リンサイクル：特性、段階、変化、重要性 - 生物学 - 2025

リンのサイクルは、水圏、岩石圏、生物、大気を通してこの要素の貯蔵と循環です。これは堆積型の生物地球化学的循環であり、その貯蔵段階は主に海底で発生します。

サイクルは、リン酸塩岩が水、風、生物の侵食作用に曝されることから始まります。岩が磨耗すると、リン酸塩を運ぶ粒子が断片化して運ばれ、土壌に取り込まれたり、水域に引きずり込まれたりします。

完全なリンサイクル。出典：BonniemfIncorporates、NASA Earth Science Enterprise / CC BY-SAによる作業（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

植物の根からリン酸塩として吸収されたリンは、体内に取り込まれ、代謝に利用されます。したがって、それはサイクルの地質学的段階から生物学的相に移行し、そこで食物または栄養ウェブを循環します。

この段階は、草食動物が植物を消費し、それらからリンを得るときに始まります。次に、この要素は、草食動物を食べている肉食動物に渡され、排泄物を介して、または生物が死んで分解したときに、土壌に戻ります。

一方、リン酸塩の形でリンが湖や海に引き込まれ、水文学的段階に移行します。さらに、水に溶解したリン酸塩は、植物プランクトンに吸収されて海洋食物網に入ると、生物学的段階に移行します。

その後、リンは生物の排泄物または分解を通じて放出され、再び水文学的段階に組み込まれます。このフェーズでは、海流と一緒に循環したり、海底の堆積物に定着したりできます。

リンが海底に移動すると、堆積物層が蓄積し、下層はかなりの深さで埋められてしまいます。ここでは、高い圧力と温度が生成され、リンに富んだ新しい岩石を形成します。この岩は、再び曝されてサイクルを継続します。

このサイクルは、富栄養化を引き起こす環境を汚染するリンの余分な量の取り込みのために、人間の活動によって変更される可能性があります。

特徴

試合

これは記号Pで表される非金属の化学元素であり、急速に酸化するため純粋な性質ではありません。このプロセスが発生すると、熱エネルギーが放出されて光が生成されるため、蛍光体（ギリシャ語では「光のキャリア」）の名前が付けられました。

自然界では、無機リン分子の形で、または生物の一部として見られます。

あなたのサイクル

リン循環は、水、炭素、カルシウム、鉄、アルミニウムの循環に密接に関連する堆積生物地球化学循環です。埋蔵量のほとんどが海洋堆積物と地殻のリン酸塩岩にあるため、堆積物と呼ばれます。

博覧会

地球の深部に形成されたリン酸塩岩は、構造プレートの動きによって地表に運ばれます。これが起こると、彼らは雨や風などの物理的なエージェントだけでなく、生物学的なものの作用にさらされます。

リン酸ロック。出典：カナダ、ナナイモのDavid Stanley / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/2.0）

地下貯留からリンを放出する別の方法は、地殻変動によって引き起こされる火山活動によるものです。

侵食

リン酸岩が地表の外部環境にさらされると、侵食のプロセスが発生します。このように、岩石は温度、雨、風、生物の作用の違いによってひび割れて細分化され、リンは土壌の一部になるか、他の場所に移動します。

輸送

主な浸食剤は水であり、リンをリソスフェア内の他のポイントに、そして最終的には海に移動させます。

生物学的吸収と放出

土壌中のリンの大部分は不溶性の形態であるため、植物では使用できません。この蛍光体は、粘土粒子、水酸化鉄および水酸化アルミニウム、あるいはカルシウム、第二鉄または他のリン酸塩の形で付着します。

したがって、1ヘクタールの土壌では2〜10トンのリンが存在する可能性がありますが、植物は3〜15 kgしか使用できません。可溶性リンは根から吸収され、植物の体内に浸透してさまざまな場所で使用されます。代謝プロセス。

リンは植物の構造に組み込まれ、タンパク質、ATP、DNA、その他の分子を形成します。同様に、海水に溶けると、海の植物プランクトンに吸収されます。

植物や植物プランクトンが草食動物によって、これらが肉食動物によって消費されると、リンは栄養連鎖の一部になります。その後、それはそれらの排泄物を通じて、または彼らが死ぬときに、生物から放出されます。

沈降と蓄積

海のリンは海底に堆積し、堆積層の一部となり、その後の層に堆積します。

石化と保管

岩石は、地殻の最も深い部分の堆積物が高圧と高温にさらされると形成されます（固化）。これは、上部の堆積物の重量によって下部の堆積物が圧縮されるためです。

岩石を構成する粒子は、酸化物、シリカ、およびその他の物質の結晶化のおかげで一緒に保持されます。これはセメンテーションと呼ばれるプロセスです。このようにして、いわゆる堆積岩が形成されます。その中には、20〜30％までのリン酸塩を含む亜リン酸塩があります。

堆積岩がより高い温度と圧力のプロセスにさらされる場合、それらは溶解し、変成岩と火成岩の一部を形成します（18％）。0.18％までの石灰岩の岩、および0.27％までの砂岩の岩にもリン酸塩があります。

サイクルタイム

リン分子がサイクルを完了する速度は、考慮される貯留層のタイプによって異なります。たとえば、沿岸水域では、リン分子は9か月ごとに動員でき、深海底堆積物では11,000年以上かかることがあります。

リンサイクルの段階

リンの最大のリサイクルは、生態系の種類に応じて、生物と水または土壌の間で発生します。次の3つの段階を経ます。

-地質学

サイクルのこの段階で最も重要なリンの埋蔵量は、海底堆積物と土壌にあります。また、下層土のリン酸塩岩や海鳥の排泄物（グアノ）にも存在します。

リン酸塩岩は、30％までのリン酸塩を含む堆積岩である海洋堆積物から形成されます。それらが侵食されると、リン酸塩は土壌の一部になります。

同様に、土壌と岩の侵食はリン酸塩を水域に引きずり、最終的に海に到達して海洋生物に吸収されます。一方、土壌中のリン酸塩の割合は比較的低く、水に溶解して植物に吸収されます。

-水文学

リン循環の水文学的段階は、本土および水界に生息する生物との恒久的な交換を維持します。リンの最大量は、溶解したリン酸塩として深海水に含まれています。

地表水に存在するリンは、生物によって吸収され、したがって生物学的段階の一部になります。

切符売場

年間約1,000万トンのリンが水域に入ると推定されています。それは、主に雨水からの流出によって、水流に引きずられて水文学的段階に入ります。

このようにして、川やそこから湖や海に到達します。また、海や他の水域に堆積した大気中の粉塵からもわずかな割合で到達します。

サーキュレーション

リンは海洋、特に寒い下層で循環しますが、湧昇域では表面に到達します。湧昇流とは、リン酸塩やその他の栄養素を運ぶ、冷たい水が湧き上がる地域です。

これらの地域では、リン酸塩の利用可能性が豊富であり、それを餌とする多数の魚を引き付ける植物プランクトンの開発に有利です。

出発

リンは海洋で揮発性化合物（ガス）を形成しないため、大気と直接交換することはできません。したがって、水文学的段階からの唯一の出口は、岩の形成または釣り（海鳥または人間の行動による）です。

最初のケースでは、海や生物の排泄物や死体から溶解したリンが海底に堆積します。時間の経過とともに、これらの堆積物は他の層で覆われ、後で地球の表面にさらされるリン酸塩岩として固まります。

一方、海鳥は魚を消費し、排泄物（グアノ）または死ぬことでリンを陸に運びます。魚の骨はこの要素の35％で構成されているため、人間は釣りを通じて海から大量のリンを抽出します。

-生物学的

リンが栄養連鎖または食物連鎖に入ると、リン循環の生物学的段階の一部になります。これは、植物または植物プランクトンによって吸収されたリン酸塩がタンパク質や他の重要な分子を形成するときに始まります。

次に、植物や植物プランクトンが草食動物に、これらが肉食動物に消費されると、リンが循環します。次に、排泄物を通り、細菌や真菌による死んだ有機体の分解によって移動します。

生物学的段階のリンの量は比較的少ないですが、それは基本的な役割を果たしています。したがって、生物の体内の全リンの約80％は、ヒドロキシアパタイト（Ca5（PO4）3 OH）で構成されています。

このミネラルは脊椎動物の骨の約70％を構成し、歯のエナメル質もこのリン酸塩ミネラルの高い割合で構成されています。

出発

この段階から、リンは生物またはその排泄物の死を介して、水文学的および地質学的段階に向かってそのサイクルを続けます。同様に、人間はリン循環に介入し、それを陸と海から抽出して、産業用原料または肥料として使用します。

グアノ

生物学的段階からのリンの重要な供給源は、グアノと呼ばれる海鳥の排泄物であり、約4％のリン酸塩を含んでいます。

グアノの蓄積。出典：オーストラリア、シドニーのAlex Proimos / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/2.0）

魚を食べる海鳥は大きな沿岸コロニーを形成し、その排泄物は生息地に大量に蓄積します。これらの排泄物は特にリン酸塩が豊富で、肥料として人間に使用されてきました。

改造

リン循環の根本的な変化は、人間の活動による加速です。リン酸塩は廃水中の主要な汚染物質の1つであり、生態系に余分な量を取り込むことによりリン循環を変化させます。

富栄養化

リン酸三ナトリウムを組み込んだ洗剤を使用するため、リン酸塩は下水に組み込まれます。これらの化合物は、水と組み合わせると、生物が吸収できるリン酸塩を形成します。

富栄養化。出典：F. lamiot（独自の作業）/ CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5）

これらの同化可能なリン酸塩が大量に入ると、藻類と水生植物の個体数はかなり増加します。この生態学的不均衡は、最終的に水中の溶存酸素を消費し、魚や他の生物の死を引き起こします。

水質

水中の過剰なリン酸塩は、人間の消費のための水質に影響を及ぼし、淡水の供給源を減らします。

重要性

人生に欠かせない

リンは、ATP（アデノシン三リン酸）の中心的な部分であり、細胞内でエネルギーが蓄積および伝達される分子です。一方、遺伝情報の伝達を担う分子であるDNA（デオキシリボ核酸）には、リン酸基が含まれています。

食事と健康

リンは、体内で2番目に豊富であることを考慮すると、健康にとって不可欠な要素です。また、歯と骨の基本的な構成要素であり、B複合ビタミンと密接に関連しています。

さらに、腎臓、筋肉（心臓を含む）の機能、および神経系（神経信号）の機能にも重要な役割を果たします。

産業用原料

リン酸塩はさまざまな目的で使用されており、たとえば食品業界では固結防止剤や安定剤として使用されています。リンは、試合、花火、光信号の作成において重要な成分です。

同様に、それは金属合金、工業用油の生産に使用され、リン酸三ナトリウムとして洗剤に使用されます。

肥料

リンは、肥料および農業で使用される肥料の重要な成分であり、特に作物の開花を誘導するのに役立ちます。肥料の生産は、リン酸塩の需要の約90％を占めています。

殺虫剤

有機リン酸塩はリン酸エステルの形をしており、ほとんどの場合、神経毒性効果があるため、殺虫剤の製造に使用されます。

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