Biogeochemical cycles

Biogeochemical cycles (जैव-भू-रासायनिक चक्र):- The movement of nutrients and other elements between biotic and abiotic factors.

(जैविक और अजैविक कारकों के मध्य पोषक तत्वों और अन्य तत्वों का संचलन।)

Meaning (अर्थ):- The term biogeochemical is derived from “bio” meaning biosphere, “geo” meaning the geological components and “chemical” meaning the elements that move through a cycle.

(बायोजियोकेमिकल शब्द "बायो" से बना है जिसका अर्थ है जीवमंडल, "जियो" का अर्थ है भूवैज्ञानिक घटक और "केमिकल" का अर्थ है वे तत्व जो एक चक्र के माध्यम से चलते हैं।)

Types of Biogeochemical Cycles (जैव-भू-रासायनिक चक्र के प्रकार):- 2 types (2 प्रकार)

Gaseous cycles (गैसीय चक्र):-

i. Carbon cycle (कार्बन चक्र)

ii. Oxygen cycle (ऑक्सीजन चक्र)

iii. Nitrogen cycle (नाइट्रोजन चक्र)

iv. Water cycle (जल चक्र)

Sedimentary cycles (अवसादी चक्र):-

v. Sulphur cycle (सल्फर चक्र)

vi. Phosphorus cycle (फोस्फोरस चक्र)

1. Carbon cycle (कार्बन चक्र):-

> Carbon moves from atmosphere to living organisms and back again to the atmosphere. Plants are taken as the starting point of the carbon cycle.

(कार्बन वायुमंडल से जीवित जीवों में चला जाता है और फिर वापस वायुमंडल में आ जाता है। पौधों को कार्बन चक्र के शुरुआती बिंदु के रूप में लिया जाता है।)

> Stages (चरण):-

- Carbon is taken by plants to use in the process of photosynthesis. 

(कार्बन पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उपयोग के लिए लिया जाता है।)

- These plants then get consumed by various animals and hence the carbon enters the bodies of these animals. 

(फिर ये पौधे विभिन्न जंतुओं द्वारा खा लिए जाते हैं और इसलिए कार्बन इन जंतुओं के शरीर में प्रवेश कर जाता है।)

- The animals also eventually die and hence on decomposing they release the carbon back to the atmosphere. 

(जन्तु भी अंततः मर जाते हैं और इसलिए विघटित होने पर वे कार्बन को वापस वायुमंडल में छोड़ देते हैं।)

- Some of the carbon which is not released engages in the formation of fossil fuels.

(कुछ कार्बन जो मुक्त नहीं होता वह जीवाश्म ईंधन के निर्माण में संलग्न होता है।)

- These fossil fuels are used in various man-made activities and hence more carbon is pumped back into the atmosphere. 

(इस जीवाश्म ईंधन का उपयोग विभिन्न मानव निर्मित गतिविधियों में किया जाता है और इसलिए अधिक कार्बन वायुमंडल में वापस चला जाता है।)

2. Oxygen cycle (ऑक्सीजन चक्र):-

> Oxygen cycle is the movement of oxygen through the atmosphere, biosphere and lithosphere. It is released through the process of photolysis. 

(ऑक्सीजन चक्र में वायुमंडल, जैवमंडल और स्थलमंडल के माध्यम से ऑक्सीजन की गति होती है। यह प्रकाश अपघटन की प्रक्रिया के माध्यम से विमुक्त की जाती है।)

> Stages (अवस्थाएँ):-

- All green plants tend to undergo the process of photosynthesis and release oxygen into atmosphere.

(सभी हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया से गुजरते हैं और वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ते हैं।)

- All aerobic organisms then inhale oxygen for respiration.

(सभी वायवीय जीव श्वसन के लिए ऑक्सीजन ग्रहण करते हैं।)

- This stage includes the removal of carbon dioxide by animals into the atmosphere further taken up by plants during photosynthesis. 

(इस चरण में प्रकाश संश्लेषण के दौरान जंतुओं द्वारा वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाना शामिल है जिसे पौधों द्वारा ग्रहण किया जाता है।)

3. Nitrogen cycle (नाइट्रोजन चक्र):-

> Nitrogen is essential for life form owing to its presence in nucleic acids and proteins. Plants absorb nitrogen through microbial transformations. 

(न्यूक्लिक अम्ल और प्रोटीन में उपस्थित होने के कारण नाइट्रोजन जीवन के लिए आवश्यक है। पौधे सूक्ष्मजीवी परिवर्तनों के माध्यम से नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं।)

> Stages (चरण):-

i. Nitrogen fixation (नाइट्रोजन स्थिरीकरण):- 

- In this step the atmospheric nitrogen is primarily available in the inert form which is then converted to ammonia which can be used. 

(इस चरण में वायुमंडलीय नाइट्रोजन मुख्य रूप से निष्क्रिय रूप में उपलब्ध होती है जिसे बाद में अमोनिया में परिवर्तित किया जाता है जिसका उपयोग किया जा सकता है।)

- During this process the inert form of nitrogen gas is deposited into solid from the atmosphere and surface waters with the help of precipitation. 

(इस प्रक्रिया के दौरान नाइट्रोजन गैस का अक्रिय रूप वायुमंडल और सतही जल से वर्षा की सहायता से ठोस में जमा हो जाता है।)

- The nitrogen then undergoes a number of processes to combine with the hydrogen to form ammonia.

(फिर नाइट्रोजन को हाइड्रोजन के साथ मिलकर अमोनिया बनाने के लिए कई प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है।) 

- This whole process of nitrogen fixation is done by symbiotic bacteria. 

(नाइट्रोजन स्थिरीकरण की यह पूरी प्रक्रिया सहजीवी जीवाणुओं द्वारा की जाती है।)

- The fixation can occur through atmospheric fixation. 

(स्थिरीकरण वायुमंडलीय स्थिरीकरण के माध्यम से हो सकता है।)

ii. Nitrogen assimilation (नाइट्रोजन स्वांगीकरण):- The primary producers tend to consume the nitrogen compounds with the help of roots and they are present in forms such as ammonia, nitrite ammonium ions or nitrate ions. They are used in the formation of proteins.

(प्राथमिक उत्पादक जड़ों की सहायता से नाइट्रोजन यौगिकों का उपभोग करते हैं और वे अमोनिया, नाइट्राइट अमोनियम आयन या नाइट्रेट आयन जैसे रूपों में मौजूद होते हैं। इनका उपयोग प्रोटीन के निर्माण में किया जाता है।)

iii. Ammonification (अमोनीकरण):- When plants or animals die the nitrogen that is present in the organic matter tends to be released back into the soil. The decomposers then take action on the nitrogen present in the soil hence producing ammonia by decomposition.

(जब पौधे या जन्तु मर जाते हैं तो कार्बनिक पदार्थों में उपस्थित नाइट्रोजन वापस मृदा में छोड़ दी जाती है। फिर अपघटक मृदा में उपस्थित नाइट्रोजन पर क्रिया करते हैं जिससे अपघटन द्वारा अमोनिया का उत्पादन होता है।)

iv. Nitrification (नाइट्रीकरण):- In this process the ammonia will be converted into nitrite which is framed by the oxidation of ammonia done by bacteria of Nitrosomonas species. Nitrites are then converted to nitrates which is an important conversion as the ammonia gas produced is very harmful for plants. 

(इस प्रक्रिया में अमोनिया को नाइट्राइट में परिवर्तित किया जाता है जो नाइट्रोसोमोनास जाति के जीवाणुओं द्वारा किए गए अमोनिया के ऑक्सीकरण द्वारा तैयार किया जाता है। फिर नाइट्राइट को नाइट्रेट में बदल दिया जाता है जो एक महत्वपूर्ण रूपांतरण है क्योंकि उत्पादित अमोनिया गैस पौधों के लिए बहुत हानिकारक होती है।)

v. Denitrification (विनाइट्रीकरण):- In this step the nitrogen compounds tend to go back to the atmosphere by getting converted to nitrogen from nitrate. This conversion is done by Clostridium and Pseudomonas bacteria. 

(इस चरण में नाइट्रोजन यौगिक नाइट्रेट से नाइट्रोजन में परिवर्तित होकर वायुमंडल में वापस चले जाते हैं। यह रूपांतरण क्लोस्ट्रीडियम और स्यूडोमोनास जीवाणुओं द्वारा किया जाता है।)

4. Water cycle (जल चक्र):- 

> Water is most important constituent of life.

(जल जीवन का सबसे महत्वपूर्ण घटक है।)

> Stages (अवस्थाएँ):-

i. Evaporation (वाष्पीकरण):- The sun, which is the ultimate source of energy, tends to generate the process of evaporation. This evaporation happens when water molecules present on water bodies tend to rise into the air. This process allows a large amount of water to be present in the atmosphere. 

(सूर्य, जो ऊर्जा का अंतिम स्रोत है, वाष्पीकरण की प्रक्रिया उत्पन्न करता है। यह वाष्पीकरण तब होता है जब जल निकायों पर मौजूद जल के अणु हवा में ऊपर उठने लगते हैं। यह प्रक्रिया वायुमंडल में बड़ी मात्रा में जल मौजूद रहने की अनुमति देती है।)

ii. Condensation (संघनन):- The water vapor will then get accumulated in the atmosphere and hence cools down due to the cool temperatures seen at high altitudes. These vapors turn into droplets and ice by coming together to form the clouds. 

(इसके बाद जलवाष्प वायुमंडल में जमा हो जाता है और ऊंचाई पर दिखाई देने वाले ठंडे तापमान के कारण ठंडा हो जाता है। ये वाष्प मिलकर बूंदों और बर्फ में बदल जाते हैं और बादलों का निर्माण करते हैं।)

iii. Precipitation (अवक्षेपण):- When there is a temperature above 0°C then the vapor condenses to water which is not possible if there is no dust or impurities. Hence the water then attaches itself to the particle's surface and when the droplets are large enough they start precipitating from the clouds. This process is also called rainfall.

(जब तापमान 0°C से ऊपर होता है तो वाष्प संघनित होकर जल बन जाता है जो धूल या अशुद्धियाँ न होने पर संभव नहीं है। इसलिए जल फिर खुद को कण की सतह से जोड़ लेता है और जब बूंदें काफी बड़ी हो जाती हैं तो वे बादलों से बाहर निकलना शुरू कर देती हैं। इस प्रक्रिया को वर्षा भी कहते हैं।)

iv. Infiltration (अंतः संचरण):- Through this process water is then seeped into various layers of soil and it is seen rocks hold less water than soil. While these water may follow streams or rivers, they may also go way below the ground. 

(इस प्रक्रिया के माध्यम से जल को मिट्टी की विभिन्न परतों में रिसाया जाता है और यह देखा जाता है कि चट्टानें मिट्टी की तुलना में कम जल रखती हैं। हालाँकि ये जल नदियों या झरनों के साथ बह सकता है, लेकिन ये ज़मीन से बहुत नीचे भी जा सकता है।)

v. Run-off (अपवाह):- If the water does not form aquifers and follows gravity then they start flowing down the sides of mountains and hills and hence forming the rivers. This process is called the runoff process. 

(यदि जल जलभृत नहीं बनाता है और गुरुत्वाकर्षण का पालन करता है तो यह पहाड़ों और पहाड़ियों के किनारों से नीचे की ओर बहना शुरू कर देता है और इस प्रकार नदियों का निर्माण करता है। इस प्रक्रिया को अपवाह प्रक्रिया कहा जाता है।)

> Water is indispensable for life’s existence, and the ocean plays a vital role in the cycle. 

(जल जीवन के अस्तित्व के लिए अपरिहार्य है, और महासागर इस चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।)

> Atmospheric water vapor causes precipitation for which evaporation from the water surface is critical. 

(वायुमंडलीय जल वाष्प वर्षा का कारण बनता है जिसके लिए जल की सतह से वाष्पीकरण महत्वपूर्ण है।)

> Water cycle also plays a critical role in weather, pressure and temperature in the environment.

(जल चक्र पर्यावरण में मौसम, दाब और तापमान में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।)

5. Sulfur cycle (सल्फर चक्र):-

> Sulfur, which is present mainly as a component of amino acid, may be found in soil as proteins. It is eventually absorbed by plants as sulfates, through a host of microbial transformations. 

(सल्फर, जो मुख्य रूप से अमीनो अम्ल के एक घटक के रूप में पाया जाता है, मृदा में प्रोटीन के रूप में पाया जा सकता है। अनेक सूक्ष्मजैविक परिवर्तनों के माध्यम से अंततः इसे पौधों द्वारा सल्फेट के रूप में अवशोषित कर लिया जाता है।)

> The sulfur proteins convert into hydrogen sulfide (H2S) which is further broken down into sulfur in reaction with oxygen. With bacterial action, it becomes sulfate to be absorbed by plants.

(सल्फर प्रोटीन हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) में परिवर्तित हो जाता है जो ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया में सल्फर में टूट जाता है। जीवाणु क्रिया से यह पौधों द्वारा अवशोषित होने योग्य सल्फेट बन जाता है।) 

> Stages (चरण):- 

i. Decomposition of organic compounds (कार्बनिक यौगिकों का अपघटन):- The proteins tend to release amino acids consisting of sulfur acids which are then reduced to hydrogen sulfide by functioning of bacteria Desulfotomaculum.

(प्रोटीन सल्फर अम्ल से युक्त अमीनो अम्ल छोड़ते हैं जो बाद में जीवाणु डीसल्फोटोमाकुलम के कार्य द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड में बदल जाते हैं।)

ii. Oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur (हाइड्रोजन सल्फाइड का तत्वीय सल्फर में ऑक्सीकरण):- This process is done by bacteria belonging to Chlorobiaceae and Chromatiaceae. 

(यह प्रक्रिया क्लोरोबिएसी और क्रोमेशिएसी से संबंधित जीवाणुओं द्वारा की जाती है।)

iii. Oxidation of elemental sulfur (तत्वीय सल्फर का ऑक्सीकरण):- The sulfur which has turned to its elemental form cannot be readily taken by plants and is hence converted to sulfates by chemolithotrophic bacteria found in soil.

(जो सल्फर अपने तत्वीय रूप में बदल गया है, उसे पौधों द्वारा आसानी से नहीं लिया जा सकता है और इसलिए मृदा में पाए जाने वाले कीमोलिथोट्रोफिक जीवाणुओं द्वारा इसे सल्फेट्स में बदल दिया जाता है।)

iv. Reduction of Sulfates (सल्फेट्स का अपचयन):- The sulfates are then converted to hydrogen sulfide by the bacteria named Desulfovibrio desulfuricans. There are two steps for the same where firstly the sulfates are converted to sulphites by using ATP and the second step consists of reduction of reduction of sulphite to hydrogen sulfide. 

(फिर सल्फेट्स को डीसल्फोविब्रियो डीसल्फ्यूरिकन्स नामक जीवाणु द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड में बदल दिया जाता है। इसके लिए दो चरण हैं जहां पहले सल्फेट को ATP का उपयोग करके सल्फाइट में परिवर्तित किया जाता है और दूसरे चरण में सल्फाइट को हाइड्रोजन सल्फाइड में अपचयित करना शामिल है।)

6. Phosphorus cycle (फॉस्फोरस चक्र):-

> Phosphorus mainly passes through the hydrosphere, lithosphere and biosphere. 

(फॉस्फोरस मुख्य रूप से जलमंडल, स्थलमंडल और जीवमंडल से होकर गुजरता है।)

> It is essential for both animal and plant growth. 

(यह जन्तु और पौधे दोनों की वृद्धि के लिए आवश्यक होता है।)

> However, it gradually depletes in soil. 

(हालाँकि, यह धीरे-धीरे मृदा में ख़त्म हो जाता है।)

> In comparison to the carbon cycle, the phosphorus cycle does not pass through the atmosphere.

(कार्बन चक्र की तुलना में, फॉस्फोरस चक्र वायुमंडल से नहीं गुजरता है।)  

> Phosphorus cycle is said to be a very slow process. 

(फॉस्फोरस चक्र को बहुत धीमी प्रक्रिया कहा जाता है।)

> Stages (चरण):-

i.Weathering (अपक्षय):- The phosphate salts are mostly found in rocks and are hence broken down and washed away from the rocks into the ground. Hence it is seen that the process starts from the earth’s crust. 

(फॉस्फेट लवण अधिकतर चट्टानों में पाए जाते हैं और इसलिए टूट जाते हैं और चट्टानों से बहकर जमीन में चले जाते हैं। इसलिए यह देखा गया है कि यह प्रक्रिया पृथ्वी की पपड़ी से शुरू होती है।)

ii. Absorption by Plants (पौधों द्वारा अवशोषण):- The phosphate salts once dissolved in soil will be absorbed by the plans however the amount taken is very less. Hence some phosphate fertilizers are added by farmers for the plants to take in. However as phosphates do not properly dissolve in water they are not absorbed by the life in aquatic ecosystems. 

(फॉस्फेट लवण एक बार मृदा में घुल जाने के बाद योजनाओं द्वारा अवशोषित कर लिए जाते हैं, हालांकि ली गई मात्रा बहुत कम होती है। इसलिए किसानों द्वारा पौधों को ग्रहण करने के लिए कुछ फॉस्फेट उर्वरक डाले जाते हैं। हालाँकि, चूँकि फॉस्फेट जल में ठीक से नहीं घुलते हैं इसलिए वे जलीय पारिस्थितिक तंत्र में जीवन द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं।)

iii. Absorption by Animals (जंतुओं द्वारा अवशोषण):- The animals absorb most of the phosphorus content by consumption of other animals and plants. The rate of phosphorus cycle is faster in most animals compared to as seen in rocks. 

(जन्तु अधिकांश फॉस्फोरस सामग्री को अन्य जंतुओं और पौधों खाकर अवशोषित करते हैं। अधिकांश जंतुओं में फॉस्फोरस चक्र की दर चट्टानों की तुलना में तेज़ होती है।)

iv. Phosphorus being returned to the ecosystem (फॉस्फोरस को पारिस्थितिकी तंत्र में लौटाया जा रहा है):- The plants and animals then tend to die and hence pass on the phosphorus from their body back to the ecosystem which is converted into the inorganic form and recycled to rocks and soil. This step is further again seen by weathering and hence the cycle goes again on.

(पौधे और जन्तु जब मरने लगते हैं तो उनके शरीर से फास्फोरस वापस पारिस्थितिकी तंत्र में चला जाता है जो अकार्बनिक रूप में परिवर्तित हो जाता है और चट्टानों और मृदा में पुनर्चक्रित हो जाता है। यह चरण फिर से अपक्षय द्वारा ले लिया जाता है और इसलिए चक्र फिर से चलता रहता है।)

Importance of Biogeochemical Cycles (जैव-भू-रासायनिक चक्र का महत्व):-

> These cycles demonstrate the way in which the energy is used. 

(ये चक्र ऊर्जा के उपयोग के तरीके को प्रदर्शित करते हैं।)

> Through the ecosystem, these cycles move the essential elements for life to sustain. 

(पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से, ये चक्र जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक तत्वों को स्थानांतरित करते हैं।)

> They are vital as they recycle elements and store them too, and regulate the vital elements through the physical facets. 

(ये महत्वपूर्ण होते हैं क्योंकि ते तत्वों का पुनर्चक्रण करते हैं और उन्हें संग्रहित भी करते हैं, और भौतिक पहलुओं के माध्यम से महत्वपूर्ण तत्वों को नियंत्रित करते हैं।)

> These cycles depict the association between living and non-living things in the ecosystems and enable the continuous survival of ecosystems.

(ये चक्र पारिस्थितिक तंत्र में जीवित और निर्जीव वस्तुओं के बीच संबंध को दर्शाते हैं और पारिस्थितिक तंत्र के निरंतर अस्तित्व को सक्षम बनाते हैं।)