誰もが窒素を必要としていますが、交渉不可能で生命を維持する要素に関する限り、それは注意が必要です。生物は細胞が機能するために窒素を必要とします。さらに、私たちの大気は78％の窒素ガスで構成されているため、私たちは実質的に窒素を吸収しています。ただし、落とし穴があります。それは「水、どこにでもある水ですが、一滴も飲まない」状況です。
窒素は基本的にどこにでも潜んでいますが、地球の地殻にはそれほど豊富ではなく、生物が大気中の窒素を捕獲して目的に使用することは非常に困難です。それはあなたがそれを使うことができないミネアポリスでポケット一杯のアイスランドクローナを持っているようなものです。
「窒素はアミノ酸の主要部分であり、タンパク質やDNAなどの核酸の構成要素です」と博士号を取得したジェシーモートは述べています。ジョージア大学のOdumSchool ofEcologyの候補者。「植物のタンパク質に窒素を必要とすることに加えて、それはクロロフィルの主成分であり、それはそれを光合成に決定的にします。」
窒素循環
窒素はこの惑星の限られた資源であるため、生物が使用できる形である場合、窒素原子は何もしないことに多くの時間を費やしません。科学者はこの窒素を「固定」と呼びます。固定窒素は植物に取り込まれ、動物は他の動物を食べ、死んで分解し、窒素を生態系に放出してバクテリアや植物が働きます。これは地球上の窒素原子のサイクルであり、その旅は非常に静かに、または巨大な強打で始まります。
ステップ1：窒素固定
信じられないかもしれませんが、雷とバクテリアは主に大気中の窒素を生物が使用できる窒素に変える役割を果たします。大気中の窒素（N2）は非常に安定しているため、別の形に変換するには信じられないほどの量のエネルギーが必要です。雨が降った後、スプリンクラーをオンにしたときよりも屋外の植物が幸せに見える理由を疑問に思ったことがある場合は、その理由があります。稲妻が大気中の窒素（N2）と水（H2O）を帯電させて、アンモニアに再構成します（ NH3）および硝酸塩（NO3）。これは雨として地面に落ち、そこで植物はそれを丸呑みにして生物学的プロセスに使用します。
スペクトルの反対側で、窒素が生物に利用可能になる最も一般的な方法は、大気中の窒素がバクテリアによって固定されるときです。バクテリアの中には土壌に自由に生息するものもあれば、特定の植物種と共生関係にあるものもあります。エンドウ豆、クローバー、ピーナッツなどのマメ科植物は、根に小さな根粒があり、頑固な大気中の窒素をアンモニアまたはアンモニウムに変換するバクテリアを引き付け、植物に電力を供給するために使用できます。
ステップ2：硝化
土壌中のアンモニアは植物が直接使用できますが、硝化プロセスの最初のステップでもあります。硝化プロセスでは、特殊なバクテリアと古生物がアンモニアを亜硝酸塩（NO2）に変換し、それをまったく異なる原核生物のセットに渡します。亜硝酸塩をさらに酸化して硝酸塩（NO3-）にします。このプロセスは遅いですが、それは窒素が土壌や水生および海洋環境の栄養素として構築される方法です。たとえば、陸生植物は根毛を通してアンモニウムと硝酸塩を吸収することができます。硝化を専門とする生物は、都市下水の処理においても重要です。
ステップ3：アンモニア化
生きているものはすべて最終的には死に、特定の生物が鳴いたときに使用していた窒素は、窒素が豊富な死体をアンモニウムに変えるバクテリアによって手に取られ、植物によって拾い上げられて再び使用されます。
ステップ4：脱窒
生物学的に利用可能な窒素を再び大気中の窒素に変換することは可能であり、そのプロセスは脱窒と呼ばれます。硝化は、酸素に耐えることができるバクテリアと古細菌によって行われます—すべての原核生物ができるわけではありません。脱窒の場合、酸素を必要としない特定の嫌気性細菌は、硝酸塩を窒素ガスに変換します。これは、大気中に浮遊し、稲妻または巧妙な窒素固定細菌がやって来て、それを窒素循環に結び付けるまで、取得するのが困難です。再び。
人間と窒素循環
「ほとんどの自然のプロセスと同様に、人為的活動は窒素沈着を通じて窒素循環を混乱させています」とモートは言います。「窒素が多すぎると、温室効果ガスの亜酸化窒素の排出量が増加するだけでなく、水源の窒素汚染である富栄養化につながる可能性があります。」
今それは興味深いです
一部の窒素は、化石燃料の燃焼によって固定されます。
