「リンはいくらでもある、しかし循環しなければならない」その1

人体に存在する元素の量を、多い順から並べると、表のようになる。このうち、水素Hと酸素Oの多くは水として存在しており、人体の70%は水である。リンは人体中に6番目に多く存在する元素で、大人1人の体には700gくらいが存在している。

jinntai

リンは体の中では、DNAやRNAの構成要素、ATPの中心元素、リン脂質(細胞膜)、リン酸カルシウム(骨)などで存在し、生物の自己複製と代謝にとってきわめて重要な役割をはたしている。人間は、植物と動物を食べることで、リンを摂取している。植物のほとんどは作物である。動物には、家畜と野生動物がある。家畜は飼料で育てるので、その養分は作物に由来する。野生動物のほとんどは、魚介類である。すなわち、人間が摂取するリンの多くは、農地土壌に存在するリン、肥料として施用されるリン、海水中のリンに由来している。

地殻と海水中に存在する元素は、次の表のとおりである。「地殻」というのは、地球の表面の土のことであり、リンは土1tの中に平均で1.2kg存在している。一方、海水1tの中には、わずか0.062gしか存在していない。

地殻、海

植物はこの地殻中のリンを吸収利用し、海洋生物は、おもに海水中のリンを吸収利用している。次に、植物組織と土壌中の元素の濃度を示す。

キウイ

キウイフルーツからみると、窒素、カリ、カルシウムはたくさん必要だが簡単に手に入る。マグネシウムとイオウは十分にあるのであまりいらない。リンはけっこう要るのに、手に入れることがえらく難しい(=エネルギーコストが高い)。入手に必要なおおよそのエネルギーコストをみるために、組織濃度に比率(濃縮率)を掛けてみると(表の右端)、リンを入手するためのコストは3,600円、窒素221円、カリ144円、カルシウム31円、マグネシウム3円となり、リンが断トツにコストがかかる。さらに、植物の細胞は、培地中のリンを1,000~10,000倍の濃度勾配に逆らって吸収できることが知られている(物質は、濃度の高い方から低い方に流れる性質がある)。植物がリンを獲得するには、いかに多くのエネルギーが必要であるかがわかるであろう。

イクラ

上は、イクラ(サケの卵)の金属元素濃度と生物濃縮係数をみたものである。サケにとって、もっとも必要な金属元素はリンで、値段も3番目に高い。カリウム、マグネシウム、カルシウムも多く必要だが、ただ同然だ。ナトリウムは多すぎて、逆に捨てるためのコストがかかる。亜鉛と鉄は、量は少しでいいのだが、値段は高い。とくに、鉄はべらぼうに高価な材料だ。最近、海に鉄鋼スラグを置いて魚を増やそうとしているが、鉄鋼スラグを入れると生物が増える理由は、鉄とリンが豊富に含まれるからだ。キウイと同様に、濃度×濃縮係数/1,000を計算(表の右端)してみると、海の生物にとって、いかにリンの入手に多大なコストがかかるかがわかるであろう。キウイが土壌中からリンを吸収するには、カリウムの25倍のコストだったのに、サケが海水からリンを摂取するには、カリウムの16,000倍のコストがかかる。金属元素だけで見れば、海の生物はほとんどリンを獲得するために、海の中を動き回っているようなものだ。生物が海から陸地に進出したのは、リンの獲得が目的だったのであろう。

人間にとっては6番目の元素にすぎないリンが、地球の生物にとって、いかに重要で「高価」な元素であるのかがよくわかる。リンが地球上のバイオマスの限界量を決定すると考える学者もいる。理論的にはそうかもしれないが、地球儀を見ればわかるように、陸地で生物が生息していないところは、極地と砂漠だ。すなわち、生物の存在は温度と水に大きく左右される。リンは存在量が安定していて変動が小さいために、生物種に与えるインパクトはそれほど大きくない。一方、温度と水は変動が大きく、地球上で何度か起きた生物の大絶滅も、地殻変動(火山活動)や気象変動(隕石、温度)によると考えられている。(つづく)

文献

肥料を知る 土を知る、農山漁村文化協会、2010

原口・松浦、2004、生体金属支援機能科学と生物細胞全元素分析

肥料を知る土を知る―豊かな土つくりの基礎知識
農山漁村文化協会
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投稿者: jcmswordp

著述、企画、編集。農家が教えるシリーズなど

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