Главная › Новости

Круговороты серы и кальция.

Опубликовано: 01.10.2018

Общая характеристика халькогенов. Кислород

Круговорот серы  охватывает значительно меньшее кол-во веществ, чем Р- и N-циклы, потому что сера как структурная составляющая аминокислот L-memuo- нuna и L-цистина живых существ имеет очень малую концентрацию. Сера и S-co- держащие соединения важны при энергообмене многочисленных видов бактерий и грибов.

Хотя отдельные микроорганизмы могут ввести элемент в цикл своего обмена веществ из соединений серы путем окисления, основным источником его появления в круговороте являются минеральные сульфаты (SO|~), содержащиеся; прежде всего ? гипсе (CaSOJ и мор. соли (MgSOJ. Сульфаты напрямую всасываются корнями растений, восстанавливаются в процессе обмена веществ и

встраиваются в S-содержащие аминокислоты, где они связаны в сульфидную группу (R—SH). Дальнейшее продвижение элемента проходит, с одной стороны, по цепи питания — к потребителям, а с другой, — через детрит (орг. отложения) — к деструкторам. Большая часть серы включается в цикл при разложении орг. отходов бактериями и грибами (Aspergillus, Neurospora).

В анаэробных условиях орг. соединения серы восстанавливаются бактериями семейств Escherichia и Proteus до сульфидов или H,S. Гетеротрофы", анаэробные бактерии, восстанавливающие сульфат, такие как Desulfo- vibrio, используют SOJ" в качестве протонного акцептора, точно так же, как денитрифицирующие бактерии используют нитрит и нитрат.

Восстановление сульфата, как правило до серы, если оно поддерживается видами Aerobacter, может завершиться на образовании сульфида (S2~).

Серосодержащие воды пагубны для высших организмов, зато в аэробных условиях обеспечивают среду обитания бесцветным сернобактериям. На глубоководье Beggiatoa окисляют H2S до элементарной серы, a Thiobacillus до SO2-, благодаря чему H S превращается в усваиваемый растениями сульфат (суль- фуризация). Эти бактерии получают энергию, требуемую для получения углерода при восстановлении СО, и синтезе орг. субстанций, хемоавтотрофным способом при окислении неорг. серы и сульфидов. Зеленые и пурпурные бактерии используют на мелководье световую энергию и H2S в качестве поглотителя кислорода для восстановления С02. Зеленые бактерии окисляют сульфид до элементарной S, а пурпурные — до сульфата.

В анаэробных условиях железо реагирует с H,S до образования сульфидов железа, нерастворимых в нейтральной и щелочной среде, та> способствует выпадению серы из биотического круговорота.

В процессе развития жизни отложение железа и элементарных металлов — Си,

Cd, Zn и Со — приводило к выводу из жизненных пространств ядовитой S. В настоящее время сульфиды металлов встречаются в виде руд.

Круговороты веществ I: круговорот С и Ог 1

Круговороты серы и кальция

Дополнительное экол. преимущество образования сульфидов железа — высвобождение фосфата Fe3(POt)2, активизирующего рост растений

Циркуляция Са в экосистеме — пример цикла с фазой осаждения без газовой фазы.

Са часто связан с фосфатом и является структурным атомом в составе костей, зубов и орг.-хим. соединений. В виде иона Са2+ он необходим в процессе обмена веществ, при передаче раздражения по нервным клеткам и клеткам мускулов, а также в процессах, связанных с мембранами. Через Са2+ поддерживается осмотическое равновесие между клетками тканей животных и растений. Многочисленным видам животных необходима известь (СаС03) как строительный материал скелета и панциря. Важнейшим источником Са для экосистем служат почвы, в которые элемент попадает в оезультате выветривания пород (напр., CaC03, CaSO,, доломит CaMg(C03)2). В составе глинисто-гумусовых комплексов почвы Са доступен растениям; свободные ионы легкс> вымываются.

Кальций в лесных экосистемах Борман и Ликенс определили, что в дубово- сосновом смешанном лесу Сев. Америки почвы и растительные остатки содержат 690 кг/га Са, из которых ок. 7% используется в биол. цикле. Наземные системы вследствие вымывания теряют небольшое кол-во Са — ок. 2% в год. Но эти потери в природных экосистемах могут восполняться при выветривании практически неисчерпаемых резервов каменных пород

Деревья с глубокими корнями, напр. кизил, » лесах выполняют функцию транспортировки Са из нижних слоев выветренной породы в верхние подпочвенные слои. Если подобные деревья на территориях с монокультурами типа сосны с плоскокорневой структурой или на пахотных землях отсутствуют, появляется дефицит Са, который ликвидируют удобрением почвы, В среде смешанных культур растения по-раз- ному впитывают ионы солей и выполняют функции накопителей питательных веществ. Плоскокорневые растения, такие как дуб кошенильный (Quercus coccinea), способны извлекать питательные вещества из гумус- ных слоев с помощью своих широко раскинутых тарелкообразных корней более эффективно, чем глубококорневые деревья. Глубококорневые растения, напр. сосна жесткая (Pinus rigida), своими стержневыми корнями проникают в глубокие слои с грунтовыми водами и способствуют обогащению экосистемы кальцием. Однако содержание ионов металлов в глубококорневых и плоскокорневых растениях различно.

Добавить статью в закладки