Back to chapter

27.11:

De zwavelcyclus

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Sulfur Cycle

Languages

Share

– [Verteller] Als een gasvormig molecuul, schakelt zwavel over tussen de atmosferische, terrestrische en aquatische ecosystemen. Een vorm, zwaveldioxide, of SO2, komt het terrestrische systeem binnen vanuit de atmosfeer, hetzij als zwak zwavelzuur opgelost in de neerslag of direct afgezet in een proces dat fallout wordt genoemd. De verwering van zwavelhoudende gesteenten door geologische verhoging van oceaansediment brengt ook meer zwavel in het terrestrische ecosysteem. Vanuit de bodem komt zwavel vervolgens in de voedselketen terecht via de wortels van planten als sulfaten, die door heterotrofen worden geconsumeerd en weer als waterstofsulfide in de atmosfeer vrijkomen door reducenten na de dood van de organismen. Overtollig zwavel in de grond en uit ondergrondse geothermische openingen komt als afvloeiing in de oceaan terecht, waar het neerslaat als sedimenten op de bodem van de oceaan of als biologische energiebron wordt gebruikt door mariene chemo-autotrofen. Vulkanische activiteit en geothermische openingen geven ook zwavel vrij aan de atmosfeer in de vorm van waterstofsulfidegas als een natuurlijk proces. Echter, de verbranding van fossiele brandstoffen draagt een onnatuurlijk grote hoeveelheid bij aan de atmosfeer, die als zure regen naar de grond terugkeert, waardoor ecosystemen worden beschadigd.

27.11:

De zwavelcyclus

Zwavel, een belangrijk element in de chemische samenstelling van eiwitten, wordt gerecycled door de atmosfeer en door aquatische en terrestrische omgevingen. Zwavel wordt in de atmosfeer aangetroffen als zwaveldioxide (SO 2 ) en komt vrij door rottende organismen, verweerde rotsen, geothermische openingen, vulkanen en verbrandende fossiele brandstoffen. Het wordt afgezet in het ecosysteem, circuleert door de biotische gemeenschap en wordt ofwel terug in de atmosfeer afgegeven als gas of afgezet in zeesediment voor langdurige opslag en wordt uiteindelijk teruggegeven aan de bodem en de atmosfeer.

De biogeochemische zwavelcyclus

Zwavel is essentieel voor biologische systemen en is een onderdeel van bepaalde aminozuren, zoals cysteïne, dat een belangrijke rol speelt bij de opbouw van eiwitten. Zwavel wordt naar terrestrische (dwz land) ecosystemen gedistribueerd door de neerslag van zwak zwavelzuur, directe neerslag uit de atmosfeer, verwering van zwavelhoudende rotsen en geothermische openingen.

Micro-organismen en planten halen het uit de grond en zetten het om in organische vormen die door consumenten in het ecosysteem kunnen worden gebruikt. Wanneer organismen afsterven, breken reducenten de organische zwavelverbindingen af in gassen, zoals waterstofsulfide, dat in de atmosfeer wordt geoxideerd om zwaveldioxide te vormen. Bovendien gebruiken sommige chemoautotrofen zwavel als biologische energiebron en recyclen ze zwavelmoleculen rechtstreeks via ecosystemen.

Zwavel wordt in zee ecosystemen geïntroduceerd door afvloeiing van land, directe neerslag uit de atmosfeer en geothermische openingen onder water. Een deel van deze zwavel circuleert door de voedselketen en komt als zeespray in de atmosfeer terecht. De rest wordt als sediment op de oceaanbodem afgezet, waar het voor langere tijd wordt opgeslagen. Na geologische tijd kan het sediment terug naar het land worden gebracht, waar zwavel door erosie vrijkomt.

Menselijke effecten op de zwavelcyclus

Het verbranden van fossiele brandstoffen, met name kolen, veroorzaakt een onnatuurlijke hoeveelheid waterstofsulfidegas in de atmosfeer, waardoor een hogere concentratie zwaveldioxide voorkomt wat zich manifesteert als zure regen. Zure regen brengt schade toe aan het milieu door de pH van meren en rivieren te verlagen, wat zowel de water- als de landfauna schaadt.

Suggested Reading

Wasmund, Kenneth, Marc Mußmann, and Alexander Loy. “The Life Sulfuric: Microbial Ecology of Sulfur Cycling in Marine Sediments.” Environmental Microbiology Reports 9, no. 4 (August 2017): 323–44. [Source]

Durham, Bryndan P., Shalabh Sharma, Haiwei Luo, Christa B. Smith, Shady A. Amin, Sara J. Bender, Stephen P. Dearth, et al. “Cryptic Carbon and Sulfur Cycling between Surface Ocean Plankton.” Proceedings of the National Academy of Sciences 112, no. 2 (January 13, 2015): 453–57. [Source]