窒素循環
植物と菌類はこれら硝酸塩中の窒素を利用して、窒素を含む各種生体物質(タンパク質や核酸など)を合成する。これら有機物はさらに他の生物に利用される(大部分の生物は亜硝酸塩、硝酸塩を利用できない)。硝酸塩の一部は硝酸還元菌によって最終的に窒素ガスにまで還元され(脱窒)、大気中に戻る。
窒素固定は、雷によって無機的にも起きる。雷のもつエネルギーにより、大気中の窒素(N2)と酸素(O2)が反応して各種窒素酸化物(NOx)が生成し、これは多くの生物に利用可能である。ただし、この反応は生物が光合成により酸素を生成して地球大気中に放出するようになってから発生したものであり、酸素のない他の惑星では起きない。一方、熱水噴気孔において無機的に窒素ガスがアンモニウムに還元される反応も知られている。
また20世紀以降、人工的な窒素固定方法が産業的に広く利用されており、ヒト以外の生物による窒素固定に匹敵する規模となっている(後述)。これは窒素循環のサイクルの中で、窒素固定菌とは別に新たにヒトという種が重要な構成要素となっていることを意味する。
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