फास्फोरस चक्र: समझें कि यह कैसे काम करता है
फास्फोरस का जैव-भू-रासायनिक चक्र तेजी से मानवीय हस्तक्षेप से पीड़ित रहा है
यह समझने के लिए कि फॉस्फोरस चक्र कैसे काम करता है, आपको सबसे पहले इसके मुख्य घटक: फॉस्फोरस (पी) को जानना होगा। फास्फोरस एक रासायनिक तत्व है जो दूसरों के साथ बहुत आसानी से प्रतिक्रिया करता है। इस कारण यह किसी अन्य तत्व से जुड़े बिना स्वाभाविक रूप से नहीं पाया जाता है। यह प्रकृति में सबसे आवश्यक घटकों में से एक है - आपको एक विचार देने के लिए, यह मानव ऊतकों में प्रचुर मात्रा में दूसरे स्थान (कैल्शियम के ठीक पीछे) का दावा करता है।
शरीर में कार्य
जीवों में, यह डीएनए और आरएनए अणुओं का हिस्सा होने के कारण कोशिकाओं का एक आवश्यक घटक भी है। शरीर में इसके कुछ कार्य हैं:
- हड्डियों और दांतों की संरचना का हिस्सा बनें (उन्हें अधिक दृढ़ता प्रदान करें);
- हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन (कार्बोहाइड्रेट कहा जाता है) द्वारा निर्मित कार्बनिक अणुओं के साथ प्रतिक्रियाओं में भाग लें;
- मांसपेशियों के संकुचन पर कार्य करें।
सबसे साधारण
फॉस्फोरस के जैव-भू-रासायनिक चक्र (तथाकथित क्योंकि इसमें पारिस्थितिक तंत्र के रासायनिक, भूवैज्ञानिक और जैविक दोनों भाग शामिल हैं) को सबसे सरल में से एक माना जाता है, और यह इस तथ्य के कारण है कि यह तत्व वातावरण में नहीं पाया जाता है, बल्कि यह है इसके अलावा, पृथ्वी की पपड़ी की चट्टानों के घटक। इस कारण से, इसके चक्र को वायुमंडलीय के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है, जैसा कि उदाहरण के लिए नाइट्रोजन चक्र के मामले में होता है। इस मामले में, इसे तलछटी के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
एक और कारण है कि इसे सबसे सरल जैव-रासायनिक चक्र माना जाता है कि एकमात्र फॉस्फोरस यौगिक जो जीवित प्राणियों के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण है, फॉस्फेट है, जो एक फॉस्फोरस और तीन ऑक्सीजन परमाणुओं (पीओ 43-) के मिलन से बना है।
फॉस्फेट समूह
जीवित कोशिकाओं के संबंध में, फॉस्फेट समूहों का एक महत्वपूर्ण कार्य ऊर्जा भंडार के रूप में उनकी भूमिका है। यह ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट अणुओं के चयापचय (या टूटने) से एटीपी अणुओं, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट के रासायनिक बंधनों में संग्रहित होती है; एक प्रक्रिया जो ऊर्जा उत्पन्न करती है। इस संग्रहीत ऊर्जा को तब किसी भी सेलुलर प्रक्रिया को पूरा करने के लिए स्थानांतरित किया जा सकता है।
ये वही फॉस्फेट समूह सेलुलर एंजाइमों को सक्रिय और निष्क्रिय करने में भी सक्षम हैं जो विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। इसके अलावा, फॉस्फोरस फॉस्फोलिपिड्स नामक अणुओं के निर्माण के लिए भी महत्वपूर्ण है, जो कोशिका झिल्ली के प्रमुख घटक हैं; तीन मुख्य कार्यों के साथ बाहरी रूप से कोशिकाओं को घेरने वाली झिल्ली: कोटिंग, सुरक्षा और चयनात्मक पारगम्यता (चयन करता है कि कौन से पदार्थ कोशिका में प्रवेश करते हैं और छोड़ते हैं)।
साईकिल
प्रकृति में फास्फोरस का मुख्य भंडार चट्टानें हैं, जो केवल अपक्षय के माध्यम से उनसे मुक्त होती हैं। अपक्षय घटनाओं का एक समूह है (भौतिक, रासायनिक या जैविक) जो चट्टानों की रासायनिक और खनिज संरचना में टूटने और परिवर्तन की ओर ले जाता है, उन्हें मिट्टी में बदल देता है, फॉस्फेट जारी करता है।
चूंकि यह एक घुलनशील यौगिक है, इसे लीचिंग प्रक्रिया द्वारा आसानी से नदियों, झीलों और महासागरों में ले जाया जाता है (एक तरल पदार्थ की क्रिया द्वारा चट्टान, खनिज या मिट्टी के रासायनिक घटकों का घुलनशीलता, जैसे बारिश) या इसे जीवों में शामिल किया जाता है जीवित।
यह समावेश पौधों में मिट्टी के माध्यम से फॉस्फेट के अवशोषण के माध्यम से होता है। जैसे, जीवों द्वारा इसका उपयोग कार्बनिक फॉस्फेट यौगिकों को बनाने के लिए किया जाता है जो जीवन के लिए आवश्यक हैं (और अब से कार्बनिक फॉस्फेट कहा जाता है)। पशु जीवों में, फॉस्फेट सीधे पानी के सेवन और बायोमैग्निफिकेशन (एक प्रक्रिया जहां एक यौगिक की एकाग्रता खाद्य श्रृंखला के साथ बढ़ जाती है) के माध्यम से प्रवेश करती है।
जीवों के अपघटन द्वारा कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के कारण कार्बनिक फॉस्फेट अपने अकार्बनिक रूप में मिट्टी और पानी में वापस आ जाता है।
मिट्टी में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीव निम्नलिखित कारकों के माध्यम से फास्फोरस चक्र और पौधों को इसकी उपलब्धता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं:
- माइक्रोबियल कार्बनिक पदार्थों में फास्फोरस का समावेश;
- अकार्बनिक फास्फोरस घुलनशीलता;
- पौधों और कवक के बीच संबंध;
- कार्बनिक फास्फोरस का खनिजकरण।
माइक्रोबियल कार्बनिक पदार्थों में फास्फोरस का समावेश
जब जीवित जीवों में शामिल किया जाता है, तो फास्फोरस को स्थिर किया जा सकता है, अर्थात यह "फंस" हो जाता है, और इस अवधि के दौरान इन अणुओं का चक्र बाधित होता है। इसका विमोचन, ताकि चक्र को जारी रखा जा सके, निम्नलिखित घटनाओं के माध्यम से हो सकता है:- माइक्रोबियल कोशिकाओं का विघटन;
- जलवायु परिवर्तन और मृदा प्रबंधन;
- माइक्रोफ़ौना के साथ बातचीत, जो सूक्ष्मजीवों पर भोजन करते समय विभिन्न पोषक तत्वों को मिट्टी में छोड़ती है।
जीवित जीवों में फास्फोरस के इस समावेश के कुछ फायदे हैं। उदाहरण के लिए, यह प्रक्रिया मिट्टी के खनिजों में लंबे समय तक इसके निर्धारण को रोकती है (जहां से इसे केवल अपक्षय द्वारा हटाया जाएगा), जिससे फॉस्फेट निषेचन की दक्षता बढ़ जाती है।
अकार्बनिक फास्फोरस घुलनशीलता
माइकोराइजा सहित बैक्टीरिया और कवक, कार्बनिक अम्लों का उत्सर्जन करते हैं जो सीधे अकार्बनिक फास्फोरस को भंग करके काम करते हैं।
- कई मृदा सूक्ष्म जीवों को विभिन्न प्रकार के रॉक फॉस्फेट को भंग करने में सक्षम होने के रूप में वर्णित किया गया है;
- घुलनशीलता का सबसे बड़ा तंत्र बैक्टीरिया द्वारा संश्लेषित कार्बनिक अम्लों की क्रिया है।
- जीवों द्वारा उत्पादित ये एसिड एच+ आयनों के महान जनरेटर हैं, जो खनिज फॉस्फेट को भंग करने और पौधों को उपलब्ध कराने में सक्षम हैं।
पौधों और कवक के बीच संबंध
यह माइकोराइजा के माध्यम से होता है, जो पौधों की जड़ों से जुड़े बैक्टीरिया हैं जो पौधों की जड़ों और मिट्टी के कवक के बीच पारस्परिकता को बढ़ावा देते हैं, ताकि पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कवक को ऊर्जा और कार्बन प्रदान करते हैं, और ये खनिज पोषक तत्वों को अवशोषित करके और उन्हें पौधे में स्थानांतरित करके एहसान वापस करते हैं। जड़ें
कार्बनिक फास्फोरस खनिजकरण
माइक्रोबियल कार्बनिक पदार्थों से फास्फोरस के अलावा, फॉस्फेट की क्रिया सूक्ष्मजीवों और जड़ों से जुड़े कवक, कुछ सूक्ष्मजीवों और पौधों द्वारा एंजाइमों का उत्पादन कार्बनिक फास्फोरस के खनिजकरण के लिए जिम्मेदार है, जो अकार्बनिक फास्फोरस में इसका परिवर्तन है।
एक बार झीलों और समुद्रों में, फास्फोरस, जीवों द्वारा अवशोषित होने के अलावा, चक्र को बंद करते हुए, चट्टानों में शामिल हो सकता है।
फास्फोरस चक्र लंबा होता है। एक अकेला परमाणु 100,000 साल तक साइकिल चलाने में बिता सकता है, जब तक कि वह चट्टानों में वापस नहीं आ जाता। तलछट के साथ, फास्फोरस 100 मिलियन से अधिक वर्षों तक जुड़ा रह सकता है।
समस्या
मानव गतिविधि ने इस मैक्रोन्यूट्रिएंट के प्राकृतिक चक्र को तेजी से बदल दिया है, चाहे वह खनन या उर्वरकों के व्यापक उपयोग जैसी गतिविधियों के माध्यम से हो।
फॉस्फोरस की अधिकता जब जलकुंडों में ली जाती है, तो जलीय वातावरण में इस पोषक तत्व की जैव उपलब्धता बढ़ जाती है और परिणामस्वरूप, शैवाल के विकास को तेज कर सकता है। एक झील में शैवाल की बढ़ती संख्या, उदाहरण के लिए, इस वातावरण में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा को कम कर देगी (ट्रॉफिक क्षेत्र को काफी कम कर देगी), अन्य स्थानीय जीवों को नुकसान पहुंचाएगी। इस प्रक्रिया को यूट्रोफिकेशन कहा जाता है (आप लेख में यूट्रोफिकेशन प्रक्रिया पर उर्वरक के उपयोग के प्रभाव के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं: "उर्वरक क्या हैं?")।
इस प्रभाव की कुछ तस्वीरें भी देखें:
