硫黄サイクル：段階と重要性 - 生物学 - 2025

硫黄サイクルは、硫黄は、種々の分子に自然を通して搬送されるプロセスの集合です。硫黄は、空気、土壌、水、生物の中を移動します。この生物地球化学サイクルには、有機硫黄の硫黄への鉱化、硫酸への酸化、硫黄への還元が含まれます。

硫黄は微生物に吸収され、さまざまな有機化合物を形成します。硫黄は宇宙に非常に豊富な要素です。非金属と見なされ、その色は黄色で臭いはありません。硫黄は、石炭などの化石燃料を燃焼させることによって大気中に放出されます。

大気中の硫黄は二酸化硫黄（SO2）の形で、有機分子の分解から、火山活動と地熱ベントから、および化石燃料の燃焼から、3つの方法で硫黄に入る可能性があります。人間による。

硫黄原子はタンパク質の構造の重要な部分です。硫黄はアミノ酸のシステインに含まれており、ジスルフィド架橋と呼ばれる種類の結合の形成に関与しています。これらの結合は、タンパク質の3次元構造を決定する上で不可欠です。

ステージ

硫黄の循環には、大気、水圏、リソスフェア、生物圏を通るこの要素のさまざまな方向への移動が含まれます。リソスフェアでは、岩石の侵食プロセスが起こり、貯蔵された硫黄を放出します。

硫黄はさまざまな媒体を通じて輸送されるため、一連の化学変換を経ます。その過程を通じて、硫黄は4つの基本的な化学段階を通過します。

-有機硫黄の硫化水素、元素硫黄および他の硫黄ベースの鉱物などの無機形態への鉱化。

-硫化水素、硫黄元素、硫酸塩関連鉱物の酸化。

-硫酸塩の硫黄への還元。

-硫黄化合物の微生物による固定化とその後の有機形態の硫黄への取り込み。

硫黄の流れ

その複雑さにもかかわらず、硫黄の流れは3つの大きなグループに要約できます。

化合物を形成していることが発見された硫黄

このグループには、大気中の硫黄、有機硫黄、無機硫黄（ミネラル）、還元硫黄、および硫酸塩を形成する硫黄があります。

硫酸塩は植物や微生物に吸収され、有機分子に組み込まれます。その後、動物は食べる有機食品を介してこれらの有機形態を消費し、硫黄を食物連鎖に沿って移動させます。

土壌に入る硫黄

硫黄はさまざまな方法で土壌に組み込まれます。たとえば、大気沈着、動物由来の肥料の使用、植物の残留物、鉱物肥料の使用、岩石の侵食などです。

地面から出てくる硫黄

硫黄はさまざまな方法で土壌から除去されます。たとえば、植物が根から硫酸塩を吸収するとき、作物が収穫されるとき、およびいくつかの還元された化合物が揮発するとき。

土壌中の硫黄の別の部分は、浸透、流出、浸食によって失われます。火山と有機分解によって生成された一部のガスは、直接大気に移動する硫黄のもう1つの発生源です。

しかし、地球上の硫黄のほとんどは、海底堆積物に深く埋め込まれた岩石、鉱物、硫酸塩に保存されています。

重要性

化合物の主成分

硫黄は、システインやメチオニン、その他の生化学的化合物のアミノ酸の基本的な成分であるため、生物にとって重要な栄養素です。

植物は、環境からのミネラル化合物を吸収することにより、硫黄の栄養ニーズを満たします。

植物の生産性に関連

特定の状況、特に集約農業では、生物学的に有用な形態の硫黄の入手が植物の生産性を制限する要因になる可能性があります。したがって、硫酸塩ベースの肥料の施用が必要です。

植物の成長と活力に対する硫酸塩の重要性、および人間と動物の食餌に対する硫黄の栄養的重要性の認識により、硫酸塩の吸収、輸送、および同化プロセスの研究がより強調されてきました。 。

タンパク質の構築に必要

工場に入った後、硫酸塩は輸送および貯蔵される硫黄の主な形態です。硫黄はタンパク質、酵素、ビタミンの構築に必要であり、クロロフィルの形成においても重要な成分です。

硫黄が不足している作物は通常、成長に限界があります。したがって、硫黄が不足している植物は薄くて小さく見え、若い葉は黄色くなり、種子の数が減少します。

商用利用

硫黄は、肥料の生産とは別に、火薬、マッチ、殺虫剤、殺菌剤などの他の商業的用途があります。

さらに、硫黄は酸化剤または還元剤として機能するため、化石燃料の生産に関与しています。

環境被害に伴う

硫黄化合物は、植生に損傷を与える二酸化硫黄や、生態系を劣化させる硫化物に関連する酸性排水など、重大な環境被害にも関連する可能性があります。

硫黄サイクルへの人間の影響

人間の活動は、地球規模の硫黄サイクルのバランスを変える上で重要な役割を果たしてきました。大量の化石燃料、特に石炭を燃焼させると、大量の硫化水素ガスが大気中に放出されます。

このガスが雨を通過すると、酸性雨が発生します。酸性雨は、二酸化硫黄を通って地面に落下する雨水によって引き起こされる腐食性の降水であり、それを弱い硫酸に変えて、水生生態系に損傷を与えます。

酸性雨は湖のpHを下げることで環境にダメージを与え、湖に生息する動物の多くを殺します。また、建物や彫像の化学的劣化など、不自然な人工構造にも影響を与えます。

ワシントンDCのリンカーン記念館など、多くの大理石の記念碑は、長年にわたって酸性雨による大きな被害を受けています。

これらの例は、人間の活動が私たちの環境に及ぼす広範囲にわたる影響と、私たちの将来に残されている課題を示しています。

参考文献

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