Они едят... серу

Все месторождения серы, как считают геологи, можно подразделить на две категории: осадочные и вулканические. Представив себе грандиозную картину извержения вулканов и вспомнив, сколь часто они случались, когда наша планета находилась еще в младенческом возрасте, можно решить, что львиная доля мировых запасов серы имеет происхождение вулканическое.

Однако это не так. Циклопической деятельности сил мертвой природы в образовании месторождений серы противопоставили свой ежесекундный, никогда не прекращающийся труд микроскопические серобактерии - и они выиграли соревнование. Производительность труда микробов оказалась в десятки раз выше, чем грозных вулканов. Сейчас подсчитано, что 90 процентов мировых запасов серы заключают осадочные месторождения, обязанные своим происхождением серобактериям.

Сырьем для этого гигантского производства служит сероводород - газ, по природе своей весьма нестойкий. Его водород все время стремится отделиться, отколоться от серы. Но это ему удается, только если какое-то другое вещество перетянет к себе непоседу. И там, где такие вещества есть, перенос водорода ускоряют серобактерии.

По своей морфологии группа серобактерий довольно- таки неоднородна. Здесь шарики (кокки), палочки (бактерии), нити. К семье серобактерий принадлежит и самый крупный из известных микроорганизмов - так называемая нитчатая беггиота, состоящая из длинной цепи клеток и достигающая порой сантиметра в длину.

Различаются серобактерии и по цвету. Одни из них пурпурные и зеленые, в то время как другие бесцветны.

Окрашенные серобактерии анаэробы: кислород не только им не нужен, а даже вреден. Но им обязательно необходим свет. А бесцветные серобактерии отлично обитают в темноте, но не могут существовать без кислорода.

H₂S

Однако микробиологи эту, казалось бы, разношерстную компанию объединяют в единую группу, поскольку все серобактерии в качестве основного или дополнительного источника энергии используют окисление серы. Под микроскопом видно, что клетки этих микробов набиты капельками серы.

Серобактерии окисляют сероводород: водород связывается с кислородом, а сера оказывается свободной. Выделяемая при такой реакции энергия используется бактериями для поддержания жизни, к тому же и сама сера отнюдь еще не зола, хотя и образовалась в результате окисления. Это запасное топливо. Когда бактериям не будет хватать сероводорода, они сожгут и серу, соединят ее с кислородом и водой и изготовят серную кислоту. Но сероводорода, как правило, в природе достаточно, и серобактерии умирают, так и не использовав своих запасов серы. Вот из этих бесчисленных трупов, начиненных капельками серы, и складываются сотни тысяч и миллионы тонн драгоценного химического сырья.

Процесс этот идет постоянно и в таких огромных масштабах, что, как мы видим, с его грандиозностью не сравнима даже деятельность вулканов.

Образуются залежи серы и в наше время. Вот один из примеров. Есть в Куйбышевской области озеро. Называется оно Серное, так как питается водой минеральных источников, содержащей в каждом литре 83- 85 миллиграммов сероводорода. Отложение молекулярной серы из этих вод происходит столь энергично, что во времена Петра I оседающую на дне озера серу собирали и использовали для производства пороха.

Предпринятое в 1957-1959 годах микробиологом Ивановым обследование Серного озера и проведенные при этом опыты позволили установить, что каждые сутки в озере откладывается около 120 килограммов чистейшей молекулярной серы. А ведь за год это составляет уже более 43 тонн!

Образование нового месторождения серы идет буквально на глазах, и его биогенное происхождение не может вызвать сомнения. Ну, а как быть с месторождениями, сформировавшимися многие века назад? Можно ли установить, кому, микробам или вулканам, оно обязано своим происхождением? Вопрос этот непраздный и для геологов очень важный.

Здесь, как и во многих случаях, на помощь геологам приходят микробиологи, правда, заручившись предварительно последними достижениями атомной физики.

Как известно, в природе сера встречается в основном в виде смеси двух изотопов с атомными весами 32 и 34. Было установлено, что бактерии предпочитают иметь дело с более легкой серой, а значит, и в месторождениях бактериального происхождения соотношение S³²/S³⁴ будет в пользу первого изотопа. Для серы же, образовавшейся без участия бактерий, соотношение изотопов иное. Именно таким путем в 1954 году американские микробиологи определили происхождение богатейших залежей серы на побережье Мексиканского залива. Впрочем, это далеко не первый и не единственный случай, когда изучение микроорганизмов привлекалось для решения геологических проблем.

В последнее десятилетие на грани микробиологии и геологии сложилось самостоятельное направление, получившее название геологической микробиологии. Уже первые шаги этой новой дисциплины столь многообещающи, что о них нельзя умолчать.