নাইট্রোজেন চক্র ও নাইট্রোজেন চক্রের প্রধান পর্যায়গুলি

আমাদের পরিবেশ জীবিত এবং নির্জীব উভয় জিনিসের সমন্বয়ে গঠিত। নাইট্রোজেন জীবের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। বায়ুর ৭৮.০৯% নাইট্রোজেন। অন্যান্য উপাদানের মতো নাইট্রোজেনও বাস্তুতন্ত্রের জৈব এবং অজৈবিক উপাদানগুলির মধ্য দিয়ে চলাচল করে, যা নাইট্রোজেন চক্র বা N2 চক্র নামে পরিচিত।

নাইট্রোজেন চক্রের প্রধান পর্যায়গুলি হল-

• বায়ুমণ্ডল থেকে নাইট্রোজেনের জৈবিক এবং অজৈবিক স্থিরকরণ।
• মাটি থেকে জীবের মধ্যে নাইট্রোজেন প্রবেশ এবং অ্যামোনিফিকেশন, নাইট্রিফিকেশন এবং ডিনাইট্রিফিকেশন বা বাতাসে N2 মুক্তির মাধ্যমে মাটিতে নাইট্রোজেনের পুনঃপ্রবেশ।
• সীমিত পরিমাণে নাইট্রোজেন জীবজগতে সঞ্চালিত এবং পুনঃসঞ্চালিত হয় এমন প্রক্রিয়াকে নাইট্রোজেন চক্র বলা হয়।

বায়ুমণ্ডল : নাইট্রোজেনের প্রধান আধার হল বায়ুমণ্ডল। বায়ুমণ্ডলে গ্যাসের ৭৮ শতাংশ নাইট্রোজেন তৈরি করে। বেশিরভাগ জীব বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন ব্যবহার করতে পারে না। তারা এই নাইট্রোজেন থেকে অ্যামিনো অ্যাসিড এবং অন্যান্য নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগ তৈরি করতে পারে না। তারা মাটির খনিজ পদার্থে উপস্থিত নাইট্রোজেনের উপর নির্ভরশীল। মাটিতে নাইট্রোজেনের ঘাটতি উদ্ভিদের বৃদ্ধির প্রধান সীমাবদ্ধকারী উপাদান।

জীব দুটি পদ্ধতিতে নাইট্রোজেন গ্রহণ করে: নাইট্রোজেন স্থিরকরণ এবং পচন।

(ক) নাইট্রোজেন স্থিরকরণ: বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থিরকরণের বিভিন্ন পদ্ধতি রয়েছে।

i. অ্যাসিমবায়োটিক নাইট্রোজেন স্থিরকরণ:

মুক্ত জীবিত নাইট্রোজেন স্থিরকারী জীবগুলিকে অ্যাসিমবায়োটিক জীব বলা হয়। বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থিরকারী নিম্নলিখিত জীব রয়েছে: ব্যাকটেরিয়া, অ্যানেরোবিক ব্যাকটেরিয়া, নীল সবুজ শৈবাল (সায়ানোব্যাকটেরিয়া) এবং লাইকেন। অ্যানেরোবিক ব্যাকটেরিয়ার উদাহরণ হল ক্লোস্ট্রিডিয়াম এবং অ্যারোবিক ব্যাকটেরিয়ার উদাহরণ হল অ্যাজোটোব্যাক্টর। নীল সবুজ শৈবালের উদাহরণ হল অ্যানাবেনা। যখন বৃষ্টির বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইডের সাথে মিশে যায় তখন দুটি অ্যাসিড, যথা নাইট্রাস অ্যাসিড (HNO2) এবং নাইট্রিক অ্যাসিড (HNO3) উৎপন্ন হয়। বিক্রিয়ারগুলি নিচে দেওয়া হল-
N2+O2 → 2NO, 2NO+O2 → 2NO2, 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

ii. শিল্প স্থাপন:

সার শিল্পে, বিভিন্ন নাইট্রোজেন সমৃদ্ধ সার উৎপাদিত হয়। হ্যাবার-বশ পদ্ধতিতে, N2 এবং H2 কে 300-400°C তাপমাত্রায় 35-100 MPa (মেগা প্যাসকেল) চাপে বিক্রিয়া করে NH3 তৈরি করা হয়। এই NH3 এবং অন্যান্য নাইট্রোজেন সমৃদ্ধ সার মাটিতে যোগ করলে নাইট্রোজেনের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়।

iii. মাটি থেকে জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে নাইট্রোজেনের প্রবেশ:

উদ্ভিদ তাদের শিকড়ের মাধ্যমে মাটি থেকে দ্রবণীয় নাইট্রোজেনযুক্ত লবণ শোষণ করে। এই নাইট্রোজেন উদ্ভিদ প্রোটিন সংশ্লেষণে অংশ নেয়। প্রাণীরা উদ্ভিদ গ্রহণের মাধ্যমে প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে নাইট্রোজেন পায়।
অবশেষে, উদ্ভিজ্জ প্রোটিন প্রাণীজ প্রোটিনে রূপান্তরিত হয় এবং প্রাণীদেহে থেকে যায়।
iv. জীব থেকে মাটিতে নাইট্রোজেনের প্রত্যাবর্তন:

নাইট্রোজেন জীবের দেহ থেকে মাটিতে দুটি ভিন্ন ধাপের মাধ্যমে ফিরে আসে। এগুলো হল-

অ্যামোনিফিকেশন:

অ্যামোনিফিকেশন ব্যাকটেরিয়া (ব্যাসিলাস মাইকোয়েডস, মাইক্রোকোকাস স্পেসি, ইত্যাদি) মৃত প্রাণী ও উদ্ভিদের দেহ এবং মলমূত্রের উপর কাজ করে এর মধ্যে থাকা নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগগুলিকে অ্যামোনিয়ায় রূপান্তরিত করে। একে অ্যামোনিফিকেশন বলা হয়।

নাইট্রিফিকেশন:

কিছু নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া দুটি ধাপের বিক্রিয়ার মাধ্যমে অ্যামোনিয়াকে নাইট্রেটে রূপান্তর করে নাইট্রিটেশন-প্রথম ধাপে, নাইট্রোসোমোনাস স্প. অ্যামোনিয়া এবং অ্যামোনিয়াম আয়নকে নাইট্রাইটে রূপান্তর করে নাইট্রেটেশন-পরবর্তী ধাপে, মাটিতে বসবাসকারী নাইট্রোব্যাক্টর স্প. নাইট্রাইটকে নাইট্রেটে রূপান্তর করে।2NH4++3O2 → 2NO2–+ 4H+ + 2H2O, 2NO2–+O2 → 2NO3

বায়ুমণ্ডলে নাইট্রোজেনের মুক্তি বা ডিনাইট্রিফিকেশন:

এই পর্যায়ে, বেশ কয়েকটি ব্যাকটেরিয়া মাটিতে থাকা নাইট্রাইট এবং নাইট্রেটের উপর কাজ করে এবং বায়ুমণ্ডলে মুক্ত নাইট্রোজেন মুক্ত করে। এই জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াটিকে ডিনাইট্রিফিকেশন বলা হয়। সিউডোমোনাস স্পেসি, থিওব্যাসিলাস স্পেসি ইত্যাদি কয়েকটি ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি, যা ডিনাইট্রিফিকেশনে সহায়তা করে।

2NO₃^–  → 2NO₂^–, → NO + N₂O → N₂

নাইট্রোজেন চক্রকে প্রভাবিত করে এমন মানুষের ক্রিয়া:

নাইট্রোজেন চক্রকে প্রভাবিত করে এমন মানুষের ক্রিয়াগুলি নীচে আলোচনা করা হল।

১. নাইট্রোজেন সমৃদ্ধ সারের প্রয়োগ:

আজকাল, কৃষকরা উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধির জন্য ফসলের জমিতে অতিরিক্ত পরিমাণে নাইট্রোজেন সমৃদ্ধ সার প্রয়োগ করে। এই অভ্যাসের কারণে, বায়ুমণ্ডলে N₂O এবং NO2 এর পরিমাণ উদ্বেগজনকভাবে বৃদ্ধি পাচ্ছে।

২. নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী উদ্ভিদের চাষ:

ছোলা, মটর, মসুর ডাল, সয়াবিন ইত্যাদির মতো ডাল জাতীয় উদ্ভিদ উদ্ভিদ প্রোটিনের গুরুত্বপূর্ণ উৎস। প্রোটিনের চাহিদা পূরণের জন্য, বিভিন্ন ডাল জাতীয় ফসল ক্রমশ চাষ করা হচ্ছে। এই উদ্ভিদগুলি বায়ুমণ্ডল থেকে দক্ষতার সাথে নাইট্রোজেন শোষণ করে এবং মাটিতে আটকে রাখে।

৩. জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানো:

খনিজ তেল, কয়লা ইত্যাদি জীবাশ্ম জ্বালানি অতিরিক্ত পোড়ানোর ফলে বাতাসে নাইট্রিক অক্সাইড (NO), নাইট্রাস অক্সাইড (N2O) এবং নাইট্রোজেন ডাই অক্সাইড (NO2) বৃদ্ধি পায়। এটি পরিবেশে নাইট্রোজেনের সরবরাহ বৃদ্ধি করে।

মানুষের কার্যকলাপের ফলে বায়ুমণ্ডলে অতিরিক্ত নাইট্রোজেনের বিরূপ প্রভাব নিচে উল্লেখ করা হল:-

১. বিশ্ব উষ্ণায়ন:

নাইট্রাস অক্সাইড (N2O) একটি শক্তিশালী গ্রিনহাউস গ্যাস। বাতাসে এই গ্যাস জমা হলে বায়ুমণ্ডলে আরও তাপ আটকে যায় এবং বিশ্ব উষ্ণায়ন ঘটে।

২. অ্যাসিড বৃষ্টি:

বায়ুমণ্ডলে উপস্থিত নাইট্রোজেনের অক্সাইড বৃষ্টির পানির সাথে মিশে নাইট্রাস এবং নাইট্রিক অ্যাসিড তৈরি করে। এই অ্যাসিডগুলি অ্যাসিড বৃষ্টি হিসাবে পৃথিবীতে নেমে আসে, যা মাটি এবং জলাশয়কে অ্যাসিডিফাই করে মারাত্মক পরিবেশ দূষণ ঘটায়।

৩. আলোক-রাসায়নিক ধোঁয়াশা:

গাড়ির নিষ্কাশন হিসাবে নির্গত নাইট্রিক অক্সাইড (NO), সূর্যালোকের উপস্থিতিতে বায়ুমণ্ডলীয় হাইড্রোকার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে। এই বিক্রিয়ায় PAN (পেরোক্সি-অ্যাসিটাইল নাইট্রেট) নামে একটি দূষণকারী গ্যাস তৈরি হয়।এটি ধোঁয়ার সাথে মিশে অত্যন্ত ক্ষতিকারক আলোক-রাসায়নিক ধোঁয়াশা তৈরি করে। এটি বাতাসের মাধ্যমে দৃশ্যমানতা হ্রাস করে এবং শ্বাসনালীর প্রদাহ এবং অন্যান্য বিভিন্ন শ্বাসযন্ত্রের রোগের কারণ হয়।

মুক্ত-জীবিত জীবাণু দ্বারা নাইট্রোজেন স্থিরকরণ:

ক্লোস্ট্রিডিয়াম স্পেসি, অ্যাজোটোব্যাক্টর স্পেসি, এবং অ্যানাবেনা স্পেসি (অ্যাজোলার সাথে একটি প্রতীক), নস্টক স্পেসি ইত্যাদির মতো কিছু মুক্ত-জীবিত মাটিতে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়া বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন শোষণ করে এবং তাদের কোষের মধ্যে নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগে রূপান্তরিত করে।জীবাণু মারা যাওয়ার সাথে সাথে এই নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগগুলি মাটিতে মিশে এর নাইট্রোজেনের পরিমাণ বৃদ্ধি করে।

সিম্বিওটিক জীবাণু দ্বারা নাইট্রোজেন স্থিরকরণ:

রাইজোবিয়াম স্পেন হল মাটিতে বসবাসকারী একটি ব্যাকটেরিয়া, যা শিম জাতীয় উদ্ভিদের মূল টিস্যুতে প্রবেশ করে এবং সেখানে একটি সিম্বিওন্ট হিসেবে থাকে। ব্যাকটেরিয়াটি পোষক টিস্যুতে প্রবেশ করার সাথে সাথে, মূল কোষগুলি দ্রুত বিভক্ত হয়ে নোডুলস তৈরি করতে শুরু করে।

এই মূল নোডুলসগুলিতে বসবাসকারী রাইজোবিয়াম বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন শোষণ করে এবং বিভিন্ন নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগে রূপান্তরিত করে। এই নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগগুলির একটি অংশ পোষক উদ্ভিদে সরবরাহ করা হয় এবং বাকি অংশ মাইক্রোবিয়াল কোষের দেহে সংরক্ষণ করা হয়। যখন এই গাছগুলি মারা যায় এবং পচে যায়, তখন মাটির উর্বরতা বৃদ্ধির জন্য এই নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগগুলি মাটিতে মিশে যায়।

পচনশীল:

পচনশীল হলো অণুজীব, যারা মৃত জীব এবং মলমূত্র পদার্থকে পচনশীল করে বা পচন করে জটিল জৈব পদার্থ থেকে সরল মৌলিক উপাদানগুলিকে মুক্ত করে।

উদাহরণ-বিভিন্ন ব্যাকটেরিয়া এবং ছত্রাক।