நைதரசன் சுழற்சி

நைட்ரசனானது சூழலில் கரிம நைட்ரசன், அம்மோனியம் அயனி (NH+4), நைத்திரைற்று (NO−2), நைத்திரேட்டு (NO−3), நைட்ரசு ஆக்சைடு (N₂O), நைட்ரிக் ஆக்சைடு (NO) அல்லது கனிம நைட்ரசன் வாயு (N₂) உள்ளிட்ட பலவிதமான வேதிவடிவங்களில் காணப்படுகிறது. கரிம நைட்ரஜன் ஒரு உயிரினத்தின் வடிவில், மக்கிய அல்லது கரிமப் பொருட்களின் சிதைவின் இடைநிலை விளைபொருள்களில் காணப்படலாம். நைட்ரசன் சுழற்சியின் செயல்முறைகள் நைட்ரசனை ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றுவதாகும். அந்த செயல்முறைகளில் பல நுண்ணுயிரிகளால் ஆற்றலை அறுவடை செய்ய அல்லது அவற்றின் வளர்ச்சிக்குத் தேவையான வடிவத்தில் நைட்ரசனைப் பெற்றுக்கொள்ளும் முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. உதாரணமாக, விலங்குகளின் சிறுநீரில் உள்ள நைட்ரசன் கழிவுகள், தாவரங்கள் பயன்படுத்திக் கொள்ள மண்ணில் உள்ள நைட்ரசனாக்கம் செய்யும் பாக்டீரியாவால் சிதைக்கப்படுகின்றன. நைட்ரசன் சுழற்சியை உருவாக்க இந்த செயல்முறைகள் எவ்வாறு ஒன்றிணைகின்றன என்பதை வரைபடம் காட்டுகிறது.

நைதரசன் நிலைநிறுத்தல்

வளிமண்டலம், தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகள் மூலம் நைதரசன் வாயுவை ( N₂) நைட்ரேட்டுகள் மற்றும் நைட்ரைட்டுகளாக மாற்றுவது நைட்ரசன் நிலைப்படுத்தல் எனப்படும். வளிமண்டல நைட்ரஜன் தாவரங்களால் எடுத்துக் கொள்ளக்கூடிய ஒரு பயன்படுத்தக்கூடிய வடிவத்தில் பதப்படுத்தப்பட வேண்டும் அல்லது "நிலைப்படுத்தப்பட வேண்டும்". நைதரசனானது ஆண்டுக்கு 5 முதல் 10 பில்லியன் கிலோ வரை மின்னல் அடிப்பதன் மூலம் நிலைநிறுத்தப்படுகிறது, ஆனால், பெரும்பாலான நைட்ரசன் நிலைநிறுத்தமானது டைஅசோட்ரோப்கள் எனப்படும் தனித்து வாழும் அல்லது இணைந்து வாழும் பாக்டீரியாக்களால் நிகழ்த்தப்படுகிறது. இந்த பாக்டீரியாவில் நைட்ரஜனேஸ் நொதியம் உள்ளது, இது வாயு நைதரசனை ஐதரசனுடன் இணைத்து அமோனியாவை உற்பத்தி செய்கிறது, இது பாக்டீரியாவால் இதர கரிமச் சேர்மங்களாக மாற்றப்படுகிறது. மாலிப்டினம் (Mo)-நைட்ரஜனேசின் செயல்பாட்டின் மூலம் பெரும்பாலான உயிரியல் நைட்ரஜன் நிலைப்படுத்தல் ஏற்படுகிறது, இது பல்வேறு வகையான பாக்டீரியாக்கள் மற்றும் சில ஆர்க்கீயாக்களில் காணப்படுகிறது. மாலிப்டினம்-நைட்ரஜனேஸ் என்பது ஒரு சிக்கலான இரு-கூறு நொதியம் ஆகும், இது பல் உலோகங்கள் கொண்ட இணைக் குழுக்களைக் கொண்டுள்ளது.^[7]தனித்து வாழும் பாக்டீரியாவின் உதாரணம் அசோடோபாக்டர். ரைசோபியம் போன்ற கூட்டுயிர் நைதரசனை நிலைநிறுத்தும் பாக்டீரியா பொதுவாக பருப்பு வகைகளின் வேர் முடிச்சுகளில் (பட்டாணி, அல்ஃப்ல்ஃபா மற்றும் வெட்டுக்கிளி மரங்கள் போன்றவை) வாழ்கிறது. இங்கே அவை தாவரத்துடன் ஒரு பரஸ்பர தொடர்பை உருவாக்கி, கார்போஹைட்ரேட்டுகளுக்கு ஈடாக அமோனியாவை உற்பத்தி செய்கின்றன. இந்தத் தொடர்பின் காரணமாக, பருப்பு வகைகள் பெரும்பாலும் நைதரசன் இல்லாத மண்ணின் நைதரசன் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிக்கும். ஒரு சில பருப்பு அல்லாத தாவரங்களும் இத்தகைய கூட்டுவாழ்வை உருவாக்கலாம். இன்று, மொத்த நிலையான நைதரசனில் சுமார் 30% அதிக வெப்பம் மற்றும் அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி இயற்கை வாயு அல்லது பெட்ரோலியத்திலிருந்து கிடைக்கப்பெறும் நைதரசன் மற்றும் ஐதரசன் வாயுக்களை அமோனியாவாக மாற்றும் ஹேபர்-போஷ் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி தொழில்துறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.^[8]

தன்மயமாதல்

தாவரங்கள் தங்கள் வேர்த்தூவிகளால் மண்ணிலிருந்து நைட்ரேட் அல்லது அம்மோனியத்தை உறிஞ்சும். நைட்ரேட் உறிஞ்சப்பட்டால், அது முதலில் நைட்ரைட் அயனிகளாகவும் பின்னர் அம்மோனியம் அயனிகளாகவும் அமினோ அமிலங்கள், நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் குளோரோபில் ஆகியவற்றில் சேர்க்கப்படுகிறது. ரைசோபியாவுடன் ஒரு கூட்டுவாழ்வு உறவைக் கொண்ட தாவரங்களில், சிறிது நைதரசன் அம்மோனியம் அயனிகளின் வடிவத்தில் நேரடியாக வேர்தூவிகளிலிருந்து தன்மயமாக்கப்படுகிறது. "ரைசோபியா" பாக்டீராய்டுகளுக்கும் தாவரங்களுக்கும் இடையே அமினோ அமிலங்களின் மிகவும் சிக்கலான சுழற்சி உள்ளது என்பது இப்போது அறியப்படுகிறது. தாவரமானது பாக்டீராய்டுகளுக்கு அமினோ அமிலங்களை வழங்குகிறது, எனவே அம்மோனியா தன்மயமாதல் தேவையில்லை மேலும் பாக்டீராய்டுகள் அமினோ அமிலங்களை (புதிதாக நிலையான நைதரசனுடன்) மீண்டும் தாவரங்களுக்கு அனுப்புகின்றன, இதனால் ஒன்றுக்கொன்று சார்ந்த உறவை உருவாக்குகிறது. பூஞ்சைகள், சார்பூட்ட உயிரிகள், பல விலங்குகள் ஆகியவை அமினோ அமிலங்களிலிருந்தும், கருக்காடிக்கூறுகளிலிருந்தும், இதர சிறிய கரிம மூலக்கூறுகளிலிருந்தும் நைதரசனை உட்கொள்கின்றன. இதர பாக்டீரியா உள்ளிட்ட சாறுண்ணிகள் கனிமச் சேர்மங்களிலிருந்து அதாவது அம்மோனியம் போன்ற தனித்த நைதரசன் மூலங்களிலிருந்து நைதரசனைப் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன.^[9]

அம்மோனியாக்கல்

ஒரு தாவரமோ ஒரு விலங்கோ இறக்கும் போது அல்லது ஒரு விலங்கு கழிவுகளை வெளியேற்றும் போது, வெளியிடப்படும் நைதரசனின் முதல் வடிவம் கரிம நைதரசன் ஆகும். பாக்டீரியா அல்லது பூஞ்சைகள் எஞ்சியுள்ள கரிம நைதரசனை மீண்டும் அமோனியம் (NH+4) ஆக மாற்றுகின்றன. இச்செயல்முறையே அம்மோனியாக்கல் அல்லது கனிமமாக்கல் என அழைக்கப்படுகிறது. இச்செயல்முறையில் ஈடுபடும் நொதியங்கள்:

• ஜிஎஸ்: கிளென் சிந்தெடேசு (கைடோசோலிக் & நெகிழி)
• ஜிஓஜிஏடி: குளூ-2-ஆக்சோகுளூட்டரேட்டு அமினோடிரான்ஸ்பெரேசு (ஃபெர்ரோடாக்சின் & என்ஏடிஎச்-சார்பு)
• ஜிடிஎச்: குளூ டிஐதரசசேசு:
  • அம்மோனியம் தன்மயமாதலில் மிகச் சிறிய பங்களிப்பு
  • அமினோ அமிலங்களின் வளர்சிதை மாற்றத் தன்மயமாதலால்.

நைதரசனேற்றம்

அம்மோனியம் அயனிகளை நைட்ரேட்டாக மாற்றுவதில் முதன்மையாக மண்ணில் வாழும் பாக்டீரியாக்கள் மற்றும் நைட்ரோஏற்ற பாக்டீரியாக்கள் பங்களிக்கின்றன. நைட்ரோ ஏற்றத்தின் முதனிலையில், அம்மோனியம் (NH+4) அயனியின் ஆக்சிசனேற்றமானது நைட்ரோசோமோனாசு போன்ற பாக்டீரியாக்களால் நிகழ்த்தப்படுகிறது. இவ்வகைப் பாக்டீரியாக்கள் அம்மோனியாவை நைட்ரைட்டாக (NO−2) மாற்றுகின்றன. இதர வகை நைட்ரோபாக்டர் பாக்டீரியாக்கள் நைட்ரைட்டுகளை (NO−2) நைட்ரேட்டுகளாக(NO−3) மாற்றுகின்றன. அமோனியாவானது (NH₃) நைட்ரைட்டுகளாகவோ நைட்ரேட்டுகளாகவோ மாற்றப்பட வேண்டியது அவசியமாகும் ஏனெனில், அமோனியா தாவரங்களுக்கு நச்சுத்தன்மையானதாகும்.

அவற்றின் மிக அதிக கரைதிறன் காரணமாகவும், மண்ணால் அயனிகளைத் தக்கவைக்க முடியாததால், நைட்ரேட்டுகள் நிலத்தடி நீரில் நுழைகின்றன.நிலத்தடி நீரில் அதிக அளவு நைட்ரேட் கலக்கும் போது, அந்த குடிநீரைப் பயன்படுத்துவது கவலைக்குரியது ஆகும். ஏனெனில், நைட்ரேட் குழந்தைகளில் இரத்த-ஆக்ஸிஜன் அளவுகளில் குறுக்கிட்டு மெத்தமோகுளோபினீமியா அல்லது ப்ளூ-பேபி நோய்க்குறியை ஏற்படுத்தும்.^[10]நிலத்தடி நீர் நீரோட்ட ஓட்டத்தை மறுநிரப்பு செய்யும் இடத்தில், நைட்ரேட்-செறிவூட்டப்பட்ட நிலத்தடி நீர் யூட்ரோஃபிகேஷனுக்கு பங்களிக்கிறது, இது அதிக பாசி பெருகுவதற்கும் வழிவகுக்கும், குறிப்பாக நீலப்பச்சை பாசி அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது. அம்மோனியா போன்ற வாயுவால் மீனின் வாழ்க்கைக்கு நேரடியாக நச்சுத்தன்மை இல்லை என்றாலும், நைட்ரேட் இந்த யூட்ரோஃபிகேஷனுக்கு பங்களித்தால் மீன் மீது மறைமுக விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். நைட்ரஜன் சில நீர்நிலைகளில் கடுமையான யூட்ரோஃபிகேஷன் பிரச்சனைகளுக்கு பங்களித்துள்ளது.

நைதரசனிறக்கம்

நைதரசனிறக்கம் என்பது நைட்ரஜன் சுழற்சியை நிறைவு செய்யும் விதமாக நைட்ரைட்டுகள் மற்றும் நைட்ரேட்டுகளை மீண்டும் நைதரசன் (N
₂) வாயுவாகக் குறைப்பதாகும். இந்த செயல்முறையானது சூடோமோனாஸ் மற்றும் பாராகோக்கஸ் போன்ற பாக்டீரியா இனங்களால் காற்றில்லா நிலைமைகளின் கீழ் செய்யப்படுகிறது. சுவாசத்தின் போது ஆக்சிசனின் இடத்தில் நைட்ரேட்டை எலக்ட்ரான் ஏற்பியாகப் பயன்படுத்துகிறார்கள். காற்றில்லா பாக்டீரியாக்கள் ஏரோபிக் நிலையிலும் வாழலாம். காற்றில்லா நிலைகளில் நைதரசனிறக்கம் நடக்கிறது எ.கா. நீர் தேங்கிய மண். நைதரசனிறக்க பாக்டீரியா மண்ணில் நைட்ரேட்டுகளைப் பயன்படுத்தி சுவாசத்தை நிகழ்த்தி அதன் விளைவாக மந்தமான, தாவரங்களுக்கு எளிதில் கிடைக்காத நைட்ரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்கிறது. நைதரசனிறக்கம் தனித்து வாழும் நுண்ணுயிரிகளிலும், காற்றில்லா சிலியேட்டுகளின் மாற்றில்லா கூட்டுயிரிகளிலும் ஏற்படுகிறது.^[11]

• தி நைட்ரஜன் சைக்கிள், அண்ட் நியூ டாங்க் சிண்ட்ரோம் http://www.aquariumdomain.com/viewArticle.php?article_id=2 பரணிடப்பட்டது 2009-02-18 at the வந்தவழி இயந்திரம், accessed 2006-07-16.
• ரேவென், பி.ஹெச். மற்றும் ஜி.பி.ஜான்சன். 1996. உயிரியல். டபிள்யூஎம். சி. பிரௌன் பப்ளிஷர்ஸ்.
• தி நைட்ரஜன் சைக்கிள் http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/N/NitrogenCycle.html பரணிடப்பட்டது 2010-07-11 at the வந்தவழி இயந்திரம்