ちっそ‐じゅんかん〔‐ジユンクワン〕【窒素循環】
窒素循環
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/12/07 12:16 UTC 版)
窒素循環（ちっそじゅんかん、英：Nitrogen cycle）は、地球上において窒素が大気圏、岩石圏、生物圏などの各環境間でやり取りされる中で形成される大きな循環をいう。炭素循環などともに生物地球化学的循環の一つ。地球上の生物にとって窒素はタンパク質や核酸の主要構成要素であり、必須元素の一つである。
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- 1 窒素循環とは
- 2 窒素循環の概要
- 3 人工的な窒素固定
窒素循環
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/07/16 00:25 UTC 版)
フェレドキシンは窒素固定および硝酸還元にも関与する。 8 Fdred + N2 + 8 H+ + 16 ATP → 8 Fdox + 2 NH3 + H2 +16 ADP + 16 Pi （窒素固定） 6 Fdred + NO2- + 8 H+ → 6 Fdox + NH4+ + 2 H2O （硝酸還元） 他に、2-オキソ酸（ピルビン酸など）の酸化にフェレドキシンを用いているケースも多い。この反応にはほとんどの真核生物や好気性真正細菌では電子受容体としてNAD+を用いているが、古細菌や一部の真正細菌、寄生生物や原生生物などでは比較的低分子の2-オキソ酸：フェレドキシン酸化還元酵素が用いられている。
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窒素循環
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:41 UTC 版)
排泄されるアンモニアを無害化する硝化細菌を濾材で繁殖させる。濾材が目詰まりすることがある。
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窒素循環
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/15 15:06 UTC 版)
管理の上で重要な課題として、アクアリウムの住民によって作られる生物学的廃物の管理がある。 魚、無脊椎動物、菌類および一部のバクテリアは、アンモニアの形で不用の窒素を排泄する。アンモニア(水化学によってはアンモニウム塩に変換されることがある）はその後、窒素循環を通り抜けなければならない。アンモニアは、糞やその他の廃物を含む植物および動物質の分解によっても発生する。窒素廃棄物は、高濃度では魚および他のアクアリウム住民にとって有毒になる。 バランスの取れている水槽は、他のアクアリウム居住者の廃棄物を物質交代することができる分解者を含んでいる。水槽中で発生した窒素廃棄物は、硝化細菌（Nitrosomonas; ニトロソモナス属）として知られている一種のバクテリアによってアクアリウムの中で物質交代される。硝化バクテリアは、水中のアンモニアを捕らえて、亜硝酸塩を生産する。亜硝酸塩もまた、高濃度中では魚にとって極めて有毒である。 別のタイプの細菌（Nitrospira; ニトロスピラ属）は、亜硝酸塩をアクアリウム住民にそれほど有毒でない硝酸塩へ変換する(以前はニトロバクター属（Nitrobacter）のバクテリアがこの役割を担うと考えられており、アクアリウムの窒素循環が「すぐ始められる」キットとして市販された。生物学の理論上、それらはニトロスピラと同じスキ間を満たすことができるのではあるが、最近ではニトロバクターは確立したアクアリウム中に検知できるレベルでは存在せず、一方、ニトロスピラは豊富であることが分かった)。このプロセスは窒素循環として知られている。 バクテリアに加えて、水生植物もまたアンモニアと硝酸塩を物質交換して窒素廃棄物を除去する。植物は窒素合成物を取り入れ、それを同化してバイオマスを生産するために使用することにより、水から窒素を取り除く。しかし、古い葉が次々に死んで分解するときに、窒素が水へ再放出されるので、窒素の除去は一時的なものである。 非公式に窒素循環と呼ばれているこれは、実際には、真のサイクルの一部分でしかない:窒素がシステムに加えられる(通常水槽住民に供給される食物による）都合上、プロセスの終わりは硝酸塩が水に蓄積する(あるいは植物の炭酸同化作用によってバイオマスの増加に寄与する)。実際上、こうして家庭用アクアリウムの中には硝酸塩が蓄積するので、定期的に水を交換し、硝酸塩濃度の高い水槽から水を取り除き、それを硝酸塩濃度の低い水に取り替えなければならない。 一般家庭でのアクアリウム程度の水槽の容積では、しばしば水槽内の生物から発生する窒素を無害化するのに十分なバクテリアの必要個体数を満たしていない。この問題には、2つの濾過方式が最もしばしば提示される。活性炭フィルタは水から窒素合成物等の毒素を吸収する一方で、生物濾過フィルタは有益な硝化バクテリアが繁殖しやすいように設計されたろ材を提供している。 この窒素循環では、家庭向けの水槽内において自然界に見られる閉じた生物的な循環系を完全に再現させることは、2006年現在において決定的な方法は存在しない。様々な方法が試みられているが、そのいずれもが非常に導入コストの掛かるものか、定期的な水の交換（何割かずつ）によって硝酸塩濃度の低減を行うまでの期間を延長させる程度に過ぎない。
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