自然界の窒素循環は微生物・細菌が担っている！？

雨上がりのアジサイ

地表付近の平均的な大気の成分 （北海道環境科学研究センター資料） （クリックして拡大）

上の円グラフで分かりますように、地表付近の大気中には命綱の酸素が約21%ありますが、地球環境を破壊する元凶と集中砲火を浴びている二酸化炭素は0.03%（最近では、急速な二酸化炭素の増加によって、二酸化炭素は0.03%→0.04%に上がっているとも言われています）しか存在しません。何故、圧倒的な占有率を占める窒素は話題に上らないのでしょうか…

窒素（Nitrogen、N₂）の性状は、
　〇無色・無臭の気体 …沸点はマイナス195.8℃
　〇常温では化学的に不活性（反応しない）
　〇高温下で酸素と化合
　〇高温、高圧下では水素や金属と化合
となってますが…化学の分野に詳しい人でもなければ具体的なイメージは湧かないかもしれませんね(^^;)

身近なことで理解しようとしますと、
自然界では安定した気体なので危険性がなく、微生物・細菌の働きによって反応性の高い窒素化合物＝アンモニア（NH3）、硝酸塩（NO3-）、二酸化窒素（NO2）などに変換されて生物にとって重要なアミノ酸・タンパク質などの要素となり、アンモニアは肥料などに使われます。

ここで驚きのような感覚に捉われますことは、微生物・細菌が不活性な窒素分子から窒素化合物を作り出すことではないでしょうか。
更に、それらの化合物を窒素分子へ分解する働きも微生物・細菌が担っていることです。

つまり、単純な表現では、
『微生物・細菌が大気中の窒素を生物が使える形にし、その形のものを最終的には微生物・細菌が窒素に分解して大気中に戻す』
ということです…これが下の図に表される『窒素循環』と言われるサイクルですね。

窒素循環（Wikipediaより） （クリックして拡大）

【窒素循環】とは…日本大百科全書より
　自然界における窒素は、大気中の分子状窒素をはじめ、硝酸などの無機窒素化合物、タンパク質や核酸などの有機窒素化合物など、多種多様な物質として存在する。窒素は、これらの異なった物質に形を変えながら、大気中、生体内、あるいは土壌や水中を循環しているわけであり、この現象を窒素循環という。

　窒素は化学的に安定な元素で、分子状の窒素ガスとして空気の約80％を占めている。窒素ガスを直接窒素源として利用できる生物は、ごく限られた種類の細菌、根粒菌、放線菌、藍藻(らんそう)類などにすぎないが、これらは、安定な分子状窒素を他の窒素化合物に変える重要な役割を果たしている。大気中には、少量ではあるが硝酸などの無機窒素化合物が存在し、降雨や塵(ちり)とともに地上に運ばれる。この大部分は地上から放出されたものであるが、一部は大気中で放電や紫外線の作用によって形成されたものである。

【窒素固定】とは
　大気中に約80％含まれる安定した（化学反応しにくい＝不活性）窒素分子（N2）を反応性の高い窒素化合物＝アンモニア（NH3）、硝酸塩（NO3-）、二酸化窒素（NO2）などに変換するプロセスのことで…それは主に微生物・細菌によって行われています。シアノバクテリア（藍藻）という細菌が「窒素固定」を行っているそうです。
　この窒素固定によって、窒素が生物体内で利用可能となるわけですね。