Zwavel verschijnt op het aardoppervlak alshet resultaat van vulkanische activiteit in de vorm van verbindingen, daarnaast bevat water in sommige bronnen ook waterstofsulfide. De zwavelcyclus manifesteert zich door biologische processen die worden veroorzaakt door micro-organismen bij het afsterven van dieren en plantenresten. De afbraak van eiwitten die aminozuren bevatten, waaronder zwavel (cysteïne, cystine, methionine), en de afbraak van essentiële plantaardige oliën, produceert waterstofsulfide en mercaptan. Waterstofsulfide komt vrij bij de reductie van zouten van zwavel-, zwavel- en zwavelzuren met de deelname van sulfaat-reducerende bacteriën en is ook betrokken bij de zwavelcyclus.
Over het algemeen wordt waterstofsulfide niet door planten geassimileerd,en dienovereenkomstig en dieren. Waterstofsulfide oxideert speciale zwavelbacteriën, wat resulteert in de vorming van sulfaatzouten, die zeer gemakkelijk door planten worden opgenomen. De zwavelhoudende verbindingen gesynthetiseerd door planten zijn ook inbegrepen in de zwavelcyclus in de natuur. Ammonificerende en sulfaat-reducerende bacteriën maken er waterstofsulfide van vrij. De zwavelcyclus vindt daarentegen plaats door zwavelbacteriën, die waterstofsulfide oxideren.
Groepen zwavelbacteriën
Serobacteriën zijn verdeeld in twee groepen: kleurloos en paars gekleurd.
Kleurloze vormen vertegenwoordigen:
1) alle soorten Beggiatoa zijn lange, vrij zwevende draden. Onder hen worden de grootste van alle bacteriën waargenomen;
2) sommige Thiothrix-soorten zijn lange onbeweegbare draden die hechten aan onderwaterobjecten;
3) verschillende soorten eencellige bacteriën - Thiophysa.
Alle bacteriën zijn autotrofen.De circulatie van zwavel draagt bij aan de accumulatie ervan in de cel. In natuurlijke omstandigheden worden zwavelbacteriën alleen gevonden op die plaatsen waar waterstofsulfide constant wordt gevormd en waar er een vrije zuurstoftoevoer is. De beweging van bacteriën vindt plaats in de bacterieplaat. De zwavelcyclus in de biosfeer duwt de bacteriën stroomopwaarts van zuurstof en omlaag achter waterstofsulfide. De laag bacteriën in de Zwarte Zee bevindt zich op een diepte van ongeveer 200 m.
Oxidatie van zwavelbacteriën met zuurstof vindt plaats in twee fasen. Aanvankelijk worden ze geoxideerd tot zwavel, dat wordt afgezet in het protoplasma van cellen en wordt gebruikt als reserve energiemateriaal.
Als er niet voldoende waterstofsulfide in het medium zit, wordt de opgeslagen zwavel geleidelijk geoxideerd tot zwavelzuur. Het wordt geneutraliseerd door cellulaire bicarbonaten en wordt uitgescheiden in de vorm van zwavelzuurzout.
De zwavelcyclus kan niet zonder de deelname van paarse zwavelbacteriën verrijkt met pigment bacteriopurpurine, waardoor ze verschillende tinten rood krijgen, en fotosynthetisch pigment bacteriochlorofyl.
Serobacteriën in de natuur zijn wijdverbreid.Ze leven in zwavelbronnen, stilstaand water, modder, aarde. Serobacteriën zijn autotrofen, assimilaat kooldioxide, waarbij de energie wordt gebruikt die wordt geproduceerd door oxidatie van de verbindingen met gereduceerde zwavel.
Tot kleurloze zwavelbacteriën behoren thionischbacteriën, zoals Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans en anderen. Naast waterstofsulfide en zwavel oxideren ze ook thioverbindingen, zijn ze autotrofen, ze worden aangetroffen in zout- en zoetwaterlichamen, in de bodem.
De zwavelcyclus gaat gepaard met reducerenprocessen veroorzaakt door zwavelbacteriën, die soms van nature enorme proporties aannemen. In de Zwarte Zee op een diepte van meer dan 200 m bevat zoveel waterstofsulfide dat het leven daar volledig ophoudt. Met de accumulatie van waterstofsulfide in de bodem, overspoeld met water, kan het leven van planten en dieren erop stoppen.
Sulfaat-reducerende microben vormengeneeskrachtige zwavelmodder van vele meren bij Pyatigorsk, estuaria bij Odessa en Evpatoria. Deze bacteriën veranderen, wanneer waterstofsulfide wordt afgegeven, in een zwarte massa van colloïdaal zwaveldioxidehydraat, die het slib van het reservoir impregneert. Corrosie van ijzer komt ook voor door hun fout, die schade aan de riolering en irrigatiepijpen veroorzaakt.
Serobacteriën nemen deel aan de biologische behandeling van afvalwater en zijn indicatief voor ernstige bodem- en waterverontreiniging in menselijke nederzettingen.
