まとめ
解説
大気の約78%を占める窒素ガス（N₂）は、非常に安定した分子構造を持つため、ほとんどの生物はそのままの形で利用することができません。このため、特定の微生物が大気中の窒素を取り込み、アンモニウムイオン（NH₄⁺）などの利用可能な形に変換する「窒素固定」が循環の起点となります。代表的な窒素固定細菌には、マメ科植物の根に共生する根粒菌や、アゾトバクター、シアノバクテリアなどが存在します。
植物は、窒素固定によって生じたアンモニウムイオンや、土壌中の硝酸イオン（NO₃⁻）を根から吸収し、アミノ酸やタンパク質、核酸などを合成します。これを「窒素同化」と呼びます。動物は植物を摂取することで窒素を体内に取り込み、生命活動に利用します。生物の遺骸や排出物は分解者によって再びアンモニウムイオンへと分解され、さらに硝化菌の働きによって硝酸イオンへと変化します。
| 過程 | 主な内容 | 関与する主な生物 |
|---|---|---|
| 窒素固定 | 大気中の窒素をアンモニウムイオンに変える | 根粒菌、シアノバクテリア |
| 硝化作用 | アンモニウムイオンを硝酸イオンに変える | 亜硝酸菌、硝酸菌 |
| 脱窒 | 硝酸イオンなどを窒素ガスに変えて大気に戻す | 脱窒菌 |
循環の最終段階では、酸素の少ない環境下で活動する脱窒菌が、土壌中の硝酸イオンなどを窒素ガスに還元して大気中へと放出します。これにより、窒素は再び大気へと戻り、自然界における絶妙なバランスが保たれています。
わたしたちのまわりにある空気のなかには、「窒素」という物質がたくさんふくまれています。実は、生き物が大きく育つために欠かせない「蛋白質」を作るには、この窒素が必要なのです。
でも、人間や動物は、空気中の窒素をそのまま吸いこんで使うことはできません。そこで助けてくれるのが、土の中にいる目に見えないほど小さな「微生物」たちです。たとえば、マメの仲間の根っこに住んでいる「根粒菌」などは、空気中の窒素を植物が使いやすい形に変えてくれます。
植物が取りこんだ窒素を、動物が食べることで、窒素は生き物の体の中をめぐっていきます。そして、生き物が死んだり、フンをしたりすると、また別の微生物がそれを分解して、最後にはまた空気の中へと戻していきます。このように、窒素が地球をぐるぐると回っていることを「窒素の循環」と呼びます。
ポテトチップスの袋がパンパンにふくらんでいるのを見たことがありますか？ あの袋の中には、中身がくさらないように窒素ガスが入れられているんですよ。身近なところでも窒素は大活躍しています！
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