Žveplov cikel

Žveplo se pojavi na površini zemlje zaradi vulkanske aktivnosti v obliki spojin, poleg tega pa v nekaterih virih vode tudi vsebuje vodikov sulfid. Žveplov cikel se kaže z biološkimi procesi, ki jih povzročajo mikroorganizmi pri razpadanju živali in rastlinskih ostankov. Pri razkrojanju beljakovin, ki vsebujejo aminokisline, vključno z žveplom (cistein, cistin, metionin) in razgradnjo eteričnih olj rastlin, nastanejo vodikov sulfid in merkaptan. Vodikov sulfid se sprošča med redukcijo soli žveplovih, žveplovih in žveplenih kislin s sodelovanjem sulfat-redukcijskih bakterij in je vključen v žveplov cikel.

Pravzaprav se vodikov sulfid ne izenačuje z rastlinami in s tem živalmi. Vodikov sulfid oksidira posebne žveplove bakterije, kar ima za posledico tvorbo sulfatnih soli, ki jih zelo enostavno absorbirajo rastline. Žveplo vsebujoče spojine, sintetizirane s pomočjo rastlin, so v naravi vključene tudi v žveplov cikel. Amnonizirajoče in sulfat-reducirajoče bakterije sproščajo vodikov sulfid iz njih. Žveplov cikel se pojavi, na drugi strani, zaradi žveplovih bakterij, oksidacije vodikovega sulfida.

Skupine žveplovih bakterij

Serobakterije so razdeljene v dve skupini: brezbarvna in vijolična barva.

Brezbarvne oblike predstavljajo:

1) vse vrste Beggiatoa so dolge proste plavajoče niti. Med njimi je največja bakterija;

2) nekatere vrste Thiothrix so dolge nepremične niti, ki se pritrdijo na podvodne predmete;

3) več vrst enoceličnih bakterij - tiophysa.

Vse bakterije so avtotrofe. Kroženje žvepla prispeva k zbiranju v celici. V naravnih razmerah se žveplove bakterije nahajajo samo v tistih krajih, kjer se vodikovi sulfidi stalno oblikujejo in kjer je prosta oskrba s kisikom. Premikanje bakterij poteka v bakterijski plošči. Žveplov cikel v biosferi potiska bakterije za kisikom in zaostaja za vodikovim sulfidom. Bakterija v Črnem morju se nahaja na globini približno 200 m.

Oksidacija žveplovih bakterij s kisikom poteka v dveh stopnjah. Sprva se oksidirajo v žveplo, ki se odloči v protoplazmi celic in se uporablja kot rezervni energijski material.

Če v mediju ni dovolj vodikovega sulfida, se shranjena žvepla postopno oksidira v žveplovo kislino. Nevtralizirajo ga celični bikarbonati in se sprosti zunaj v obliki soli žveplove kisline.

Žveplov cikel ne more storiti brez sodelovanja vijoličnih žveplovih bakterij, obogatenih s pigmentnim bakteriopurpurinom, ki jim daje različne odtenke rdečega in fotointeznega pigmentnega bakterioklorofila.

Serobakterije v naravi so razširjene. Živijo v žveplenih vrelcih, stoječe vode, blatu, tleh. Serobakterije so avtotrofi, asimilat ogljikovega dioksida, z uporabo energije, ki nastane med oksidacijo redukcijskih žveplovih spojin.

Brezbarvne serobakterije vključujejo tiobakterije, kot so Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans in drugi. Poleg vodikovega sulfida in žvepla tudi oksidirajo tio spojine, so avtotrofi, v tleh najdemo v slanih in sladkih vodah.

Žveplov cikel spremljajo regenerativni procesi, ki jih povzročajo žveplove bakterije, ki včasih v naravi dosežejo velike velikosti. V Črnem morju na globini več kot 200 m vsebuje toliko vodikovega sulfida, da življenje tam popolnoma preneha. Z akumulacijo vodikovega sulfida v tleh, poplavljena z vodo, se življenje rastlin in živali lahko ustavi na njej.

Mikrobi, ki zmanjšujejo sulfat, tvorijo zdravilno žveplovo blato številnih jezer okoli Pjatigorsk, estuarije blizu Odseze in Evpatorije. Te bakterije, ko se sprosti vodikov sulfid, pretvorijo v črno maso koloidnega žveplovega dioksidnega hidrata, ki impregnira mulj rezervoarja. Korozija železa se pojavi tudi zaradi njihove napake, kar povzroča poškodbe kanalizacije in namakalnih cevi.

Serobakterije so vključene v biološko čiščenje odpadnih voda in kazalci močne onesnaženosti tal in vode v človeških naseljih.