Ecologia_obsch_kurs_dop_mater_biosph (1135387), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

4. Но основная масса сероводорода в морях и озерах – это результат деятельности так называемых сульфатредуцирующих, т.е. восстанавливающих сульфаты, бактерий. В качестве акцептора электронов ими используется ионы SO₄^2-. Процесс этот называют диссимиляторным восстановлением сульфатов. Донором электронов служит свободный водород H₂ и некоторые органические вещества, например, лактат, этанол, летучие жирные кислоты. Если обобщенно обозначить органическое вещество как (CH₂O), то процесс восстановления сульфатов можно записать уравнением:

2(CH₂O) + SO₄^2- → 2HCO₃^- + HS^- + H⁺

5. Сульфатредуцирующие бактерии - вторичные анаэробы (судя по ряду особенностей метаболизма, предки их были аэробами, сумевшими приспособиться к жизни в анаэробных условиях). Используемые ими субстраты - это продукты жизнедеятельности первичных анаэробов - бактерий, разлагающих в бескислородной среде различные органические вещества. Для того, чтобы проводимые первичными анаэробами реакции не тормозились скопившимися конечными продуктами, последние должны все время изыматься из среды. Эту важнейшую работу по завершению деструкции органического вещества в водных экосистемах наряду с бактериями метаногенами выполняют бактерии сульфидогены. Таким образом круговорот серы, как и всех других биогенных элементов, оказывается тесно связанным с биогеохимическим циклом углерода.

6. Сера, сероводород и другие содержащие серу восстановленные соединения - удобные доноры электронов. В среде, содержащей кислород, за счет окисления этих веществ, могут существовать хемолитотрофные микроорганизмы (например, тионовые бактерии, окисляющие сероводород, серу и тиосульфат). Если анаэробные условия сочетаются с хорошей освещенностью, то энергетически гораздо выгоднее использовать энергию света, т.е. быть фотолитотрофами, хотя сероводород при этом сохраняет свое значение как донор электронов. Фотосинтезирующими являются, в частности, пурпурные серные, а также зеленые серные бактерии. В водоемах они концентрируются в узкой зоне около верхней границы сероводородной зоны, куда еще доходит свет, где есть сероводород, но отсутствует кислород. Тионовые же бактерии держатся там, где сероводородная зона соприкасается с кислородной. Свет им не нужен и поэтому они могут обитать и на больших глубинах.

7. Сера образует ряд летучих соединений, присутствующих в атмосфере. Хотя концентрация их незначительна - около 10^-4 ppm, т.е. на четыре порядка ниже, чем CH₄, и на шесть порядков ниже, чем CO₂, они могут оказывать значимое влияние на климат, и на химический состав выпадающих осадков. Наиболее распространенные вещества – диоксид серы (сернистый газ) SO₂, выделяющийся при извержении вулканов и при сжигании ископаемого топлива, сероводород H₂S, часто образующийся при гниении органических остатков в анаэробных условиях, сульфат-ион SO₄^2-, попадающий в воздух из морской воды при высыхании капель, а также диметилсульфид (CH₃)₂S, продуцируемый морским фитопланктоном.

8. Диоксид серы хорошо растворяется в воде, а поскольку частицы дыма сами по себе служат ядрами конденсации водяного пара, то в мелких образовавшихся капельках воды устанавливается равновесие:

SO₂ + H₂O ↔ H⁺ + HSO₃^-

В присутствии катализаторов (а ими служат железо и марганец, также присутствующие в ископаемом топливе) растворенный в воде SO₂ легко превращается в ион SO₄^2-, а при взаимодействии с парами воды образует сильную серную кислоту H₂SO₄. Образовавшиеся капельки серной кислоты быстро поглощают влагу из окружающего воздуха и становятся крупнее.

9. Сера поступает в атмосферу также за счет нормальной жизнедеятельности морского фитопланктона. Многие морские планктонные водоросли (но не диатомовые) синтезируют диметилсульфониопропионат (необходим для осморегуляции). В ходе метаболизма из диметилсульфониопропионата образуется диметилсульфид (CH₃)₂S - летучее соединение, плохо растворимое в воде и поэтому быстро оказывающееся в воздухе. В атмосфере это вещество в свободном состоянии существует недолго, поскольку окисляется свободными радикалами OH и NO₃. В результате образуется несколько веществ, в том числе диоксид серы SO₂ и метансульфоновая кислота CH₃SO₃H. Молекулы диоксида серы, взаимодействуя с парами воды, дают сульфат ион SO₄^2-, а затем и серную кислоту (так как это происходит с сернистым газом, попадающим в атмосферу при сжигании ископаемого топлива). Отличить SO₂, поступающий за счет окисления диметилсульфида, от того, который выбрасывается промышленными предприятиями, можно только по присутствию метансульфоновой кислоты, имеющей биогенное происхождение.

Средние значения отношения числа атомов углерода к азоту и углерода к фосфору в веществе фитопланктона, высшей водной и наземной растительности, а также в телах водных и наземных животных-фитофагов (по: Elser J.J., Fagan W.F., Denno R.F. et al., 2000 с добавлениями).

	C : N	C : P
Морской фитопланктон	6.6 : 1	116 : 1
Водная растительность	10 : 1	307 : 1
Наземная растительность	36 : 1	968 : 1
Водные фитофаги	6.3 : 1	124 : 1
Наземные фитофаги	6.5 : 1	116 : 1

Характеристики

Список файлов лекций