Sēra cikls

Sulfāts parādās uz zemes virsmas vulkāniskās aktivitātes rezultātā savienojumu formā, turklāt dažos avotos ūdenī ir arī sērūdeņradis. Sēra cikls izpaužas bioloģiskos procesos, ko izraisa mikroorganismi, kad dzīvnieki un augu atliekas sabojājas. Sadalot olbaltumvielas, kas satur aminoskābes, tostarp sēru (cisteīns, cistīns, metionīns) un augu ēterisko eļļu sadalīšanās, veidojas sērūdeņradis un merkaptāns. Ūdeņraža sulfīds tiek atbrīvots sēra, sēru un sērskābes sāļu samazināšanā, iesaistot sulfātus mazinošās baktērijas, un ir iesaistīts arī sēra ciklā.

Patiesībā sērūdeņus neizmanto augi un attiecīgi dzīvnieki. Ūdeņraža sulfīds oksidē īpašas sēru baktērijas, kā rezultātā veidojas sulfātu sāļi, kurus augi viegli absorbē. Sēnes saturošie savienojumi, kurus sintēzē augi, arī tiek iekļauti sēra satura ciklā. Amonificējošas un sulfātus mazinošas baktērijas atbrīvo no tām sērūdeņradi. No otras puses, sēra cikls rodas sēra baktēriju dēļ, oksidējot sērūdeņradi.

Sēra baktēriju grupas

Serobaktērijas tiek iedalītas divās grupās: bezkrāsainas un violetā krāsā.

Bezkrāsas formas ir:

1) visa veida Beggiatoa ir ilgi brīvi peldoši pavedieni. Starp tiem ir novērota lielākā no visām baktērijām;

2) dažas Thiothrix sugas ir ilgstoši nekustīgi pavedieni, kas piesaista zemūdens objektus;

3) vairākas vienzilu baktēriju sugas - Thiophysa.

Visas baktērijas ir autotrofi. Sēra aprite veicina tā uzkrāšanos šūnā. Dabiskajos apstākļos sēru baktērijas atrodamas tikai tajās vietās, kur pastāvīgi veidojas sērūdeņradi, un kur ir pieejams bez skābekļa. Baktēriju kustība notiek baktēriju plāksnē. Sēra cikls biosfērā nospiež baktērijas aiz skābekļa un lejup aiz sērūdeņraža. Melno jūru baktēriju slānis atrodas apmēram 200 m dziļumā.

Sēra baktēriju oksidēšana ar skābekli notiek divos posmos. Sākotnēji tie tiek oksidēti sēru, kas tiek noglabāts šūnu protoplāzē un tiek izmantots kā rezerves enerģijas materiāls.

Ja vidē nav pietiekami daudz sērūdeņraža, uzglabātais sērs pakāpeniski oksidējas līdz sērskābei. Tas tiek neitralizēts ar šūnu bikarbonātiem un tiek izlaists ārā sērskābes sāls formā.

Sēra cikls nevar iztikt bez dalītas purpursarkanās sēru baktērijas, bagātinātas ar pigmenta bakteriopurpurīnu, dodot tiem dažādus sarkanos toņos un fotosintētisko pigmentu bakteriohlorofilu.

Serobaktērijas dabā ir plaši izplatītas. Viņi dzīvo sēra avotos, stāvošos ūdeņos, dubļos, augsnē. Serobaktērijas ir autotrophs, asimilējot oglekļa dioksīdu, izmantojot enerģiju, kas veidojas reducēto sēra savienojumu oksidēšanas laikā.

Bezkrāsainām serobakterijām ir tiobakterijas, piemēram, Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans un citi. Papildus sērūdeņradim un sērūdeņradim tie arī oksidē tio savienojumus, ir autotrofi, atrodami sālsūdenī un saldūdenī augsnē.

Sēra cikls ir saistīts ar reģeneratīviem procesiem, ko izraisa sēru baktērijas, kuras dažreiz dabā sasniedz milzīgus izmērus. Melnās jūras dziļumā, kas pārsniedz 200 m, ir tik daudz sērūdeņraža, ka dzīve tur pilnīgi izbeidzas. Ar sērūdeņraža uzkrāšanos augsnē, kas applūst ar ūdeni, augu un dzīvnieku dzīve var apstāties uz to.

Sulfātu reducējošie mikrobi veido daudzu ezeru dziedējošos sēra dūņus ap Pjatigorska, estuāriem pie Odesas un Evpatorijas. Šīs baktērijas, kad izdalās sērūdeņradis, pārvēršas koloidālā sēra dioksīda hidrāta melnā masā, kas piesūcina rezervuāra rūsu. Dzelzs korozija notiek arī to vainas dēļ, kas izraisa kanalizācijas un apūdeņošanas cauruļu bojājumus.

Serobaktērijas ir iesaistītas bioloģisko notekūdeņu attīrīšanā un ir indikatori spēcīgai augsnes un ūdens piesārņošanai cilvēku apdzīvotās vietās.