学習メモ

生物基礎
テレビ学習メモ
第 36 回
今回学ぶこと
物質の循環と
エネルギーの流れ
私たち生物は、炭素や窒素などをもとに
して体がつくられています。そして、活動
する際にはエネルギーを利用しています。
これらの物質やエネルギーは、それぞれ、
監修講師
どこからきて、どこへいくのか学習します。
井口　藍
調べておこう・覚えておこう
生産者／消費者／分解者／
アンモニウム塩／硝酸塩／硝化細菌／
窒素固定細菌／化学エネルギー　Point 炭素循環
生物の体を構成している主な物質は、動物ではタンパク質、植物では炭水化物であり、タンパ
▼
ク質や炭水化物の構造を主につくっているのは「炭素（C）」である。つまり、生物は炭素を基
本とした体をもっている。
植物は、光合成により大気中の二酸化炭素から炭素を取り込み、それを食べる動物へと移動す
る。そして、植物や動物の呼吸により大気中に二酸化炭素として排出される。つまり、炭素は大
気から植物、動物、大気という順に循環している。
一方、炭素を含んだ動物の遺体や排出物、枯れ葉などは、土壌中の細菌類や菌類によって分解
され、二酸化炭素として大気中に放出される。ここにも炭素の循環が存在する。
植物のように有機物を合成する生物を「生産者」、生産者がつくった有機物を栄養分として利
用している生物を「消費者」、さらに、消費者の遺体や排出物、枯れ葉などの有機物を無機物に
分解する生物を「分解者」という。
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高校講座・学習メモ
生物基礎
物質の循環とエネルギーの流れ
Point 窒素循環
生物の体を構成するタンパク質や DNA には、「窒素（N）」が含まれおり、炭素と同様に生物
には欠かせない元素である。窒素も生態系の中を循環するが、炭素とは経路が異なる。
大気中には約 78％もの窒素が含まれているが、植物はこれを直接取り込むことができないので、
「アンモニウム塩（NH4+）」や「硝酸塩（NO3 －）」として窒素を取り込む。これらの物質は、動物の
遺体や排出物、枯れ葉などを細菌類が分解することでつくられる。特に、アンモニウム塩を硝酸塩
に変換する細菌類を「硝化細菌」といい、この作用により土壌中には硝酸塩が多い状態になってい
る。窒素は、生産者、消費者、分解者へと移動し、再び生産者に戻り、生態系の中を循環している。
実は、大気中の窒素を直接利用できる細菌類も土壌にいる。イシクラゲというシアノバクテリ
アの仲間や、マメ科の植物の根に共生する根粒菌である。これらを総称して、「窒素固定細菌」
という。これとは逆に、土壌中の硝酸塩を気体の窒素に変える細菌類もいる。これらの作用は少
量だが、窒素は、大気から「窒素固定細菌」、「硝酸塩を窒素に変える生物」を経て大気へ、とい
う循環も存在する。
Point エネルギーの流れ
生物の生命活動に必要なエネルギーのおおもとは、太陽の「光エネルギー」である。この光
▼
エネルギーを、植物が光合成により「化学エネルギー」に変換する。その後、食物網を通して、
有機物に含まれる化学エネルギーは、生産者から消費者へと次々に渡されていく。そして、化
学エネルギーは遺体や排出物、枯れ葉を経由して、分解者に移動する。そして、この全過程に
おいて、少しずつ生物から「熱エネルギー」として体外に放出され生態系の外へ出ていく。エ
ネルギーは生態系内を循環せず、一方向に流れていくのである。よって、太陽から常に光エネ
ルギーの供給がなければ、地球上の生物は生きていくことができないのである。
地球上では海底に堆積している炭素量が最も多いと言われている。海に限
らず、地底に堆積して長い年月が経過したものが石炭などになって、私たち
の社会的活動のエネルギー源として利用されている。これは、３億年程前の
column
もう半歩
先に
古生代に生きていた生物に由来する。つまり、時代を超えての物質循環も行
われているのである。
一方、大気中の二酸化炭素（CO2）は 0.03％と非常に少ないが、温室効果があるので、これによ
り地球は程よく暖かく、我々生物が生活できている。石炭などを使いすぎて二酸化炭素量が増える
と地球全体が温暖化する。逆に、減りすぎても寒冷化することになる。地球上の炭素の状態もバラ
ンスをとる必要がある。
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