सामग्री चक्र: पोषक तत्व, कार्बन, नाइट्रोजन और सल्फर चक्र

सामग्री चक्र: पोषक तत्व, कार्बन, नाइट्रोजन और सल्फर चक्र!

पोषक चक्र:

इको-सिस्टम को कार्बन डाइऑक्साइड के अलावा अन्य पोषक तत्वों की आपूर्ति मुख्य रूप से मिट्टी से होती है, लेकिन बारिश और बर्फ में और धूल के रूप में हवा से कुछ हद तक।

कई पोषक तत्वों की आपूर्ति काफी सीमित है क्योंकि वे मिट्टी में और अन्य स्रोतों में कम आपूर्ति में हैं। पोषक तत्वों को इस तरह से चक्रित किया जाता है कि वे दोनों पौधों और जानवरों में शामिल हो जाते हैं, या फिर पौधे को मृत पौधे और जानवरों के अवशेषों के अपघटन द्वारा उगने के लिए उपलब्ध कराया जाता है।

सूत्रों से सिंक और वापस स्रोतों तक के मार्ग को मौलिक चक्र कहा जाता है, और वे विभिन्न तत्वों में भिन्न होते हैं। हम कार्बन, नाइट्रोजन और सल्फर के तीन सबसे महत्वपूर्ण चक्रों पर विचार करते हैं।

कार्बन चक्र:

कार्बन सभी कार्बनिक अणुओं का आधार है। यह हमारी आनुवंशिक सामग्री (डीएनए और आरएनए) और प्रोटीन बनाता है, जो जीवन के लिए आवश्यक हैं। कार्बन लगभग किसी भी अन्य अणु को बंधन करने की क्षमता के कारण इतना विशेष है। हमारे शरीर के भीतर प्रमुख तत्व कार्बन है।

कार्बन चक्र वह प्रक्रिया है जिसके माध्यम से कार्बन को हवा, जमीन, पौधों, जानवरों और जीवाश्म ईंधन के माध्यम से चक्रित किया जाता है। वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड (CO ₂ ) के रूप में बड़ी मात्रा में कार्बन मौजूद है। कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं (ग्लूकोज, जो भोजन है) बनाने के लिए प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है प्रक्रिया के दौरान हरे पौधों द्वारा साइकिल चलाया जाता है।

यह वह जगह है जहाँ हर हेटेरोट्रोफिक जीव का पोषण होता है। पशु पौधों के विपरीत करते हैं - वे श्वसन से अपशिष्ट उत्पाद के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड को हवा में वापस छोड़ देते हैं। (नोट: पौधे भोजन बनाने के लिए श्वसन से भी गुजरते हैं, लेकिन हवा में कार्बन डाइऑक्साइड का अधिकांश भाग हेटेरोट्रोफ़िक श्वसन से आता है)। डीकंपोजर, जब वे मृत कार्बनिक पदार्थों को तोड़ते हैं, तो हवा में कार्बन डाइऑक्साइड भी छोड़ते हैं।

डीकंपोज़र आवश्यक हैं क्योंकि उनके बिना, ग्रह पर सभी कार्बन अंततः मृत शवों और अन्य कचरा में बंद हो जाएंगे। क्षय कार्बन को खाद्य वेब में वापस जारी करने की अनुमति देता है। कार्बन जीवाश्म ईंधन, जैसे कोयला, पेट्रोलियम, और प्राकृतिक गैस में भी संग्रहित है।

जब इन्हें जलाया जाता है, तो कार्बन डाइऑक्साइड भी हवा में वापस छोड़ दिया जाता है। ज्वालामुखी और आग भी बड़ी मात्रा में CO2 को वायुमंडल में छोड़ती हैं। कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुल सकता है, जहां कुछ बाद में वापस वायुमंडल में वापस आ जाता है। बाकी को कैल्शियम कार्बोनेट बनाने के लिए लिया जा सकता है, जो प्रोटोजोअंस और प्रवाल के गोले, चट्टानों और कंकाल का निर्माण करता है।

कार्बन चक्र प्रक्रियाओं की एक जटिल श्रृंखला है जिसके माध्यम से अस्तित्व में सभी कार्बन परमाणु घूमते हैं। आपके शरीर में आज भी वही कार्बन परमाणुओं का उपयोग अनगिनत अन्य अणुओं में किया गया है जो समय से शुरू हुए थे। कुछ दशक पहले जली हुई लकड़ी कार्बन डाइऑक्साइड पैदा कर सकती थी जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से एक पौधे का हिस्सा बन गई।

जब आप उस पौधे को खाते हैं, तो लकड़ी का वही कार्बन जो जल गया था, वह आपका हिस्सा बन सकता है। कार्बन चक्र कार्बन परमाणुओं का महान प्राकृतिक पुनर्नवीनीकरण है। दुर्भाग्य से, इसके महत्व की सीमा शायद ही कभी पर्याप्त रूप से जोर देती है। कार्बन चक्र के समुचित कार्य के बिना, जीवन के हर पहलू को नाटकीय रूप से बदला जा सकता है।

सूर्य से ऊर्जा का उपयोग करते हुए, प्रकृति का कार्बन चक्र वायुमंडल से जंगल और पीछे की ओर जाता है। यहाँ दिया गया है कि यह कैसे काम करता है। पेड़ हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं जैसे वे बढ़ते हैं। वास्तव में, उनका लगभग आधा सूखा वजन यह अवशोषित कार्बन है। जैसे ही पुराने पेड़ मरते हैं और सड़ते हैं, या जंगल की आग में भस्म हो जाते हैं, उनके कार्बन को फिर से कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में हवा में छोड़ दिया जाता है। यह प्रकृति का कार्बन चक्र है।

जब जलाऊ लकड़ी का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है, तो प्राकृतिक कार्बन चक्र का हिस्सा हमारे घरों में लाया जाता है ताकि उन्हें गर्म किया जा सके। चूल्हा में आग लगने से पेड़ द्वारा संग्रहित सौर ऊर्जा निकल जाती है। यदि पूरे ईंधन चक्र पर विचार किया जाता है, तो एक साफ जलती हुई चिमनी आपके घर को किसी अन्य ईंधन विकल्प की तुलना में अधिक कुशलता से और कम पर्यावरणीय प्रभाव के साथ गर्म करेगी।

अन्य ईंधन विकल्प - तेल, गैस और कोयला - जीवाश्म ईंधन हैं, और जब वे जलाए जाते हैं, तो पुरानी कार्बन जो पृथ्वी के भीतर गहरे दफन हो गई थी, वायुमंडल में जारी की जाती है। जीवाश्म ईंधन के उपयोग से कार्बन डाइऑक्साइड की बढ़ती एकाग्रता ग्लोबल वार्मिंग, जलवायु परिवर्तन और हाल के वर्षों में हमारे द्वारा देखे गए असामान्य मौसम से जुड़ी हुई है।

एक लकड़ी की आग ग्लोबल वार्मिंग में योगदान नहीं करती है क्योंकि यदि अछूता छोड़ दिया जाए तो प्राकृतिक जंगल से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड नहीं छोड़ा जाएगा। गर्मी के लिए लकड़ी का उपयोग करने का अर्थ है कम जला हुआ जीवाश्म ईंधन, कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और एक स्वस्थ वातावरण।

नाइट्रोजन चक्र:

नाइट्रोजन का एक और महत्वपूर्ण पोषक तत्व चक्र है। नाइट्रोजन सभी जीवन के लिए एक महत्वपूर्ण महत्वपूर्ण तत्व है। प्रोटीन, जो सभी जीवित कोशिकाओं के घटक हैं, वजन द्वारा औसतन 16% नाइट्रोजन होते हैं। जीवन के लिए महत्वपूर्ण अन्य जटिल नाइट्रोजनयुक्त पदार्थ न्यूक्लिक एसिड और अमीनो शर्करा हैं। नाइट्रोजन की निरंतर आपूर्ति के बिना, पृथ्वी पर जीवन बंद हो जाता।

नाइट्रोजन चक्र कुछ हद तक कार्बन चक्र की तरह है, लेकिन कई महत्वपूर्ण अंतरों के साथ। भले ही पृथ्वी का 79% वायुमंडल नाइट्रोजन (N ₂ ) से बना है, लेकिन अधिकांश पौधों और जानवरों द्वारा यह निष्क्रिय गैस पूरी तरह से अनुपलब्ध है। यह वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड (0, 03%) की छोटी मात्रा के विपरीत है, जो पौधे के उगने के लिए आसानी से उपलब्ध है।

एक अपेक्षाकृत कुछ रोगाणु अकार्बनिक से कार्बनिक रूप में वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने में सक्षम हैं। इस तरह के सूक्ष्मजीवविज्ञानी निर्धारण औसत 140 से 700 मिलीग्राम / मी ² वर्ष है। बहुत उपजाऊ कृषि क्षेत्रों में यह 20000 मिलीग्राम / मी ² वर्ष से अधिक हो सकता है।

कई बैक्टीरिया, कवक और नीले-हरे शैवाल को नाइट्रोजन को ठीक करने में सक्षम माना जाता है। नाइट्रोजन स्थिरीकरण में वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सीधा समावेश फिक्सिंग जीवों के कार्बनिक शरीर में होता है। नाइट्रोजन फिक्सर, इन समूहों के केवल एक बहुत छोटे हिस्से का गठन करते हैं।

उन्हें इसमें विभाजित किया जा सकता है:

1. सहजीवी नाइट्रोजन फिक्सर, जो काफी हद तक बैक्टीरिया होते हैं, और जो फलियां (मटर और सेम परिवार के सदस्य) और कुछ अन्य फूलों वाले पौधों की जड़ों से जुड़े होते हैं, और

2. मुक्त रहने वाले नाइट्रोजन फिक्सर। जीनस राइज़ोबियम में वे जीवाणु शामिल होते हैं जो पिंड और सेम परिवार के सदस्यों की जड़ों पर विकसित होने वाले पिंडों में रहते हैं। वे मिट्टी में मौजूद हैं और ठीक जड़ों को संक्रमित करते हैं क्योंकि रोपे बढ़ते हैं। जड़ें एक विशेष नोड्यूल का निर्माण करती हैं जो राइजोबिया का निर्माण करती हैं, जिसमें बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अपनी कोशिकाओं के कार्बनिक नाइट्रोजन घटकों में बदल देते हैं।

चूंकि जीवाणु कोशिकाएं बहुत तेजी से मरती हैं, इसलिए यह नाइट्रोजन उच्च पौधों को उपलब्ध हो जाती है। तिपतिया घास और फलियों की फसलें वास्तव में नाइट्रोजन को मिट्टी में मिलाती हैं, जिसमें वे बड़े हो जाते हैं और महंगे उर्वरकों की आवश्यकता को समाप्त कर देते हैं। कई देशों में बैक्टीरिया को खोजने के लिए एक बड़ा वैज्ञानिक प्रयास चल रहा है जो अनाज अनाज फसलों के साथ एक समान जुड़ाव बना सकते हैं।

सहजीवी नाइट्रोजन फिक्सर स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र तक ही सीमित प्रतीत होते हैं और जलीय आवासों में नहीं पाए गए हैं, एक अपवाद एक समुद्री कीड़ा है जो जलमग्न लकड़ी पर हमला करता है। गैर सहजीवी नाइट्रोजन फिक्सेर्स में एरोबिक और एनारोबिक मुक्त जीवित बैक्टीरिया के साथ-साथ साइनोबैक्टीरिया दोनों हैं।

ये मिट्टी और समुद्री और ताजे पानी दोनों में पाए जाते हैं और इन वातावरणों की नाइट्रोजन सामग्री को काफी हद तक जोड़ सकते हैं। मिट्टी और पानी के लिए वायुमंडलीय नाइट्रोजन का एक अतिरिक्त लेकिन आम तौर पर मामूली स्रोत बिजली के तूफान हैं जिसमें विद्युत नाइट्रोजन रूपांतरण होता है।

नाइट्रोजन उत्पादक - उपभोक्ता खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करती है, जब पौधे मिट्टी के घोल से नाइट्रेट्स या अमोनियम आयन के रूप में लेते हैं। मिट्टी में बैक्टीरिया को विशेष रूप से बैक्टीरिया और कवक द्वारा पानी में प्रवेश करने वाली मिट्टी में नाइट्रेट को अमोनिया में परिवर्तित किया जा सकता है। इस तरह के रूपांतरण झीलों में कम ऑक्सीजन की स्थिति में भी होते हैं। प्रक्रिया को डिनिट्रिफिकेशन कहा जाता है। नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, बदले में, अपने स्वयं के प्रोटोप्लाज्म को संश्लेषित करने के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में अमोनिया नाइट्रोजन का उपयोग कर सकते हैं।

यह प्रक्रिया केवल धीरे-धीरे होती है, यदि बिल्कुल भी, अम्लीय परिस्थितियों में। पहले अमोनिया को जीवाणु जीनस नाइट्रोसोमोनस द्वारा नाइट्राइट में परिवर्तित किया जाता है, और नाइट्राइट को फिर दूसरे जीनस, नाइट्रोबैक्टर द्वारा नाइट्रेट में परिवर्तित किया जाता है। इस दो-चरण प्रक्रिया को नाइट्रिफिकेशन कहा जाता है। दोनों जीवाणु समूह इस ऑक्सीकरण प्रक्रिया से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं और फिर कार्बन डाइऑक्साइड को सेलुलर कार्बन में परिवर्तित करने के लिए कुछ ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

अंत में, नाइट्रेट को ऊपर ले जाने और उच्च पौधों और रोगाणुओं द्वारा प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड में परिवर्तित करने के बाद, यह चयापचय किया जाता है और चक्र के प्रमुख हिस्से में उस चयापचय (निर्जीव कार्बनिक नाइट्रोजन) के अपशिष्ट उत्पादों के रूप में वापस आ जाता है।

मिट्टी और पानी दोनों में कई हेटरोट्रॉफिक बैक्टीरिया और कवक इस कार्बनिक नाइट्रोजन समृद्ध सामग्री का उपयोग करते हैं, इसे परिवर्तित करते हैं और इसे अमोनियम नामक प्रक्रिया में अकार्बनिक अमोनिया के रूप में जारी करते हैं। चक्र के अन्य भागों में वायुमंडल में गैसीय नाइट्रोजन और नाइट्रिक ऑक्साइड की रिहाई शामिल है, हालांकि ये सीमित महत्व के हैं

सल्फर चक्र:

सल्फर जीवों के लिए एक महत्वपूर्ण पोषक तत्व है, जो कुछ अमीनो एसिड, प्रोटीन और अन्य जैव रासायनिक का प्रमुख घटक है। पौधे पर्यावरण से सरल खनिज यौगिकों को आत्मसात करके सल्फर के लिए अपनी पोषण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

यह ज्यादातर मिट्टी के पानी में घुलने वाले सल्फेट के रूप में होता है जो जड़ों द्वारा लिया जाता है, या गैसीय सल्फर डाइऑक्साइड के रूप में होता है जो वातावरण में पत्ते द्वारा अवशोषित होता है जहां वातावरण इस गैस से कुछ हद तक प्रदूषित होता है। जानवरों को सल्फर प्राप्त होता है जो उन्हें पौधों या अन्य जानवरों को खाने और सल्फर के अपने कार्बनिक रूपों को पचाने और आत्मसात करने से प्राप्त होता है, जो तब आवश्यक सल्फर युक्त जैव रासायनिक को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

कुछ स्थितियों में, विशेष रूप से सघन रूप से प्रबंधित कृषि में, सल्फर के जैविक रूप से उपयोगी रूपों की उपलब्धता पौधों की उत्पादकता के लिए एक सीमित कारक हो सकती है, और एक सल्फेट युक्त उर्वरक का आवेदन फायदेमंद साबित हो सकता है। सल्फर यौगिकों को महत्वपूर्ण पर्यावरणीय नुकसान के साथ भी जोड़ा जा सकता है, जब सल्फर डाइऑक्साइड वनस्पति को नुकसान पहुंचाता है, या जब सल्फाइड खनिजों से जुड़े अम्लीय जल निकासी पारिस्थितिकी तंत्र को नीचा दिखाते हैं।

सल्फर (एस) पर्यावरण में कई रासायनिक रूपों में हो सकता है। इनमें जैविक और खनिज रूप शामिल हैं, जो जैविक और अकार्बनिक दोनों प्रक्रियाओं द्वारा रासायनिक रूप से परिवर्तित हो सकते हैं। सल्फर डाइऑक्साइड एक गैस है जो वायुमंडल में पौधों के लिए विषाक्त हो सकती है, जो वायुमंडल में प्रति मिलियन एक भाग से भी कम है, और बड़े सांद्रता वाले जानवरों में।

वातावरण में SO2 के उत्सर्जन के कई प्राकृतिक स्रोत हैं, जैसे कि ज्वालामुखी विस्फोट और जंगल की आग। SO2 का बड़ा उत्सर्जन मानव गतिविधियों से भी जुड़ा हुआ है, विशेषकर कोयले के जलने और कुछ धातु के अयस्कों के प्रसंस्करण से।

वातावरण में, SO2 को सल्फेट के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, एक ऐसा आयन जो एक छोटे से कण के रूप में होता है जिसमें नकारात्मक चार्ज विद्युत चुम्बकीय रूप से संतुलित होते हैं, जैसे कि अमोनियम (NH ⁺ 4), कैल्शियम (Ca ⁺⁺ ), या हाइड्रोजन आयन (H ⁺ )। ये महीन कण बर्फ के क्रिस्टल के निर्माण के लिए संघनन नाभिक के रूप में काम कर सकते हैं, जो वायुमंडल से व्यवस्थित हो सकते हैं

जीवन का सबसे महत्वपूर्ण आधारभूत पदार्थ जल है, जो पंच पंचभूतों में से एक है। यह सीमित आपूर्ति में है। स्थलीय क्षेत्रों पर जीवित रूप लवण से मुक्त पानी पर निर्भर हैं -फ्रेश वाटर। सौर ऊष्मा के कारण जल महासागरों से वाष्पित हो जाता है और जल वाष्प के रूप में ऊपर चला जाता है, और जब यह भूमि क्षेत्रों में यात्रा करता है, तो जल या बर्फ के रूप में वाष्पीकरण होने पर वाष्प ठंडी हो जाती है। पृथ्वी और उसके वातावरण में कुल अनुमानित पानी की।