自然界の循環

地球ではさまざまな物質が循環しています。そのひとつが「ちっ素」です。「ちっ素」は、生き物の体を形づくり、機能させる「アミノ酸」という物質を体内で作るために欠かせないものです。

自然の中では大気中のちっ素を細菌が取り込むことから始まります。生物同士の共生や捕食を通じて、さまざまな生命がちっ素でつながっているのです。このうち、アクアポニックスでは、動物(魚)の排泄物、それを分解して生きる微生物、分解物を吸収する植物へと、連鎖の一部を再現していました。

地球上の循環について、いくつかの例を見てみましょう。

身近な事例

ちっ素の循環

ちっ素は、地球上のすべての生命にとって欠かせない物質です。大気中にはちっ素が豊富にありますが、地中などで生き物が使いやすい状態のちっ素は多くありません。このため「ちっ素がどれだけ手に入るか」はその環境で生き物が増えることができる最大量に関わってきます。

自然では動植物の食う・食われるの関係(食物連鎖)によって、ちっ素が命をめぐり、循環しています。また、ちっ素は尿や糞などにもふくまれるため、これも新たな生き物の栄養となり、循環の輪に加わります。

ちっ素の循環イメージ図。食物連鎖によって、大気中の窒素が土中の菌から植物、動物に連鎖していき、最後にまた菌によって土中の栄養素から窒素に戻る循環を示している。

ちっ素の循環

ちっ素の循環イメージ図。食物連鎖によって、大気中の窒素が土中の菌から植物、動物に連鎖していき、最後にまた菌によって土中の栄養素から窒素に戻る循環を示している。

ちっ素は、地球上のすべての生命にとって欠かせない物質です。大気中にはちっ素が豊富にありますが、地中などで生き物が使いやすい状態のちっ素は多くありません。このため「ちっ素がどれだけ手に入るか」はその環境で生き物が増えることができる最大量に関わってきます。

自然では動植物の食う・食われるの関係(食物連鎖)によって、ちっ素が命をめぐり、循環しています。また、ちっ素は尿や糞などにもふくまれるため、これも新たな生き物の栄養となり、循環の輪に加わります。

水の循環

私たちが毎日使う水はどこからやってくるのでしょうか? 水は雨によって地上に降り注ぎ、川や地下水となって海に流れていきます。海の水は、太陽の光によって熱せられ、蒸発すると雲になります。こうして生まれた雲の一部は、再び陸地に雨をふらせます。それらもやがて川、海に入り、同じ循環をたどります。

地球の水は、重力によって海に落ち、太陽光によって空に持ち上げられ、ぐるぐると循環を続けています。アクアポニックスでは、電気で動くポンプが太陽の代わりをしているんですね。

水の循環イメージ図。海の水分が蒸発し雲となり、雨や雪となって地上に降った後、湖からの地下水や雪解け水、河川の水となって最終的に海へと循環することを示している。

水の循環

水の循環イメージ図。海の水分が蒸発し雲となり、雨や雪となって地上に降った後、湖からの地下水や雪解け水、河川の水となって最終的に海へと循環することを示している。

私たちが毎日使う水はどこからやってくるのでしょうか? 水は雨によって地上に降り注ぎ、川や地下水となって海に流れていきます。海の水は、太陽の光によって熱せられ、蒸発すると雲になります。こうして生まれた雲の一部は、再び陸地に雨をふらせます。それらもやがて川、海に入り、同じ循環をたどります。

地球の水は、重力によって海に落ち、太陽光によって空に持ち上げられ、ぐるぐると循環を続けています。アクアポニックスでは、電気で動くポンプが太陽の代わりをしているんですね。

酸素と二酸化炭素の循環

植物は太陽の光をあびて光合成をします。植物は光合成によって成長し、二酸化炭素をすって酸素をはき出します。動物や微生物はその植物を栄養源にして生きていて、酸素をすって二酸化炭素をはき出します。このように、酸素と二酸化炭素、植物や動物や微生物は、絶えず入れ替わりながらもバランスを保って、循環し続けています。

もし、私たちが石油や石炭を使って二酸化炭素を出し続けると、そのバランスはどうなってしまうでしょうか?

酸素と二酸化炭素の循環を示す図。空気中の酸素が動物や工場によって二酸化炭素となって排出され、その二酸化炭素が植物プランクトンや海藻、植物の光合成によって酸素として排出されることを示している。

酸素と二酸化炭素の循環

酸素と二酸化炭素の循環を示す図。空気中の酸素が動物や工場によって二酸化炭素となって排出され、その二酸化炭素が植物プランクトンや海藻、植物の光合成によって酸素として排出されることを示している。

植物は太陽の光をあびて光合成をします。植物は光合成によって成長し、二酸化炭素をすって酸素をはき出します。動物や微生物はその植物を栄養源にして生きていて、酸素をすって二酸化炭素をはき出します。このように、酸素と二酸化炭素、植物や動物や微生物は、絶えず入れ替わりながらもバランスを保って、循環し続けています。

もし、私たちが石油や石炭を使って二酸化炭素を出し続けると、そのバランスはどうなってしまうでしょうか?

太陽光のエネルギー

地球のさまざまな物質の循環を見てきましたが、その循環の原動力となるエネルギーに注目すると、その源はみんな太陽光です。地球では、地球内部から放出されるエネルギーもありますが、私たちが目にする生命活動や自然現象のほとんどは、太陽光のエネルギーによって動いています。

すべての動植物、電灯もスマホも、車も飛行機も、私たち自身の命も。あらゆるものが太陽の力で動き、目に映る世界も生み出しているなんて、ちょっと不思議ですね。

 

 

協力:京都大学 伊勢 武史

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