שינויים

[[תמונה:PhosphorusCycle.jpg|שמאל|thumb|450px|מחזור הזרחן בים]]

[[תמונה:PhosphorusCycle.jpg|שמאל|thumb|450px|מחזור הזרחן בים]]

'''מחזור הזרחן''' (Phosphorus Cycle )הוא [[מחזור ביוגאוכימי]] של היסוד [http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%9F זרחן] בטבע. מחזור הזרחן הוא מחזור חיוני עבור חלק ניכר מהיצורים החיים כולל [[בני אדם|האדם]], ובנוסף מהווים זרם או מחזור חיוני ל[[הכלכלה האנושית|כלכלה האנושית]]. מחזורי הזרחן תוארו לראשונה על ידי ה[[אקולוגיה|אקולוג]] [[גונת'ר פולקה]].

'''מחזור הזרחן''' (באנגלית: '''Phosphorus Cycle''') הוא [[מחזור ביוגאוכימי]] של היסוד [http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%96%D7%A8%D7%97%D7%9F זרחן] בטבע. מחזור הזרחן הוא מחזור חיוני עבור חלק ניכר מהיצורים החיים כולל [[בני אדם|האדם]], ובנוסף מהווים זרם או מחזור חיוני ל[[הכלכלה האנושית|כלכלה האנושית]]. מחזורי הזרחן תוארו לראשונה על ידי ה[[אקולוגיה|אקולוג]] [[גונת'ר פולקה]].

[[בני אדם|האדם]] משתמש ב[[כרייה|תהליכי כרייה]] של זרחן לשלל שימושיים תעשייה ובראשם הפקת [[דשן כימי]] שחיוני לקיום של [[חקלאות תעשייתית]] ותמיכה ב[[אוכלוסיית העולם]]. עם זאת במאמר [[גבולות פלנטריים]] משנת 2009 קובעים אקולוגים כי מחזור הזרחן (יחד עם מחזור החנקן) הוא אחד מתשעה הגבולות הקריטיים להמשך קיומה של הכלכלה האנושית, וכי הפגיעה במחזור זה [[קיימות|מסכנת את האנושות]]. ב[[כלכלה בת קיימא]] זרם זרחן השנתי שנכנס לאוקיינוסים לא יעלה על פי 10 מכמות הבלייה הטבעית של זרחן.  

[[בני אדם|האדם]] משתמש ב[[כרייה|תהליכי כרייה]] של זרחן לשלל שימושיים תעשייה ובראשם הפקת [[דשן כימי]] שחיוני לקיום של [[חקלאות תעשייתית]] ותמיכה ב[[אוכלוסיית העולם]]. עם זאת במאמר [[גבולות פלנטריים]] משנת 2009 קובעים אקולוגים כי מחזור הזרחן (יחד עם מחזור החנקן) הוא אחד מתשעה הגבולות הקריטיים להמשך קיומה של הכלכלה האנושית, וכי הפגיעה במחזור זה [[קיימות|מסכנת את האנושות]]. ב[[כלכלה בת קיימא]] זרם זרחן השנתי שנכנס לאוקיינוסים לא יעלה על פי 10 מכמות הבלייה הטבעית של זרחן.  

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 [[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.

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 וותיקות 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==

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/]

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 תידרש לכ-1,000 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 גבוהה 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 תתייקר 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==

{{הפניה לערך מורחב|שיא תפוקת הזרחן}}

{{הפניה לערך מורחב|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 הגבוהה 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.