窒素サイクル

窒素は、私たちの惑星の大気中で最も豊富な要素です。 大気の約78%は窒素ガス(N2)で構成されています。窒素はすべての生命にとって非常に重要な成分です。

窒素はすべての生命にとって重要な成分です。

窒素 それはアミノ酸、蛋白質および私達のDNAのような多くの細胞そしてプロセスの重要な部分です。 植物の葉緑素を作ることも必要であり、これは光合成で食物を作るために使用されます。

これらの生命プロセスの一部として、窒素はある化学形態から別の化学形態に変換されます。

これらの生命プロセスの一部として、窒素は 窒素が大気、土地、生物の間を移動するときに起こる変換は、窒素サイクルを構成します。

固定

その気体状の窒素(N2)は、ほとんどの生物では使用できません。 それは、固定と呼ばれるプロセスを通じて、より使用可能な形式に変換または”固定”する必要があります。 生物学的に:窒素ガス(N2)は大気から土壌に拡散し、細菌の種はこの窒素をアンモニウムイオン(NH4+)に変換し、植物が使用することができます。 マメ科植物(クローバーやルピナスなど)は、窒素固定細菌を含む根に結節があるため、農家によって栽培されることがよくあります。 (このプロセスの詳細については、”クローバーの役割”の記事を参照してください。)

  • 雷を介して:雷は大気中の窒素をアンモニアと硝酸塩(NO3)に変換し、降雨で土壌に入ります。工業的に:人々は自然に固定された窒素の量を補うために、窒素ガスをアンモニア(NH3-)および窒素が豊富な肥料に変換する方法を学びました。
  • 分解

    植物はその根を通して窒素化合物を取る。 動物は植物を食べるときにこれらの化合物を得る。 植物や動物が死ぬとき、または動物が廃棄物を排泄するとき、有機物中の窒素化合物は、分解剤として知られる微生物によって分解される土壌に再入 この分解は硝化プロセスによって行くことができるアンモナルを作り出します。土壌中の硝化細菌はアンモニアを亜硝酸塩(NO2-)に変換し、次に硝酸塩(NO3-)に変換します。

    硝化

    硝化細菌はアンモニアを亜硝酸塩(NO2-)に変換します。

    硝化細菌はアンモニアを亜硝酸塩(NO3-)に変換します。 このプロセスは硝化と呼ばれます。 硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニアおよびアンモニウムのような混合物は植物によって土から取り、次に植物および動物蛋白質の形成で使用することがで

    脱窒

    脱窒は、硝酸(NO3-)を気体窒素(N2)に変換することによって窒素サイクルを完了します。 脱窒細菌は、このプロセスの薬剤である。 これらの細菌は、エネルギーを得るときに酸素の代わりに硝酸塩を使用し、窒素ガスを大気に放出する。

    窒素化合物と潜在的な環境への影響

    農業は、肥料や窒素固定作物の栽培を通じて地球上の窒素固定の約半分を担当することがで (土壌への)窒素投入量の増加は、より多くの人々を養うために多くの食糧が生産されるようになりました–”緑の革命”として知られています。しかし、植物の需要を超える窒素は、土壌から水路に浸出する可能性があります。

    しかし、植物の需要を超える窒素は、土壌から水路に浸出する可 窒素濃縮は富栄養化に寄与する。硝化と脱窒の間に別の問題が発生する可能性があります。

    化学プロセスが完了しないと、亜酸化窒素(N2O)を形成することができる。 N2Oは強力な温室効果ガスであり、地球温暖化に寄与しているため、これは懸念されています。

    環境中の窒素化合物のバランスは植物の生命を支え、動物への脅威ではありません。 サイクルのバランスが取れていない場合にのみ、問題が発生します。

    Some common forms of nitrogen

    Name

    Form

    Symbol

    Gaseous dinitrogen (commonly known as nitrogen gas)

    Unreactive

    Inorganic

    N2

    Ammonia (gas)

    Reactive

    Inorganic

    NH3

    Ammonium ion

    Reactive

    Inorganic

    NH4+

    Nitric oxide

    Reactive

    Inorganic

    NO

    Nitrous oxide

    Reactive

    Inorganic

    N2O

    Nitrogen dioxide

    Reactive

    Inorganic

    NO2

    Nitrite

    Reactive

    Inorganic

    NO2-

    Nitrate

    Reactive

    Inorganic

    NO3-

    Urea

    Reactive

    Inorganic

    CO(NH2)2

    有機フォームは、土壌や水に大きな複雑なタンパク質や核酸に至るまでの単純なアミノ酸を含む窒素含有有機分子の非常に多様なグループです

    窒素の反応性有機フォーム

    多数の、典型的には

    R-NH2

    科学の性質

    科学者は推論、想像力、創造性を使って観察を行い、説明を開発します。 多くの場合、彼らは他の科学者が彼らの理論を理解するのを助けるためにモデルを使います。 窒素サイクル図は説明モデルの一例である。 図は、モデルを開発し、他の人にその説明を伝えるために彼らの観測を使用するために科学者が必要とする創造性を示しています。

    アクティビティのアイデア

    学生は、学生の活動、硝化と脱窒における窒素サイクルのコンポーネントを試して楽しむことがで

    便利なリンク

    農業による窒素浸出がニュージーランドで時間の経過とともにどのように増加しているかを参照してくださp>

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