உயிர்ப்புவிவேதிச் சுழற்சிகள் (Biogeochemical Cycles)
ஏன் இது முக்கியம்? கார்பன், நைட்ரஜன், பாஸ்பரஸ் ஆகியவை ஒரே அணுக்கள் மீண்டும் மீண்டும் சுழல்கின்றன — உங்கள் உடலில் உள்ள கார்பன் அணுக்கள் ஒரு காலத்தில் டைனோசர் உடலிலும் இருந்திருக்கலாம்.
ஊட்டச்சத்து சுழற்சிகளை புரிந்தால் வேளாண்மை உர அறிவியல், காலநிலை மாற்றம், கடல் அமிலமயமாதல் எல்லாவற்றையும் இணைத்து புரிந்துகொள்ளலாம்.
- சூழற்தொகுதியொன்றில் பதார்த்தங்கள் எவ்வாறு சுழற்சி (cycling) செய்யப்படுகின்றன என்பதை விளக்குதல்.
- கார்பன், நைட்ரஜன், நீர், பாஸ்பரஸ் சுழற்சிகளின் முக்கிய செயல்முறைகளை விபரித்தல்.
- ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் உயிரிலி (biotic) மற்றும் உயிரற்ற (abiotic) கூறுகளின் பங்கை இனங்காணுதல்.
1. பதார்த்தங்களின் சுழற்சி ஏன் தேவை?
சூழற்தொகுதியொன்றில் (ecosystem) உயிரினங்களுக்குக் கிடைக்கக்கூடிய பதார்த்தங்கள் (கார்பன், நைட்ரஜன், நீர், பாஸ்பரஸ் போன்றவை) மட்டுப்படுத்தப்பட்டவையாகும். ஆகவே இவை திரும்பத்திரும்ப மறுசுழற்சி (recycling) செய்யப்பட வேண்டும். தாவரங்களும் விலங்குகளும் நுண்ணங்கிகளும் இப்பதார்த்தங்களைப் பயன்படுத்தும்போது சூழற்தொகுதியில் உள்ள அவற்றின் இருப்பு குறைந்துசெல்கின்றது. ஓர் அங்கி இறக்கும்போது பிரிகையாக்கிகள் (decomposers) அதைப் பிரித்தழிக்கச் (decompose) செய்கின்றன; இதனால் அப்பதார்த்தங்கள் மீண்டும் உயிரினங்களால் அகத்துறிஞ்சப்படும் (absorb) வடிவில் கிடைக்கப்பெறுகின்றன.
இச்சுழற்சிகளில் உயிரிலிக் கூறுகளும் (biotic — தாவரம், விலங்கு, நுண்ணங்கி) மற்றும் உயிரற்ற கூறுகளும் (abiotic — தரைக்கோளம், வளிமண்டலம், நீர்க்கோளம்) பங்குவகிக்கின்றன. இவ்விரு கூறுகளும் இணைந்து செயற்படுவதாலேயே இவை உயிர்ப்புவிவேதிச் சுழற்சிகள் (biogeochemical cycles) எனப் பெயர்பெறுகின்றன.
2. கார்பன் சுழற்சி (Carbon cycle)
Carbon cycle
Wikipedia → · CC
வளிமண்டலக் கார்பனீரொட்சைட்டு (CO₂) தாவரங்களால் ஒளிச்சேர்க்கையில் (photosynthesis) உறிஞ்சப்பட்டு கரிமப்பொருளாக நிலைப்படுத்தப்படுகின்றது (carbon fixation). இக்கார்பன் உணவுச்சங்கிலி வழியே நுகர்வோருக்குக் (consumers) கடத்தப்படுகின்றது. சுவாசத்தின் (respiration) மூலம் தாவரங்களும் விலங்குகளும் CO₂ ஐ வளிமண்டலத்திற்குத் திரும்ப விடுவிக்கின்றன. இறந்த உயிரினங்களைப் பிரிகையாக்கிகள் (decomposers) சிதைக்கும்போதும் CO₂ வெளியேற்றப்படுகின்றது. எரிபொருள் எரியூட்டல் (fossil fuel combustion) மற்றும் காடழிப்பு (deforestation) வளிமண்டல CO₂ ஐ அதிகரிக்கச் செய்கின்றன.
3. நைட்ரஜன் சுழற்சி (Nitrogen cycle)
Nitrogen cycle
Wikipedia → · CC
வளிமண்டலத்தில் நைட்ரஜன் (N₂) 78% உள்ளபோதும் பெரும்பாலான உயிரினங்கள் அதை நேரடியாகப் பயன்படுத்த முடியாது. முக்கிய செயல்முறைகள்:
- நைட்ரஜன் நிலைப்படுத்தல் (Nitrogen fixation): Rhizobium, Azotobacter போன்ற பாக்டீரியா N₂ ஐ அம்மோனியா (NH₃) ஆக மாற்றுகின்றன. Rhizobium பயறுவகைத் தாவரங்களின் வேர் முடிச்சுகளில் (root nodules) வாழ்கின்றது.
- அம்மோனிய உருவாக்கம் (Ammonification): பிரிகையாக்கிகள் கரிம நைட்ரஜனை NH₃ / NH₄⁺ ஆக மாற்றுகின்றன.
- நைட்ரேற்றம் (Nitrification): நைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா NH₄⁺ ஐ நைட்ரைட்டு (NO₂⁻) வழியாக நைட்ரேட்டு (NO₃⁻) ஆக ஒட்சியேற்றுகின்றன — இவ்வடிவத்தில் தாவரங்கள் உறிஞ்சுகின்றன.
- நைட்ரஜன் நீக்கம் (Denitrification): டினைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா NO₃⁻ ஐ மீண்டும் N₂ வாயுவாக மாற்றி வளிமண்டலத்திற்குத் திரும்ப அனுப்புகின்றன.
4. நீர்ச் சுழற்சி (Water / Hydrological cycle)
Water / Hydrological cycle
Wikipedia → · CC
சூரியசக்தியால் இயக்கப்படும் சுழற்சி. கடல், ஏரி, நீர்நிலைகளிலிருந்து நீர் ஆவியாதல் (evaporation) மூலமும், தாவரங்களிலிருந்து உயிர்வளியாதல் / நீராவிபோக்கல் (transpiration) மூலமும் வளிமண்டலத்தை அடைகின்றது. இந்நீராவி குளிர்ந்து புகைமூட்டமாகி மழைப்பொழிவாக (precipitation) மீளக் கீழிறங்குகின்றது. நீர் மேலோட்டமாக (surface runoff) நீர்நிலைகளை அடைகின்றது அல்லது மண்ணினுள் ஊடுருவி (infiltration) நிலத்தடி நீராக (groundwater) சேமிக்கப்படுகின்றது.
5. பாஸ்பரஸ் சுழற்சி (Phosphorus cycle)
Phosphorus cycle
Wikipedia → · CC
பாஸ்பரஸுக்கு வளிமண்டல அவத்தை (gaseous phase) கிடையாது — இது ஒரு படிவுச் சுழற்சி (sedimentary cycle) ஆகும். பாறைகளின் கனிம மாற்றம் / சிதைவு (weathering) மூலம் பாஸ்பேட்டு (PO₄³⁻) மண்ணுக்கும் நீருக்கும் விடுவிக்கப்படுகின்றது. தாவர வேர்கள் இதை உறிஞ்சுகின்றன; உணவுச்சங்கிலி வழியே விலங்குகளுக்குக் கடத்தப்படுகின்றது. உயிரினங்கள் இறக்கும்போது பிரிகையாக்கிகள் பாஸ்பரஸை மண்ணுக்குத் திரும்ப விடுவிக்கின்றன.
| சுழற்சி (Cycle) | முக்கிய செயல்முறைகள் (Key Processes) | முக்கிய உயிரினப் பங்கு (Key Biological Roles) |
|---|---|---|
| கார்பன் (Carbon) | ஒளிச்சேர்க்கை, சுவாசம், சிதைவு, எரியூட்டல் | தாவரங்கள் CO₂ உறிஞ்சுகின்றன; பிரிகையாக்கிகள் கரிமப்பொருளை CO₂ ஆக மாற்றுகின்றன |
| நைட்ரஜன் (Nitrogen) | நிலைப்படுத்தல், நைட்ரேற்றம், அம்மோனிய உருவாக்கம், நைட்ரஜன் நீக்கம் | Rhizobium போன்ற நுண்ணங்கிகள் N₂ ஐ NH₃ ஆக மாற்றுகின்றன |
| நீர் (Water) | ஆவியாதல், மழைப்பொழிவு, மேலோட்டம், ஊடுருவல் | தாவரங்கள் transpiration மூலம் நீராவியை விடுவிக்கின்றன |
| பாஸ்பரஸ் (Phosphorus) | பாறைச் சிதைவு, உறிஞ்சல், சிதைவு; வளிமண்டல அவத்தை இல்லை | வேர்கள் பாஸ்பேட்டை உறிஞ்சுகின்றன; பிரிகையாக்கிகள் மண்ணுக்குத் திரும்ப அளிக்கின்றன |
The Hydrologic and Carbon Cycles — Crash Course Ecology
Crash Course Ecology
- அவை எல்லையற்றவை / They are unlimited
- அவை மட்டுப்படுத்தப்பட்டவை / They are limited
- அவை சக்தியாகும் / They become energy
- அவை வெப்பமாகும் / They become heat
- அவை அழியாதவை / They never change
பதில் / Answer
- உற்பத்தியாளர் / Producers
- பிரிகையாக்கிகள் (decomposers) / Decomposers
- முதல்நிலை நுகர்வோர் / Primary consumers
- ஒட்டுண்ணிகள் / Parasites
- -
பதில் / Answer
- உயிரிலி மட்டும் / Only biotic
- உயிரற்றது மட்டும் / Only abiotic
- உயிரிலி + உயிரற்ற கூறுகள் இணைந்து / Both biotic and abiotic
- வெப்பம் மட்டும் / Only heat
- ஒளி மட்டும் / Only light
பதில் / Answer
- சுவாசம் / Respiration
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- நீராவிபோக்கல் / Transpiration
- எரியூட்டல் / Combustion
- சிதைவு / Decomposition
பதில் / Answer
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- சுவாசம் / Respiration
- நைட்ரஜன் நிலைப்படுத்தல் / Nitrogen fixation
- ஊடுருவல் / Infiltration
- -
பதில் / Answer
- காடாக்கல் / Afforestation
- எரிபொருள் எரியூட்டல் / Fossil fuel combustion
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- நீர்ப்பாசனம் / Irrigation
- -
பதில் / Answer
- கார்பன் நிலைப்படுத்தல் / Carbon sequestration
- நைட்ரேற்றம் / Nitrification
- ஆவியாதல் / Evaporation
- அம்மோனிய உருவாக்கம் / Ammonification
- -
பதில் / Answer
- 21%
- 50%
- 78%
- 10%
- 99%
பதில் / Answer
- டினைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா / Denitrifying bacteria
- Rhizobium, Azotobacter
- நைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா / Nitrifying bacteria
- Lactobacillus
- -
பதில் / Answer
- இலைகளில் / In leaves
- பயறுவகைத் தாவர வேர் முடிச்சுகளில் / In legume root nodules
- மண்ணில் தனியாக / Free in soil only
- நீரில் / In water
- -
பதில் / Answer
- அம்மோனிய உருவாக்கம் / Ammonification
- நைட்ரேற்றம் (nitrification) / Nitrification
- நைட்ரஜன் நீக்கம் / Denitrification
- நிலைப்படுத்தல் / Fixation
- -
பதில் / Answer
- நைட்ரஜன் நீக்கம் (denitrification) / Denitrification
- நைட்ரேற்றம் / Nitrification
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- ஆவியாதல் / Evaporation
- -
பதில் / Answer
- அம்மோனிய உருவாக்கம் (ammonification) / Ammonification
- நைட்ரேற்றம் / Nitrification
- நீர்ச்சுழற்சி / Water cycle
- எரியூட்டல் / Combustion
- -
பதில் / Answer
- N₂ வாயு / N₂ gas
- நைட்ரேட்டு (NO₃⁻) / Nitrate
- தூய லோகம் / Pure metal
- CO₂
- -
பதில் / Answer
- புவியீர்ப்பு மட்டும் / Gravity only
- சூரியசக்தி / Solar energy
- வேதிச்சக்தி / Chemical energy
- அணுச்சக்தி / Nuclear energy
- -
பதில் / Answer
- ஆவியாதல் / Evaporation
- நீராவிபோக்கல் / Transpiration
- மழைப்பொழிவு / Precipitation
- ஊடுருவல் / Infiltration
- மேலோட்டம் / Runoff
பதில் / Answer
- ஆவியாதல் / Evaporation
- மழைப்பொழிவு (precipitation) / Precipitation
- உறிஞ்சல் / Uptake
- சுவாசம் / Respiration
- -
பதில் / Answer
- நிலத்தடி நீர் (groundwater) / Groundwater
- நீராவி / Vapour
- பனி மட்டும் / Ice only
- உப்பு / Salt
- -
பதில் / Answer
- ஊடுருவல் / Infiltration
- மேலோட்டம் (surface runoff) / Surface runoff
- ஆவியாதல் / Evaporation
- நீராவிபோக்கல் / Transpiration
- -
பதில் / Answer
- கார்பன் / Carbon
- நைட்ரஜன் / Nitrogen
- பாஸ்பரஸ் / Phosphorus
- நீர் / Water
- -
பதில் / Answer
- வாயு சுழற்சி / Gaseous cycle
- படிவுச் சுழற்சி (sedimentary cycle) / Sedimentary cycle
- ஒளிச்சுழற்சி / Photo cycle
- வெப்பச்சுழற்சி / Heat cycle
- -
பதில் / Answer
- பாறைச் சிதைவு (weathering) / Weathering
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- சுவாசம் / Respiration
- நைட்ரேற்றம் / Nitrification
- -
பதில் / Answer
- P₂ வாயு / P₂ gas
- பாஸ்பேட்டு (PO₄³⁻) / Phosphate
- தூய பாஸ்பரஸ் / Pure phosphorus
- NO₃⁻
- -
பதில் / Answer
- சுவாசம் / Respiration
- சிதைவு / Decomposition
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- எரியூட்டல் / Combustion
- -
பதில் / Answer
- வளிமண்டலம் / Atmosphere
- தரைக்கோளம் / Geosphere
- நுண்ணங்கிகள் / Microorganisms
- நீர்க்கோளம் / Hydrosphere
- -
பதில் / Answer
- தன்மயமாக்கப்படுகின்றன (assimilation) / Assimilated
- உடனே அழிகின்றன / Destroyed at once
- வாயுவாகின்றன / Become gas
- ஒளியாகின்றன / Become light
- -
பதில் / Answer
- நீராவிபோக்கல் / Transpiration
- தாவரங்களுக்கு வழங்கப்படும் நைட்ரஜன் / Nitrogen supply to plants
- ஒளிச்சேர்க்கை / Photosynthesis
- பாறைச் சிதைவு / Weathering
- -
பதில் / Answer
- நிலத்தடி நீர் மீளேற்றம் / Groundwater recharge
- எரிபொருள் உற்பத்தி / Fuel production
- CO₂ அதிகரிப்பு / Increasing CO₂
- மண்ணரிப்பு / Soil erosion
- -
பதில் / Answer
- நைட்ரேற்றம் — N₂ உருவாக்கம் / Nitrification — makes N₂
- நைட்ரஜன் நீக்கம் — N₂ உருவாக்கம் / Denitrification — makes N₂
- நிலைப்படுத்தல் — NO₃⁻ உருவாக்கம் / Fixation — makes NO₃⁻
- அம்மோனிய உருவாக்கம் — N₂ உருவாக்கம் / Ammonification — makes N₂
- -
பதில் / Answer
- பாஸ்பரஸை வளிக்கு அனுப்புதல் / Send P to the air
- இறந்த உயிரினங்களிலிருந்து பாஸ்பரஸை மண்ணுக்குத் திரும்ப விடுவித்தல் / Return P from dead organisms to soil
- பாஸ்பரஸை ஒளியாக்குதல் / Turn P to light
- பாஸ்பரஸை அழித்தல் / Destroy P
- -
பதில் / Answer
- சூழற்தொகுதியில் பதார்த்தங்கள் ஏன் மறுசுழற்சி செய்யப்பட வேண்டும்; பிரிகையாக்கிகளின் பங்கைக் கூறுக. / Why must materials be recycled, and what is the role of decomposers? (3)
- நைட்ரஜன் சுழற்சியின் நான்கு முக்கிய செயல்முறைகளைப் பெயரிடுக. / Name the four key processes of the nitrogen cycle. (2)
- கார்பன் சுழற்சியில் CO₂ உறிஞ்சப்படும், விடுவிக்கப்படும் ஒவ்வொரு செயல்முறையைக் கூறுக. / State one process that absorbs and one that releases CO₂. (2)
- பாஸ்பரஸ் சுழற்சி கார்பன்/நைட்ரஜன் சுழற்சியிலிருந்து வேறுபடும் வழியைக் கூறுக. / How does the phosphorus cycle differ from the carbon/nitrogen cycle? (3)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) நிலைப்படுத்தல், அம்மோனிய உருவாக்கம், நைட்ரேற்றம், நைட்ரஜன் நீக்கம். (2)
(இ) உறிஞ்சல் — ஒளிச்சேர்க்கை; விடுவித்தல் — சுவாசம் (அல்லது சிதைவு / எரியூட்டல்). (2)
(ஈ) பாஸ்பரஸுக்கு வளிமண்டல அவத்தை இல்லை; இது படிவுச் சுழற்சி; பாறைச் சிதைவால் பாஸ்பேட்டு விடுவிக்கப்படுகின்றது. (3)
நைட்ரஜன் சுழற்சியை அதன் முக்கிய செயல்முறைகளுடனும் நுண்ணங்கிகளின் பங்குடனும் விபரிக்க. / Describe the nitrogen cycle with its key processes and the role of microorganisms.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• நிலைப்படுத்தல் — Rhizobium/Azotobacter N₂ → NH₃; Rhizobium வேர் முடிச்சில்.
• அம்மோனிய உருவாக்கம் — பிரிகையாக்கிகள் கரிம N → NH₄⁺.
• நைட்ரேற்றம் — நைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻ (தாவர உறிஞ்சு வடிவம்).
• நைட்ரஜன் நீக்கம் — டினைட்ரிபயிங் பாக்டீரியா NO₃⁻ → N₂ (வளிமண்டலத்திற்கு மீட்சி).
பதில் / Show answer
- கார்பன் சுழற்சி: ஒளித்தொகுப்பு ↔ சுவாசம்/எரிதல்.
- நைதரசன்: நிலைப்படுத்தல் → நைட்ரிபிகேஷன் → டினைட்ரிபிகேஷன்.
- நீர் + பாஸ்பரஸ் சுழற்சிகளும் முக்கியம்.