పోషకాల పరస్పర ప్రసరణ.. జీవావరణ సమతుల్యత

జీవ భౌగోళిక రసాయన వలయాలు

• స్వయం ఆధారితంగా ఉండే ఒక ఆవరణ ప్రమాణాన్ని ఏర్పరచడం కోసం ఆవరణ వ్యవస్థలో ఉండే జీవులన్నీ ఒకదానితో ఒకటి చర్యలు జరుపుకొంటూ, తమ చుట్టూ ఉండే నిర్జీవ పరిసరాలతో కూడా పరస్పర చర్యలు జరుపుతాయి. పునరుద్ధరణ ప్రక్రియ అనేది కొన్నిసార్లు హింసాత్మకంగా, వినాశనానికి దారితీసేలా జరగవచ్చు. అయినప్పటికీ ఆవరణ వ్యవస్థలు వాటిలో ఉండే వనరులతో పునరుత్పత్తి చెందగలవు.
• సాధారణంగా వివిధ రసాయనిక మూలకాలను పెద్దమొత్తంలో ప్రకృతి నిల్వ చేసేలా అక్కడి భౌతిక స్థితి, రసాయన రూపాలు, వలయంలో తగిన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ వలయంలో ఏదో ఒకచోట ఏదైనా మూలకం పేరుకుపోవడం వల్ల భౌతిక స్థితిలో గాని, రసాయన రూపంలో గాని మార్పు రావడంతో పర్యావరణ సమతుల్యతకు ఆటంకం కలిగితే కాలుష్యం సంభవిస్తుంది.
• భూమిపై పర్యావరణం నుంచి జీవులకు, జీవుల నుంచి పర్యావరణానికి పోషకాల ప్రసరణ జరగడంలో ఇమిడి ఉండే నిర్దిష్ట మార్గాలనే ‘జీవ భౌగోళిక వలయాలు’ అంటారు. భూమి మీద ఉన్న పోషకాల నిల్వల మూలాల్లో కొన్ని జీవ సంబంధ రసాయనాలను కలిగిఉంటే మరికొన్ని పూర్తిగా నిరింద్రియ లేదా అకర్బన సంబంధమైనవిగా ఉంటాయి. అంతేగాక భౌగోళిక రసాయనాలు (రాళ్ల నుంచి నేల నుంచి లభించేవి)గా ఉంటాయి.
• నీరు సార్వత్రిక ద్రావణి. జీవ కణజాలంలో జరిగే వివిధ చర్యలకు చాలా అవసరం. అది ప్రధాన మూలకాలైన హైడ్రోజన్‌, ఆక్సిజన్లకు మూలం. నీరు ఆవిరిగా మారడం, తిరిగి వర్షం రూపంలో భూమిపై కురవడం, వివిధ రూపాల్లో అవక్షేపాలుగా మారి భూమి నుంచి వివిధ మార్గాలుగా అంటే నది, భూగర్భజల మార్గాల ద్వారా సముద్రాల్లో కలిసే మొత్తం ప్రక్రియను ‘జల చక్రం’ అంటారు.
• నీరు మూడు స్థితుల్లో లభిస్తుంది.
• నీటిని నీటి ఆవరిగా మార్చే ప్రక్రియను
  ‘బాష్పీభవనం’ అంటారు. నీటి ఆవిరి నీరుగా మారే ప్రక్రియనే ‘సాంద్రీకరణం’ అంటారు. నీటి బాష్పీభవనం, సాంద్రీకరణాల పరంపర భూమిపై వర్షం పడేందుకు కారణమవుతుంది.
• భూమి మీద ఉన్న నీటిలో దాదాపుగా 97 శాతం ఉప్పు నీటి రూపంలో సముద్రంలో ఉంది. 3 శాతం మాత్రమే మంచి నీరు. ఇందులో కూడా 2 శాతం మంచి నీరు గడ్డకట్టిన గ్లేసియర్లలోనూ, ధ్రువ ప్రాంతాల్లోనూ ఉంటుంది. మనకు అందుబాటులో కేవలం 1 శాతం మాత్రమే ఉంది. 0.0009 శాతం భూమిపై నదులు, సరస్సుల్లో భూగర్భజలం రూపంలో 14వ భాగం ఉంది. సల్ఫర్‌ డై ఆక్సైడ్‌, నైట్రోజన్‌ ఆక్సైడ్‌ వంటి హానికర పదార్థాలు నీటిలో కరగడం వల్ల ఆమ్ల వర్షాలకు దారితీసే అవకాశముంటుంది.

నత్రజని వలయం

• వాతావరణంలో నత్రజని అధిక మొత్తంలో ఉన్న మూలకం. ఇది ప్రొటీన్లు, కేంద్రకామ్లాలు ఏర్పడటంలో ప్రధాన పాత్ర వహిస్తుంది. నైట్రోజన్‌ వలయం సంక్లిష్టమైన జీవ భౌగోళిక రసాయనిక వలయం. ఈ వలయంలో జడ స్వభావం కలిగి, వాతావరణంలో అణు రూపంలో ఉండే నైట్రోజన్‌ జీవక్రియలకు ఉపయోగపడే రూపంలోకి మారుతుంది.
• వాతావరణంలో 78 శాతం నైట్రోజన్‌ ఉన్నా మొక్కలు, జంతువులు దీన్ని ఆ రూపంలో ఉపయోగించుకోలేవు. అందువల్ల వాతావరణంలోని నైట్రోజన్‌ నేలలోని జీవ రసాయన చర్యల ద్వారా రైజోబియం, నైట్రో సోమోనాస్‌ వంటి బ్యాక్టీరియాల సహాయంతో అదేవిధంగా భౌతిక, రసాయనిక మెరుపు ద్వారా మొక్కలు గ్రహించే నత్రజని వివిధ సమ్మేళనాలుగా మార్పు చెందుతుంది. జంతువులు తమకు కావలసిన నైట్రోజన్‌ను మొక్కల నుంచి ప్రత్యక్షంగా గాని (శాకాహారులు) పరోక్షంగా గాని (మాంసాహారులు) గ్రహిస్తాయి. నైట్రోజన్‌ వలయంలో వివిధ దశలున్నాయి అవి.

నైట్రోజన్‌ స్థాపన: వాతావరణంలో ప్రాథమికంగా జడస్థితిలో ఉన్న లేదా క్రియారహితంగా ఉండే నైట్రోజన్‌ను కొన్ని రకాల జీవులు మాత్రమే వినియోగించుకోగలవు. అందువల్ల నైట్రోజన్‌ సమ్మేళనం (సంయెగ పదార్థం) స్థిర రూపంలోకి మార్చబడుతుంది. దీన్నే ‘నైట్రోజన్‌ స్థాపన’ అంటారు. చాలా రకాల సూక్ష్మజీవులు, బ్యాక్టీరియాలు, నీలి ఆకుపచ్చ శైవలాలు, నైట్రోజన్‌ను తమ శరీరంలో వివిధ సమ్మేళనాల రూపంలో స్థాపన చేసుకోగలవు. ఈ బ్యాక్టీరియాల్లో కొన్ని స్వేచ్ఛా స్థితిలో ఉంటాయి.
ఉదా: క్లాస్ట్రీడియం. రైజోబియం, మరికొన్ని సహజీవనం జరిపే బ్యాక్టీరియాలు

బఠాణి, చిక్కుడు, లెగ్యుమినేసి కుటుం బానికి చెందిన మొక్కల వేర్ల బొడిపెల్లో రైజోబియం బ్యాక్టీరియా సహజీవనం జరిపి వాతావరణంలోని నత్రజనిని నైట్రేట్‌లుగా మార్చి మొక్కకు అందిస్తుంది. బ్యాక్టీరియాకు మొక్క వేరు బుడిపెల్లో ఆశ్రయం లభిస్తుంది. ఈ రకమైన జీవనాన్ని సహజీవనం అంటారు.

నత్రీకరణం: నేలలోని వినత్రీకరణ బ్యాక్టీరియాలు నైట్రేట్‌లను అమ్మోనియా రూపంలోకి మారుస్తాయి. నైట్రిఫైయింగ్‌ బ్యాక్టీరియా ఈ అమ్మోనియాను ఉపయోగించుకొని ప్రొటీన్లు, కేంద్రకామ్లాలు, నైట్రేట్‌లు, నైట్రైట్‌లుగా మార్చుకుంటాయి. నైట్రసోమోనాస్‌ నైట్రైట్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయగా, నైట్రోబాక్టర్‌ నైట్రేట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

స్వాంగీకరణం: నైట్రోజన్‌ సంబంధ పదార్థాలు ప్రధానంగా నైట్రేట్స్‌ లేదా అమ్మోనియం అయాన్‌లను మొక్కలు నేల నుంచి గ్రహిస్తాయి.

అమ్మోనీకరణం: నైట్రేట్స్‌, ఇతర నైట్రోజన్‌ సంబంధ పదార్థాల నుంచి అమ్మోనియా ఉత్పత్తి కావడాన్ని అమ్మోనిఫికేషన్‌ అంటారు. మొక్కలు, జంతువులు చనిపోయినప్పుడు లేదా జంతువులు వ్యర్థాలను వదిలినప్పుడు కూడా అమ్మోనిఫికేషన్‌ జరుగుతుంది.

వినత్రీకరణ: జంతు వృక్ష కణాల్లోకి చేరిన నైట్రోజన్‌ తిరిగి వాతావరణంలోకి చేరడాన్ని వినత్రీకరణం లేదా డీ నైట్రిఫికేషన్‌ అంటారు. దీనిలో ఘనరూపంలో ఉన్న నైట్రైట్స్‌ వాయురూపంలో ఉండే నైట్రోజన్‌గా మారతాయి. తడి నేలలో డీ నైట్రిఫికేషన్‌ ఎక్కువగా జరుగుతుంది.

కార్బన్‌ వలయం

• భూమిపైన కార్బన్‌ వివిధ రూపాల్లో లభ్యమవుతుంది. మూలక స్థితిలో, నల్లటి మసి, వజ్రం, గ్రాఫైట్‌, రూపాల్లో లభ్యమవుతుంది. సమ్మేళనాల రూపంలో వాతావరణంలో కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ రూపంలో లభ్యమవుతుంది. జీవించడానికి సరిపడే ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రిస్తూ భూమిని గ్రీన్‌ హౌస్‌గా ఉంచడంలో కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తుంది. కాబట్టి జీవావరణంలో జీవానికి ప్రధాన మూలకంగా కార్బన్‌ వ్యవహరించబడుతుంది. గాలి ఘనపరిమాణంలో కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ 0.003 శాతం ఉంటుంది.
• జీవ సంబంధ కార్బన్‌ వలయంలో నిరీంద్రియ వాతావరణ కార్బన్‌ను జీవ సంబంధ రూపంలోకి మార్చడం మొదటి మెట్టు. మొక్కల్లోనూ ఇతర జీవులైన ఉత్పత్తిదారుల్లోనూ కిరణ జన్య సంయోగ క్రియ ద్వారా జీవ రూపంలో కార్బన్‌ స్థాపన చేయబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగ క్రియలో సూర్యరశ్మిలోని శక్తి రసాయన శక్తిగా మార్చబడుతుంది. ఈ క్రియలో కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌, నీరు సంయోగం చెంది సరళమైన చక్కెర అణువులైన C6H12O6 ఏర్పడటానికి కాంతి శక్తి సహాయపడుతుంది. వాతావరణంలో ఉన్న కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ నేరుగా ప్రధాన ఉత్పత్తిదారులైన ఆకుపచ్చని మొక్కల్లోకి చేరుతుంది. అక్కడి నుంచి వినియోగదారుల్లోకి చేరుతుంది.

ఆక్సిజన్‌ వలయం
భూమిపైన నైట్రోజన్‌ తర్వాత అధిక మొత్తంలో ఉన్న వాయువు ఆక్సిజన్‌. వాతావరణంలో దాదాపు 21 శాతం వరకు ఆక్సిజన్‌ మూలక రూపంలో ఉంటుంది. భూ ఉపరితలంపై ఆక్సిజన్‌ సమ్మేళనాల రూపంలో ఎక్కువగా లభ్యమవుతుంది. భూ ఉపరితలంపై లోహ ఆక్సైడ్‌ల రూపంలో దొరుకుతుంది. కార్బోహైడ్రేట్లు, ప్రొటీన్లు, న్యూక్లికామ్లాలు, కొవ్వుల వంటి జీవ అణువుల్లో ఆక్సిజన్‌ అత్యవసరమైన అంశంగా ఉంటుంది. నీటిలో కరిగిఉన్న ఆక్సిజన్‌ నీటిలో నివసించే జంతువులకు ప్రాణాధారం. నీటిలోని జీవ విఘటన పదార్థాలను ప్రత్యేకమైన సూచిక ద్వారా తెలియజేస్తారు. ఈ సూచికను జీవులకు అవసరమైన ఆక్సిజన్‌ (Biological Oxigen Demand) అంటారు. వాయుసహిత బ్యాక్టీరియా వ్యర్థ పదార్థాలను కుళ్లింపజేయడానికి కావలసిన ఆక్సిజన్‌ మొత్తం పరిమాణాన్ని BOD సూచిస్తుంది. వ్యర్థాలను విఘటనం చెందించడానికి నీటిలో కరిగిన ఆక్సిజన్‌ను ఎక్కువగా వినియోగించినప్పుడు నీటిలో నివసించే జీవులకు ఆక్సిజన్‌ ఆవశ్యకత పెరుగుతుందంటే BOD పెరుగుతుంది. కాబట్టి BOD అనేది వ్యర్థాలను విఘటన చెందించడాన్ని సూచించే మంచి సూచిక.

వాతావరణంలోని ఆక్సిజన్‌ వివిధ జీవక్రియలకు, దహనానికి, శ్వాసక్రియకు, నైట్రోజన్‌, ఐరన్‌ వంటి వివిధ ఆక్సైడ్‌లు ఏర్పడటానికి ఉపయోగపడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ అనే ప్రధాన జీవక్రియ ద్వారా ఆక్సిజన్‌ వాతావరణంలోకి తిరిగి చేరుతుంది.

ఓజోన్‌ పొర

• భూమిపైన వాతావరణం వివిధ పొరలుగా విభజితమై ఉంటుంది. భూమి పైనుంచి 10 కిలోమీటర్ల నుంచి 50కిలోమీటర్ల వరకు వ్యాపించి ఉంటుంది. ఈ పొరనే స్ట్రాటోస్పియర్‌ అంటారు. ఈ పొరలో ఎక్కువగా ఓజోన్‌ పూరితమైన వాతావరణం ఉంటుంది. మూడు ఆక్సిజన్‌ పరమాణువులతో ఓజోన్‌ (O3) అణువు ఏర్పడుతుంది.
• ఓజోన్‌ నీలిరంగులో ఉంటుంది. అదేవిధంగా ఘాటైన వాసన కలిగి ఉంటుంది. ఓజోన్‌ తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్నప్పటికీ వాతావరణంలో ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తుంది. సూర్యుడి నుంచి వచ్చే ప్రభావవంతమైన, శక్తిమంతమైన వికిరణంలో కొంతభాగాన్ని శోషించుకుంటుంది. ముఖ్యంగా అతినీలలోహిత కిరణాలను శోషిస్తుంది. రిఫ్రిజిరేటర్లు, ఎయిర్‌ కండిషన్‌ వ్యవస్థలో వాడే క్లోరోఫ్లోరో కార్బన్‌లు (CFC) ఓజోన్‌ పొరకు రంధ్రం పడేట్లు చేస్తాయి.

మాట్రియల్‌ ప్రొటోకాల్‌
ఓజోన్‌ పొర సంరక్షణ కోసం నిర్దేశించిన విధి విధానాలే మాట్రియల్‌ ప్రొటోకాల్‌. ఇది అంటార్కిటికాపైన కనిపించిన ఓజోన్‌ రంధ్రాన్ని పరిశీలించి ఓజోన్‌ పొరను నాశనం చేసే వాయువులను నియంత్రించే విధంగా చర్యలు చేపట్టడానికి అవకాశాన్నిచ్చింది. ఈ అంశానికి అనుగుణంగా ఓజోన్‌ పొరను తగ్గించే పదార్థాలపై నిషేధం విధిస్తూ ఇది ఉద్భవించింది. ఈ ఒప్పందం 1987లో 24 దేశాలు సంతకం చేశాయి. 1989లో ఇది అమలులోకి వచ్చింది. నేటికి 120 దేశాలు ఈ ఒప్పందంలో భాగస్వాములయ్యారు. క్లోరోఫ్లోరో కార్బన్‌లు వాటి ఉత్పన్నాల నుంచి ఓజోన్‌ పొరకు నష్టం కలిగించే పదార్థాల ఉత్పత్తి, సరఫరాను నియంత్రించడం, ప్రొటోకాల్‌ను సరిచేయడానికి మళ్లీ 1992లో కొపెన్‌ హెగన్‌లో సమావేశం జరిగింది. ఈ సమావేశంలో హాలో కార్బన్‌ల ఉత్పత్తిని 1994 నాటికి CFC ఇతర హాలో కార్బన్‌లను 1996 నాటికి నిలిపివేయాలని నిర్ణయించారు. ఓజోన్‌ను డాబ్‌సన్‌ యూనిట్లలో కొలుస్తారు. ఈ పరికరాన్ని డాబ్‌సన్‌ స్పెక్ట్రోమీటర్‌ అంటారు. ఏటా సెప్టెంబర్‌ 16న ఓజోన్‌ పరిరక్షణ దినోత్సవం నిర్వహిస్తారు.