מיקרואורגניזמים בקרקע פועלים כשקעים וגם כמקורות לזרחן זמין במחזור הביו-גיאוכימי. טרנספורמציה קצרת טווח של זרחן היא כימית, ביולוגית או מיקרוביולוגית. עם זאת, במחזור הגלובלי ארוך הטווח, ההעברה העיקרית מונעת על ידי תנועה טקטונית לאורך זמן גאולוגי ובלייה של פוספט המכיל סלע כגון אפטיט. יתר על כן, זרחן נוטה להיות חומר תזונתי מגביל במערכות אקולוגיות מימיות. עם זאת, כאשר זרחן חודר למערכות אקולוגיות מימיות, יש לו את האפשרות להוביל לייצור יתר בצורה של אאוטרופיקציה, שיכולה לקרות גם בסביבת מים מתוקים וגם בסביבת מים מלוחים. פעילויות אנושיות גרמו לשינויים משמעותיים במחזור הזרחן העולמי בעיקר באמצעות כרייה ושימוש במינרלים של זרחן בעיקר לשם הפקת דשן כימי וכן לייצור מוצרים תעשייה שונים. חלק מהזרחן מתפזר לסביבה כשפכים במהלך הכרייה והייצור. דשן זה מגיע לשדות חקלאיים ומשם הוא נשטף למערכות אקולוגיות. עקב השימוש הגובר בזרחן בכלכלה האנושית נוצרת השפעה גדלה על מחזור הזרחן העולמי. לדבר זה עלולות להיות השפעות ניכרות על המערכות האקולוגית העולמיות ומשום כך מחזור הזרחן, יחד עם מחזור החנקן נחשבים שניהם לאחד ההגבולות הפלנטריים שחצייתם עלולה לסכן את האקולוגיה בכדור הארץ ואת האנושות.