नायट्रोजन चक्र

वातावरणात नायट्रोजन ७८% या प्रमाणात आढळतो. निसर्गात जैविक व अजैविक प्रक्रियेत होणारा नायट्रोजनचा वापर व पुन्हा त्याचे वातावरणात होणारे उत्सर्जन याला नायट्रोजन चक्र असे म्हणतात.

सजीवांमध्ये आढळणारे प्रथिने आणि न्यूक्लिक आम्ल यांचा नायट्रोजन हा अविभाज्य घटक आहे. इतर मूलद्रव्यांच्या तुलनेत नायट्रोजन  निष्क्रिय मूलद्रव्य आहे, असे असले तरीही सर्वच सजीवांना मुक्त स्थितीतील नायट्रोजन वापरता येत नाही.

नायट्रोजन हा वातावरणातील सर्वात मुबलक घटक आहे. नायट्रोजन चक्र एक जटिल जैवरासायनिक चक्र आहे ज्यामध्ये नायट्रोजन त्याच्या अक्रिय वातावरणीय रेणू फॉर्म (N₂) मधून जैविक प्रक्रियेत उपयुक्त अशा रूपात रूपांतरित होतो.

नायट्रोजन चक्रात अनेक टप्पे असतात:

१)नायट्रोजनचे स्थिरीकरण:

वातावरणातील नायट्रोजन प्रामुख्याने जड स्वरूपात (N₂) असतो जो काही जीव वापरू शकतात; म्हणूनच ते नायट्रोजनच्या स्थिरीकरण प्रक्रियेत सहभागी होतात. प्रथम, नायट्रोजन पावसाळ्यात वातावरणातून मातीत आणि पृष्ठभागाच्या पाण्यात जमा केला जातो. मातीत आणि पृष्ठभागाच्या पाण्यामध्ये, नायट्रोजनमध्ये काही प्रमाणात बदल होतात: त्याचे दोन नायट्रोजन विभक्त होतात आणि हायड्रोजनसह एकत्र होतात आणि अमोनिया तयार करतात. हे सूक्ष्मजीवांद्वारे केले जाते, जे तीन विस्तृत श्रेणींमध्ये पडतात. विशिष्ट वनस्पतींसह सहजीवन संबंधात राहणारे जीवाणू, मुक्त अनरोबिक बॅक्टेरिया आणि एकपेशीय वनस्पती नायट्रोजनचे स्थिरीकरण करण्यासाठी मदत करतात. अल्फाल्फा आणि बीन्ससारखी पिके बहुतेक वेळा जमिनीतील नायट्रोजन-कमी होण्यापासून रोखतात. नायट्रोजन-फिक्सिंग बॅक्टेरिया वायुमंडलीय नायट्रोजन रेणूंचा विभक्त करण्यासाठी इतर संयुगांमध्ये एकत्रित होण्याकरिता वातावरणातील नायट्रोजन रेणूंचे विभाजन करतात.

विजांच्या झटक्याने वातावरणीय नायट्रोजन अमोनिया (NH₄ +) आणि नायट्रेट्स (NO₃-) मध्ये रूपांतरित होते. मानवनिर्मित प्रक्रियेद्वारे मुख्यत औद्योगिक प्रक्रिया ज्या अमोनिया आणि नायट्रोजन-समृद्ध खते तयार करतात. त्याद्वारे नायट्रोजनचे निराकरण देखील केले जाऊ शकते.

२)नायट्रीफिकेशन:

काही वनस्पती अमोनियाचा वापर करतात. बॅक्टेरियाद्वारे रूपांतरित झालेला अमोनिया, वनस्पती शोषून घेतात.बॅक्टेरिया वातावरणातील नायट्रोजनचे रूपांतर नायट्रेट (NO₂-) आणि नंतर नायट्रेट (NO₃-) मध्ये करतात. या प्रक्रियेस नायट्रीफिकेशन म्हणतात आणि या बॅक्टेरियांना नायट्रीफाईंग बॅक्टेरिया म्हणून ओळखले जाते.

नायट्रेट, नायट्रिट, अमोनिया आणि अमोनियम सारख्या विविध प्रकारातील नायट्रोजन संयुगे वनस्पतींद्वारे मातीमधून घेतली जातात आणि नंतर वनस्पती आणि प्राणी प्रथिने तयार करण्यासाठी वापरली जातात.

३)अमोनीकरण:

जेव्हा झाडे आणि प्राणी मरतात किंवा जेव्हा प्राणी कचरा उत्सर्जित करतात, तेव्हा इतर सूक्ष्मजीव या सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करतात. म्हणून या सूक्ष्मजीवांना विघटनकार म्हणून ओळखले जाते. या विघटनामुळे अमोनिया तयार होतो. तो नंतर इतर जैविक प्रक्रियांसाठी उपलब्ध असतो.

४)विनायट्रीकरण:

नायट्रोजन डेनायट्रिफिकेशन नावाच्या प्रक्रियेद्वारे वातावरणात परत येतो. त्यामध्ये नायट्रेट ((NO₃-) वायू नायट्रोजन ((N₂) मध्ये परत रूपांतरित होतो. डेनायट्रिफिकेशन प्रामुख्याने ओल्या मातीत होते. तेथे पाण्यामुळे सूक्ष्मजीवांना ऑक्सिजन मिळणे कठीण होते. या परिस्थितीत, विशिष्ट जीवाणू - डेनायट्रायफायिंग बॅक्टेरिया म्हणून ओळखले जातात. ऑक्सिजन मिळविण्यासाठी नायट्रेटची विघटने करतात आणि मुक्त नायट्रोजन वायूचे उत्पादन करतात.