Model Answer
0 min readIntroduction
नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen Fixation) एक महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रिया है जिसके माध्यम से वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) में परिवर्तित किया जाता है, जो पौधों के लिए उपयोग योग्य रूप है। यह प्रक्रिया मिट्टी की उर्वरता और पौधों के विकास के लिए अत्यंत आवश्यक है। नाइट्रोजन स्थिरीकरण दो प्रकार का होता है: सहजीवी (symbiotic) और असहजीवी (non-symbiotic)। 19वीं शताब्दी में मार्टिनस बिएबिंगर ने *Azotobacter* की खोज की, जो असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण का एक महत्वपूर्ण उदाहरण है। इस उत्तर में हम इन दोनों प्रकारों के बीच अंतर और सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया को विस्तार से समझेंगे।
सहजीवी एवं असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण में अंतर
नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक जटिल प्रक्रिया है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को उपयोगी रूपों में परिवर्तित करती है। यह प्रक्रिया दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित है:
असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Non-Symbiotic Nitrogen Fixation)
- परिभाषा: असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें स्वतंत्र जीवाणु (free-living bacteria) या आर्किया (archaea) वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करते हैं।
- जीवाणु: *Azotobacter*, *Azospirillum*, *Clostridium* जैसे जीवाणु इस प्रक्रिया में शामिल होते हैं।
- प्रक्रिया: ये जीवाणु नाइट्रोजनसे (nitrogenase) नामक एंजाइम का उपयोग करते हैं जो नाइट्रोजन गैस को अमोनिया में परिवर्तित करता है। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन की अनुपस्थिति (anaerobic conditions) में होती है क्योंकि नाइट्रोजनसे ऑक्सीजन द्वारा निष्क्रिय हो जाता है।
- दक्षता: असहजीवी स्थिरीकरण की दक्षता सहजीवी स्थिरीकरण की तुलना में कम होती है।
- उदाहरण: धान के खेत में *Azotobacter* की उपस्थिति से नाइट्रोजन स्थिरीकरण होता है।
सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Symbiotic Nitrogen Fixation)
- परिभाषा: सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें जीवाणु और पौधों के बीच पारस्परिक रूप से लाभकारी संबंध (mutualistic relationship) स्थापित होता है जिसके माध्यम से नाइट्रोजन स्थिरीकरण होता है।
- जीवाणु: *Rhizobium* जीवाणु, फलियां (legumes) जैसे कि मटर, बीन्स, और सोयाबीन के साथ सहजीवी संबंध बनाते हैं।
- प्रक्रिया: *Rhizobium* जीवाणु पौधों की जड़ों पर नोड्यूल (nodules) बनाते हैं। इन नोड्यूल में, नाइट्रोजनसे एंजाइम की उपस्थिति में नाइट्रोजन गैस को अमोनिया में परिवर्तित किया जाता है।
- दक्षता: सहजीवी स्थिरीकरण की दक्षता असहजीवी स्थिरीकरण की तुलना में अधिक होती है।
- उदाहरण: सोयाबीन की फसल में *Rhizobium* जीवाणु द्वारा नाइट्रोजन स्थिरीकरण।
| विशेषता | असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण | सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण |
|---|---|---|
| जीवाणु | स्वतंत्र जीवाणु (e.g., *Azotobacter*, *Azospirillum*) | *Rhizobium* जीवाणु |
| स्थान | मिट्टी या पानी में | पौधों की जड़ों पर नोड्यूल में |
| दक्षता | कम | अधिक |
| ऑक्सीजन निर्भरता | ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में बेहतर | नोड्यूल में हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन का नियंत्रण |
फसलीय पादपों में सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण कैसे होता है?
फसलीय पादपों (खासकर फलियों) में सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक जटिल प्रक्रिया है:
- नोड्यूल का निर्माण: *Rhizobium* जीवाणु मिट्टी से पौधों की जड़ों के आसपास जमा हो जाते हैं।
- संकेत और प्रतिक्रिया: पौधे *Rhizobium* को आकर्षित करने के लिए फ्लैवोन (flavonoids) का स्राव करते हैं। इसके जवाब में, *Rhizobium* जीवाणु नोड्यूल फैक्टर (nodule factors) का उत्पादन करते हैं, जो नोड्यूल के निर्माण को प्रेरित करते हैं।
- नोड्यूल का विकास: नोड्यूल फैक्टर जड़ कोशिकाओं के विभाजन और विभेदन को बढ़ावा देते हैं, जिससे नोड्यूल का विकास होता है।
- नाइट्रोजन स्थिरीकरण: नोड्यूल में, *Rhizobium* जीवाणु नाइट्रोजनसे एंजाइम का उपयोग करके नाइट्रोजन गैस को अमोनिया में परिवर्तित करते हैं।
- अमोनिया का स्थानांतरण: अमोनिया को ग्लूटामिन (glutamine) और अन्य नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है और पौधे में स्थानांतरित किया जाता है।
- हीमोग्लोबिन का महत्व: नोड्यूल में हीमोग्लोबिन (leghemoglobin) की उपस्थिति ऑक्सीजन की मात्रा को नियंत्रित करती है, जिससे नाइट्रोजनसे एंजाइम की गतिविधि सुरक्षित रहती है।
यह प्रक्रिया न केवल फलियों के लिए, बल्कि समग्र कृषि उत्पादन के लिए भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह रासायनिक उर्वरकों पर निर्भरता को कम करने में मदद करता है। भारत सरकार द्वारा ‘सूक्ष्म सिंचाई मिशन’ (Micro Irrigation Mission) जैसी योजनाएं भी मिट्टी की उर्वरता को बढ़ाने में सहायक हैं।
Conclusion
सारांश में, नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो पौधों के विकास और मिट्टी की उर्वरता के लिए आवश्यक है। असहजीवी स्थिरीकरण स्वतंत्र जीवाणुओं द्वारा किया जाता है, जबकि सहजीवी स्थिरीकरण फलियों और *Rhizobium* जीवाणुओं के बीच एक पारस्परिक रूप से लाभकारी संबंध के माध्यम से होता है। सहजीवी स्थिरीकरण की दक्षता अधिक होती है और यह रासायनिक उर्वरकों पर निर्भरता को कम करने में सहायक है। भविष्य में, आनुवंशिक अभियांत्रिकी (genetic engineering) के माध्यम से नाइट्रोजन स्थिरीकरण की दक्षता को और बढ़ाने की संभावनाएं तलाशी जा सकती हैं।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.