नाइट्रोजन चक्र (NITROGEN CYCLE IN HINDI)

नाइट्रोजन चक्र [ NITROGEN CYCLE IN HINDI ] जैव-भू-रासायनिक चक्र है नाइट्रोजन चक्र की प्रक्रिया में नाइट्रोजन यौगिकीकरण , नाइट्रीकरण , समावेश, अमोनीकरण और विनाइट्रीकरण है। ये प्रक्रियाएं कई चरणों में होती है।

नाइट्रोजन चक्र (NITROGEN CYCLE IN HINDI) इससे जुड़ी विस्तृत जानकारी दी गई है।

नाइट्रोजन चक्र क्या है?

नाइट्रोजन पौधों के लिए एक प्रमुख पोषक तत्व है। हालाँकि, वातावरण में प्रचुर मात्रा में नाइट्रोजन (78%) का उपयोग सीधे पौधों या जानवरों द्वारा नहीं किया जा सकता है।

नाइट्रोजन चक्र एक जैव-भू-रासायनिक प्रक्रिया है जिसके माध्यम से नाइट्रोजन को कई रूपों में परिवर्तित किया जाता है, जो लगातार वातावरण से मिट्टी में जीव में और वापस वायुमंडल में जाता है।

इसमें नाइट्रोजन यौगिकीकरण ,नाइट्रीकरण , विनाइट्रीकरण, क्षय और सड़न जैसी कई प्रक्रियाएं शामिल हैं।

नाइट्रोजन गैस कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों रूपों में मौजूद है। जीवित जीवों में कार्बनिक नाइट्रोजन मौजूद होता है, और वे अन्य जीवित जीवों के उपभोग से खाद्य श्रृंखला से गुजरते हैं।

वायुमंडल में नाइट्रोजन के अकार्बनिक रूप प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। यह नाइट्रोजन सहजीवी जीवाणुओं द्वारा पौधों को उपलब्ध कराया जाता है जो निष्क्रिय नाइट्रोजन को नाइट्राइट्स और नाइट्रेट्स जैसे प्रयोग करने योग्य रूप में परिवर्तित कर सकते हैं।

पारिस्थितिकी तंत्र में संतुलन बनाए रखने के लिए नाइट्रोजन विभिन्न प्रकार के परिवर्तन से गुजरती है। इसके अलावा, यह प्रक्रिया विभिन्न जीवोम तक फैली हुई है, जिसमें समुद्री नाइट्रोजन चक्र सबसे जटिल जैव-रासायनिक चक्रों में से एक है।

नाइट्रोजन चक्र का महत्व

नाइट्रोजन चक्र का महत्व इस प्रकार है:

• पौधों को नाइट्रोजन यौगिकों से क्लोरोफिल को संश्लेषित करने में मदद करता है।
• अक्रिय नाइट्रोजन गैस को जैव रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से पौधों के लिए उपयोगी रूप में परिवर्तित करने में मदद करता है।
• अमोनीकरण की प्रक्रिया में जीवाणु जंतु और पादप द्रव्य को अपघटित करने में सहायता करते हैं, जो परोक्ष रूप से पर्यावरण को शुद्ध करने में सहायता करता है।
• मिट्टी में नाइट्रेट और नाइट्राइट छोड़े जाते हैं, जो खेती के लिए आवश्यक पोषक तत्वों के साथ मिट्टी को समृद्ध करने में मदद करते हैं।
• नाइट्रोजन कोशिका का एक अभिन्न अंग है और यह कई महत्वपूर्ण यौगिकों और महत्वपूर्ण जैव-अणुओं का निर्माण करता है।
• नाइट्रोजन भी मानवीय गतिविधियों जैसे ईंधन के दहन और नाइट्रोजन उर्वरकों के उपयोग द्वारा चक्रित होती है। ये प्रक्रियाएं, वातावरण में नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के स्तर को बढ़ाती हैं। नाइट्रोजन युक्त उर्वरक झीलों और नदियों में बह जाते हैं और इसके परिणामस्वरूप सुपोषण होता है।

नाइट्रोजन चक्र के चरण

नाइट्रोजन चक्र की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं – नाइट्रोजन यौगिकीकरण , नाइट्रीकरण , समावेश, अमोनीकरण और विनाइट्रीकरण । ये प्रक्रियाएं कई चरणों में होती है।

नाइट्रोजन यौगिकीकरण प्रक्रिया

यह नाइट्रोजन चक्र का प्रारंभिक चरण है। यहाँ, वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) जो मुख्य रूप से एक निष्क्रिय रूप में उपलब्ध है, प्रयोग करने योग्य रूप -अमोनिया (NH₃) में परिवर्तित हो जाती है।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया के दौरान, नाइट्रोजन गैस का निष्क्रिय रूप मुख्य रूप से वर्षा के माध्यम से वातावरण और सतही जल से मिट्टी में जमा होता है। बाद में, नाइट्रोजन में कई परिवर्तन होते हैं, जिसमें दो नाइट्रोजन परमाणु अलग हो जाते हैं और हाइड्रोजन के साथ मिलकर अमोनिया (NH₄) बनाते हैं।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण की पूरी प्रक्रिया सहजीवी जीवाणुओं द्वारा पूरी की जाती है जिन्हें डायज़ोट्रोफ़्स के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया में एजोटोबैक्टर और राइजोबियम की भी प्रमुख भूमिका होती है। इन जीवाणुओं में एक नाइट्रोजनेज एंजाइम होता है जो अमोनिया बनाने के लिए हाइड्रोजन के साथ गैसीय नाइट्रोजन को मिलाने की क्षमता रखता है।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण या तो वायुमंडलीय निर्धारण द्वारा हो सकता है- जिसमें उच्च तापमान और दबाव की स्थिति में अमोनिया का निर्माण करके बिजली या औद्योगिक निर्धारण शामिल है। यह मानव निर्मित प्रक्रियाओं के माध्यम से भी तय किया जा सकता है, मुख्य रूप से औद्योगिक प्रक्रियाएं जो अमोनिया और नाइट्रोजन युक्त उर्वरक बनाती हैं

नाइट्रोजन स्थिरीकरण के प्रकार

वायुमंडलीय निर्धारण: एक प्राकृतिक घटना जहां बिजली की ऊर्जा नाइट्रोजन को नाइट्रोजन ऑक्साइड में तोड़ देती है और फिर पौधों द्वारा उपयोग की जाती है।

औद्योगीकृत नाइट्रोजन स्थिरीकरण: यह एक मानव निर्मित विकल्प है जो अमोनिया के उपयोग से नाइट्रोजन स्थिरीकरण में सहायता करता है। अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के सीधे संयोजन से उत्पन्न होता है और बाद में इसे यूरिया जैसे विभिन्न उर्वरकों में परिवर्तित किया जाता है।

जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण: हम पहले से ही जानते हैं कि नाइट्रोजन सीधे हवा से पौधों और जानवरों के लिए उपयोग करने योग्य नहीं है। राइजोबियम और नीले-हरे शैवाल जैसे बैक्टीरिया नाइट्रोजन के अनुपयोगी रूप को अन्य यौगिकों में बदल देते हैं जो अधिक आसानी से उपयोग करने योग्य होते हैं। ये नाइट्रोजन यौगिक इन रोगाणुओं द्वारा मिट्टी में स्थिर हो जाते हैं।

• नाइट्रीकरण

इस प्रक्रिया में मिट्टी में बैक्टीरिया की उपस्थिति से अमोनिया नाइट्रेट में बदल जाती है। नाइट्रोसमोनास जीवाणु प्रजातियों की सहायता से अमोनिया के ऑक्सीकरण से नाइट्राइट बनते हैं। बाद में, उत्पादित नाइट्राइट्स को नाइट्रोबैक्टर द्वारा नाइट्रेट्स में परिवर्तित कर दिया जाता है। यह रूपांतरण बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि अमोनिया गैस पौधों के लिए विषैली होती है।

नाइट्रीकरण की प्रक्रिया में शामिल प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

2NH₄+ + 3O₂ → 2NO₂^– + 4H+ + 2H₂O

2NO₂^– + O₂ → 2NO₃^–

• समावेश

प्राथमिक उत्पादक – पौधे अपनी जड़ों की मदद से मिट्टी से नाइट्रोजन यौगिक लेते हैं, जो अमोनिया, नाइट्राइट आयन, नाइट्रेट आयन या अमोनियम आयनों के रूप में उपलब्ध होते हैं और पौधे और पशु प्रोटीन के निर्माण में उपयोग किए जाते हैं। इस तरह, यह खाद्य जाल में प्रवेश करता है जब प्राथमिक उपभोक्ता पौधों को खाते हैं।

• अमोनीकरण

जब पौधे या जानवर मर जाते हैं, तो कार्बनिक पदार्थों में मौजूद नाइट्रोजन को वापस मिट्टी में छोड़ दिया जाता है। मिट्टी में मौजूद डीकंपोजर, अर्थात् बैक्टीरिया या कवक, कार्बनिक पदार्थों को वापस अमोनियम में परिवर्तित कर देते हैं। अपघटन की यह प्रक्रिया अमोनिया का उत्पादन करती है, जिसका उपयोग आगे अन्य जैविक प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है।

विनाइट्रीकरण

विनाइट्रीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें नाइट्रोजन यौगिक नाइट्रेट (NO₃^–) को गैसीय नाइट्रोजन (N) में परिवर्तित करके वायुमंडल में वापस आ जाते हैं। नाइट्रोजन चक्र की यह प्रक्रिया अंतिम चरण है और ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होती है। विनाइट्रीकरण जीवाणु प्रजातियों- क्लोस्ट्रीडियम और स्यूडोमोनास द्वारा किया जाता है, जो ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए नाइट्रेट को संसाधित करेगा और उपोत्पाद के रूप में मुक्त नाइट्रोजन गैस देगा।

निष्कर्ष

• वातावरण में नाइट्रोजन प्रचुर मात्रा में है, लेकिन यह पौधों या जानवरों के लिए अनुपयोगी है जब तक कि इसे नाइट्रोजन यौगिकों में परिवर्तित नहीं किया जाता है।
• नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को नाइट्रोजन यौगिकों में स्थिर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं जिनका पौधों द्वारा उपयोग किया जा सकता है।
• पौधे अपनी जड़ों के माध्यम से मिट्टी से उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों को अवशोषित करते हैं। फिर, इन नाइट्रोजन यौगिकों का उपयोग कोशिका में प्रोटीन और अन्य यौगिकों के उत्पादन के लिए किया जाता है।
• जानवर इन पौधों या अन्य जानवरों का उपभोग करके नाइट्रोजन को आत्मसात करते हैं जिनमें नाइट्रोजन होता है। मनुष्य इन पौधों और जानवरों से प्रोटीन का उपभोग करता है और फिर, नाइट्रोजन हमारे सिस्टम में आत्मसात हो जाता है।
• नाइट्रोजन चक्र के अंतिम चरण के दौरान, बैक्टीरिया और कवक कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने में मदद करते हैं, जहां नाइट्रोजन यौगिक मिट्टी में घुल जाते हैं जो पौधों द्वारा फिर से उपयोग किया जाता है।
• फिर कुछ जीवाणु इन नाइट्रोजनी यौगिकों को मिट्टी में बदल देते हैं और इसे नाइट्रोजन गैस में बदल देते हैं। अंत में, यह वायुमंडल में वापस चला जाता है।

प्रक्रियाओं के ये सेट लगातार दोहराते हैं और इस प्रकार वातावरण में नाइट्रोजन का प्रतिशत बनाए रखते हैं