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Nitrogen cycling [窒素循環の話]

posted Mar 7, 2013, 7:18 PM by Yoshitaka Uchida Hokudai   [ updated May 15, 2013, 6:06 PM ]
One of the targets of our research is 'nitrogen cycling'. I will try to explain what it is. It is similar to 'water cycling' which may be more familiar to you. Rain goes to river, and then to the sea, then sea water evaporates to create clouds then rain again. I am sure you have studied this water cycling before. 

Nitrogen also cycles around the earth. We cannot live without nitrogen. For example, nitrogen is an important part of 'proteins' which we need to consume to create our muscles.

Please see the figure. Around 80% of the air is N2. However, we cannot 'eat' air to produce energy or to intake nutrient. Plants can do this. Some plants can convert nitrogen in air into themselves. By eating plants (or by eating animals which ate plants) we can store nitrogen into our body as a nutrient. Nitrogen in our body eventually goes out from our body (e.g. as urine). In pasture soils (just following the picture above), the urine goes back to the soil and nitrogen in soils can either be used by plants or can go back to the atmosphere. In this case, small living creatures in soils can use nitrogen in urine to produce their energy and then nitrogen becomes a gas, then goes back to the atmosphere. 

This is 'nitrogen cycling'. I think it is wonderful because it does not produce any wastes and is a 100% recycling system. Our research particularly targets the mystery of the nitrogen cycling with regards to 'soil nitrogen'.
 
この研究室の一つの大切な研究は、窒素循環に関するものですので、今日はそれについて説明しようと思います。わかりやすく。たぶんみなさんの多くは「水循環」についてよく知っていると思います。雨→川→海→雲→そして雨、という話です。どこかで勉強したことがあるでしょう。

それと同じで、窒素(N)も循環しているのです。私たちが水を飲まなければ死んでしまうのと同じように、窒素も体の中になければ生死に関わるものです。たとえばタンパク質などは窒素がないと出来ません。

左の図を見て下さい。空気の80%近くは「窒素ガス(N2)」ですが、私たちは空気を吸っても、その窒素ガスを自分の体の栄養とすることはできません。でも植物の一部は、空気の窒素ガスを栄養として蓄えることが出来ます(plant N)。そしてそれを食べれば、私たちも窒素を体に蓄えることが出来るのです(animal N)。そしてその体の中の窒素は、いずれ外へ出ていきます。たとえばおしっこの中にはたくさんの窒素が含まれています。図では、わかりやすいように牛と牧草地を書きましたが、そのおしっこは土に返り、土の中の窒素となります(soil N)。それで、その土の中の窒素は、また植物によって使われたり、または土の中の生き物によってガスに変えられたりします。

ガスになってしまった土の中の窒素はまた空気に戻っていきます。

窒素がぐるっと一回転したのがわかったでしょうか。これが「窒素循環」です。この循環、すばらしいと思いませんか? 100%リサイクル、廃棄物ゼロの循環です。私たちは窒素循環のまだわかっていない部分、特に上の図でいうと「soil N」の部分をターゲットにした研究をしています。
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