नाइट्रोजन चक्र की परिभाषा नाइट्रोजन चक्र पृथ्वी के जीवित और निर्जीव प्रणालियों के माध्यम से नाइट्रोजन परमाणुओं के चक्र को संदर्भित करता है। पृथ्वी पर जीवन के लिए नाइट्रोजन चक्र महत्वपूर्ण है। चक्र के माध्यम से, वायुमंडलीय नाइट्रोजन को एक ऐसे रूप में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें पौधे नए प्रोटीन में शामिल हो सकते हैं।
नाइट्रोजन चक्र समझाया गया
परमाणु संलयन की प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन मूल रूप से तारों के दिलों में बनी थी। जब प्राचीन सितारों में विस्फोट हुआ, तो उन्होंने पूरे ब्रह्मांड में नाइट्रोजन युक्त गैसों को प्रवाहित किया। जब पृथ्वी का गठन किया गया था, नाइट्रोजन गैस उसके वायुमंडल में मुख्य घटक था।आज, पृथ्वी का वायुमंडल लगभग 78% नाइट्रोजन, लगभग 21% ऑक्सीजन और लगभग 1% अन्य गैसें हैं। यह एक आदर्श संतुलन है क्योंकि बहुत अधिक ऑक्सीजन वास्तव में कोशिकाओं के लिए विषाक्त हो सकता है। इसके अलावा, ऑक्सीजन ज्वलनशील है। दूसरी ओर, नाइट्रोजन अपने गैसीय रूप में निष्क्रिय और हानिरहित है।हालांकि, नाइट्रोजन गैस पौधों और जानवरों के लिए उनकी कोशिकाओं में उपयोग के लिए सुलभ नहीं है।
नाइट्रोजन चक्र के चरण
नाइट्रोजन चक्र पूरे ग्रह में अपनी गतिशीलता में कई चरणों से गुजरता है। ये चरण हैं:
नाइट्रीकरण
नाइट्रिफिकेशन में, मिट्टी के जीवाणुओं का एक मेजबान अमोनिया को नाइट्रेट में बदलने में भाग लेता है – नाइट्रोजन का वह रूप जो पौधों और जानवरों द्वारा उपयोग किया जा सकता है। इसके लिए दो चरणों की आवश्यकता होती है, दो अलग-अलग प्रकार के जीवाणुओं द्वारा किया जाता है।सबसे पहले, मिट्टी के जीवाणु जैसे नाइट्रोसोमोनस या नाइट्रोकोकस अमोनिया को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में बदलते हैं। फिर नाइट्रोबैक्टर नामक मिट्टी के जीवाणु का एक और प्रकार, नाइट्रेट बनाने के लिए एक तीसरा ऑक्सीजन परमाणु जोड़ता है।
ये जीवाणु पौधों और जानवरों के लिए अमोनिया को उनके दिलों की अच्छाई से नहीं बदलते हैं। बल्कि, वे “केमोट्रोफ़्स” हैं जो अस्थिर रसायनों से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं। ऑक्सीजन के साथ नाइट्रोजन का चयापचय करके, वे अपनी स्वयं की जीवन प्रक्रियाओं को शक्ति प्रदान करने के लिए ऊर्जा प्राप्त करते हैं।इस प्रक्रिया को जानवरों द्वारा किए गए कोशिकीय श्वसन के लिए एक मोटे (और बहुत कम कुशल) एनालॉग के रूप में माना जा सकता है, जो कार्बन-हाइड्रोजन बॉन्ड से ऊर्जा निकालते हैं और प्रक्रिया के अंत में कार्बन डाइऑक्साइड को उपजाने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।
नाइट्रेट – बैक्टीरिया प्रतिक्रियाओं के इस महत्वपूर्ण स्ट्रिंग का अंतिम उत्पाद – कृत्रिम रूप से बनाया जा सकता है, और कई मिट्टी उर्वरकों में मुख्य घटक हैं। आप वास्तव में “नाइट्रेट उर्वरक” के रूप में संदर्भित ऐसे उर्वरक को सुन सकते हैं, नाइट्रेट्स से भरी मिट्टी को पंप करके, ऐसे उर्वरक पौधों को बड़ी तेज़ी से विकसित करने की अनुमति देते हैं, जिस पर नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया अपने काम करते हैं!दिलचस्प बात यह है कि उच्च ऊर्जा वाले वातावरण जैसे बिजली के हमले और ज्वालामुखी विस्फोट, नाइट्रोजन गैस को सीधे नाइट्रेट्स में बदल सकते हैं – लेकिन आधुनिक पारिस्थितिकी प्रणालियों को अपने दम पर स्वस्थ रखने के लिए यह पर्याप्त नहीं है!
मिलाना
नाइट्रोजन आत्मसात में, पौधे अंततः मिट्टी के जीवाणुओं द्वारा बनाए गए नाइट्रेट्स का उपभोग करते हैं और उनका उपयोग जीवन के लिए न्यूक्लियोटाइड, अमीनो एसिड और अन्य महत्वपूर्ण रसायनों को बनाने के लिए करते हैं।पौधे अपनी जड़ों के माध्यम से नाइट्रेट्स लेते हैं और खरोंच से अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड बनाने के लिए उनका उपयोग करते हैं। पौधे खाने वाले जानवर फिर इन अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड का उपयोग अपनी कोशिकाओं में करने में सक्षम हैं।
Ammonification
अब हमने वायुमंडल से नाइट्रोजन को पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया है।
क्योंकि वायुमंडल में बहुत अधिक नाइट्रोजन है, ऐसा लग सकता है कि यह प्रक्रिया वहां रुक सकती है – लेकिन वायुमंडल की आपूर्ति अनंत नहीं है, और पौधे और पशु कोशिकाओं के अंदर नाइट्रोजन रखने से अंततः हमारी मिट्टी, हमारे वायुमंडल में बड़े बदलाव होंगे, और हमारे पारिस्थितिकी तंत्र!सौभाग्य से, ऐसा नहीं होता है। हमारे जैसे मजबूत पारिस्थितिकी तंत्र में, कहीं भी उस ऊर्जा को एक कार्बनिक रसायन बनाने में डाल दिया गया है, जीवन का एक और रूप है जो उन रासायनिक बंधनों को तोड़कर उस ऊर्जा को निकालने की प्रतीक्षा कर रहा है।
मिट्टी के जीवाणुओं द्वारा “अम्मोनीकरण” नामक एक प्रक्रिया की जाती है जो मृत पौधों और जानवरों को विघटित करती है। इस प्रक्रिया के दौरान, ये डीकंपोजर अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड को नाइट्रेट्स और अमोनिया में तोड़ देते हैं और उन यौगिकों को वापस मिट्टी में छोड़ देते हैं।वहाँ, अमोनिया पौधों और नाइट्राइजिंग बैक्टीरिया द्वारा फिर से लिया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, अमोनिया को विकृतीकरण की प्रक्रिया के माध्यम से वायुमंडलीय नाइट्रोजन में वापस परिवर्तित किया जा सकता है।
अनाइट्रीकरण
नाइट्रोजन चक्र के अंतिम चरण में, एनारोबिक बैक्टीरिया नाइट्रेट्स को वापस नाइट्रोजन गैस में बदल सकते हैं।नाइट्रोजन गैस को अमोनिया में बदलने की प्रक्रिया की तरह यह प्रक्रिया ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होनी चाहिए। जैसे कि यह अक्सर मिट्टी में गहरा होता है, या गीले वातावरण में, जहां कीचड़ और मच्छी खाड़ी में ऑक्सीजन रखती है।कुछ पारिस्थितिक तंत्रों में, यह विकृतीकरण मिट्टी में नाइट्रोजन यौगिकों को खतरनाक स्तर तक निर्माण करने से रोकने के लिए एक मूल्यवान प्रक्रिया है।
नाइट्रोजन जीवन के लिए एक आवश्यक घटक है जैसा कि हम जानते हैं। इसके अद्वितीय रासायनिक संबंध गुण इसे डीएनए और आरएनए न्यूक्लियोटाइड जैसी संरचनाएं बनाने की अनुमति देते हैं, और अमीनो एसिड जिसमें से प्रोटीन का निर्माण होता है। नाइट्रोजन के बिना, ये अणु मौजूद नहीं हो पाएंगे।यह सोचा था कि पहला न्यूक्लियोटाइड और अमीनो एसिड प्रारंभिक पृथ्वी की अस्थिर परिस्थितियों में स्वाभाविक रूप से बनता है, जहां बिजली के हमले जैसे ऊर्जा नाइट्रोजन और अन्य परमाणुओं पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं और जटिल संरचनाओं का निर्माण कर सकते हैं।
इस प्रक्रिया ने स्वाभाविक रूप से आत्म-प्रतिकृति कार्बनिक रसायनों का उत्पादन किया हो सकता है – लेकिन प्रजनन और विकसित करने के लिए, जीवन को यह पता लगाने की आवश्यकता है कि मांग पर इन नाइट्रोजन यौगिकों को कैसे बनाया जाए।आज, “नाइट्रोजन फिक्सर” वे जीव हैं जो वायुमंडल से नाइट्रोजन गैस को नाइट्रोजन यौगिकों में बदल सकते हैं जिनका उपयोग अन्य जीव न्यूक्लिक एसिड, अमीनो एसिड और अधिक उत्पादन करने के लिए कर सकते हैं। ये नाइट्रोजन फिक्सर पारिस्थितिक तंत्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं, जिनके बिना कृषि नहीं हो सकती है।
प्राचीन लोगों ने सीखा कि अगर वे नाइट्रोजन-फिक्सिंग वाली फसलों को नाइट्रोजन-फिक्सिंग वाली फसलों के साथ वैकल्पिक नहीं करते, तो उनके खेत परती हो जाएंगे और विकास का समर्थन नहीं कर पाएंगे। आज, अधिकांश कृत्रिम उर्वरकों में मिट्टी को अधिक उपजाऊ बनाने के लिए उनके मुख्य घटक के रूप में जीवन देने वाले नाइट्रोजन यौगिक होते हैं।
बहुत ज्यादा नाइट्रोजन का खतरा
जबकि पौधे और पशु जीवन के लिए नाइट्रोजन का महत्व मीटर हो सकता है
द थ्री सिस्टर्स
अमेरिकी मूल-निवासियों की कुछ जनजातियाँ पारंपरिक रूप से तीन फ़सलों को एक साथ उगाती हैं – मकई, फलियाँ और स्क्वैश।अक्सर “तीन बहनों” के रूप में जाना जाता है, यह फसल संयोजन कई कारणों से सरल है। एक के लिए, संयोजन में इन तीन पौधों को खाने से मानव को सभी आवश्यक अमीनो एसिड युक्त प्रोटीन प्रदान होता है।
दूसरे के लिए, इसमें नाइट्रोजन-फिक्सिंग संयंत्र – सेम शामिल है।फलियों की जड़ों में राइजोबियम नोड्यूल होते हैं, जिनमें बैक्टीरिया होते हैं जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को एक ऐसे रूप में परिवर्तित कर सकते हैं जो मिट्टी के बैक्टीरिया और अंततः, पौधों द्वारा उपयोग करने योग्य है।खेतों में मछली को दफनाने की तरह, मकई और स्क्वैश के साथ बढ़ती सेम का आश्वासन है कि नए पौधों को उगाने के लिए मिट्टी बहुत कम नहीं हो जाती है। यहां तक कि मकई या स्क्वैश की एक भी फसल नाइट्रोजन-फिक्सिंग बीन्स के साथ बेहतर हो सकती है, क्योंकि उनके राइजोबियम बैक्टीरिया आसपास की मिट्टी का पोषण करते हैं!
कृत्रिम उर्वरक
मनुष्य ने पहले प्राकृतिक नाइट्रोजन युक्त पदार्थों जैसे कि मृत मछली और पशु खाद का उपयोग करके अपनी फसलों को निषेचित करना शुरू किया। जानवरों के जीवन के इन अपशिष्ट उत्पादों में प्रोटीन, अमीनो एसिड और न्यूक्लियोटाइड होते हैं जो मिट्टी के बैक्टीरिया और पौधों को विकसित करने के लिए उपयोग कर सकते हैं।आज, मनुष्यों ने औद्योगिक प्रक्रियाओं की खोज की है जो मिट्टी के जीवाणुओं द्वारा उत्पादित की तरह ही अमोनिया को नाइट्रेट में बदल सकते हैं। पौधे इन नाइट्रेट्स का सीधे उपयोग कर सकते हैं, और मानव उद्योग उन्हें बड़ी मात्रा में उत्पादन कर सकते हैं।
दुर्भाग्य से, नाइट्रोजन चक्र पर मानव प्रभाव पर्यावरण में परिवर्तन करता है, जिसके अनपेक्षित परिणाम हो सकते हैं। जैसे कृत्रिम नाइट्रेट फसलों की तरह “अच्छे” पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देते हैं, वैसे ही वे “खराब” पौधों और शैवाल के विकास को भी बढ़ावा दे सकते हैं जो विषाक्त पदार्थों और अन्य जीवन रूपों का उत्पादन करते हैं।यह विशेष रूप से समस्याग्रस्त हो सकता है जब कृत्रिम उर्वरकों को खेत और झीलों से वर्षा के पानी द्वारा नदियों और झीलों में ले जाया जाता है। इसका परिणाम विषाक्त शैवाल की वृद्धि हो सकती है जो आर्द्रभूमि का गला घोंट सकता है और यहां तक कि मानव पीने के पानी में भी मिल सकता है।
आज हम आपको इस पोस्ट के माध्यम से नाइट्रोजन चक्र की जानकारी बता रहे है। हम आशा करते है कि नाइट्रोजन चक्र की जानकारी आपके लिए लाभदायक सिद्ध होगी। अगर नाइट्रोजन चक्र की जानकारी आपको अच्छी लगे तो इस पोस्ट को शेयर करे।