在生物圈中,磷不是很丰富的元素。在中性至碱性的环境中,磷与Caz+、Mg2+和Fez+能形成不溶性的物质,所以在海洋和其他水体沉积泥中有大量的磷参与循环,但循环速度非常慢。在土壤和水中的可溶性磷酸盐可以很活跃地参与循环,但量很少。在活体中和无生命有机物中的磷循环与此类似。
在生物体中,磷是一种生命物质的基本元素,如作为核酸、ATP、ADP和磷脂的一种成分。由微生物参与的磷循环不会改变磷的氧化状态,因为由微生物引起的大多数磷循环是磷酸基团从无机物上转移到有机物上,或磷酸基团从一种不溶性化合物转移到另一种可溶性化合物上。
尽管磷酸盐通常不会被微生物还原,但某些微生物在合适环境条件下能利用磷酸盐作为最终电子受体(这些条件包括缺少SO~-、N03和O。)。磷酸盐还原的产物为磷化氢,这种化合物具有挥发性,并与02接触时能自发地发光,光的颜色为绿色。
在许多环境中,磷酸盐与Ca2+结合,形成不溶性的化合物,使植物和许多微生物无法利用。某些异养微生物能转化不溶性的磷酸盐成可溶性的磷酸盐,并被这些微生物同化,或被其他生物所利用,其原理是这些微生物能产生有机酸;某些化能自养菌(如硝化单胞菌和硫杆菌能分别产生硝酸和硫酸)能使不溶性的磷酸盐释放出可溶性的POi-。
在土壤中,POi-能与铁、锰和铝形成相应的不溶性磷酸盐。在厌氧条件下.微生物能把FeZ+氧化成Fe3+,使不溶性的Fe。(PO。):中的POi-释放出来。土壤被水淹没之后,可以加快通过这种方式的PO;-释放。
可溶性的无机磷酸盐很容易被植物和微生物吸收,并被固化成有机磷酸盐。相反,有机磷酸盐在矿化过程中,可以释放出POi-,许多微生物能产生磷酸酶催化这一反应;还有一些微生物能产生植酸酶催化磷酸植酸释放可溶性的无机磷酸盐。
微生物也能暂时地把磷酸盐固定在细胞成分上,使它无法参与循环。在自然生态中,微生物和植物会竞争利用磷酸盐。在许多环境中,磷酸盐对光合生物的光合能力起限制作用。磷酸盐浓度过高,会引起水体富营养化。特别在海洋环境中,磷的沉淀会严重限制光合作用。