Фосфор — один из важнейших «элементов жизни». Вместе с серой, железом и калием его присутствие предопределяет возможность обитания в тех или иных местах живых организмов. Если фосфора в среде мало, то никакой организм расти не сможет; ограничение по фосфору снижает первичную продукцию (см. также Primary production), что означает уменьшение биомассы для всей трофической цепи. Для понимания продукционной возможности среды следует хорошо представлять себе в том числе и фосфорный дебет и кредит, то есть то, как устроен круговорот фосфора в конкретной обстановке. Фосфор поступает в окружающую среду из земных недр с подземными флюидами и вулканической деятельностью. Далее в форме фосфатов (производных фосфорной кислоты) он утилизируется живыми организмами. Фосфор отмершего органического вещества может возвратиться в круговорот, но в конце концов трансформируется в нерастворимый фосфатный осадок. Состав осадков — нерастворимые соли кальция и марганца (апатиты). И можно даже уже не упоминать, что апатиты — это важнейшие полезные ископаемые, обеспечивающие сырьем химическую промышленность и сельское хозяйство.

Развитие биоты в том или ином месте зависит от соотношения скоростей поступления фосфора и его осаждения. Оценить объемы поступления фосфора относительно просто — это поверхностный сток и подземные флюиды. А вот для оценки темпов осаждения фосфора хорошо бы знать участников этого процесса и механизмы осаждения. Нужно подчеркнуть, что, как это ни удивительно, до настоящего времени нет определенного представления о том, как происходит осаждение фосфатов в природе. Теоретически, в природных условиях — при естественном соотношении ионов, анионов, кислотности — осаждения фосфора происходить не должно. Однако очевидно, что оно происходит — но как?

Группа американских ученых из Технологического института Джорджии в Атланте, Университета Южной Каролины в Колумбии, Аргоннской национальной лаборатории (штат Иллинойс) и Океанографического института Скидуэя в Саванне (штат Джорджия) с помощью новейших технологий проследила путь фосфора от поверхности воды до осадка в естественной морской обстановке. На этом пути ученые отметили, как меняется количество фосфора и состав фосфорных соединений и таким образом выявили ключевые точки трансформации фосфора в природе. Методики, которые использовались в их работе, — это высокочувствительная флуоресцентная рентгенография высокого разрешения, позволяющая увидеть (действительно, увидеть в цвете!) картину распределения различных соединений фосфора, а также высокочувствительный электродиализ по фосфору, с помощью которого можно точно оценить количество того или иного фосфорного соединения.

Работа проводилась в канадской провинции Британская Колумбия в морском заливе острова Ванкувер, где были взяты пробы планктона, воды и осадка. Во время отбора проб — в апреле 2007 года — наблюдалось бурное цветение диатомовых водорослей Skeletonema. Эти одноклеточные, как и практически все микроорганизмы, накапливают внутри своих клеток гранулы полифосфатов — так называемые волютиновые гранулы. В этих гранулах скапливается до 30–40% от общего запаса фосфора клетки. Полифосфаты формируются из остатков фосфорной кислоты, которые клетка забирает из окружающей среды с затратой энергии. Клетка использует полифосфаты как запасной источник фосфора для построения энергетических молекул.