질소 순환(Nitrogen cycle)
: 질소는 모든 살아있는 조직의 기본 구성요소인 단백질(아미노산)의 필수 구성요소로서 일반적으로 식물은 질소를 오직 두 가지 화학적 형태인 암모늄 이온과 질산 이온으로만 이용할 수 있다. 지구에서 질소의 가장 큰 저장고는 대기에 존재하는 질소로써, 이는 식물이 흡수할 수 없다.
아미노산은 단백질을 구성하는 기본적인 성분들이다. 조직의 성장과 유지에 관여한다. 또한 호르몬과 효소, 항체 등의 주요 구성성분이 된다. 각기 고유의 기능을 가지고 있다. 부족하면 성장기 어린이의 성장 지연과 성인의 체중 감소를 유발하고 인체 대사 조절에 영향을 미칠 수 있다.
식물은 광합성 과정에서 합성하고, 동물은 다른 식물이나 동물을 먹어서 얻는다. 구성 원자 중에 질소가 들어가 있는데 식물은 공기 중의 질소 분자를 사용하지는 못한다. 그래서 일부 질소 고정 세균류가 합성하는 암모늄, 질산염, 아질산염 등을 흡수해 사용한다. 그 외에도 번개가 칠 때도 질산염이 합성되며 인간이 만드는 배기 가스에도 질소화합물이 섞여 있다.
: 대기 중의 질소 기체(N2)는 질소고정세균(뿌리혹박테리아,Azotobacter,Rhizobium)에 의해 암모늄 이온(NH4+)으로 전환되거나, 공중 방전에 의해 번개가 칠 때 질산 이온(NO3-)으로 전환된다. – 질소고정
: 질화세균(질산균, 아질산균)에 의해 암모늄 이온(NH4+)이 질산 이온(NO3-)으로 전환된다. – 질산화작용(nitrofication) [Nitrosomanas => 암모늄염을 아질산염으로, Nitrobacter => 아질산염을 질산염으로]
: 식물은 뿌리를 통해 암모늄 이온(NH4+)이나 질산 이온(NO3-)을 흡수하여 단백질, 핵산 등의 질소 화합물을 합성한다. – 질소동화작용
: 합성된 질소 화합물은 먹이 사슬을 통해 소비자로 이동한다.
: 생물의 사체나 배설물 속의 질소 화합물은 분해자(세균류)에 의해 암모늄 이온(NH4+)으로 분해되어 토양으로 되돌아간다.
: 질산 이온(NO3-) 중 일부는 탈질소 세균(탈질세균, Pseudomonas)에 의해 질소 기체(N2)가 되어 대기 중으로 돌아간다. – 탈질소작용(denitrofication)
탄소 순환(Carbon cycle)
: 지구 상의 생물권, 암권, 수권, 기권 사이에서 행해지는 탄소의 생화학적인 순환이다.
: 탄소는 생산자가 대기 중의 이산화탄소(CO2)를 광합성에 의해 유기물인 탄수화물로 전환하여 먹이 그물로 들어온다. 탄소의 가장 큰 저장고는 석회암, 대리석 등의 퇴적암이다. 사용할 수 있는 탄소 대부분은 바다에 녹아있는 중탄산 이온(HCO3-) 형태로 존재한다. 이보다 훨씬 작지만 흙, 대기권, 식물의 생체도 중요한 사용할 수 있는 탄소의 저장고이다.
: 동·식물의 호흡에 의해 유기물이 분해되어 이산화탄소 형태로 대기 중에 방출된다. 또한, 생물의 사체나 배설물은 분해자에 의해 이산화탄소로 분해되어 대기 중에 방출된다.