מחזור גופרית: שלבים וחשיבות - ביולוגיה - 2025

מחזור הגופרית הוא הקבוצה של תהליכים שבאמצעותם גופרית מועברת דרך טבע מולקולות שונות. הגופרית עוברת באוויר, באדמה, במים ובדברים חיים. מחזור ביוגיוכימי זה כולל מינרליזציה של גופרית אורגנית לגופרית, חמצון שלו לגופרת והפחתתו לגופרית.

הגופרית תופסת על ידי חיידקים ויוצרת תרכובות אורגניות שונות. גופרית היא יסוד בשפע מאוד ביקום; הוא נחשב ללא מתכת, צבעו צהוב ואין לו ריח. גופרית משתחררת לאטמוספירה על ידי שריפת דלקים מאובנים, כמו פחם.

באטמוספרה, הגופרית היא בצורת דו-תחמוצת הגופרית (SO2) ויכולה להיכנס לתוכה בשלושה אופנים: מפירוק מולקולות אורגניות, מפעילות געשית ופתוחים גיאוטרמיים ומשריפת דלקים מאובנים. על ידי בני אדם.

אטומי הגופרית הם חלק חשוב במבנה החלבונים. גופרית נמצאת בחומצה האמינית ציסטאין והיא מעורבת ביצירת סוג של קשר הנקרא גשר דיסולפיד. קשרים אלה חיוניים בקביעת המבנה התלת ממדי של חלבונים.

שלבים

מחזור הגופרית כולל תנועה של יסוד זה לכיוונים רבים דרך האטמוספרה, ההידרוספרה, הליטוספרה והביוספרה. בליטוספרה מתרחשים תהליכי השחיקה של הסלעים שמשחררים את הגופרית המאוחסנת.

הגופרית עוברת סדרה של טרנספורמציות כימיות כשהיא מועברת דרך מדיות שונות. לאורך המסע שלה, גופרית עוברת ארבעה שלבים כימיים בסיסיים:

- מינרליזציה של גופרית אורגנית לצורה אורגנית, כגון מימן גופרתי, גופרית יסודית ומינרלים אחרים מבוססי גופרית.

- חמצון של מימן גופרתי, גופרית אלמנטרית ומינרלים הקשורים לגופרת.

- הפחתה של סולפט לגופרית.

- התניידות מיקרוביאלית של תרכובות גופרית ושילוב לאחר מכן בצורה האורגנית של גופרית.

זרימת הגופרית

למרות מורכבותו, ניתן לסכם את זרימת הגופרית בשלוש קבוצות גדולות:

הגופרית שנמצאת יוצרת תרכובות

בקבוצה זו גופרית אטמוספרית, גופרית אורגנית, גופרית אורגנית (מינרלים), גופרית מופחתת וגופרית היוצרת גופרת.

סולפט נספג על ידי צמחים ומיקרואורגניזמים המשלבים אותם במולקולות האורגניות שלהם. לאחר מכן בעלי חיים צורכים צורות אורגניות אלה דרך המזון שהם אוכלים, ומעבירים את הגופרית לאורך שרשרת המזון.

גופרית נכנסת לאדמה

גופרית משולבת באדמה בדרכים שונות; לדוגמא, בתצהיר אטמוספרי, על ידי שימוש בדשנים ממקור בעלי חיים, על ידי שאריות צמחים, על ידי שימוש בדשנים מינרלים ועל ידי שחיקת סלעים.

הגופרית שיוצאת מהאדמה

הגופרית מוסרת מהאדמה בדרכים שונות. לדוגמה, כאשר צמחים סופגים גופרת דרך שורשיהם, כאשר יבולים יבולים, וכאשר תרכובות מופחתות נפוצות.

חלק אחר מהגופרית בקרקע הולך לאיבוד דרך חלחול, נגר ושחיקה. הרי געש וכמה גזים המיוצרים על ידי פירוק אורגני הם מקור נוסף לגופרית המועבר ישירות לאטמוספירה.

עם זאת, מרבית הגופרית על פני כדור הארץ מאוחסנת בסלעים, מינרלים ומלחי סולפט הקבורים בעומק משקעי האוקיאנוס.

חֲשִׁיבוּת

המרכיב העיקרי בתרכובות כימיות

הגופרית היא חומר מזין חשוב לאורגניזמים מכיוון שהוא מרכיב בסיסי בחומצות האמינו ציסטאין ומתיונין, כמו גם תרכובות ביוכימיות אחרות.

צמחים עונים על צרכיהם התזונתיים לגופרית על ידי הטמעת תרכובות מינרליות מהסביבה.

קשורה לפרודוקטיביות של צמחים

במצבים מסוימים, חקלאות אינטנסיבית במיוחד, זמינותם של צורות גופרית מועילות מבחינה ביולוגית יכולה להיות גורם מגביל לתפוקת הצומח; כתוצאה מכך יש צורך במריחה של דשנים מבוססי גופרת.

ההכרה בחשיבות הגופרת לצמיחת הצומח והמרץ, כמו גם החשיבות התזונתית של הגופרית לתזונה של בני אדם ובעלי חיים, הובילה לדגש רב יותר על מחקר על תהליכי ספיגת גופרת, הובלה והטמעה. .

הכרחי בבניית חלבונים

לאחר הכניסה לצמח, גופרתי הוא הצורה העיקרית של גופרית המועברת ומאוחסנת. גופרית נחוצה לבניית חלבונים, אנזימים וויטמינים, היא גם מרכיב מרכזי ביצירת הכלורופיל.

גידולים חסרי גופרית מראים בדרך כלל מגבלות צמיחה. כך, צמחים עם חוסר גופרית נראים דקים וקטנים יותר, העלים הצעירים שלהם הופכים לצהובים ומספר הזרעים מצטמצם.

שימושים מסחריים

מלבד ייצור דשנים, לגופרית יש שימושים מסחריים אחרים, למשל: באבקת שריפה, גפרורים, קוטלי חרקים וקוטלי פטריות.

בנוסף, גופרית מעורבת בייצור דלקים מאובנים בגלל יכולתו לפעול כחומר מחמצן או מקטין.

קשורה לנזק סביבתי

תרכובות גופרית יכולות להיות קשורות גם לנזקים סביבתיים משמעותיים, כמו דו תחמוצת הגופרית הפוגעת בצמחייה, או לנקז חומצות הקשורות בגופרית המפילה את המערכות האקולוגיות.

השפעה אנושית על מחזור הגופרית

פעילויות אנושיות מילאו תפקיד חשוב בשינוי האיזון במחזור הגופרית העולמי. שריפת כמויות גדולות של דלקים מאובנים, במיוחד פחם, משחררת אטמוספירה כמויות גדולות של גזי מימן גופרתי.

כאשר גזים אלה עוברים על ידי גשם, נוצר גשם חומצי המהווה משקעים מאכלים הנגרמים על ידי מי גשמים הנופלים ארצה דרך דו תחמוצת הגופרית, והופכים אותו לחומצה גופרתית חלשה הגורמת נזק למערכות אקולוגיות מימיות.

גשם חומצי פוגע בסביבה על ידי הפחתת רמת החומציות של אגמים, ההורגת חלק גדול מהחי החי שם. זה משפיע גם על מבנים לא טבעיים מעשה ידי אדם, כמו השפלה כימית של מבנים ופסלים.

אנדרטאות שיש רבות, כמו אנדרטת לינקולן בוושינגטון הבירה, ספגו לאורך השנים נזק משמעותי מגשם חומצי.

דוגמאות אלה מראות את ההשפעות מרחיקות הלכת של פעילויות אנושיות על סביבתנו ואת האתגרים שנותרו לעתידנו.

הפניות

1. Butcher, S., Charlson, R., Orians, G. & Wolfe, G. (1992). מחזורים ביוגאוכימיים גלובליים. עיתונות אקדמית.
2. Cunningham, W. & Cunningham, M. (2009). מדעי הסביבה: דאגה עולמית (מהדורה 11). מקגרו-היל.
3. ג'קסון, א. וג'קסון, ג'יי (1996). מדעי הסביבה: הסביבה הטבעית והשפעת האדם.
4. Loka Bharathi, PA (1987). מחזור גופרית. אקולוגיה עולמית, (1899), 3424–3431.
5. מאייר, ב '(2013). גופרית, אנרגיה וסביבה.
6. אוניל, פ '(1998). כימיה סביבתית (מהדורה שלישית). לחץ על CRC.