जैव भू-रासायनिक चक्र

जैव-भू-रासायनिक चक्र चक्रीय प्रक्रियाओं को संदर्भित करते हैं जिसके द्वारा पारिस्थितिक तंत्र में तत्वों और यौगिकों का पुनर्चक्रण किया जाता है। इन चक्रों में जीवित जीवों, वायुमंडल, मिट्टी और जल प्रणालियों के माध्यम से कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर और पानी जैसे तत्वों की आवाजाही शामिल है। जैव-भू-रासायनिक चक्र जीवन के लिए आवश्यक तत्वों की निरंतर उपलब्धता सुनिश्चित करते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र संतुलन बनाए रखते हैं।

प्रमुख जैव-भू-रासायनिक चक्र

1. कार्बन चक्र:

कार्बन चक्र पर्यावरण के माध्यम से कार्बन की आवाजाही है, जिसमें प्रकाश संश्लेषण, श्वसन, अपघटन और दहन जैसी प्रक्रियाएँ शामिल हैं।

• प्रकाश संश्लेषण: पौधे और शैवाल वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) को अवशोषित करते हैं और इसे सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके ग्लूकोज में परिवर्तित करते हैं।
• श्वसन: जीव कोशिकीय श्वसन के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को वापस वायुमंडल में छोड़ते हैं।
• अपघटन: मृत पौधे और जानवर सूक्ष्मजीवों द्वारा अपघटित होते हैं, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड या मीथेन के रूप में कार्बन निकलता है।
• दहन: जीवाश्म ईंधन के जलने से वायुमंडल में बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है।
• कार्बन भंडारण: कार्बन जीवाश्म ईंधन, जंगलों, महासागरों और मिट्टी जैसे विभिन्न जलाशयों में संग्रहीत होता है।

2. नाइट्रोजन चक्र:

नाइट्रोजन चक्र में वायुमंडल, मिट्टी और जीवित जीवों के बीच विभिन्न रूपों के माध्यम से नाइट्रोजन की आवाजाही शामिल है। नाइट्रोजन प्रोटीन और डीएनए का एक महत्वपूर्ण घटक है।

• नाइट्रोजन फिक्सेशन: मिट्टी में या फलीदार पौधों की जड़ों में कुछ बैक्टीरिया (जैसे राइजोबियम) वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) या नाइट्रेट (NO₃⁻) में परिवर्तित करते हैं, जिससे यह पौधों के लिए उपलब्ध हो जाता है।
• नाइट्रीकरण: अमोनिया को नाइट्राइट्स (NO₂⁻) और फिर नाइट्रेट्स (NO₃⁻) में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा परिवर्तित किया जाता है, जिसे पौधे अवशोषित कर सकते हैं।
• अस्मिलेशन: पौधे नाइट्रेट्स या अमोनियम के रूप में नाइट्रोजन लेते हैं, और जानवर पौधों का सेवन करके नाइट्रोजन प्राप्त करते हैं।
• अमोनीकरण: जब जीव मरते हैं या अपशिष्ट उत्सर्जित करते हैं, तो अपघटक कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों को अमोनिया में तोड़ देते हैं।
• विनाइट्रीफिकेशन: विनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया नाइट्रेट्स को वापस नाइट्रोजन गैस (N₂) में बदल देते हैं, और इसे वायुमंडल में छोड़ देते हैं।

3. जल चक्र (हाइड्रोलॉजिकल चक्र):

जल चक्र पृथ्वी के वायुमंडल, भूमि और महासागरों के भीतर पानी की निरंतर गति का वर्णन करता है।

• वाष्पीकरण: पानी सूर्य की गर्मी से तरल से गैस में परिवर्तित हो जाता है, मुख्य रूप से महासागरों, झीलों और नदियों से।
• वाष्पोत्सर्जन: पौधे अपने पत्तों से वायुमंडल में जल वाष्प छोड़ते हैं।
• संघनन: जल वाष्प ठंडा होकर तरल पानी में संघनित होकर बादल बनाता है।
• वर्षा: पानी बारिश, बर्फ या ओलों के रूप में पृथ्वी पर वापस आता है।
• घुसपैठ और रिसाव: भूजल आपूर्ति को फिर से भरने के लिए पानी जमीन में समा जाता है।
• अपवाह: पानी पृथ्वी की सतह पर बहता है, अंततः नदियों और महासागरों तक पहुँचता है।

4. फॉस्फोरस चक्र:

फॉस्फोरस चक्र पृथ्वी की प्रणालियों के माध्यम से फॉस्फोरस की गति है। फॉस्फोरस डीएनए, आरएनए और एटीपी का एक आवश्यक घटक है, और मुख्य रूप से चट्टानों और खनिजों में पाया जाता है।

• अपक्षय: चट्टानों में फॉस्फेट खनिज अपक्षय के माध्यम से टूट जाते हैं, जिससे मिट्टी और पानी में फॉस्फेट निकल जाता है।
• पौधों द्वारा अवशोषण: पौधे मिट्टी से फॉस्फेट को अवशोषित करते हैं। जानवर पौधों को खाकर फॉस्फोरस प्राप्त करते हैं।
• अपघटन: जब पौधे और जानवर मर जाते हैं, तो अपघटक फॉस्फोरस को वापस मिट्टी या पानी में छोड़ देते हैं।
• अवसादन: जल निकायों में फॉस्फोरस तलछट बना सकता है, जिसे लंबे समय तक सतह पर वापस उठाया जा सकता है।

5. सल्फर चक्र:

सल्फर चक्र वायुमंडल, मिट्टी और जीवित जीवों के माध्यम से सल्फर की गति का वर्णन करता है। सल्फर प्रोटीन और विटामिन में महत्वपूर्ण है।

• ज्वालामुखी गतिविधि: ज्वालामुखी विस्फोटों के माध्यम से सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) वायुमंडल में छोड़ा जाता है।
• पौधों द्वारा अवशोषण: पौधे मिट्टी से सल्फेट (SO₄²⁻) को अवशोषित करते हैं। जानवर पौधों या अन्य जानवरों को खाकर सल्फर प्राप्त करते हैं।
• अपघटन: अपघटक मृत जीवों से सल्फर को सल्फेट या हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) के रूप में मिट्टी में छोड़ते हैं।
• ऑक्सीकरण: मिट्टी में सल्फर यौगिकों को सल्फेट आयन (SO₄²⁻) बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है, जिन्हें पौधे फिर से ग्रहण कर लेते हैं।
• अपचयन: मिट्टी में सल्फेट को एनारोबिक स्थितियों के तहत कुछ बैक्टीरिया द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड में अपचयित किया जा सकता है।

6. ऑक्सीजन चक्र:

ऑक्सीजन चक्र में पर्यावरण में विभिन्न रूपों के माध्यम से ऑक्सीजन की आवाजाही शामिल है। ऑक्सीजन सभी एरोबिक जीवों में श्वसन के लिए महत्वपूर्ण है।

• प्रकाश संश्लेषण: पौधे प्रकाश संश्लेषण के उपोत्पाद के रूप में वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं।
• श्वसन: भोजन से ऊर्जा मुक्त करने के लिए जीवों द्वारा कोशिकीय श्वसन के दौरान ऑक्सीजन का उपभोग किया जाता है।
• अपघटन: अपघटक कार्बनिक पदार्थों को तोड़ने के लिए भी ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।
• वायुमंडल में ऑक्सीजन: ऑक्सीजन लगातार वायुमंडल में घूमती रहती है और प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से इसकी पूर्ति होती है तथा श्वसन और दहन के माध्यम से इसका उपभोग होता है।

जैव-भू-रासायनिक चक्रों का महत्व:

पोषक तत्वों की उपलब्धता: ये चक्र कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस जैसे आवश्यक तत्वों की निरंतर उपलब्धता सुनिश्चित करते हैं, जो पौधों की वृद्धि और पौधों के समग्र कामकाज के लिए महत्वपूर्ण हैं।

अभ्यास प्रश्न

वस्तुनिष्ठ प्रश्न /MCQs:

1.) निम्नलिखित में से कौन सा जैव-रासायनिक चक्रों का प्राथमिक कार्य है?

a) पारिस्थितिकी तंत्र में आवश्यक तत्वों की निरंतर उपलब्धता सुनिश्चित करना

b) प्रजातियों के विलुप्त होने को बढ़ावा देना

c) वायुमंडलीय प्रदूषण को बढ़ाना

d) जीवित जीवों और पर्यावरण के बीच पदार्थों की आवाजाही को रोकना

2.) नाइट्रोजन चक्र में नाइट्रोजन का मुख्य स्रोत क्या है?

a) वायुमंडल

b) महासागर

c) मृदा अपरदन

d) ज्वालामुखी

3.) कार्बन चक्र में, कौन सी प्रक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल में वापस छोड़ती है?

a) प्रकाश संश्लेषण

b) श्वसन

c) अपघटन

d) b और c दोनों

4.) निम्नलिखित में से कौन सा सल्फर चक्र में वायुमंडल में सल्फर के प्रवेश का एक उदाहरण है?

a) नाइट्रोजन निर्धारण

b) ज्वालामुखी विस्फोट

c) जल वाष्पीकरण

d) प्रकाश संश्लेषण

5.) नाइट्रोजन चक्र में नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया की क्या भूमिका है?

a) वे नाइट्रोजन गैस को अमोनिया या नाइट्रेट में परिवर्तित करते हैं।

b) वे कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों को तोड़ते हैं।

c) वे अमोनिया को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करते हैं।

d) वे मिट्टी से नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं।

6.) निम्नलिखित में से कौन सी प्रक्रिया वायुमंडल से अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने में मदद करती है?

a) श्वसन

b) प्रकाश संश्लेषण

c) अपघटन

d) दहन

7.) फॉस्फोरस चक्र में, फॉस्फोरस मुख्य रूप से कहाँ संग्रहीत होता है: a) वायुमंडल

b) महासागर

c) चट्टानें और खनिज

d) पौधे

8.) निम्नलिखित में से कौन सी प्रक्रिया जल चक्र में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है?

a) श्वसन

b) वाष्पोत्सर्जन

c) अपघटन

d) नाइट्रोजन स्थिरीकरण

9.) सल्फर चक्र में कौन सी प्रक्रिया सल्फर यौगिकों को वायुमंडल में वापस छोड़ती है?

a) सल्फाइड का ऑक्सीकरण

b) नाइट्रीकरण

c) ज्वालामुखी गतिविधि

d) वाष्पीकरण

लघु उत्तर प्रश्न:

• कार्बन चक्र में प्रकाश संश्लेषण और श्वसन की भूमिका की व्याख्या करें।
• नाइट्रोजन चक्र में शामिल प्रमुख चरण क्या हैं? उनके महत्व का वर्णन करें।
• फास्फोरस चक्र नाइट्रोजन चक्र से गति और भंडारण के मामले में किस तरह भिन्न है?
• वर्णन करें कि जल विज्ञान चक्र में पानी का पुनर्चक्रण कैसे होता है। पृथ्वी पर जीवन के लिए यह चक्र क्यों महत्वपूर्ण है?
• नाइट्रोजन चक्र में नाइट्रोजन विनाइट्रीफिकेशन का क्या महत्व है?