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

).