Biogeochemical Cycles Questions in Hindi

(B) नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार एंजाइम $Nitrogenase$ है।
$Nitrogenase$ एंजाइम ऑक्सीजन $(O_2)$ की उपस्थिति के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है।
ऑक्सीजन $Nitrogenase$ एंजाइम को निष्क्रिय कर देता है,जिससे जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया बाधित हो जाती है।
इसलिए,$Rhizobium$ जैसे नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया एंजाइम की सुरक्षा करने और स्थिरीकरण की प्रक्रिया को जारी रखने के लिए अवायवीय (ऑक्सीजन-मुक्त) वातावरण (अक्सर $Leghemoglobin$ का उपयोग करके) बनाते हैं।

(A) नाइट्रोजन स्थिरीकरण वायुमंडलीय नाइट्रोजन $(N_2)$ को अमोनिया या नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स जैसे नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों में बदलने की प्रक्रिया है।
यह प्रक्रिया मुख्य रूप से मिट्टी में या लेग्यूम पौधों की जड़ की ग्रंथियों में मौजूद नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया (जैसे $Rhizobium$) द्वारा की जाती है।
अनाज वाली फसलें स्वयं नाइट्रोजन को स्थिर नहीं करती हैं; वे मिट्टी में मौजूद नाइट्रोजन पर निर्भर करती हैं।
औद्योगिक प्रक्रियाएं आमतौर पर हैबर-बॉश प्रक्रिया का उपयोग करती हैं,जिसमें उच्च दबाव और तापमान की आवश्यकता होती है,जो जैविक संदर्भ में वर्णित वायुमंडलीय नाइट्रोजन के सीधे रूपांतरण जैसा नहीं है।
इसलिए,सही तंत्र मिट्टी में नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया द्वारा की जाने वाली जैविक प्रक्रिया है।

(B) जल चक्र में पृथ्वी की सतह पर,ऊपर और नीचे पानी की निरंतर गति शामिल है। मुख्य प्रक्रियाओं में वाष्पीकरण,वाष्पोत्सर्जन,संघनन और वर्षण शामिल हैं।
प्रकाश संश्लेषण एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें पौधे पानी,कार्बन डाइऑक्साइड और सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके ग्लूकोज और ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। हालांकि प्रकाश संश्लेषण में पानी एक अभिकारक के रूप में उपयोग किया जाता है,लेकिन यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कार्बन चक्र और पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा प्रवाह का एक हिस्सा है,न कि वैश्विक जल चक्र का एक मूलभूत चरण।

(A) वाष्पोत्सर्जन जल चक्र में शामिल एक प्रक्रिया है,जिसमें पौधे वायुमंडल में जल वाष्प छोड़ते हैं। यह कार्बन चक्र का हिस्सा नहीं है। प्रकाश संश्लेषण,श्वसन और जीवाश्म ईंधन का जलना वे सभी प्रमुख प्रक्रियाएं हैं जो जीवमंडल,वायुमंडल और भूमंडल के माध्यम से कार्बन की गति को नियंत्रित करती हैं।

(C) कार्बन चक्र में कार्बन का जीवमंडल के माध्यम से संचलन होता है।
$1$. वायुमंडल में मौजूद $CO_2$ को पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान अवशोषित करके कार्बनिक कार्बन यौगिक बनाते हैं।
$2$. जब जानवर पौधों को भोजन के रूप में ग्रहण करते हैं,तो ये कार्बनिक यौगिक जानवरों में स्थानांतरित हो जाते हैं।
$3$. पौधों और जानवरों की मृत्यु के बाद,अपघटक इन कार्बनिक पदार्थों का अपघटन करते हैं,जिससे कार्बन मिट्टी में अकार्बनिक कार्बन के रूप में या वायुमंडल में $CO_2$ के रूप में वापस आ जाता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें हरे पौधे,शैवाल और कुछ बैक्टीरिया सूर्य के प्रकाश,पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके भोजन (ग्लूकोज) बनाते हैं और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन को वायुमंडल में छोड़ते हैं।
श्वसन,जीवाश्म ईंधन का जलना और कवक द्वारा अपघटन ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं और वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं।

(N/A) $C, N, S, P, H$ और $O$ विभिन्न जैव-अणुओं के मूलभूत घटक हैं। जीवित जीव असंख्य जैव-अणुओं से बने होते हैं।
इनमें से अधिकांश तत्व पौधों के माध्यम से जीवित दुनिया में प्रवेश करते हैं।
$1$. कार्बन प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से प्रवेश करता है,जहाँ पौधे वायुमंडलीय $CO_2$ को कार्बनिक यौगिकों में स्थिर करते हैं।
$2$. नाइट्रोजन का स्थिरीकरण नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया द्वारा मिट्टी में किया जाता है,जिससे पौधे इसे नाइट्रेट या अमोनियम यौगिकों के रूप में अवशोषित कर सकते हैं।
$3$. सल्फर और फास्फोरस मिट्टी में खनिजों के रूप में मौजूद होते हैं और पौधों की जड़ों द्वारा पानी के साथ अवशोषित किए जाते हैं।
$4$. हाइड्रोजन और ऑक्सीजन मुख्य रूप से तब पौधों में प्रवेश करते हैं जब वे मिट्टी से पानी $(H_2O)$ अवशोषित करते हैं।
$5$. जानवर इन तत्वों को पौधों या अन्य जानवरों का सेवन करके प्राप्त करते हैं। इसके अतिरिक्त,जानवर पानी पीकर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन प्राप्त करते हैं,और श्वसन के दौरान सीधे वायुमंडल से ऑक्सीजन लेते हैं।

(B) इन तत्वों का उपयोग जीवित जीवों द्वारा विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं के लिए लगातार किया जाता है।
हालाँकि,ये तत्व एक चक्रीय प्रक्रिया से गुजरते हैं जिसे जैव-भू-रासायनिक चक्र (biogeochemical cycle) कहा जाता है,जो यह सुनिश्चित करता है कि वे श्वसन,अपघटन और नाइट्रोजन स्थिरीकरण जैसी विभिन्न प्राकृतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से वायुमंडल में वापस आ जाएं।
इस निरंतर पुनर्चक्रण के कारण,वायुमंडल में ऑक्सीजन,नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों का प्रतिशत संतुलित और लगभग स्थिर रहता है।

(B) मूल ग्रंथिकाओं में $Rhizobium$ जैसे सहजीवी नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया मौजूद होते हैं।
ये बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित करते हैं,जिसका उपयोग पौधा प्रोटीन संश्लेषण और वृद्धि के लिए कर सकता है।
यह प्रक्रिया पौधों के पोषण के लिए,विशेष रूप से नाइट्रोजन की कमी वाली मिट्टी में,अत्यंत आवश्यक है।

(B) मृदा बैक्टीरिया द्वारा अमोनिया $(NH_3)$ का नाइट्राइट $(NO_2^-)$ और उसके बाद नाइट्रेट $(NO_3^-)$ में परिवर्तन की प्रक्रिया को नाइट्रीकरण (Nitrification) कहा जाता है।

(N/A) नाइट्रोजन और ऑक्सीजन दोनों युक्त दो जैविक रूप से महत्वपूर्ण यौगिक नाइट्रेट्स $(NO_3^-)$ और नाइट्राइट्स $(NO_2^-)$ हैं।
ये यौगिक नाइट्रोजन चक्र के आवश्यक घटक हैं,जिनका उपयोग पौधों द्वारा प्रोटीन संश्लेषण के लिए किया जाता है और ये मृदा की उर्वरता के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।

(N/A) प्रकाश संश्लेषण $(Photosynthesis)$ वह मुख्य जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे,शैवाल और साइनोबैक्टीरिया प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते समय उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में $O_{2}$ छोड़ते हैं।

(N/A) नाइट्रोजन स्थिरीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले दो जीव निम्नलिखित हैं:
$1$. $Rhizobium$ बैक्टीरिया (जो फलीदार पौधों की जड़ ग्रंथियों में पाए जाते हैं)।
$2$. नील-हरित शैवाल (जैसे $Anabaena$ और $Nostoc$)।

(N/A) अपघटक वे जीव हैं जो मृत या सड़ने वाले कार्बनिक पदार्थों को तोड़ते हैं। अपघटकों के दो सामान्य उदाहरण निम्नलिखित हैं:
$1$. जीवाणु (Bacteria)
$2$. कवक (Fungi)

(N/A) $(i)$ जीवमंडल के जैविक (सजीव) और अजैविक (निर्जीव) घटकों के बीच पोषक तत्वों और ऊर्जा के चक्रीय प्रवाह को जैव-भू-रासायनिक चक्र कहा जाता है।
$(ii)$ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से जीवन रूपों में शामिल होने वाली गैस कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ है।

(A) जीवमंडल अपने जैविक (जीवित) और अजैविक (निर्जीव) घटकों के बीच निरंतर परस्पर क्रिया के कारण एक गतिशील लेकिन स्थिर प्रणाली है।
इस परस्पर क्रिया में पदार्थ का निरंतर चक्रण और विभिन्न पोषण स्तरों तथा पारिस्थितिकी तंत्रों के माध्यम से ऊर्जा का प्रवाह शामिल है,जो जीवमंडल के संतुलन को बनाए रखता है।

(N/A) ऑक्सीजन का उपयोग होने वाली तीन प्रक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
$1$. श्वसन: सजीव ग्लूकोज के विघटन और ऊर्जा मुक्त करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।
$2$. दहन: ईंधन को जलाने के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है।
$3$. ऑक्साइड का निर्माण: ऑक्सीजन विभिन्न तत्वों (जैसे धातुओं और अधातुओं) के साथ अभिक्रिया करके ऑक्साइड बनाती है।
वह प्रक्रिया जिसके द्वारा ऑक्सीजन वायुमंडल में वापस लौटती है:
$1$. प्रकाश संश्लेषण: हरे पौधे भोजन बनाने की प्रक्रिया के दौरान उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं।

(N/A) $(i)$ पौधे मुख्य रूप से नाइट्रोजन का उपयोग नाइट्रेट्स $(NO_3^-)$ और नाइट्राइट्स $(NO_2^-)$ के रूप में करते हैं,जिन्हें वे अपनी जड़ों के माध्यम से मिट्टी से अवशोषित करते हैं।
$(ii)$ नाइट्रोजन पौधों के लिए एक आवश्यक तत्व है क्योंकि यह अमीनो एसिड का एक मूलभूत घटक है,जो प्रोटीन के निर्माण खंड हैं। इसके अतिरिक्त,यह न्यूक्लिक एसिड $(DNA$ और $RNA)$,क्लोरोफिल और पौधों की वृद्धि एवं विकास के लिए आवश्यक विभिन्न एंजाइमों के संश्लेषण के लिए भी अनिवार्य है।

(B) $(i)$ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से,हरे पौधे वायुमंडलीय $CO_2$ को ग्लूकोज में परिवर्तित करते हैं,जिससे कार्बन का कार्बनिक यौगिकों में स्थिरीकरण होता है।
$(ii)$ कई समुद्री जीव अपने कवच और कंकाल बनाने के लिए समुद्र के पानी में घुले हुए कार्बोनेट का उपयोग करते हैं,जो प्रभावी रूप से पर्यावरण से कार्बन को स्थिर करते हैं।

(N/A) वायुमंडलीय नाइट्रोजन $(N_2)$ को अमोनिया $(NH_3)$ या नाइट्रोजन के ऑक्साइड $(NO_x)$ जैसे उपयोगी रूपों में बदलने की प्रक्रिया को नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहा जाता है।
पौधों को प्रोटीन,न्यूक्लिक एसिड ($DNA$ और $RNA$) और क्लोरोफिल जैसे आवश्यक जैविक अणुओं के संश्लेषण के लिए नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है।
यद्यपि वायुमंडल में नाइट्रोजन प्रचुर मात्रा में है,लेकिन पौधे इसे सीधे गैसीय रूप $(N_2)$ में अवशोषित नहीं कर सकते हैं क्योंकि नाइट्रोजन परमाणुओं के बीच का त्रि-सहसंयोजक बंध अत्यंत स्थिर होता है और इसे तोड़ना कठिन होता है। इसलिए,वे नाइट्रोजन को ऐसे रूप में बदलने के लिए नाइट्रोजन स्थिरीकरण पर निर्भर करते हैं जिसे उनकी जड़ों द्वारा अवशोषित किया जा सके।

(N/A)
$(i)$ बहन के प्रति प्रेम और चिंता।
$(ii)$ गहन ज्ञान।
$(iii)$ पर्यावरण के प्रति चिंता।
$(iv)$ सामाजिक जिम्मेदारी।
$(b)$ जल का संरक्षण आवश्यक है क्योंकि सभी जीवन प्रक्रियाएं जल पर निर्भर हैं और यह सभी जीवित जीवों के शरीर के वजन का लगभग $70\%$ हिस्सा बनाता है। इसके अलावा, औद्योगीकरण के कारण पानी प्रदूषित हो रहा है और बहुत कम प्रतिशत में ही मीठा पानी उपयोग के लिए बचा है।

(N/A)

नाइट्रीकरण	विनाइट्रीकरण
$(i)$ अमोनिया को नाइट्राइट्स और फिर नाइट्रेट्स में बदलने की प्रक्रिया।	$(i)$ नाइट्रेट्स को मुक्त नाइट्रोजन गैस $(N_2)$ में बदलने की प्रक्रिया।
$(ii)$ यह एक ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया है जिसमें नाइट्रोजन को पौधों के लिए अधिक उपयोगी रूप में परिवर्तित किया जाता है। उदा. नाइट्रोसोमोनास और नाइट्रोबैक्टर।	$(ii)$ यह एक रिडक्टिव प्रक्रिया है जिसमें नाइट्रोजन वापस वायुमंडल में मुक्त हो जाता है। उदा. स्यूडोमोनास और क्लोस्ट्रीडियम।

(N/A) वायुमंडल से ऑक्सीजन का उपयोग होने वाली तीन प्रक्रियाएं निम्नलिखित हैं:
$1$. दहन (ईंधन का जलना)।
$2$. श्वसन (जीवों द्वारा)।
$3$. ऑक्साइड का निर्माण (जैसे,धातुओं में जंग लगना)।
वायुमंडल में ऑक्सीजन के वापस लौटने की एकमात्र प्रक्रिया निम्नलिखित है:
$1$. प्रकाश संश्लेषण (हरे पौधों द्वारा)।

(N/A) जैव-भू-रासायनिक चक्र जीवमंडल के सजीव (जैविक) और निर्जीव (अजैविक) घटकों के बीच पोषक तत्वों और रासायनिक तत्वों का चक्रीय प्रवाह या संचलन है।
जीवमंडल के विभिन्न घटकों के बीच स्थानांतरित होने वाली दो आवश्यक चीजें निम्नलिखित हैं:
$1$. पदार्थ (पोषक तत्व/रासायनिक तत्व)
$2$. ऊर्जा

(N/A) प्रकाश संश्लेषण:
$1$. वायुमंडल से $CO_{2}$ को अवशोषित किया जाता है और पौधों द्वारा कार्बनिक यौगिकों में शामिल किया जाता है।
$2$. यह सौर ऊर्जा का उपयोग करके $CO_{2}$ और पानी को ग्लूकोज $(C_{6}H_{12}O_{6})$ में परिवर्तित करता है।
श्वसन:
$1$. जीवित जीव ऊर्जा प्राप्त करने के लिए कोशिकीय श्वसन के माध्यम से ग्लूकोज को तोड़ते हैं।
$2$. यह प्रक्रिया उप-उत्पाद के रूप में $CO_{2}$ को वापस वायुमंडल में छोड़ती है,जिससे कार्बन चक्र पूरा होता है।

(N/A) $(i)$ प्रकाश संश्लेषण के दौरान सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में हरे पौधों द्वारा $CO_{2}$ का ग्लूकोज में रूपांतरण।
$(ii)$ समुद्री जानवरों द्वारा अपने कवच (shells) बनाने के लिए समुद्री जल में घुले हुए कार्बोनेट का उपयोग।

(N/A) जैवमंडल अपने जैविक (सजीव) और अजैविक (निर्जीव) घटकों के बीच निरंतर और संतुलित परस्पर क्रिया के कारण एक स्थिर तंत्र है,जो एक गतिशील संतुलन बनाए रखता है।
$(b)$ जब जैवमंडल के घटक एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं,तो उनके बीच पदार्थ (पोषक तत्वों) और ऊर्जा का निरंतर स्थानांतरण होता है,जो जीवन प्रक्रियाओं का समर्थन करता है और पारिस्थितिकी तंत्र के संतुलन को बनाए रखता है।

(N/A) अपघटक वे जीव हैं जो पौधों और जानवरों के मृत अवशेषों में मौजूद जटिल कार्बनिक पदार्थों को सरल अकार्बनिक पदार्थों में तोड़ते हैं।
पारिस्थितिकी तंत्र में अपघटकों की भूमिका:
$(i)$ वे मृत कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के माध्यम से पर्यावरण को साफ करके प्रकृति के सफाईकर्मियों के रूप में कार्य करते हैं।
$(ii)$ वे पोषक चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं क्योंकि वे आवश्यक खनिजों को वापस मिट्टी में छोड़ते हैं,जिनका उपयोग उत्पादकों (पौधों) द्वारा फिर से किया जाता है।
$(iii)$ वे जटिल कार्बनिक यौगिकों को उपयोगी रूप में परिवर्तित करके जीवमंडल में पोषक तत्वों के संतुलन को बनाए रखने में मदद करते हैं।

(N/A) $(i)$ ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दोनों युक्त दो जैविक रूप से महत्वपूर्ण यौगिक निम्नलिखित हैं:
$(a)$ न्यूक्लिक एसिड ($DNA$ और $RNA$): इनमें नाइट्रोजनयुक्त क्षार,शर्करा और फॉस्फेट समूह होते हैं।
$(b)$ प्रोटीन: ये अमीनो एसिड के बहुलक (polymers) हैं,जिनमें अमीनो समूह (नाइट्रोजन) और कार्बोक्सिल समूह (ऑक्सीजन) दोनों मौजूद होते हैं।
$(ii)$ नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया (जैसे $Rhizobium$) फलीदार पौधों की जड़ों की ग्रंथियों में पाए जाते हैं। वे वायुमंडलीय नाइट्रोजन $(N_2)$ को घुलनशील रूपों जैसे नाइट्रेट $(NO_3^-)$ और नाइट्राइट $(NO_2^-)$ में परिवर्तित करते हैं,जिन्हें पौधे आसानी से अवशोषित कर सकते हैं और प्रोटीन तथा अन्य नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों के संश्लेषण के लिए उपयोग कर सकते हैं।

(N/A) $(i)$ नाइट्रोजन स्थिरीकरण: यह वायुमंडलीय नाइट्रोजन का जल-घुलनशील यौगिकों (नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स) में रूपांतरण है,जो या तो मुक्त-जीवी बैक्टीरिया द्वारा या $Rhizobium$ बैक्टीरिया द्वारा होता है,जो फलदार पौधों (लेग्यूम्स) की जड़ों में मूल ग्रंथिकाओं (root nodules) नामक विशेष संरचनाओं में पाए जाते हैं। बिजली कड़कने के दौरान भी वायुमंडलीय नाइट्रोजन नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स में परिवर्तित हो जाती है।
$(ii)$ अमोनीकरण (Ammonification): पौधों के मृत होने और सड़ने से अमोनिया मुक्त होती है। जंतु उत्सर्जी उत्पादों के रूप में अमोनिया,यूरिया और यूरिक एसिड का त्याग करते हैं। ये नाइट्रोजनयुक्त यौगिक अपघटक बैक्टीरिया द्वारा अमोनिया में परिवर्तित हो जाते हैं,और इस प्रक्रिया को अमोनीकरण कहा जाता है।
$(iii)$ नाइट्रीकरण (Nitrification): नाइट्रीकारी बैक्टीरिया द्वारा अमोनिया को पहले नाइट्राइट्स में और फिर नाइट्रेट्स में परिवर्तित किया जाता है; इस प्रक्रिया को नाइट्रीकरण कहते हैं। पौधे आमतौर पर नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स को अवशोषित करते हैं और उन्हें अमीनो एसिड में बदल देते हैं,जिनका उपयोग प्रोटीन बनाने के लिए किया जाता है।
$(iv)$ विनाइट्रीकरण (Denitrification): जब पौधे या जंतु मर जाते हैं,तो मिट्टी में मौजूद बैक्टीरिया विभिन्न नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों को वापस नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स में बदल देते हैं। एक अलग प्रकार के बैक्टीरिया,जैसे $Pseudomonas$,इन नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स को वापस मौलिक नाइट्रोजन गैस में बदल देते हैं। इस प्रक्रिया को विनाइट्रीकरण कहा जाता है। इस प्रकार,यह चक्र निरंतर चलता रहता है।

(N/A) प्रकृति में कार्बन चक्र को दिए गए चित्र में दर्शाया गया है।
पर्यावरण में कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ के स्थिरीकरण के दो मुख्य तरीके निम्नलिखित हैं:
$(i)$ प्रकाश संश्लेषण: हरे पौधे वायुमंडलीय $CO_2$ को अवशोषित करते हैं और सूर्य के प्रकाश तथा क्लोरोफिल की उपस्थिति में इसे ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ में परिवर्तित करते हैं।
$(ii)$ कार्बोनेट का निर्माण: कई समुद्री जीव अपने कवच और कंकाल बनाने के लिए समुद्र के पानी में घुले हुए कार्बोनेट का उपयोग करते हैं,जिससे कार्बन का ठोस रूप में स्थिरीकरण होता है।

(A) नाइट्रोजन चक्र के आरेख के आधार पर:
$A$ - अमोनीकरण (Ammonification)
$B$ - अमोनिया $(NH_3)$
$C$ - नाइट्राइट्स $(NO_2^-)$
$D$ - नाइट्रेट्स $(NO_3^-)$
$E$ - विनाइट्रीकरण (Denitrification)
$(b)$ यदि चरण $A$ (अमोनीकरण) नहीं होता है,तो मृत पौधों और जानवरों में मौजूद कार्बनिक नाइट्रोजन अमोनिया में परिवर्तित नहीं होगा। परिणामस्वरूप,नाइट्रोजन मिट्टी में वापस पुनर्चक्रित नहीं हो पाएगा,जिससे पौधों के लिए नाइट्रोजन युक्त यौगिकों की कमी हो जाएगी।
$(c)$ नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया (जैसे राइजोबियम) जीवमंडल में वायुमंडलीय नाइट्रोजन $(N_2)$ को अमोनिया जैसे नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में बदलकर महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं,जिन्हें पौधे आसानी से अवशोषित कर सकते हैं और प्रोटीन संश्लेषण के लिए उपयोग कर सकते हैं।
$(d)$ जैविक रूप से महत्वपूर्ण दो यौगिक जिनमें ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दोनों होते हैं,वे प्रोटीन (अमीनो एसिड) और न्यूक्लिक एसिड ($DNA$ और $RNA$) हैं।

(N/A) कार्बन चक्र के आरेख के आधार पर:
$1$ - कार्बनिक यौगिक (पौधे)
$2$ - कार्बनिक यौगिक (जंतु)
$3$ - अकार्बनिक कार्बोनेट (खोल/कवच)
$4$ - जल में कार्बोनेट
$5$ - चूना पत्थर (लाइमस्टोन)
$(b)$ दो प्राकृतिक प्रक्रियाएँ: श्वसन और अपघटन। एक मानव-निर्मित प्रक्रिया: जीवाश्म ईंधन का दहन।
$(c)$ $CO_2$ पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण द्वारा भोजन बनाने हेतु आवश्यक है। हालाँकि,यह एक प्रदूषक है क्योंकि:
$(i)$ यह एक ग्रीनहाउस गैस है जो ऊष्मा को रोकती है,जिससे पृथ्वी का औसत तापमान बढ़ जाता है।
$(ii)$ अत्यधिक $CO_2$ ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन का प्राथमिक कारण है।

(N/A) - जल में बड़ी संख्या में पदार्थों को घोलने की क्षमता होती है।
- जल घुलनशील खनिजों वाली चट्टानों के ऊपर से या उनके बीच से होकर बहता है।
- इनमें से कुछ खनिज जल में घुल जाते हैं।
- परिणामस्वरूप,नदियाँ भूमि से कई पोषक तत्वों को समुद्र तक ले जाती हैं।
- ये खनिज समुद्री जीवों के अस्तित्व और विकास के लिए आवश्यक हैं।
$(b)$ - जैवमंडल में जैविक (सजीव) और अजैविक (निर्जीव) घटकों के बीच निरंतर परस्पर क्रिया होती रहती है।
- इन परस्पर क्रियाओं में जैवमंडल के विभिन्न घटकों के बीच पदार्थ और ऊर्जा का निरंतर स्थानांतरण शामिल है।
- पदार्थ और ऊर्जा के प्रवाह का यह चक्र पारिस्थितिकी तंत्र के संतुलन को बनाए रखता है,जो इसे एक गतिशील लेकिन स्थिर प्रणाली बनाता है।

(N/A) कार्बन चक्र पृथ्वी के वायुमंडल में $CO_{2}$ के स्तर को स्थिर बनाए रखने के लिए आवश्यक है। यह संतुलन ग्रीनहाउस प्रभाव के माध्यम से पृथ्वी के तापमान को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण है,जो पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए अनुकूल वातावरण बनाए रखता है।

(N/A) वे तीन तरीके जिनके द्वारा $CO_{2}$ वायुमंडल में वापस लौटती है,वे इस प्रकार हैं:
$(i)$ मृत कार्बनिक पदार्थों के अपघटन (decomposition) द्वारा।
$(ii)$ पौधों और जंतुओं दोनों द्वारा की जाने वाली श्वसन प्रक्रिया के उपोत्पाद (byproduct) के रूप में।
$(iii)$ कोयला,लकड़ी,पेट्रोल और प्राकृतिक गैस जैसे ईंधन के दहन से उत्पन्न गैसीय अपशिष्ट के रूप में।

(N/A) $(i)$ नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया,$e.g.$,$Rhizobium$,$Azotobacter$.
$(ii)$ बैक्टीरिया जो जटिल नाइट्रोजनयुक्त कार्बनिक यौगिकों (प्रोटीन) को अमोनिया में परिवर्तित करते हैं,$e.g.$,$Actinomyces$.
$(iii)$ नाइट्रीकारी बैक्टीरिया जो अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करते हैं,$e.g.$,$Nitrosomonas$ और $Nitrobacter$.
$(iv)$ विनाइट्रीकारी बैक्टीरिया,$e.g.$,$Pseudomonas$.

(D) नाइट्रोजन स्थिरीकरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन $(N_2)$ को अमोनिया या नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स जैसे नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है।
यह प्रक्रिया मुख्य रूप से नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया द्वारा की जाती है,जैसे कि $Rhizobium$,जो फलदार पौधों की जड़ ग्रंथियों में या मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहते हैं।
इन बैक्टीरिया में नाइट्रोजनज एंजाइम होता है,जो अक्रिय वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ऐसे रूपों में बदलने में मदद करता है जिन्हें पौधे आत्मसात कर सकते हैं।
इसलिए,सही तंत्र मिट्टी में मौजूद नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया की जैविक प्रक्रिया है।

(A) जल चक्र पृथ्वी की सतह पर,ऊपर और नीचे पानी की निरंतर गति है।
जल चक्र में शामिल मुख्य प्रक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$1$. वाष्पीकरण: सूर्य की गर्मी के कारण पानी तरल से गैस (जल वाष्प) में बदल जाता है।
$2$. वाष्पोत्सर्जन: पौधे अपनी पत्तियों के माध्यम से जल वाष्प को वायुमंडल में छोड़ते हैं।
$3$. वर्षण: पानी बारिश,बर्फ या ओलों के रूप में पृथ्वी की सतह पर वापस आता है।
$4$. संघनन: जल वाष्प ठंडी होकर वापस तरल पानी की बूंदों में बदल जाती है,जिससे बादल बनते हैं।
प्रकाश संश्लेषण पौधों द्वारा पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा (ग्लूकोज) में बदलने की एक जैविक प्रक्रिया है। हालांकि इस प्रक्रिया में पानी का उपयोग होता है,लेकिन यह वैश्विक जल चक्र का एक चरण नहीं है।

(D) कार्बन चक्र जीवमंडल में कार्बन की गति का वर्णन करता है।
$1$. पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से वायुमंडल से $CO_{2}$ लेते हैं और कार्बनिक कार्बन (ग्लूकोज) का उत्पादन करते हैं।
$2$. जानवर इन पौधों का उपभोग करते हैं, जिससे कार्बनिक कार्बन उनके ऊतकों में शामिल हो जाता है।
$3$. जब जानवर मर जाते हैं, तो अपघटक कार्बनिक पदार्थों को तोड़ देते हैं।
$4$. अपघटन और श्वसन के दौरान, कार्बन $CO_{2}$ के रूप में वापस वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है, जिसका उपयोग पौधों द्वारा फिर से किया जा सकता है।
इसलिए, $\text{Organic carbon in animals} \rightarrow \text{decomposers} \rightarrow CO_{2} \text{ in atmosphere} \rightarrow \text{organic carbon in plants}$ एक सही चक्र का प्रतिनिधित्व करता है।

(D) बैक्टीरिया द्वारा जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया नाइट्रोजनज एंजाइम द्वारा की जाती है।
यह एंजाइम ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है और इसकी उपस्थिति में निष्क्रिय हो जाता है।
इसलिए,नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले बैक्टीरिया,जैसे कि राइजोबियम,को प्रभावी ढंग से कार्य करने के लिए अवायवीय (ऑक्सीजन-मुक्त) वातावरण की आवश्यकता होती है।
फलीदार पौधों की जड़ की ग्रंथियों में,यह वातावरण लेगहीमोग्लोबिन प्रोटीन द्वारा बनाए रखा जाता है,जो ऑक्सीजन को सोखने का कार्य करता है।

(B) कार्बन चक्र वह जैव-भू-रासायनिक चक्र है जिसके द्वारा पृथ्वी के जीवमंडल,स्थलमंडल,जलमंडल और वायुमंडल के बीच कार्बन का आदान-प्रदान होता है।
प्रकाश संश्लेषण में कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन के लिए पौधों द्वारा $CO_2$ का अवशोषण शामिल है।
श्वसन में सजीवों द्वारा $CO_2$ को वापस वायुमंडल में छोड़ा जाता है।
जीवाश्म ईंधन का जलना संचित कार्बन को $CO_2$ के रूप में वापस वायुमंडल में छोड़ता है।
वाष्पोत्सर्जन पौधों के माध्यम से पानी की गति और पत्तियों,तनों और फूलों जैसे हवाई भागों से इसके वाष्पीकरण की प्रक्रिया है। यह जल चक्र का हिस्सा है,कार्बन चक्र का नहीं।

(A) प्रकाश संश्लेषण वह जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे,शैवाल और कुछ बैक्टीरिया प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान,ग्लूकोज बनाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग किया जाता है और ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में छोड़ी जाती है।
यह प्रक्रिया वायुमंडलीय ऑक्सीजन का प्राथमिक स्रोत है,जो वायवीय जीवों के अस्तित्व के लिए आवश्यक है।

(B) यह कथन असत्य है।
ऑक्सीजन मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) की प्रक्रिया के माध्यम से वायुमंडल में वापस लौटती है,जिसमें हरे पौधे कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं। श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन का उपभोग करती है और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ती है,जो वर्णित प्रक्रिया के बिल्कुल विपरीत है।

(B) असत्य।
नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया $Rhizobium$ और $Azotobacter$ जैसे नाइट्रोजन-स्थिरीकरण बैक्टीरिया द्वारा की जाती है। इस प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार एंजाइम,नाइट्रोजनेज,ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है और ऑक्सीजन की उपस्थिति में यह निष्क्रिय हो जाता है। इसलिए,ये बैक्टीरिया नाइट्रोजन स्थिरीकरण अवायवीय (ऑक्सीजन-मुक्त) स्थितियों में करते हैं या एंजाइम को ऑक्सीजन से बचाने के लिए जड़ की ग्रंथियों में लेगहीमोग्लोबिन जैसे विशेष वातावरण का निर्माण करते हैं।

(FALSE) यह कथन असत्य है।
पौधे नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स को ग्रहण करते हैं और उन्हें अमीनो एसिड में परिवर्तित करते हैं,जिनका उपयोग प्रोटीन और अन्य नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों को बनाने के लिए किया जाता है,न कि कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए।
कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग करके किया जाता है।

(TRUE) यह कथन सत्य है।
नाइट्रोजन गैस पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग $78 \%$ हिस्सा बनाती है।
यह जीवित जीवों के लिए एक महत्वपूर्ण तत्व है क्योंकि यह अमीनो एसिड (जो प्रोटीन बनाते हैं),न्यूक्लिक एसिड ($DNA$ और $RNA$),और विभिन्न विटामिनों का एक मूलभूत घटक है।

(A) यह कथन सत्य है।
नाइट्रोजन जीवित जीवों में एक मौलिक तत्व है।
यह अमीनो एसिड का एक प्रमुख घटक है,जो प्रोटीन बनाते हैं,साथ ही न्यूक्लिक एसिड ($DNA$ और $RNA$) में भी पाया जाता है।
इसके अलावा,नाइट्रोजन अन्य विभिन्न जैविक रूप से महत्वपूर्ण यौगिकों में भी मौजूद होता है,जिसमें एल्कलॉइड्स (पौधों में पाए जाने वाले नाइट्रोजनयुक्त कार्बनिक यौगिक) और यूरिया (जानवरों में प्रोटीन चयापचय का नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट उत्पाद) शामिल हैं।