שינויים

===הזרחן במערכות ביולוגית===

===הזרחן במערכות ביולוגית===

זרחן, בצורה של יוני זרחה, מהווה יסוד חיוני לבעלי חיים ולצמחים. הוא חלק ממולקולות ה-DNA, במולקולות שאוגרות אנרגיה (ATP וADP). זרחן בצורה של פוספוליפידים ובחלק השומני של קרום התא. זרחן משמש גם כאבן בניין לחלקים בגוף של בעלי חיים כמו עצמות ושיניים.  

זרחן, בצורה של יוני זרחה, מהווה יסוד חיוני לבעלי חיים ולצמחים. הוא חלק ממולקולות ה-DNA, במולקולות שאוגרות אנרגיה (ATP ו-ADP). זרחן בצורה של פוספוליפידים ובחלק השומני של קרום התא. זרחן משמש גם כאבן בניין לחלקים בגוף של בעלי חיים כמו עצמות ושיניים.  

האדם צורך יוני זרחה דרך המזון אותו הוא אוכל; הללו מצויים למכביר בבשר, בביצים, באגוזים, בזרעים שונים וב[[דגנים מלאים]]. מלחים המכילים יוני זרחה (והמכונים פוספטים) הינם מהמחצבים הנכרים ביותר בעולם, והם משמשים רבות ב[[תעשייה]] וב[[חקלאות]].

האדם צורך יוני זרחה דרך המזון אותו הוא אוכל; הללו מצויים למכביר בבשר, בביצים, באגוזים, בזרעים שונים וב[[דגנים מלאים]]. מלחים המכילים יוני זרחה (והמכונים פוספטים) הינם מהמחצבים הנכרים ביותר בעולם, והם משמשים רבות ב[[תעשייה]] וב[[חקלאות]].

===מחזור הזרחן בטבע===

===מחזור הזרחן בטבע===

רוב הזרחן מופיע בטבע בצורה של פוספטים (זרחן אנ-אורגני) בתוך משקעים ימיים או בסלעים שמקורם במשקעים אלה. במשך הזמן, תהליכים גאולוגיים יכולים להרים את המשקעים הללו ליבשה ותהליכי [[סחף]] ושחיקה של סלעים על ידי רוח וגשם  מפזרים אותם לתוך האדמה. צמחים קולטים זרחות מהאדמה. בעלי חיים צמחוניים יכולים לאכול חלק מהצמחים וחלק מבעלי חיים אלה נאכל על ידי אוכלי בשר. הזרחות חוזרות לקרקע לאחר המוות ופירוק הצמח או החיה, וכן בזמן מתן הפרשות. הזרחות יכולות להשטף חזרה לים באמצעות נחלים ונהרות, והם יכולים להשתלב שוב בתוך משקעים שיהפכו במשך הזמן לסלעים.  

רוב הזרחן מופיע בטבע בצורה של פוספטים (זרחן אנ-אורגני) בתוך משקעים ימיים או בסלעים שמקורם במשקעים אלה. במשך הזמן, תהליכים גאולוגיים יכולים להרים את המשקעים הללו ליבשה ותהליכי [[סחף]] ושחיקה של סלעים על ידי רוח וגשם  מפזרים אותם לתוך האדמה. צמחים קולטים זרחות מהאדמה. בעלי חיים צמחוניים יכולים לאכול חלק מהצמחים וחלק מבעלי חיים אלה נאכל על ידי אוכלי בשר. הזרחות חוזרות לקרקע לאחר המוות ופירוק הצמח או החיה, וכן בזמן מתן הפרשות. הזרחות יכולות להישטף חזרה לים באמצעות נחלים ונהרות, והם יכולים להשתלב שוב בתוך משקעים שיהפכו במשך הזמן לסלעים.  

זרחן הוא אחד היסודות הנחוצים ביותר לצמחים ולכן לתהליך ה[[ייצור ראשוני|ייצור הראשוני]] ול[[חקלאות]]. מבין אותם יסודות, לחלק אין מצב גזי ולכן הם יכולים להתפשט רק דרך תרכובות אורגניות ומים ואינם יכולים לקיים מחזורים המשלבים מאגרים באטמוספירה ולנדוד באופן חופשי בה, כפי שמתקיים במחזורים אחרים כמו [[מחזור החמצן|חמצן]] וב[[מחזור הפחמן|פחמן]]. זרחן הוא החשוב ביותר לצמחים מבין אותם יסודות שאין להם מצב גזי.

זרחן הוא אחד היסודות הנחוצים ביותר לצמחים ולכן לתהליך ה[[ייצור ראשוני|ייצור הראשוני]] ול[[חקלאות]]. מבין אותם יסודות, לחלק אין מצב גזי ולכן הם יכולים להתפשט רק דרך תרכובות אורגניות ומים ואינם יכולים לקיים מחזורים המשלבים מאגרים באטמוספירה ולנדוד באופן חופשי בה, כפי שמתקיים במחזורים אחרים כמו [[מחזור החמצן|חמצן]] וב[[מחזור הפחמן|פחמן]]. זרחן הוא החשוב ביותר לצמחים מבין אותם יסודות שאין להם מצב גזי.

ככל שמערכת ביולוגית נמצאת בשלב יותר [[סוקציה|מפותח]] היא מנצלת את [[אנרגיית השמש]] ב[[יעילות אנרגטית|יעילות]] גדולה יותר ויכולה להקטין [[אנטרופיה]], או [[מערכת מפזרת|לפזר אנרגיה]] באופן יותר יעיל. הסבר אפשרי לכך הוא שהדבר הוא ביטוי של [[החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה]]. במערכות ביולוגיות עשירות ו-ותיקות איבוד הזרחן מהקרקע הוא אפסי. במערכות ביולוגיות צעירות, כמו אלו המורכבות מגידולים חד-שנתיים, מתרחש איבוד מאסיבי של זרחן בקרקע.

ככל שמערכת ביולוגית נמצאת בשלב יותר [[סוקצסיה|מפותח]] היא מנצלת את [[אנרגיית השמש]] ב[[יעילות אנרגטית|יעילות]] גדולה יותר ויכולה להקטין [[אנטרופיה]], או [[מערכת מפזרת|לפזר אנרגיה]] באופן יותר יעיל. הסבר אפשרי לכך הוא שהדבר הוא ביטוי של [[החוק השני של התרמודינמיקה בביולוגיה]]. במערכות ביולוגיות עשירות ו-ותיקות איבוד הזרחן מהקרקע הוא אפסי. במערכות ביולוגיות צעירות, כמו אלו המורכבות מגידולים חד-שנתיים, מתרחש איבוד מאסיבי של זרחן בקרקע.

==מחזור הזרחן וכלכלה א-מחזורית==

==מחזור הזרחן וכלכלה א-מחזורית==

בשנת 2002 נצרכו ברחבי העולם 33 מיליוני טונות של דשן זרחן (לעומת  86 מילוני טונות של דשן חנקן, ו-24 מיליוני טונות של דשן אשלג) עד 2009 הצריכה של דשן הזרחן עלתה ל-37 מיליוני טונות.  [http://faostat3.fao.org/browse/R/*/E]

בשנת 2002 נצרכו ברחבי העולם 33 מיליוני טונות של דשן זרחן (לעומת  86 מילוני טונות של דשן חנקן, ו-24 מיליוני טונות של דשן אשלג) עד 2009 הצריכה של דשן הזרחן עלתה ל-37 מיליוני טונות.  [http://faostat3.fao.org/browse/R/*/E]

בכלכלה הקיימת היום, [[קפיטליזם|כלכלה קפיטליסטית]] ו[[כלכלה קווית|קווית]], מתקיימת [[חקלאות תעשייתית]] שמפיקה כמות גדולה יותר של מזון תוך שימוש נמוך יותר של כוח אדם ועם תשומות שונות כולל מיכון חקלאי רב יותר, שימוש גדול יותר בדלק ואנרגיה ושימוש גדול יותר ב[[דשן כימי]] שכולל את ההגדלת השימוש בכריית זרחן. כמו כן  מוצרי [[חקלאות]] מגודלים במקום אחד, נצרכים במקום אחר והפסולת החקלאית מושלכת במקום שלישי. בכלכלה כזו כמויות גדולות של זרחן מוסעות באמצעות ניוד הצמחים והמזון ממקום למקום באופן קווי חד-כיווני. מכיוון שכך, ריכוז הזרחן בקרקע יורד באיזורים בהם צומחים הגידולים ועולה במקומות אליהם נשפכים השפכים. מכיוון שלזרחן אין מצב גזי, הוא לא יכול לנדוד דרך ה[[אטמוספירה]] ולאזן את הריכוז שלו. הזרחן נשאר בקרקע אליה מוזרמים [[שפכים|השפכים]] או שהוא נשטף אל ה[[אוקיינוסים]].  

בכלכלה הקיימת היום, [[קפיטליזם|כלכלה קפיטליסטית]] ו[[כלכלה קווית|קווית]], מתקיימת [[חקלאות תעשייתית]] שמפיקה כמות גדולה יותר של מזון תוך שימוש נמוך יותר של כוח אדם ועם תשומות שונות כולל מיכון חקלאי רב יותר, שימוש גדול יותר בדלק ואנרגיה ושימוש גדול יותר ב[[דשן כימי]] שכולל את הגדלת השימוש בכריית זרחן. כמו כן  מוצרי [[חקלאות]] מגודלים במקום אחד, נצרכים במקום אחר והפסולת החקלאית מושלכת במקום שלישי. בכלכלה כזו כמויות גדולות של זרחן מוסעות באמצעות ניוד הצמחים והמזון ממקום למקום באופן קווי חד-כיווני. מכיוון שכך, ריכוז הזרחן בקרקע יורד באיזורים בהם צומחים הגידולים ועולה במקומות אליהם נשפכים השפכים. מכיוון שלזרחן אין מצב גזי, הוא לא יכול לנדוד דרך ה[[אטמוספירה]] ולאזן את הריכוז שלו. הזרחן נשאר בקרקע אליה מוזרמים [[שפכים|השפכים]] או שהוא נשטף אל ה[[אוקיינוסים]].  

{{תבנית:בעיות סביבתיות}}

{{תבנית:בעיות סביבתיות}}

קיימת טענה כי חציה של ערכי סף של זרימת זרחן אל האוקיינוסים היא גורם מכריע לאירועי אנוקסיה כלל עולמיים באוקיינוסים (ocean anoxic events -OAE)  שיכולים להסביר [[הכחדה המונית|הכחדות המונית]] שהתרחשו בעבר של בעלי חיים בים.  (Handoh and Lenton 2003). מאמינים כי לולאת משוב בין זרחן, אנוקסיה ויצרנות ימית משפיעה על מצב החמצן באוקיינוסים.  

קיימת טענה כי חציה של ערכי סף של זרימת זרחן אל האוקיינוסים היא גורם מכריע לאירועי אנוקסיה כלל עולמיים באוקיינוסים (ocean anoxic events -OAE)  שיכולים להסביר [[הכחדה המונית|הכחדות המונית]] שהתרחשו בעבר של בעלי חיים בים.  (Handoh and Lenton 2003). מאמינים כי לולאת משוב בין זרחן, אנוקסיה ויצרנות ימית משפיעה על מצב החמצן באוקיינוסים.  

מודלים מצביעים על כך שגידול ארוך טווח של 20% מעל קצב הבלייה הטבעית יכול להוביל לאנוקסיה של האוקיינוסים בעבר. (Handoh and Lenton 2003). אם נניח כי קצב הזרימה לפני [[המהפכה החקלאית]] עמד על כ-1.1 מיליון טונות בשנה, פרוש הדבר שנדרש רק 250 אלף טונות של זרחן בשנה כדי לגרום לאנקוסיה כזו. הכלכלה האנושית כיום [[כרייה|כורה]] כ-20 מיליון טונות בשנה של זרחן, ומתוך כמות זו נשטפים כ 10.5 מיליון זרחן טונות אל האוקיינוסים. הגידול בזרחן הראקטיבי שמקורו בפעילות אנושית הוערך בשנת 2000 ב-9 מיליון טונות לשנה. (Mackenzie et al. 2002) למרות גידול מהותי בזרחן שמקורו בפעילות אנושית, עד פי 8 יחסית לזרימה הטבעית, לא ברור האם ואם כן מתי עלולה להתרחש אנוקסיה מעשה ידי אדם באוקיינוסים.[http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/]

מודלים מצביעים על כך שגידול ארוך טווח של 20% מעל קצב הבלייה הטבעית יכול להוביל לאנוקסיה של האוקיינוסים בעבר. (Handoh and Lenton 2003). אם נניח כי קצב הזרימה לפני [[המהפכה החקלאית]] עמד על כ-1.1 מיליון טונות בשנה, פרוש הדבר שנדרש רק 250 אלף טונות של זרחן בשנה כדי לגרום לאנוקסיה כזו. הכלכלה האנושית כיום [[כרייה|כורה]] כ-20 מיליון טונות בשנה של זרחן, ומתוך כמות זו נשטפים כ-10.5 מיליון זרחן טונות אל האוקיינוסים. הגידול בזרחן הראקטיבי שמקורו בפעילות אנושית הוערך בשנת 2000 ב-9 מיליון טונות לשנה. (Mackenzie et al. 2002) למרות גידול מהותי בזרחן שמקורו בפעילות אנושית, עד פי 8 יחסית לזרימה הטבעית, לא ברור האם ואם כן מתי עלולה להתרחש אנוקסיה מעשה ידי אדם באוקיינוסים.[http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/]

   

   

אנוקסיה של כלל האוקיינוס כתוצאה מזרמים של זרחן תדרש לכ-1000 שנה עד 10,000 שנה של הזרמת זרחן בכמות גבוהה כך שגבול זה נחשב רחוק ובלתי סביר. מצד שני יש אי וודאות גבוהה במודלים של זרימת זרחן, ועלולה להתרחש אנוקסיה באיזורי מים רדודים ובמדפי יבשת, היכן שחלק גדול מהחיים הימיים נמצאים. לפיכך ממליצים המדענים על גבול הפקה של פי 10 יחסית לבלייה הטבעית. היות והיום הזרמת הפוספט עומדת על הפקה גבוה פי 8 לבלייה הטבעית, זהו אחד הגבולות הפלנטריים שהחציה שלהם עלולה להתרחש בקרוב. [http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/]

אנוקסיה של כלל האוקיינוס כתוצאה מזרמים של זרחן תדרש לכ-1000 שנה עד 10,000 שנה של הזרמת זרחן בכמות גבוהה כך שגבול זה נחשב רחוק ובלתי סביר. מצד שני יש אי וודאות גבוהה במודלים של זרימת זרחן, ועלולה להתרחש אנוקסיה באיזורי מים רדודים ובמדפי יבשת, היכן שחלק גדול מהחיים הימיים נמצאים. לפיכך ממליצים המדענים על גבול הפקה של פי 10 יחסית לבלייה הטבעית. היות והיום הזרמת הפוספט עומדת על הפקה גבוה פי 8 לבלייה הטבעית, זהו אחד הגבולות הפלנטריים שהחציה שלהם עלולה להתרחש בקרוב. [http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/]

ניתן לקיים חקלאות ללא פוספטים ודשנים - [[חקלאות אורגנית]] כמו [[פרמקלצ'ר]] שמשתמשת ב[[קומפוסט]] כדי לסגור מעגל ביוגאופיזי. חקלאות כזו לרוב דורשת יותר תשומות כח אדם, ויש לה פריון חקלאי נמוך יותר בהשוואה ל[[חקלאות תעשייתית]]. מצד שני החקלאות התעשייתית תתיקר יותר ויותר ככל שתהליכים כמו [[סחף קרקע]] או [[שיא תפוקת הנפט]] יקשו על קיומה ביחס ל[[חקלאות בת קיימא]].

ניתן לקיים חקלאות ללא פוספטים ודשנים - [[חקלאות אורגנית]] כמו [[פרמקלצ'ר]] שמשתמשת ב[[קומפוסט]] כדי לסגור מעגל ביוגאופיזי. חקלאות כזו לרוב דורשת יותר תשומות כח אדם, ויש לה פריון חקלאי נמוך יותר בהשוואה ל[[חקלאות תעשייתית]]. מצד שני החקלאות התעשייתית תתייקר יותר ויותר ככל שתהליכים כמו [[סחף קרקע]] או [[שיא תפוקת הנפט]] יקשו על קיומה ביחס ל[[חקלאות בת קיימא]].

==שיא תפוקת הזרחן==

==שיא תפוקת הזרחן==

היות והמקור העיקרי לזרחן בכלכלה האנושית הוא כרייה של [[פוספט|זרחות]], מדובר ב[[משאב מתכלה]]. מספר חוקרים טוענים כי מאגרי הזרחן יתכלו בתוך 50-100 שנה ויגיעו ל[[שיא תפוקת הזרחן]] (Peak Phosphrus), השנה בה תפוקת הזרחן השנתית תהיה הגבוה ביותר, כבר בשנת 2030. <ref>Cordell, Dana; Drangert, Jan-Olof; White, Stuart (May 2009). "[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095937800800099X The story of phosphorus: Global food security and food for thought]". Global Environmental Change (Elsevier) 19 (2): 292–305. doi:10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009</ref> לעומת זאת, טוען מרכז פיתוח הדשנים הבינלאומי, בדו"ח משנת 2010, כי מאגרי הזרחן יספיקו לכמה מאות שנים<ref>[http://www.ifdc.org/Media_Info/Press_Releases/September_2010/IFDC_Report_Indicates_Adequate_Phosphorus_Resource ifdc.org - IFDC Report Indicates Adequate Phosphorus Resources], sep-2010</ref>

היות והמקור העיקרי לזרחן בכלכלה האנושית הוא כרייה של [[פוספט|זרחות]], מדובר ב[[משאב מתכלה]]. מספר חוקרים טוענים כי מאגרי הזרחן יתכלו בתוך 50-100 שנה ויגיעו ל[[שיא תפוקת הזרחן]] (Peak Phosphrus), השנה בה תפוקת הזרחן השנתית תהיה הגבוה ביותר, כבר בשנת 2030. <ref>Cordell, Dana; Drangert, Jan-Olof; White, Stuart (May 2009). "[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095937800800099X The story of phosphorus: Global food security and food for thought]". Global Environmental Change (Elsevier) 19 (2): 292–305. doi:10.1016/j.gloenvcha.2008.10.009</ref> לעומת זאת, טוען מרכז פיתוח הדשנים הבינלאומי, בדו"ח משנת 2010, כי מאגרי הזרחן יספיקו לכמה מאות שנים<ref>[http://www.ifdc.org/Media_Info/Press_Releases/September_2010/IFDC_Report_Indicates_Adequate_Phosphorus_Resource ifdc.org - IFDC Report Indicates Adequate Phosphorus Resources], sep-2010</ref>

כמות הזרחות שנכרות מהקרקע עלתה מ- 3 מיליון טונות (נפח) בשנת 1900, לכ-10 מיליוני טונות בשנת 1945. החל משנה זו חל גידול תלול וכמעט מונוטוני בכמות הזרחות שנכרו ובשנת 2010 כרו 181 מיליוני טונות של זרחות.[http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/#phosphate] זו כמות גדולה פי 10 יחסית לכמות הזרחן שמופק ממחזורים ביולוגים, בעיקר מגללים של בעלי חיים.

כמות הזרחות שנכרות מהקרקע עלתה מ-3 מיליון טונות (נפח) בשנת 1900, לכ-10 מיליוני טונות בשנת 1945. החל משנה זו חל גידול תלול וכמעט מונוטוני בכמות הזרחות שנכרו ובשנת 2010 כרו 181 מיליוני טונות של זרחות.[http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/#phosphate] זו כמות גדולה פי 10 יחסית לכמות הזרחן שמופק ממחזורים ביולוגים, בעיקר מגללים של בעלי חיים.

==קישורים חיצוניים==

==קישורים חיצוניים==

* [http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorus_cycle מחזור הזרחן] בוויקיפדיה האנגלית

* [http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorus_cycle מחזור הזרחן] בוויקיפדיה האנגלית

* [http://www.youtube.com/watch?v=gT3r2de8WqI מחזור הזרחן] סרטון ביוטיוב

* [http://www.youtube.com/watch?v=gT3r2de8WqI מחזור הזרחן] סרטון ביוטיוב

* [http://www.kotar.co.il/KotarApp/Viewer.aspx?nBookID=93067715#222.3310.3.fitwidth אקולוגיה  יחידה 1 -2 : מבוא , אנרגיה וחומרים במערכות אקולוגיות , אקולוגיה, גנטיקה ואבולוציה ] איילת שוסטר, איירין רידג', מארי בל, עוזי ריטה, האוניברסיטה הפתוחה, 2009, עמ' 206-225

* [http://www.kotar.co.il/KotarApp/Viewer.aspx?nBookID=93067715#222.3310.3.fitwidth אקולוגיה  יחידה 1 -2 : מבוא, אנרגיה וחומרים במערכות אקולוגיות, אקולוגיה, גנטיקה ואבולוציה ] איילת שוסטר, איירין רידג', מארי בל, עוזי ריטה, האוניברסיטה הפתוחה, 2009, עמ' 206-225

* [http://www.dailyyonder.com/forget-oil-worry-about-phosphorus/2010/09/08/2929 תשכחו מנפט, צריך לדאוג בגלל הזרחן] C. Robert Taylor, 2010

* [http://www.dailyyonder.com/forget-oil-worry-about-phosphorus/2010/09/08/2929 תשכחו מנפט, צריך לדאוג בגלל הזרחן] C. Robert Taylor, 2010

* [http://environmentalresearchweb.org/cws/article/news/51869 איך אפשר להפחית את השימוש בדשן] Liz Kalaugher, 2012

* [http://environmentalresearchweb.org/cws/article/news/51869 איך אפשר להפחית את השימוש בדשן] Liz Kalaugher, 2012

==הערות שוליים==

==הערות שוליים==

{{הערות שוליים}}

{{הערות שוליים}}

{{תבנית:חקלאות}}

{{חקלאות}}

[[קטגוריה:מחזורים אקולוגיים|זרחן]]

[[קטגוריה:מחזורים אקולוגיים|זרחן]]

[[קטגוריה:אקולוגיה]]

[[קטגוריה:אקולוגיה]]

[[קטגוריה:חקלאות]]

[[קטגוריה:חקלאות]]

[[קטגוריה:מזון]]

[[קטגוריה:מזון]]