Cykl fosforu

•fosfor

jest

daleko

na

liście

najczęściej

występujących pierwiastków, ale jest składnikiem

ATP i kwasów nukleinowych

i to fosfor najczęściej

ogranicza produkcję

•obieg fosforu jest typu sedymentacyjnego

(nie

ma fazy gazowej)

•zawsze występuje w tej samej
formie (PO

4

3-

)

•źródłem są lądowe apatyty (fosforany wapnia i
żelaza) i fluoroapatyty

•tylko kwaśne fosforany (NaH

2

PO

4

) są rozpuszczalne

(dostępne dla roślin)

•wiele bakterii uruchamia fosfor w warunkach
beztlenowych redukując Fe

3

+ do Fe

2

+

•nawet dobrze rozpuszczalne związki mają niską
stałą dyfuzji

•mykoryza

ułatwia transport fosforu w strefie

korzeniowej,

(ale bardzo kosztowna energetycznie)

•w oceanach

pula fosforu krąży miedzy organizmami

żywymi, martwą materią ciał roślin i zwierząt oraz
nieorganicznymi fosforanami

•proces ten przebiega b. intensywnie, gdzie

plankton roślinny

produkuje b. wysoką biomasę

(10

9

t fosforu rocznie)

•niższe tempo obiegu wykazują rośliny lądowe (18-
24 10

6

fosforu rocznie

)

•pewna część puli fosforu spływa z lądów do morza z
rzekami (21 10

6

t P rok

-1

), ale w postaci zawiesiny, a

nie roztworu

•naturalne procesu wietrzenia skał nie równoważą
niedobór fosforu

•nie ma powrotu tego pierwiastka z mórz na lądy z
wyjątkiem guana i połowu ryb morskich

•kompensacja, ale niewystarczająca to

nawozy sztuczne

Cykl siarki

•siarka stanowi 1% suchej masy organizmów

•w przyrodzie jako siarczki, siarka, siarczany
rozpuszczone w wodzie, dwutlenek siarki w
atmosferze,

siarkowodór

(pochodzenia

biologicznego i z eskalacji wulkanicznych) – obieg
miedzy pulami siarki to efekt działania bakterii
•najważniejsze są formy o różnym stopniu
utlenienia: H

2

S (-II), S

0

(0)

i SO

4

(+VI)

•jest pierwiastkiem budulcowym oraz substratem
metabolicznym – donorem lub akceptorem
elektronów (rys 7.15)
•pula siarki w żywej biomasie na lądach –
2,5-4,0 10

9

ton

martwej
– 3,5-6,0 10

9

ton

•

siarczany

rozpuszczalne w wodzie

stanowią

główne źródło siarki dla roślin (w glebie i
wodzie - rys. 7.16). Po redukcji zużywają

grupy sulfhydrylowe

(R-SH)

do budowy

białka –

redukcja asymilacyjna.

Zwierzęta

potrafią przyswajać siarkę wyłącznie w
postaci zredukowanej (aminokwasy)

•rozkładająca

się

materia

organiczna

uwalnia siarkę w postaci

siarkowodoru

(wiązany w siarczki) – jest to

desulfuryzacja

(reakcja

redukcji

z

udziałem

bakterii

beztlenowych) – rys.7.15

•siarkowodór może być utleniony:
-

beztlenowo

przez bakterie purpurowe i

zielone

(Chromatium,

Chlorobium,

Etothiorhodospora) do siarki rodzimej (S

0

)

-

z udziałem tlenu

przez bakterie tionowe do

siarczanu: Beggiatoa, Thiotrix, Thiovolum

-nieliczne

bakterie

(Thobaccilus

denitrificans) z utlenianiem siarkowodoru
dokonują

desulfuryzacji

siarczanów,

stanowiąc dla nich akceptor elektronów

•oprócz siarkowodoru z materii organicznej
martwej i żywych roślin wydobywa się

siarczek karbonylu (COS), siarczek
dwumetylowy ((CH

3

)

2

S) – DMS oraz

dwusiarczek węgla (CS

2

)

.

corocznie z lądu uwalnia się w postaci gazu

20 10

6

ton siarki, a w całej biosferze 80-143

10

6

ton siarki (tab.7.5)

•oddychanie

beztlenowe

z

udziałem

siarczanu (akceptor elektronów) jest ważne
w oceanach i w glebach (na bagnach).
Redukcja

siarczanów

(

desulfuryzacja)

zajmują się Desulfovibrio, Desulfomaculatum
i

Desulfomonas

–

utleniają

związki

organiczne

(kwasy

organiczne,

alkohol

etylowy, kwasy tłuszczowe) albo wodór.
Czarna barwa beztlenowych osadów pochodzi
od

produktu desulfuryzacji – biogenicznego

pirytu

. Na lądach te procesy uruchamiają się,

gdy tereny są zalewane.

•bakterie Desulfomonas acetoxidans
redukują siarkę rodzimą do siarkowodoru

•morze rozpyla nad lądami

areozol siarczanowy

(4

10

6

ton S

rok

-1

)

siarczek dwumetylowy

(

15

10

6

ton S rok

-1

),

który szybko utlenia się do SO

4

2-

;

na ląd zatem dociera

20 10

6

ton S

siarczanowej. Wraca

ona szybko do mórz i oceanów z rzekami, ale i tak w
oceanach jest więcej (o 6 rzędów wielkości);

•siarczek karbonylu (COS)

jest stosunkowo trwałym gazem;

powstaje w fotochemicznych związkach siarki z węglem (pula
całkowita (4,6 10

6

t);

•w naturalnym obiegu w biosferze rola

dwutlenku siarki (SO

2

)

była znikoma. Dopiero spalanie paliw fosylnych zwiększyło jego
pulę (150 10

6

t S),

dlatego obieg siarki jest obecnie

niezrównoważony. Zwiększa się ilość związków utlenionych, a
maleje zredukowanych;

•areozole siarki mają duże znaczenie dla klimatu. Erupcja
wulkanu Pinatubo w 1991 r wpompowała do atmosfery (20 10

6

t SO

2

), to tyle ile przemysł energetyczny USA przez cały rok.

SO

2

połączył się z wodą tworząc kwas siarkowy. Odbijał on

promienie słoneczne powodując ochłodzenie o 0,6

o

C;

•kwaśne deszcze kompensują efekt cieplarniany, ale nie do
końca (zmniejszenie adsorpcji promieniowania przez areozole
0,54 W m

-2

, a zwiększenie adsorpcji promieniowania jako efekt

cieplarniany to 2,1W m

-2

(bilans dodatni około 1,8 W m

-2

).