Проследим, для примера, круговорот серы в природе.
Растения получают ее из почвы в виде серной кислоты; во всяком другом виде сера для зеленых растений недоступна. В теле растения серная кислота путем сложных, пока еще не разъясненных химических преобразований служит материалом для построения белковых веществ, в которых сера находится уже в совершенно иной форме, чем в серной кислоте. В то время, как сера в виде серной кислоты соединена с кислородом, газом, находящимся в воздухе и поддерживающим всякое горение и дыхание, в белках сера уже оторвана от кислорода и соединена с другим элементом с углеродом, который сам по себе представляет обыкновенный уголь. При разложении белков после смерти животного или растения, гнилостные бактерии отрывают серу из белков и выпускают ее в соединении с новым элементом водородом. В таком соединении сера представляет собой тот отвратительный вонючий газ, обладающий запахом тухлых яиц, который всегда образуется при гниении белков и о котором уже была речь раньше. В виде сероводорода сера и попадает в почву.
Ясно теперь, что для завершения круговорота серы необходимо, чтобы в природе происходило постоянное превращение сероводорода в серную кислоту, иначе растения не будут в состоянии вновь использовать отработавшую серу. И такое превращение действительно происходит при содействии невидимых простым глазом искусных специалистов своего дела.
Сероводород часто образуется и накопляется в стоячих и текучих водах, обладающих тогда характерным запахом. Внимательное наблюдение показывает, что в присутствии сероводорода живое население вод совершенно своеобразно. Почти все водоросли и другие зеленые растения исчезают даже при небольшом содержании сероводорода, который является для них сильным ядом. Зато появляются новые обитатели, так называемые серные бактерии, которые бывают двух родов, одни бесцветны, другие же окрашены в ярко пурпурный цвет. Они не боятся сероводорода и развиваются в нем весьма пышно.
На чем основана неядовитость сероводорода для этих существ, между тем как для всех прочих животных и растений он страшно вреден? Это одна из многих еще не разъяснённых загадок природы. Но, как бы то ни было, это оригинальное свойство серобактерий имеет огромное мировое значение. Неустанно работая с достойной изумления настойчивостью и мощью, подобно другим микробам, серные бактерии превращают огромные количества сероводорода сперва просто в серу, которая скопляется в их теле в виде зернышек.
Сероводород очень ядовит, даже в небольших количествах, также для всех животных и для человека.
При подходящих условиях бактерии продолжают свою работу и превращают серу в серную кислоту, причем выделяется много тепла, ради использования которого странные существа и производят всю свою работу. Оригинальность их образа жизни этим не ограничивается: оказалось, что они почти совершенно не нуждаются в органическом питательном веществе и обходятся во всех своих потребностях при помощи простейших химических соединений, непригодных для других организмов. Мало того, что они благодетельствуют все остальные живые существа, они еще не отнимают у них пищу; работают, так сказать, даром. Открытием такого любопытного и важного явления природы мы обязаны нашему соотечественнику, Виноградскому. Очень интересно наблюдать в микроскоп, как располагаются бактерии в капле сероводородной воды. Они не находятся в середине ее, потому что им нужен также кислород воздуха для их работы, но они не находятся и на самом краю, где уже слишком мало сероводорода, а занимают промежуточное положение, черпают кислород извне, сероводород изнутри, приводят их в соприкосновение и совершают свою химическую работу.
То же самое явление можно наблюдать в большом размере простым глазом, если развести серных бактерий в высоком цилиндре с сероводородной водой. На точно определенном уровне образуется характерная пленка во всю ширину цилиндра с выростами книзу. Эта пластинка сплошь состоит из серных бактерий и положение ее зависит от того, сколько бактериям надо кислорода сверху, со стороны воздуха и сероводорода снизу. Выростами пластинка черпает сероводород; в этих выростах бесчисленные бактерии находятся в непрерывном движении, подобно муравьям с их ношей. Химический анализ показывает, что под пластинкой жидкость богата сероводородом, а над пластинкой — серной кислотой. Работы русских ученых открыли, между прочим, следующую картину деятельности серных бактерий. Оказалось, что все Черное море, лазурные волны которого омывают сказочные берега и переливаются зеленью, синевой и пурпуром под полуденным солнцем, без серных бактерий было бы ужасной вонючей лужей, распространяющей на тысячи верст зловоние, смерть и болезни. В глубоких пучинах этого моря растворено много сероводорода, вероятно, вследствие разложения на дне огромных масс растительных или животных трупов. Так называемые грязевые лиманы около Одессы и Евпатории представляют собой отдельные закоулки гигантского болота грязи, находящегося под синевой моря. От этой причины зависит и бедность жизни в Черном море, по сравнению, например, со Средиземным морем: глубже 100 сажен нормальные растения и животные проникнуть не могут, там их ждет отрава и смерть. А глубина моря достигает 23/4 верст; все нижние слои воды почти необитаемы. Но почему же на поверхности моря такая чистая, хрустально прозрачная вода? Потому что на глубине около 100 сажен под поверхностью, через все необъятное пространство водного бассейна протянулся сплошной ковер серных бактерий. Представьте себе, читатель, если на это хватит вашего воображения, такого же рода пленку, с выростами, как на нашем цилиндре, раскинутую от Одессы до Батума и от Севастополя до Босфора и Анатолийских обрывистых берегов. И на всем этом пространстве неустанно происходит одна и та же работа образования серной кислоты. Что за ничтожная работа — совокупность наших заводских производств серной кислоты по сравнению с этим исполинским заводом, на котором тихо и непрерывно, без споров и трений работают невидимые, бесконечно малые работники, возбуждая изумление всякого мыслящего человека грандиозными, мировыми результатами своего труда. Поэты, писатели и туристы, так часто восхищавшиеся красотами нашего южного моря, переливами его красок, чистотой его теплых волн, большей частью не знают, что своими эстетическими переживаниями они обязаны невидимым и незнакомым им созданиям. Повсюду и всегда встречаемся мы с подтверждением мысли: «Бактерии владеют миром».