प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र (Nitrogen Cycle in Nature)

प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र:

वह चक्रीय प्रक्रिया जिसके द्वारा जीवमंडल के सजीव और निर्जीव घटकों (जैसे वातावरण, मिट्टी, पानी, पौधों और जानवरों) के माध्यम से नाइट्रोजन तत्व लगातार परिचालित होता है, प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र कहलाता है। सरल शब्दों में प्रकृति में नाइट्रोजन के संचलन को नाइट्रोजन चक्र कहते हैं। वायुमंडल की नाइट्रोजन गैस नाइट्रोजन यौगिक जैसे नाइट्रेट देने के लिए नियत होती है जो मिट्टी और पानी में चली जाती है। मिट्टी और पानी से, ये नाइट्रोजन यौगिक पौधों द्वारा अवशोषित किए जाते हैं जो उन्हें संयंत्र प्रोटीन में बदल देते हैं। पशु इन पौधों को भोजन के रूप में खाते हैं और संयंत्र प्रोटीन को पशु प्रोटीन में परिवर्तित करते हैं। मृत पौधों और जानवरों का क्षय (या अपघटन) अमोनिया पैदा करता है। अमोनिया का ऑक्सीकरण नाइट्राइट में और अंत में नाइट्रेट में होता है जो मिट्टी और पानी में चला जाता है। इनमें से कुछ नाइट्रेट नाइट्रोजन गैस बनाने के लिए विघटित हो जाते हैं जो वायुमंडल में वापस चली जाती है और चक्र पूरा हो जाता है। मिट्टी और पानी में शेष नाइट्रेट पौधों द्वारा फिर से अवशोषित कर लिए जाते हैं और चक्र दोहराया जाता है।

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प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र में निम्नलिखित चरण होते हैं:

(1) वायुमंडलीय नाइट्रोजन गैस नाइट्रेट जैसे नाइट्रोजन यौगिकों में नियत होती है। नाइट्रोजन का स्थिरीकरण कई प्रकार से होता है। फलीदार पौधे की जड़ों में उपस्थित राइजोबियम जीवाणु वायुमंडलीय नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करते हैं। अलनस और जिन्कगो जैसे गैर-फलीदार पौधे भी वायुमंडलीय नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करते हैं। नील-हरित शैवाल द्वारा नाइट्रोजन भी नियत किया जाता है। बिजली जैसी वायुमंडलीय घटना भी मिट्टी में नाइट्रेट बनाने के लिए हवा की नाइट्रोजन गैस को नियत करती है। कृत्रिम तरीकों या औद्योगिक तरीकों जैसे हैबर की प्रक्रिया का उपयोग नाइट्रोजन गैस को नियत करने और नाइट्रोजन यौगिकों को बनाने के लिए भी किया जाता है जो मिट्टी में उर्वरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

(2) पौधे मिट्टी और पानी से नाइट्रेट जैसे नाइट्रोजन यौगिकों को अवशोषित करते हैं और उन्हें संयंत्र प्रोटीन और अन्य कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित करते हैं जो पौधों के जीवद्रव्य (जीवित पदार्थ) का निर्माण करते हैं।

(3) पौधे भोजन के रूप में जानवरों द्वारा खाए जाते हैं। संयंत्र प्रोटीन के एक भाग का उपयोग पशुओं का मांस या पशु प्रोटीन बनाने में किया जाता है। इस प्रकार संयंत्र जीवद्रव्य जंतु जीवद्रव्य में परिवर्तित हो जाता है। जानवरों द्वारा खाए जाने वाले संयंत्र प्रोटीन का शेष भाग मूत्र में यूरिया के रूप में उत्सर्जित होता है जो वापस मिट्टी में चला जाता है। उपरोक्त चर्चा से, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि पौधों और जानवरों के शरीर में मुख्य रूप से प्रोटीन होते हैं जिनमें नाइट्रोजन तत्व होते हैं।

(4) जब पौधे और जानवर मर जाते हैं, तो मिट्टी में मौजूद डीकंपोजर मृत पौधों और जानवरों के प्रोटीन को अमोनिया में विघटित कर देते हैं। इस प्रक्रिया को अमोनीकरण कहा जाता है। जानवरों के मूत्र में मौजूद यूरिया भी सूक्ष्मजीवों द्वारा अमोनिया में बदल जाता है।

(5) इस प्रकार बनने वाली अमोनिया को पहले नाइट्राइट्स में और फिर नाइट्रेट्स में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की क्रिया द्वारा परिवर्तित किया जाता है। नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया में वास्तव में दो अवयव नाइट्रोसोमोनास और नाइट्रोबैक्टर होते हैं। नाइट्रोसोमोनस बैक्टीरिया अमोनिया को नाइट्राइट (NO2) में ऑक्सीकृत करते हैं और फिर नाइट्रोबैक्टर बैक्टीरिया नाइट्राइट (NO2) को नाइट्रेट्स (NO3) में ऑक्सीकृत करते हैं। इस दो-चरणीय प्रक्रिया को नाइट्रिफिकेशन कहा जाता है। अमोनिया के ऑक्सीकरण से बनने वाले नाइट्रेट मिट्टी में चले जाते हैं। ये नाइट्रेट्स फिर से पौधों द्वारा अवशोषित कर लिए जाते हैं और यह चक्र दोहराया जाता है।

(6) मिट्टी में स्यूडोमोनास नामक डिनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया होते हैं। नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया द्वारा निर्मित और मिट्टी में मौजूद कुछ नाइट्रेट्स मिट्टी के डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा मुक्त नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित हो जाते हैं जो वापस वायुमंडल में चले जाते हैं (जहां से यह शुरू में आया था)। और नाइट्रोजन चक्र बार-बार दोहराया जाता है।

नाइट्रोजन चक्र एक आदर्श चक्र है:

जीवमंडल में नाइट्रोजन चक्र को एक आदर्श चक्र कहा जाता है क्योंकि यह वातावरण, मिट्टी और पानी में नाइट्रोजन की कुल मात्रा को स्थिर रखता है। एनपीके और यूरिया जैसे रासायनिक नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों का उपयोग भी मिट्टी के पोषक तत्वों और नाइट्रोजन चक्र को बनाए रखने में मदद करता है (एनपीके नाइट्रोजन, फॉस्फोरस और पोटेशियम युक्त मिश्रित उर्वरक है)। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मिट्टी में मौजूद कुछ नाइट्रोजन यौगिक हर साल तलछटी चट्टानों के भीतर बंद हो जाते हैं ताकि वे जीवमंडल में परिसंचरण के लिए नाइट्रोजन चक्र के लिए उपलब्ध न हों। नाइट्रोजन यौगिकों का यह नुकसान दो प्रक्रियाओं- ज्वालामुखी विस्फोट और तलछटी चट्टानों के क्षरण से पूरा होता है। ये दोनों प्रक्रियाएं पृथ्वी से नाइट्रोजन को वापस परिसंचारी पूल में छोड़ती हैं।

अत्यधिक नाइट्रोजन स्थिरीकरण के खतरे:

वायुमंडलीय नाइट्रोजन के औद्योगिक स्थिरीकरण के आविष्कार के बाद से नाइट्रोजन चक्र में असंतुलन का खतरा दिन-ब-दिन बढ़ता जा रहा है। इन दिनों उद्योग में नाइट्रोजन उर्वरकों को तैयार करने के लिए बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन का निर्धारण किया जा रहा है। स्थिर किया जा रहा नाइट्रोजन प्राकृतिक प्रक्रिया द्वारा विनाइट्रीकरण की तुलना में बहुत अधिक है। इसलिए, नाइट्रोजन उर्वरकों की अधिकता को तालाबों, झीलों और नदियों जैसे जलाशयों में ले जाया जाता है। नदियों और झीलों में नाइट्रोजन यौगिकों की बढ़ी हुई मात्रा शैवाल और अन्य फाइटोप्लांकटन (पादप प्लवक) जैसी अवांछनीय वनस्पतियों की वृद्धि को बढ़ाती है। ये शैवाल पानी को ऑक्सीजन रहित करते हैं। झील के पानी या नदी के पानी में ऑक्सीजन की मात्रा कम होने के कारण मछली जैसे जलीय जंतु ऐसे पानी में ज्यादा समय तक जीवित नहीं रह पाते हैं।

नाइट्रोजन चक्र और कार्बन चक्र के बीच अंतर:

कार्बन और नाइट्रोजन चक्रों के बीच कुछ महत्वपूर्ण अंतर हैं-

  1. सभी उत्पादक सीधे कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं, जबकि केवल कुछ प्रोकैरियोट्स ही नाइट्रोजन का उपयोग कर सकते हैं।
  2. कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग और विमोचन एक ही जीव द्वारा किया जाता है, अर्थात् उत्पादक, जबकि विभिन्न जीवों द्वारा नाइट्रोजन का उपयोग और विमोचन किया जाता है।
  3. कार्बन चक्र के विपरीत, नाइट्रोजन चक्र मुख्य रूप से जीवाणु द्वारा पूरा किया जाता है।

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