¶ 지식 정보

¶ 질소 고정 세균

대기 중의 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$(질소)를 $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\backslash mathrm\{NH\_\{3\}\}$(암모니아)로 바꾸어 주는 세균이다.
이후 $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\backslash mathrm\{NH\_\{3\}\}$의 일부는 물에 녹아 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$(암모늄 이온)가 된다.

예시로 뿌리혹박테리아나 아조토박터 등이 있다.

¶ 공중 방전

번개와 같이 원래는 전기가 거의 통하지 않던 공기를 통해 전기가 순간적으로 흐르는 현상이다.

공중 방전에서 방출된 매우 큰 에너지로 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$와 ${\mathrm{O}}_2\backslash mathrm\{O\_\{2\}\}$가 반응하여 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$(질산 이온)가 만들어진다.

¶ 질산화 작용

${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$를 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{2\}\}^\{-\}$(아질산 이온)나 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 바꾸어 주는 과정이다.

¶ 아질산균

${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$를 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{2\}\}^\{-\}$로 바꾸어 주는 세균이다.

¶ 질산균

아질산균이 만든 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{2\}\}^\{-\}$를 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 바꾸어 주는 세균이다.

¶ 질소 고정 작용과 질소 동화 작용

질소 고정 작용은 대기 중의 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$가 $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\backslash mathrm\{NH\_\{3\}\}$로 바뀐 후 일부 물에 녹아 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$가 되는 과정이고,
질소 동화 작용은 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$나 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$가 생물체에 의해 흡수되어 단백질이나 핵산과 같은 유기물로 바뀌는 과정이다.

¶ 탈질산화 작용과 탈질산화 세균

탈질산화 작용은 토양이나 물속에 있는 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$를 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$로 바꾸어 대기로 방출하는 과정이고,
탈질산화 세균은 탈질산화 작용을 하는 세균이다.

¶ 생태계에서 물질의 순환

생태계에서 물질은 생산자에 의해서 무기물이 유기물로 바뀌고,
분해자에 의해서 유기물이 무기물로 바뀌면서 생물 요소와 비생물 요소 사이를 순환한다.

¶ 생태계에서 탄소의 순환

• 생산자의 광합성에 의해 대기 중의 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\backslash mathrm\{CO\_\{2\}\}$나 물속의 ${\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{HCO\_\{3\}\}^\{-\}$는 유기물로 합성된다.
• 합성된 유기물 중 일부는 먹이 사슬을 따라 생산자에서 소비자로 이동하거나, 배설물이나 사체의 형태로 분해자에게 이동한다.
• 생산자, 소비자, 분해자의 유기물 중 일부는 호흡을 통해 $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\backslash mathrm\{CO\_\{2\}\}$로 분해되어 대기로 돌아간다.
• 배설물이나 사체의 일부 유기물은 오랜 기간을 거쳐 석탄이나 석유와 같은 화석 연료가 되고, 이를 인간이 사용할 때(연소시킬 때) $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\backslash mathrm\{CO\_\{2\}\}$로 분해되어 대기로 돌아간다.

¶ 생태계에서 질소의 순환

• 대기 중의 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$는 $\mathrm{N}\backslash mathrm\{N\}$ 사이 결합이 매우 강해 대부분의 생물이 바로 활용할 수 없으므로 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$를 생물이 잘 흡수하는 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$나 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 바꾸어 주어야 한다.
• ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$는 공중 방전에 의해 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 고정되거나 질소 고정 세균에 의해 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$로 바뀌며, 질산화 작용에 의해 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$가 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 바뀐다.
• 질소 동화 작용에서는 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$나 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$가 생산자에 의해 흡수되어 단백질이나 핵산과 같은 질소 화합물을 만드는 데 쓰인다.
• 생물의 배설물이나 사체 속의 질소 화합물은 분해자에 의해 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$로 분해되어 토양으로 돌아간다.
• 토양으로 돌아간 ${\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4}^{+}\backslash mathrm\{NH\_\{4\}\}^\{+\}$는 질산화 작용에 의해 다시 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$로 바뀌고, 바뀐 ${\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3}^{-}\backslash mathrm\{NO\_\{3\}\}^\{-\}$의 일부는 탈질산화 세균에 의해 ${\mathrm{N}}_2\backslash mathrm\{N\_\{2\}\}$로 바뀌어 대기로 돌아간다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항