Факультет

Студентам

Посетителям

Цикл серы в водоемах

Тема: Экология  

Представлена схема цикла серы как пример основных черт биогеохимического цикла в специфической экосистеме.

На диаграмме показаны круговорот, резервуары хранения, химические соединения элементов и участвующие в этом цикле организмы. Сульфат (SO4) в воде представляет основную доступную форму, восстанавливаемую автотрофными растениями и включаемую в состав белков, так как сера является существенным ингредиентом некоторых аминокислот. Если трупы растений и животных разлагаются гетеротрофными организмами, освобождается сероводород (H2S). Часть его снова превращается в сульфат специализированными серными бактериями. Некоторые из этих бактерий носят название хемосинтезирующих организмов, так как они черпают свою собственную энергию из процесса химического окисления неорганических соединений (в данном случае окисление сульфидов в серу и т. д.), вместо того чтобы, получать энергию из света, как это происходит у фотосинтезирующих организмов. В донных осадках, где в основном идет разложение, часто возникают анаэробные условия, в результате которых большие количества сероводорода не окисляются, а переходят в резервное хранилище. Заслуживает внимания тот факт, что когда образуются соединения, содержащие железо, фосфор переводится из нерастворимой формы в растворимую и, таким образом, становится доступным для живых организмов в водоеме. Это может служить великолепным примером того, как один цикл питательных веществ регулирует другой.

Организмы, особенно микроорганизмы, играют выдающуюся роль не только в серном, но и в азотном и в большинстве других циклов. Организмы являются не только пассивными деятелями в химической и физической среде: они активно регулируют свою собственную среду. Не один организм в популяции, а общая сумма процессов в хорошо упорядоченной экосистеме обеспечивает непрерывную подачу веществ и энергии, необходимых для жизни. Редфилд, например, выдвинул доказательство того, что организмы на протяжении многих веков чрезвычайно сильно регулировали химический состав морской воды. Так как человек, вооруженный бульдозерами и другими мощными машинами, становится существенным геохимическим агентом, он должен пристально и длительно наблюдать хорошо организованные экосистемы. Будучи гетеротрофом, зависимым от жизни других организмов, он не может управлять биосферой для своего собственного благосостояния один; он должен кооперироваться с организмами почвы, воды, т. е. автотрофами и другими организмами. Нередко человек, стремясь получить временные преимущества путем усиления скорости протока вещества, забывает позаботиться о механизме возвращения. Прекрасным примером могут служить часто наблюдаемые неудачи тропического земледелия. Бывает, что несколько урожайных лет сопровождаются падением плодородия в результате исчезновения питательных веществ или возникновения их недоступности. Неудачи объясняются тем, что биологический механизм возврата исходной системы оказался непредусмотренным в системе, управляемой человеком.

Сейчас уместно напомнить, что чрезвычайно важный раздел экологии — экология микробов — в настоящее время меньше всего разработан. Можно изобразить цикл серы в основных чертах, но детали этого цикла останутся невскрытыми. Никакие данные не могут быть использованы в практической жизни до тех пор, пока не будут получены количественные характеристики скоростей переноса, отмеченные стрелками. Не так просто оставить спокойную работу в лаборатории и выбраться в поле, однако совершенно необходимо, чтобы хорошо подготовленные микробиологи изучали фактически действующие в природе популяции. Новая научная техника, разработанная в лаборатории, дает возможность успешно работать и в природных условиях.