27.11: Cykl siarki

Siarka, ważny pierwiastek w składzie chemicznym białek, podlega recyklingowi w atmosferze oraz środowisku wodnym i lądowym. Siarka występująca w atmosferze w postaci dwutlenku siarki (SO₂) jest uwalniana przez rozkładające się organizmy, zwietrzałe skały, kominy geotermalne, wulkany i spalanie paliw kopalnych. Jest osadzany w ekosystemie, przechodzi przez społeczność biotyczną i albo jest uwalniany z powrotem do atmosfery w postaci gazu, albo osadzany w osadach morskich w celu długotrwałego przechowywania i ewentualnego uwolnienia z powrotem do gleby i atmosfery.

Biogeochemiczny cykl siarki

Siarka jest niezbędna dla układów biologicznych i jest składnikiem niektórych aminokwasów, takich jak cysteina, która odgrywa ważną rolę w strukturze białek. Siarka jest rozprowadzana do ekosystemów lądowych w wyniku wytrącania się słabego kwasu siarkowego, bezpośredniego opadu z atmosfery, wietrzenia skał zawierających siarkę i kominów geotermalnych.

Z gleby jest pobierany przez mikroorganizmy i rośliny i przekształcany w formy organiczne, które mogą być wykorzystywane przez konsumentów w ekosystemie. Kiedy organizmy umierają, rozkładacze rozkładają organiczne związki siarki na gazy, takie jak siarkowodór, który utlenia się w atmosferze, tworząc dwutlenek siarki. Ponadto niektóre chemoautotrofy wykorzystują siarkę jako biologiczne źródło energii i przetwarzają cząsteczki siarki bezpośrednio przez ekosystemy.

Siarka wprowadzana jest do ekosystemów morskich poprzez spływ z lądu, bezpośredni opad z atmosfery i podwodne kominy geotermalne. Część tej siarki przechodzi przez łańcuch pokarmowy i jest uwalniana do atmosfery w postaci mgły morskiej. Pozostała część osadza się w postaci osadu na dnie oceanu, gdzie jest przechowywana przez dłuższy czas. W czasie geologicznym wypiętrzenie może przenieść osad z powrotem na ląd, gdzie w wyniku erozji uwalniana jest siarka.

Wpływ człowieka na cykl siarki

Spalanie paliw kopalnych, zwłaszcza węgla, powoduje przedostawanie się do atmosfery nienaturalnej ilości gazowego siarkowodoru, co skutkuje wyższym stężeniem dwutlenku siarki, co objawia się kwaśnymi deszczami. Kwaśne deszcze niszczą środowisko, obniżając pH jezior i rzek, szkodząc zarówno faunie wodnej, jak i lądowej.

Jako cząsteczka gazowa, siarka krąży między atmosferą, ekosystemami lądowymi i wodnymi.

Jedna z form, dwutlenek siarki lub SO2, dostaje się do systemu ziemskiego z atmosfery, albo jako słaby kwas siarkowy rozpuszczony w opadach, albo bezpośrednio osadzony w procesie zwanym opadem.

Wietrzenie skał zawierających siarkę, powstałe w wyniku geologicznego wypiętrzania osadów oceanicznych, również przyczynia się do przedostania się siarki do ekosystemu lądowego.

Z gleby siarka dostaje się następnie do łańcucha pokarmowego przez korzenie roślin w postaci siarczanów, które są spożywane przez heterotrofy i ponownie uwalniane do atmosfery jako siarkowodór przez rozkładające się organizmy po ich śmierci.

Nadmiar siarki w glebie i z podziemnych kominów geotermalnych dostaje się do oceanu jako spływ, gdzie wytrąca się do osadów na dnie oceanu lub jest wykorzystywany jako biologiczne źródło energii przez chemoautotrofy morskie.

Aktywność wulkaniczna i kominy geotermalne również uwalniają siarkę do atmosfery w postaci gazowego siarkowodoru w naturalnym procesie. Jednak spalanie paliw kopalnych przyczynia się do nienaturalnie dużej ilości zanieczyszczeń do atmosfery, które wracają na ziemię w postaci kwaśnych deszczy, niszcząc ekosystemy.