La mesure de la rapidité et de l’étendue de la conversion de la lumière solaire en matière organique par les plantes pendant la photosynthèse est appelée productivité primaire. Certains écosystèmes ont une productivité primaire élevée, tandis que d’autres ont une productivité très faible. Par exemple, l’océan est l’écosystème le plus productif du monde en raison de son immense superficie. Les algues océaniques créent une nouvelle biomasse végétale, ou poids de la matière vivante, à une vaste échelle. Toutefois, la productivité primaire des plantes ne dépend pas uniquement de la disponibilité de la lumière solaire. Outre l’eau, d’autres nutriments inorganiques vitaux sont nécessaires à la croissance et à une productivité primaire optimale. Le phosphore est l’un de ces nutriments.

Dans les écosystèmes, il est rare que tous les nutriments nécessaires soient utilisés au même rythme. Lorsqu’un nutriment est utilisé avant les autres nutriments, on l’appelle un nutriment limitant. Les nutriments limitants empêchent la croissance par leur absence. Lorsqu’ils sont réintroduits dans l’environnement qui en manque, les nutriments limitants relancent la productivité, qui se poursuit jusqu’à ce que le nutriment limitant soit à nouveau épuisé. Le phosphore est un nutriment limitant dans de nombreux écosystèmes terrestres et aquatiques. La productivité des producteurs primaires de ces zones est limitée, freinée, par la quantité de phosphore disponible qui est si essentielle à la vie. C’est la raison pour laquelle le phosphore est l’un des principaux composants des aliments pour plantes et des engrais agricoles et ménagers. L’ajout de phosphore qui est normalement en quantité limitée permet une croissance maximale des plantes.

Normalement, parce que la disponibilité du phosphore est limitée dans le cycle du phosphore, la croissance des plantes dans les lacs est également limitée. Un problème majeur avec l’utilisation du phosphore dans les engrais est le processus d’eutrophisation artificielle. L’eutrophisation est une augmentation importante de la productivité primaire d’un lac. L’eutrophisation peut nuire à l’équilibre naturel d’un lac et entraîner la mort massive de poissons et d’autres animaux, car les niveaux d’oxygène dissous sont réduits dans l’eau. Comme la croissance des algues et des plantes aquatiques n’est pas contrôlée, le lac stagne lentement et devient pollué. L’eutrophisation artificielle peut se produire lorsque l’eau de pluie ruisselant des engrais agricoles utilisés en excès atteint les lacs. Une autre cause humaine d’eutrophisation artificielle est le ruissellement des mines. L’exploitation minière dans des zones où la roche est riche en minéraux phosphorés peut créer de la poussière qui est emportée par le vent dans les systèmes d’eau voisins. De même, l’eau de pluie peut s’écouler des zones minières vers les lacs voisins. Une troisième cause d’eutrophisation artificielle est l’introduction de phosphore dans les lacs limités en phosphore par les détergents à lessive fabriqués par l’homme. Dans le passé, de nombreux détergents contenaient du phosphore. Les effluents des ménages finissaient par atteindre les lacs, où une prolifération massive de plantes se produisait, altérant l’équilibre naturel existant. Aujourd’hui, des progrès considérables ont été réalisés dans la production de détergents sans phosphate, qui ne provoquent pas d’eutrophisation artificielle et préservent le cycle normal du phosphore.Le cycle du phosphore. Le soulèvement géologique explique la présence des roches phosphatées (en haut à gauche). Illustration de Hans & Cassidy. Avec l’aimable autorisation du Gale Group.