27.11: Серный цикл

Сера, важный элемент в химическом составе белков, повторно используется в атмосфере, а также в водной и земной среде. Находящаяся в атмосфере в виде диоксида серы (SO ₂ ), сера выделяется разлагающимися организмами, выветрившимися породами, геотермальными источниками, вулканами и сжиганием ископаемого топлива. Она откладывается в экосистеме, циркулирует в биотическом сообществе и либо выбрасывается обратно в атмосферу в виде газа, либо откладывается в морских отложениях для длительного хранения и последующего выброса обратно в почву и атмосферу.

Биогеохимический цикл серы

Сера необходима для биологических систем и является компонентом некоторых аминокислот, например цистеина, который играет важную роль в структуре белков. Сера попадает в наземные (то есть наземные) экосистемы в результате осаждения слабой серной кислоты, прямых выпадений из атмосферы, выветривания серосодержащих пород и геотермальных источников.

Из почвы она поглощается микроорганизмами и растениями и превращается в органические формы, которые могут быть использованы потребителями в экосистеме. Когда организмы умирают, разлагатели расщепляют органические соединения серы на газы, такие как сероводород, который окисляется в атмосфере с образованием диоксида серы. Кроме того, некоторые хемоавтотрофы используют серу в качестве источника биологической энергии и рециркулируют молекулы серы непосредственно через экосистемы.

Сера попадает в морские экосистемы через сток с суши, прямые осадки из атмосферы и подводные геотермальные источники. Часть этой серы проходит через пищевую цепочку и выбрасывается в атмосферувместе с морской водой. Остальная часть оседает в виде осадка на дне океана, где хранится в течение продолжительных периодов времени. С течением времени геологичекий подъём может вернуть отложения обратно на землю, где сера выделяется в результате эрозии.

Влияние человека на цикл серы

При сжигании ископаемого топлива, особенно угля, в атмосферу попадает неестественное количество сероводорода, в результате чего повышается концентрация диоксида серы, что проявляется в виде кислотных дождей. Кислотные дожди наносят вред окружающей среде, понижая pH озер и рек, нанося вред как водной, так и наземной фауне.

В виде молекулы газа, сера циркулирует между атмосферой, поверхностными и водными экосистемами. Одна форма, диоксид серы или SO2, вход в наземную систему из атмосферы, либо в виде слабой серной кислоты растворяется в осадках либо непосредственно оседает в процессе, называемом выпадение осадков. Выветривание серо-содержащих горных пород при геологическом подъёме океанских отложений также способствует попаданию серы в экосистемы на поверхности.

Из почвы, сера затем входит в пищевую цепь через корни растения, в виде сульфатов, которые потребляются гетеротрофами и вновь выходят в атмосферу в качестве сульфида водорода при разложении, 0:43.240 00:45.810 после того, как организмы умирают. Избыток серы в почве и от подземных геотермальных источников попадает в океан в виде стока, где он осаждается на дне океана или используется в качестве биологического источника энергии морскими хемо-автотрофами. Вулканическая активность и геотермальные источники также высвобождают серу в атмосферу в виде сульфида водорода газа во время природных процессов.

Однако, сжигание ископаемого топлива вносит неестественно большое количество серы в атмосферу, которое возвращается в почву в виде кислотного дождя, разрушительного для экосистем.