دورة الماء

الماء ضروري لجميع العمليات الحيوية. يتكون جسم الإنسان من أكثر من نصفه ماء، والخلايا البشرية تتكون من أكثر من 70 بالمائة ماء. وبالتالي، تحتاج معظم الحيوانات البرية إلى إمدادات من المياه العذبة للبقاء على قيد الحياة. من مخزونات الماء على الأرض، 97.5 بالمائة هو ماء مالح (شكل 20.9). من الماء المتبقي، 99 بالمائة محبوس كمياه جوفية أو جليد. وبالتالي، أقل من واحد بالمائة من المياه العذبة موجود في البحيرات والأنهار. تعتمد العديد من الكائنات الحية على هذه الكمية الصغيرة من إمدادات المياه العذبة السطحية، وقد يؤدي نقصها إلى تأثيرات مهمة على ديناميكيات النظام البيئي. لقد طور البشر، بالطبع، تقنيات لزيادة توفر المياه، مثل حفر الآبار لاستخراج المياه الجوفية، وتخزين مياه الأمطار، واستخدام تحلية المياه للحصول على مياه صالحة للشرب من المحيط. على الرغم من أن هذا السعي للحصول على مياه صالحة للشرب مستمر طوال تاريخ البشرية، إلا أن إمدادات المياه العذبة لا تزال قضية رئيسية في العصر الحديث.

شكل 20.9 2.5 بالمائة فقط من الماء على الأرض هو ماء عذب، وأقل من 1 بالمائة من الماء العذب متاح بسهولة للكائنات الحية.

توضح شكل 20.10 العمليات المختلفة التي تحدث أثناء دورة الماء. وتشمل هذه العمليات ما يلي:

• التبخر والتسامي
• التكثف والهطول
• تدفق المياه تحت السطحية
• الجريان السطحي وذوبان الثلوج
• تدفق الجداول

تُدفع دورة الماء بطاقة الشمس عندما تسخن المحيطات والمياه السطحية الأخرى. يؤدي هذا إلى تبخر (تحول الماء إلى بخار ماء) المياه السطحية السائلة وتسامي (تحول الجليد إلى بخار ماء) الماء المتجمد، مما ينقل كميات كبيرة من الماء إلى الغلاف الجوي كبخار ماء. بمرور الوقت، يتكثف بخار الماء هذا إلى سحب على شكل قطرات سائلة أو متجمدة ويؤدي في النهاية إلى هطول الأمطار (مطر أو ثلج)، مما يعيد الماء إلى سطح الأرض. قد يتبخر المطر الذي يصل إلى سطح الأرض مرة أخرى، أو يتدفق فوق السطح، أو يتسرب إلى الأرض. الأكثر سهولة في الملاحظة هو الجريان السطحي: تدفق المياه العذبة إما من المطر أو الجليد الذائب. يمكن للجريان السطحي أن يشق طريقه عبر الجداول والبحيرات إلى المحيطات أو يتدفق مباشرة إلى المحيطات نفسها.

في معظم البيئات الأرضية الطبيعية، تصادف الأمطار الغطاء النباتي قبل أن تصل إلى سطح التربة. تتبخر نسبة كبيرة من الماء فورًا من أسطح النباتات. ما يتبقى يصل إلى التربة ويبدأ في التحرك للأسفل. لن يحدث الجريان السطحي إلا إذا أصبحت التربة مشبعة بالماء في حالة هطول أمطار غزيرة. ستمتص جذور النباتات معظم الماء الموجود في التربة. سيستخدم النبات بعض هذا الماء لعملياته الأيضية الخاصة به، وسيجد بعضه طريقه إلى الحيوانات التي تتغذى على النباتات، ولكن الكثير منه سيفقد مرة أخرى إلى الغلاف الجوي من خلال عملية تعرف باسم النتح التبخري. يدخل الماء إلى الجهاز الوعائي للنبات عبر الجذور ويتبخر، أو ينتح، عبر ثغور الأوراق. الماء في التربة الذي لا تمتصه النباتات ولا يتبخر قادر على التسرب إلى التربة التحتية والصخور الأساسية. وهنا يشكل المياه الجوفية.

المياه الجوفية هي خزان مهم للمياه العذبة. توجد في المسام بين الجزيئات في الرمل والحصى، أو في الشقوق في الصخور. تتدفق المياه الجوفية الضحلة ببطء عبر هذه المسام والشقوق وتجد طريقها في النهاية إلى مجرى أو بحيرة حيث تصبح جزءًا من المياه السطحية مرة أخرى. لا تتدفق الجداول لأنها تتجدد مباشرة من مياه الأمطار؛ بل تتدفق بسبب وجود تدفق مستمر من المياه الجوفية من الأسفل. توجد بعض المياه الجوفية عميقًا جدًا في الصخور الأساسية ويمكن أن تستمر هناك لآلاف السنين. معظم خزانات المياه الجوفية، أو الطبقات المائية، هي مصدر مياه الشرب أو الري التي تُسحب عبر الآبار. في كثير من الحالات، تستنفد هذه الطبقات المائية بشكل أسرع مما تتجدد به المياه المتسربة من الأعلى.

تعد الأمطار والجريان السطحي طرقًا رئيسية يتم من خلالها تدوير المعادن، بما في ذلك الكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت، من اليابسة إلى الماء. ستتم مناقشة الآثار البيئية للجريان السطحي لاحقًا عند وصف هذه الدورات.

شكل 20.10 يدخل الماء من اليابسة والمحيطات الغلاف الجوي عن طريق التبخر أو التسامي، حيث يتكثف إلى سحب ويهطل كأمطار أو ثلوج. قد يدخل الماء المتساقط المسطحات المائية العذبة أو يتسرب إلى التربة. تكتمل الدورة عندما تعود المياه السطحية أو الجوفية إلى المحيط. (المصدر: تعديل لعمل جون إم. إيفانز وهوارد بيرلمان، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS)

دورة الكربون

الكربون هو العنصر الرابع الأكثر وفرة في الكائنات الحية. يوجد الكربون في جميع الجزيئات العضوية، ودوره في بنية الجزيئات الكبيرة ذو أهمية قصوى للكائنات الحية. تحتوي مركبات الكربون على طاقة، وقد ظلت العديد من هذه المركبات من النباتات والطحالب مخزنة ككربون متحجر، يستخدمه البشر كوقود. منذ القرن التاسع عشر، تسارع استخدام الوقود الأحفوري. ومع ارتفاع الطلب العالمي على إمدادات الوقود الأحفوري المحدودة على الأرض منذ بداية الثورة الصناعية، زادت كمية ثاني أكسيد الكربون في غلافنا الجوي مع حرق الوقود. وقد ارتبطت هذه الزيادة في ثاني أكسيد الكربون بتغير المناخ وهي مصدر قلق بيئي رئيسي في جميع أنحاء العالم.

يمكن دراسة دورة الكربون بسهولة أكبر كدورتين فرعيتين مترابطتين: إحداهما تتعامل مع التبادل السريع للكربون بين الكائنات الحية، والأخرى تتعامل مع الدورة طويلة الأمد للكربون من خلال العمليات الجيولوجية. يظهر دورة الكربون بأكملها في شكل 20.11.

شكل 20.11 يوجد غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويذوب في الماء. يحول التمثيل الضوئي غاز ثاني أكسيد الكربون إلى كربون عضوي، ويعيد التنفس تدوير الكربون العضوي مرة أخرى إلى غاز ثاني أكسيد الكربون. يحدث التخزين طويل الأمد للكربون العضوي عندما تُدفن المادة من الكائنات الحية عميقًا تحت الأرض وتتحجر. تعيد الأنشطة البركانية، ومؤخرًا الانبعاثات البشرية، هذا الكربون المخزن إلى دورة الكربون. (المصدر: تعديل لعمل جون إم. إيفانز وهوارد بيرلمان، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS)

دورة النيتروجين

يعد إدخال النيتروجين إلى العالم الحي أمرًا صعبًا. فالنباتات والعوالق النباتية ليست مجهزة لدمج النيتروجين من الغلاف الجوي (الذي يوجد على شكل N₂ بروابط تساهمية ثلاثية قوية) على الرغم من أن هذا الجزيء يشكل حوالي 78 بالمائة من الغلاف الجوي. يدخل النيتروجين إلى العالم الحي عبر البكتيريا الحرة والمتعايشة، التي تدمج النيتروجين في جزيئاتها الكبيرة من خلال تثبيت النيتروجين (تحويل N₂). تعيش البكتيريا الزرقاء في معظم الأنظمة البيئية المائية حيث يوجد ضوء الشمس؛ وهي تلعب دورًا رئيسيًا في تثبيت النيتروجين. تستطيع البكتيريا الزرقاء استخدام مصادر النيتروجين غير العضوية "لتثبيت" النيتروجين. تعيش بكتيريا Rhizobium بشكل تكافلي في العقد الجذرية للبقوليات (مثل البازلاء والفول والفول السوداني) وتوفر لها النيتروجين العضوي الذي تحتاجه. كما أن البكتيريا الحرة، مثل Azotobacter، هي أيضًا مثبتات مهمة للنيتروجين.

النيتروجين العضوي مهم بشكل خاص لدراسة ديناميكيات النظام البيئي حيث أن العديد من عمليات النظام البيئي، مثل الإنتاج الأولي والتحلل، محدودة بالإمداد المتاح من النيتروجين. كما هو موضح في شكل 20.12، يتم تحويل النيتروجين الذي يدخل الأنظمة الحية عن طريق تثبيت النيتروجين في النهاية من النيتروجين العضوي مرة أخرى إلى غاز النيتروجين بواسطة البكتيريا. تحدث هذه العملية في ثلاث خطوات في الأنظمة الأرضية: التآمُّن، النترجة، ونزع النترجة. أولاً، تحول عملية التآمُّن النفايات النيتروجينية من الحيوانات الحية أو من بقايا الحيوانات الميتة إلى أيون الأمونيوم (NH₄⁺) بواسطة بكتيريا وفطريات معينة. ثانيًا، يتم بعد ذلك تحويل هذا الأمونيوم إلى نتريتات (NO₂⁻) بواسطة بكتيريا النترجة، مثل Nitrosomonas، من خلال النترجة. بعد ذلك، يتم تحويل النتريتات إلى نترات (NO₃⁻) بواسطة كائنات مماثلة. أخيرًا، تحدث عملية نزع النترجة، حيث تحول البكتيريا، مثل Pseudomonas و Clostridium، النترات إلى غاز النيتروجين، مما يسمح له بالعودة إلى الغلاف الجوي.

ربط بصري

شكل 20.12 يدخل النيتروجين إلى العالم الحي من الغلاف الجوي عبر بكتيريا تثبيت النيتروجين. ثم تتم معالجة هذا النيتروجين والنفايات النيتروجينية من الحيوانات مرة أخرى إلى نيتروجين غازي بواسطة بكتيريا التربة، والتي توفر أيضًا لشبكات الغذاء الأرضية النيتروجين العضوي الذي تحتاجه. (المصدر: تعديل لعمل جون إم. إيفانز وهوارد بيرلمان، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS)

أي من العبارات التالية حول دورة النيتروجين خاطئة؟

1. يحول التآمُّن المادة النيتروجينية العضوية من الكائنات الحية إلى أيون الأمونيوم (NH₄⁺).
2. يحول نزع النترجة بواسطة البكتيريا النترات (NO₃⁻) إلى غاز النيتروجين (N₂).
3. تحول النترجة بواسطة البكتيريا النترات (NO₃⁻) إلى نتريتات (NO₂⁻).
4. تحول بكتيريا تثبيت النيتروجين غاز النيتروجين (N₂) إلى مركبات عضوية.

يمكن للنشاط البشري أن يطلق النيتروجين في البيئة بطريقتين رئيسيتين: احتراق الوقود الأحفوري، الذي يطلق أكاسيد نيتروجين مختلفة، واستخدام الأسمدة الاصطناعية (التي تحتوي على مركبات النيتروجين والفوسفور) في الزراعة، والتي تُغسل بعد ذلك إلى البحيرات والجداول والأنهار عن طريق الجريان السطحي. يرتبط النيتروجين الجوي (بخلاف N₂) بعدة تأثيرات على الأنظمة البيئية للأرض بما في ذلك إنتاج المطر الحمضي (كحمض النيتريك، HNO₃) وتأثيرات غازات الاحتباس الحراري (كأكسيد النيتروز، N₂O)، مما قد يسبب تغير المناخ. أحد الآثار الرئيسية لجريان الأسمدة هو الإثراء الغذائي (eutrophication) للمياه المالحة والعذبة، وهي عملية تتسبب فيها المغذيات المتسربة في النمو المفرط للطحالب وعدد من المشاكل التبعية.

تحدث عملية مماثلة في دورة النيتروجين البحرية، حيث تتم عمليات التآمُّن والنترجة ونزع النترجة بواسطة البكتيريا البحرية والعتائق. يسقط بعض هذا النيتروجين إلى قاع المحيط كرواسب، والتي يمكن بعد ذلك نقلها إلى اليابسة في الزمن الجيولوجي عن طريق ارتفاع سطح الأرض، وبالتالي دمجها في الصخور الأرضية. على الرغم من أن حركة النيتروجين من الصخور مباشرة إلى الأنظمة الحية كانت تُعتبر تقليديًا غير مهمة مقارنة بالنيتروجين المثبت من الغلاف الجوي، فقد أظهرت دراسة حديثة أن هذه العملية قد تكون مهمة بالفعل ويجب تضمينها في أي دراسة لدورة النيتروجين العالمية.1

دورة الفوسفور

الفوسفور عنصر غذائي أساسي للعمليات الحيوية؛ فهو مكون رئيسي للأحماض النووية والفوسفوليبيدات، ويشكل، على هيئة فوسفات الكالسيوم، المكونات الداعمة لعظامنا. غالبًا ما يكون الفوسفور هو المغذي المحدد (الضروري للنمو) في الأنظمة البيئية المائية، وخاصة العذبة.

يوجد الفوسفور في الطبيعة على شكل أيون الفوسفات (PO₄^3-). بالإضافة إلى جريان الفوسفات الناتج عن النشاط البشري، يحدث الجريان السطحي الطبيعي عندما يتم ترشيحه من الصخور المحتوية على الفوسفات بفعل التجوية، مما يرسل الفوسفات إلى الأنهار والبحيرات والمحيط. تعود أصول هذه الصخور إلى المحيط. تتكون الرواسب المحيطية المحتوية على الفوسفات بشكل أساسي من أجسام الكائنات البحرية ومن إفرازاتها. ومع ذلك، قد يكون الرماد البركاني والهباء الجوي والغبار المعدني أيضًا مصادر مهمة للفوسفات. ثم تنتقل هذه الرواسب إلى اليابسة على مدى الزمن الجيولوجي عن طريق ارتفاع سطح الأرض. (شكل 20.13)

يتم تبادل الفوسفور أيضًا بشكل متبادل بين الفوسفات المذاب في المحيط والكائنات البحرية. حركة الفوسفات من المحيط إلى اليابسة وعبر التربة بطيئة للغاية، حيث يبلغ متوسط زمن بقاء أيون الفوسفات في المحيط ما بين 20,000 و 100,000 سنة.

شكل 20.13 في الطبيعة، يوجد الفوسفور على شكل أيون الفوسفات (PO₄^3-). تطلق تجوية الصخور والنشاط البركاني الفوسفات في التربة والماء والهواء، حيث يصبح متاحًا لشبكات الغذاء الأرضية. يدخل الفوسفات المحيطات في الجريان السطحي، وتدفق المياه الجوفية، وتدفق الأنهار. يدور الفوسفات المذاب في مياه المحيط في شبكات الغذاء البحرية. يسقط بعض الفوسفات من شبكات الغذاء البحرية إلى قاع المحيط، حيث يشكل رواسب. (المصدر: تعديل لعمل جون إم. إيفانز وهوارد بيرلمان، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS)

يؤدي الفوسفور والنيتروجين الزائدان اللذان يدخلان هذه الأنظمة البيئية من جريان الأسمدة ومن مياه الصرف الصحي إلى نمو مفرط للطحالب. يؤدي موت وتحلل هذه الكائنات لاحقًا إلى استنفاد الأكسجين المذاب، مما يؤدي إلى موت الكائنات المائية، مثل المحار والأسماك الزعنفية. هذه العملية مسؤولة عن المناطق الميتة في البحيرات وعند مصبات العديد من الأنهار الرئيسية وعن النفوق الجماعي للأسماك، والذي يحدث غالبًا خلال أشهر الصيف (انظر شكل 20.14).

شكل 20.14 تحدث المناطق الميتة عندما يتسبب الفوسفور والنيتروجين من الأسمدة في نمو مفرط للكائنات الدقيقة، مما يستنفد الأكسجين ويقتل الحيوانات. على مستوى العالم، توجد مناطق ميتة كبيرة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية. (المصدر: روبرت سيمون، جيسي ألين، مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا)

إن المنطقة الميتة (dead zone) هي منطقة في البحيرات والمحيطات بالقرب من مصبات الأنهار حيث تستنفد مساحات كبيرة بشكل دوري من نباتاتها وحيواناتها الطبيعية؛ يمكن أن تحدث هذه المناطق بسبب الإثراء الغذائي، وتسربات النفط، وإلقاء المواد الكيميائية السامة، وغيرها من الأنشطة البشرية. زاد عدد المناطق الميتة لعدة سنوات، وكان هناك أكثر من 400 من هذه المناطق موجودة اعتبارًا من عام 2008. إحدى أسوأ المناطق الميتة تقع قبالة سواحل الولايات المتحدة في خليج المكسيك: فقد أدى جريان الأسمدة من حوض نهر المسيسيبي إلى إنشاء منطقة ميتة تزيد مساحتها عن 8,463 ميلًا مربعًا. يؤثر جريان الفوسفات والنترات من الأسمدة سلبًا أيضًا على العديد من الأنظمة البيئية للبحيرات والخلجان بما في ذلك خليج تشيسابيك في شرق الولايات المتحدة.

صلة بالمهنة

Chesapeake Bay

شكل 20.15 تُظهر هذه (أ) الصورة الفضائية خليج تشيسابيك، وهو نظام بيئي متأثر بجريان الفوسفات والنترات. يحمل (ب) عضو من فيلق المهندسين بالجيش مجموعة من المحار تُستخدم كجزء من جهود استعادة المحار في الخليج. (المصدر أ: تعديل لعمل وكالة ناسا/موديس؛ المصدر ب: تعديل لعمل الجيش الأمريكي)

يعد خليج تشيسابيك (شكل 20.15أ) أحد أكثر المناطق جمالًا على وجه الأرض؛ وهو الآن في محنة ويُعرف كدراسة حالة لنظام بيئي متدهور. في سبعينيات القرن الماضي، كان خليج تشيسابيك أحد أوائل الأنظمة البيئية المائية التي تم تحديد مناطق ميتة فيها، والتي تستمر في قتل العديد من الأسماك والأنواع القاعية مثل المحار والمحار والديدان. تدهورت عدة أنواع في خليج تشيسابيك لأن جريان المياه السطحية يحتوي على مغذيات زائدة من استخدام الأسمدة الاصطناعية على اليابسة. لا يقتصر مصدر الأسمدة (ذات المحتوى العالي من النيتروجين والفوسفات) على الممارسات الزراعية. هناك العديد من المناطق الحضرية القريبة وأكثر من 150 نهرًا وجدولًا تصب في الخليج تحمل جريان الأسمدة من المروج والحدائق. وبالتالي، فإن تدهور خليج تشيسابيك قضية معقدة وتتطلب تعاون الصناعة والزراعة وأصحاب المنازل الأفراد.

مما يثير اهتمام دعاة الحفاظ على البيئة بشكل خاص هو تعداد المحار (شكل 20.15ب)؛ يُقدر أن أكثر من 200,000 فدان من الشعاب المرجانية للمحار كانت موجودة في الخليج في القرن الثامن عشر، لكن هذا العدد انخفض الآن إلى 36,000 فدان فقط. كان صيد المحار في السابق صناعة رئيسية لخليج تشيسابيك، لكنه انخفض بنسبة 88 بالمائة بين عامي 1982 و 2007. لم يكن هذا الانخفاض ناتجًا فقط عن جريان الأسمدة والمناطق الميتة، بل أيضًا بسبب الصيد الجائر. يتطلب المحار كثافة سكانية دنيا معينة لأنه يجب أن يكون قريبًا من بعضه للتكاثر. لقد غير النشاط البشري تعداد المحار ومواقعه، مما أدى إلى تعطيل النظام البيئي بشكل كبير.

تستمر جهود استعادة تعداد المحار في خليج تشيسابيك لعدة سنوات بنجاح متفاوت. لا يجد الكثير من الناس المحار لذيذًا للأكل فحسب، بل إن المحار ينظف الخليج أيضًا. إنها كائنات تتغذى بالترشيح، وبينما تأكل، تنظف الماء من حولها. تتغذى الكائنات التي تتغذى بالترشيح عن طريق ضخ تيار مستمر من الماء فوق زوائد مقسمة بدقة (الخياشيم في حالة المحار) والتقاط بدائيات النوى والعوالق والجزيئات العضوية الدقيقة في مخاطها. في القرن الثامن عشر، كان يُقدر أن الأمر يستغرق بضعة أيام فقط لتعداد المحار لتصفية الحجم الكامل للخليج. اليوم، مع تغير ظروف المياه، يُقدر أن التعداد الحالي سيستغرق ما يقرب من عام للقيام بنفس المهمة.

تستمر جهود الاستعادة لعدة سنوات من قبل منظمات غير ربحية مثل مؤسسة خليج تشيسابيك. يهدف الاستعادة إلى إيجاد طريقة لزيادة الكثافة السكانية حتى يتمكن المحار من التكاثر بكفاءة أكبر. تتوفر الآن العديد من الأصناف المقاومة للأمراض (التي طورت في معهد فرجينيا لعلوم البحار التابع لكلية ويليام وماري) وقد استخدمت في بناء شعاب مرجانية تجريبية للمحار. وقد تعثرت جهود فرجينيا وديلاوير لتنظيف واستعادة الخليج لأن الكثير من التلوث الذي يدخل الخليج يأتي من ولايات أخرى، مما يؤكد الحاجة إلى التعاون بين الولايات لتحقيق استعادة ناجحة.

كما أدت سلالات المحار الجديدة والقوية إلى نشوء صناعة جديدة ومجدية اقتصاديًا—زراعة المحار—التي لا توفر المحار للغذاء والربح فحسب، بل تتمتع أيضًا بفائدة إضافية تتمثل في تنظيف الخليج.

دورة الكبريت

الكبريت عنصر أساسي للجزيئات الكبيرة للكائنات الحية. كجزء من الحمض الأميني السيستين، يشارك في تكوين البروتينات. كما هو موضح في شكل 20.16، يدور الكبريت بين المحيطات واليابسة والغلاف الجوي. يوجد الكبريت الجوي على شكل ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، والذي يدخل الغلاف الجوي بثلاث طرق: أولاً، من تحلل الجزيئات العضوية؛ ثانيًا، من النشاط البركاني والفتحات الحرارية الأرضية؛ وثالثًا، من حرق الوقود الأحفوري بواسطة البشر.

شكل 20.16 يصبح ثاني أكسيد الكبريت من الغلاف الجوي متاحًا للأنظمة البيئية الأرضية والبحرية عندما يذوب في الهطول كحمض كبريتي ضعيف أو عندما يسقط مباشرة على الأرض كتساقط. كما أن تجوية الصخور تجعل الكبريتات متاحة للأنظمة البيئية الأرضية. يعيد تحلل الكائنات الحية الكبريتات إلى المحيط والتربة والغلاف الجوي. (المصدر: تعديل لعمل جون إم. إيفانز وهوارد بيرلمان، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS)

على اليابسة، يترسب الكبريت بأربع طرق رئيسية: الهطول، التساقط المباشر من الغلاف الجوي، تجوية الصخور، والفتحات الحرارية الأرضية (شكل 20.17). يوجد الكبريت الجوي على شكل ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، وعندما يهطل المطر عبر الغلاف الجوي، يذوب الكبريت على شكل حمض كبريتي ضعيف (H₂SO₃). يمكن للكبريت أيضًا أن يسقط مباشرة من الغلاف الجوي في عملية تسمى الترسيب الجوي (fallout). كما أن تجوية الصخور المحتوية على الكبريت تطلق الكبريت في التربة. تنشأ هذه الصخور من رواسب المحيط التي تنتقل إلى اليابسة عن طريق الارتفاع الجيولوجي لرواسب المحيط. يمكن للأنظمة البيئية الأرضية بعد ذلك الاستفادة من هذه الكبريتات الترابية (SO₄^2-)، التي تدخل شبكة الغذاء عن طريق امتصاصها بواسطة جذور النباتات. عندما تتحلل هذه النباتات وتموت، ينطلق الكبريت مرة أخرى إلى الغلاف الجوي كغاز كبريتيد الهيدروجين (H₂S).

شكل 20.17 عند فتحة الكبريت هذه في حديقة لاسين البركانية الوطنية في شمال شرق كاليفورنيا، تظهر رواسب الكبريت الصفراء بالقرب من فوهة الفتحة. (المصدر: "Calbear22"/ويكيميديا كومنز)

يدخل الكبريت المحيط في الجريان السطحي من اليابسة، ومن التساقط الجوي، ومن الفتحات الحرارية المائية تحت الماء. تعتمد بعض الأنظمة البيئية على الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية التي تستخدم الكبريت كمصدر للطاقة البيولوجية. يدعم هذا الكبريت بعد ذلك الأنظمة البيئية البحرية على شكل كبريتات.

لعبت الأنشطة البشرية دورًا رئيسيًا في تغيير توازن دورة الكبريت العالمية. يؤدي حرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري، وخاصة الفحم، إلى إطلاق كميات أكبر من ثاني أكسيد الكبريت وغاز كبريتيد الهيدروجين في الغلاف الجوي. عندما يهطل المطر عبر غاز ثاني أكسيد الكبريت بشكل رئيسي، فإنه يخلق الظاهرة المعروفة باسم المطر الحمضي، الذي يضر بالبيئة الطبيعية عن طريق خفض درجة حموضة البحيرات، وبالتالي قتل العديد من النباتات والحيوانات المقيمة. المطر الحمضي (acid rain) هو مطر أكّال ناتج عن سقوط مياه الأمطار على الأرض عبر غاز ثاني أكسيد الكبريت، مما يحوله إلى حمض كبريتي ضعيف، والذي يسبب ضررًا للأنظمة البيئية المائية. يؤثر المطر الحمضي أيضًا على البيئة التي صنعها الإنسان من خلال التدهور الكيميائي للمباني. على سبيل المثال، عانت العديد من الآثار الرخامية، مثل نصب لنكولن التذكاري في واشنطن العاصمة، من أضرار كبيرة بسبب المطر الحمضي على مر السنين. تُظهر هذه الأمثلة الآثار واسعة النطاق للأنشطة البشرية على بيئتنا والتحديات التي لا تزال قائمة لمستقبلنا.