नाइट्रोजन चक्र एक जैव-भू-रासायनिक चक्र है जिसके माध्यम से नाइट्रोजन को विभिन्न रासायनिक रूपों में परिवर्तित किया जाता है क्योंकि यह वातावरण, स्थलीय और समुद्री पारिस्थितिक तंत्र के बीच फैलता है। नाइट्रोजन रूपांतरण जैविक या भौतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जा सकता है।
नाइट्रोजन चक्र में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में नाइट्रिफिकेशन, डिनाइट्रिफिकेशन, फिक्सेशन और अम्मोनीफिकेशन शामिल हैं। पृथ्वी के अधिकांश वायुमंडल नाइट्रोजन है। यह 78% के लिए जिम्मेदार है जो इसे नाइट्रोजन का प्रमुख स्रोत बनाता है। हालांकि, वायुमंडलीय नाइट्रोजन की जैविक उपयोग के लिए सीमित उपलब्धता है। इससे कई प्रकार के पारिस्थितिक तंत्रों में प्रयोग करने योग्य नाइट्रोजन की कमी हो जाती है।
पारिस्थितिकीविदों के लिए नाइट्रोजन चक्र बहुत रुचि का है क्योंकि नाइट्रोजन की उपलब्धता महत्वपूर्ण पारिस्थितिक तंत्र प्रक्रियाओं जैसे कि अपघटन और प्राथमिक उत्पादन की दर को प्रभावित कर सकती है। मानव गतिविधियों जैसे जीवाश्म ईंधन का दहन, कृत्रिम नाइट्रोजन उर्वरक का उपयोग, और अपशिष्ट जल में नाइट्रोजन की रिहाई ने वैश्विक नाइट्रोजन चक्र को बहुत बदल दिया है। वैश्विक नाइट्रोजन चक्र का मानव परिवर्तन प्राकृतिक पर्यावरण की प्रणाली और मानव स्वास्थ्य को भी नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है।
नाइट्रोजन चक्र प्रक्रियाएं
नाइट्रोजन पर्यावरण में विभिन्न रासायनिक रूपों जैसे कार्बनिक नाइट्रोजन, नाइट्राइट (NO - 2 ) , अमोनियम (NH 4+ ), नाइट्रस ऑक्साइड (N 2 O), नाइट्रेट (NO 3 ), अकार्बनिक नाइट्रोजन गैस (N 2 ) या नाइट्रिक ऑक्साइड (NO)।
कार्बनिक नाइट्रोजन ह्यूमस, एक जीवित जीव या कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के मध्यवर्ती उत्पादों के रूप में हो सकता है। नाइट्रोजन चक्र प्रक्रियाएं नाइट्रोजन को एक रूप से दूसरे रूप में बदलना है। इनमें से कई प्रक्रियाएं रोगाणुओं द्वारा नाइट्रोजन या फसल ऊर्जा को संचित करने के प्रयास में संचालित की जाती हैं। उदाहरण के लिए, पौधों द्वारा उपयोग के लिए मिट्टी में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा जानवरों के मूत्र में नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट को तोड़ दिया जाता है।
नाइट्रोजन नियतन
नाइट्रोजन गैस का औद्योगिक, जैविक और वायुमंडलीय प्रक्रियाओं के माध्यम से नाइट्राइट और नाइट्रेट में रूपांतरण नाइट्रोजन निर्धारण के रूप में जाना जाता है। वायुमंडलीय नाइट्रोजन को पौधों द्वारा ग्रहण करने के लिए (स्थिर) या प्रयोग करने योग्य रूपों में संसाधित किया जाना चाहिए। स्थिरीकरण बिजली के प्रहारों द्वारा किया जा सकता है लेकिन इसका अधिकांश भाग मुक्त-जीवित या सहजीवी जीवाणुओं द्वारा किया जाता है जिन्हें डायज़ोट्रोफ़्स कहा जाता है। अधिकांश जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण मो-नाइट्रोजनेज की गतिविधि से होता है जो विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया और कुछ आर्किया में पाया जाता है। मुक्त रहने वाले जीवाणुओं का एक उदाहरण एज़ोटोबैक्टर है। राइजोबियम जैसे सहजीवी नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया आम तौर पर मटर और अल्फाल्फा जैसे फलियों की जड़ में रहते हैं। फिर वे पौधे के साथ एक पारस्परिक संबंध बनाते हैं, कार्बोहाइड्रेट के बदले अमोनिया का उत्पादन करते हैं।
मिलाना
पौधे अपने जड़ के बालों के माध्यम से मिट्टी से अमोनियम या नाइट्रेट को अवशोषित कर सकते हैं। ऐसे मामलों में जहां नाइट्रेट को अवशोषित किया जाता है, इसे पहले नाइट्राइट आयनों और फिर अमोनियम आयनों में क्लोरोफिल, अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड में शामिल करने के लिए कम किया जाता है।
अमोनीकरण
जब कोई जानवर या पौधा मर जाता है या कोई जानवर अपशिष्ट उत्सर्जित करता है, तो नाइट्रोजन का प्रारंभिक रूप जैविक होता है। कवक या बैक्टीरिया कार्बनिक नाइट्रोजन को अवशेषों में वापस अमोनियम (एनएच 4 + ) में परिवर्तित कर देते हैं, एक प्रक्रिया जिसे खनिजकरण या अमोनीकरण के रूप में जाना जाता है। शामिल कुछ एंजाइमों में ग्लेन सिंथेटेज़ और ग्लू डिहाइड्रोजनेज शामिल हैं।
नाइट्रीकरण
अमोनियम का नाइट्रेट में रूपांतरण मिट्टी में रहने वाले बैक्टीरिया और अन्य नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है। नाइट्रोसोमोनास प्रजाति जैसे बैक्टीरिया नाइट्रिफिकेशन का प्राथमिक चरण, अमोनियम का ऑक्सीकरण करते हैं। यह अमोनिया को नाइट्राइट में बदल देता है। अन्य जीवाणु प्रजातियां जैसे नाइट्रोबैक्टर नाइट्राइट्स (NO 2 ) का नाइट्रेट्स (NO - 3 ) में ऑक्सीकरण करते हैं।
अनाइट्रीकरण
विनाइट्रीकरण से तात्पर्य नाइट्रेट्स को वापस नाइट्रोजन गैस में कम करने से है। इससे नाइट्रोजन चक्र पूरा होता है। यह प्रक्रिया अवायवीय परिस्थितियों में पैराकोकस और स्यूडोमोनास जैसी जीवाणु प्रजातियों द्वारा संचालित की जाती है।
अन्य प्रक्रियाएं
अधिकांश पारिस्थितिक तंत्रों में नाइट्रोजन स्थिरीकरण पौधे-उपलब्ध नाइट्रोजन का प्राथमिक स्रोत होने के बावजूद, नाइट्रोजन से भरपूर क्षेत्रों में, इस चट्टान का टूटना नाइट्रोजन स्रोत के रूप में भी कार्य करता है।
