“पारिस्थितिकी” (“ओकोलॉजी”) शब्द का प्रयोग 1866 में जर्मन वैज्ञानिक अर्नस्ट हेकेल ने किया था । पारिस्थितिकी इस बात का अध्ययन है कि जीव एक-दूसरे और अपने पर्यावरण के साथ किस प्रकार अंतःक्रिया करते हैं । यह जीव विज्ञान की एक प्रमुख शाखा है, लेकिन भूगोल, भूविज्ञान, जलवायु विज्ञान और अन्य विज्ञानों के साथ इसके कुछ क्षेत्र अतिव्याप्त हैं।
पारिस्थितिकी की मौलिक अवधारणाएँ और सिद्धांत
कुछ बुनियादी मौलिक पारिस्थितिक सिद्धांत हैं जो जीवित जीवों के विभिन्न पहलुओं का वर्णन करते हैं जैसे पौधों और जानवरों का विकास और वितरण, प्रजातियों का विलुप्त होना, जैविक समुदायों के विभिन्न घटकों में ऊर्जा का उपभोग और हस्तांतरण, कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों का चक्रण और पुनर्चक्रण, जीवों के बीच और जीवों और भौतिक पर्यावरण के बीच परस्पर क्रिया और अंतर-संबंध आदि।
पारिस्थितिकी में निम्नलिखित मूलभूत अवधारणाएँ और सिद्धांत हैं, जो जीवों और पर्यावरण से शुरू होते हैं।
जीव और पर्यावरण
जीव अलग-अलग जीवित प्राणी हैं। अपनी अपार विविधता के बावजूद, सभी जीवों की मूलभूत आवश्यकताएँ समान हैं: ऊर्जा और पदार्थ। ये पर्यावरण से प्राप्त होते हैं। इसलिए, जीव बंद प्रणालियाँ नहीं हैं। वे अपने पर्यावरण पर निर्भर करते हैं और उससे प्रभावित होते हैं। पर्यावरण में दो प्रकार के कारक शामिल हैं: अजैविक और जैविक।
- अजैविक कारक पर्यावरण के निर्जीव पहलू हैं। इनमें सूर्य का प्रकाश, मिट्टी, तापमान और जल जैसे कारक शामिल हैं।
- जैविक कारक पर्यावरण के सजीव पहलू हैं। इनमें अन्य जीव शामिल होते हैं, जिनमें समान और विभिन्न प्रजातियों के सदस्य शामिल होते हैं।
ताक
पारिस्थितिकी तंत्र से जुड़ी सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है निकेत। निकेत किसी प्रजाति की अपने पारिस्थितिकी तंत्र में भूमिका को दर्शाता है। इसमें वे सभी तरीके शामिल हैं जिनसे प्रजाति पर्यावरण के जैविक और अजैविक कारकों के साथ अंतःक्रिया करती है। किसी प्रजाति के निकेत के दो महत्वपूर्ण पहलू हैं: वह भोजन जो वह खाती है और भोजन कैसे प्राप्त करती है। प्रत्येक प्रजाति अलग प्रकार का भोजन खाती है और भोजन प्राप्त करने का तरीका भी अलग होता है।
प्राकृतिक वास
किसी प्रजाति के निकेत का एक अन्य पहलू उसका आवास है । आवास वह भौतिक वातावरण है जिसमें कोई प्रजाति रहती है और जिसके लिए वह अनुकूलित होती है। किसी आवास की विशेषताएँ मुख्यतः तापमान और वर्षा जैसे अजैविक कारकों द्वारा निर्धारित होती हैं। ये कारक वहाँ रहने वाले जीवों के लक्षणों को भी प्रभावित करते हैं।
प्रतिस्पर्धी बहिष्करण सिद्धांत
किसी दिए गए आवास में कई अलग-अलग प्रजातियाँ हो सकती हैं, लेकिन प्रत्येक प्रजाति का एक अलग आवास होना आवश्यक है। दो अलग-अलग प्रजातियाँ एक ही स्थान पर लंबे समय तक एक ही आवास पर नहीं रह सकतीं। इसे प्रतिस्पर्धी अपवर्जन सिद्धांत कहते हैं
। यदि दो प्रजातियाँ एक ही आवास पर रहती हैं, तो वे एक ही भोजन और पर्यावरण में मौजूद अन्य संसाधनों के लिए एक-दूसरे से प्रतिस्पर्धा करेंगी। अंततः, एक प्रजाति के दूसरे से आगे निकलने और उसकी जगह लेने की संभावना अधिक होगी।
पारिस्थितिकी तंत्र
पारिस्थितिकी तंत्र प्रकृति की एक इकाई है और पारिस्थितिकी के अध्ययन का केंद्र बिंदु है। इसमें किसी क्षेत्र के सभी जैविक और अजैविक कारक और उनकी परस्पर क्रियाएँ शामिल होती हैं । पारिस्थितिक तंत्रों का आकार अलग-अलग हो सकता है । एक झील को भी एक पारिस्थितिकी तंत्र माना जा सकता है। इसी तरह जंगल की ज़मीन पर पड़े एक मृत लट्ठे को भी एक पारिस्थितिकी तंत्र माना जा सकता है। झील और लट्ठे, दोनों में विभिन्न प्रजातियाँ होती हैं जो एक-दूसरे के साथ और अजैविक कारकों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।
ऊर्जा की बात करें तो , पारिस्थितिक तंत्र बंद नहीं होते। उन्हें ऊर्जा के निरंतर प्रवाह की आवश्यकता होती है। अधिकांश पारिस्थितिक तंत्र सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। एक छोटा सा अल्पसंख्यक रासायनिक यौगिकों से ऊर्जा प्राप्त करता है। ऊर्जा के विपरीत, पारिस्थितिक तंत्र में पदार्थ लगातार नहीं जुड़ते। बल्कि, उनका पुनर्चक्रण होता है। पानी और कार्बन व नाइट्रोजन जैसे तत्वों का बार-बार उपयोग किया जाता है।
‘पारिस्थितिकी तंत्र’ शब्द का प्रयोग 1935 में ए.जी. टैन्सले ने किया था। एक पारिस्थितिकी तंत्र प्रकृति की एक आत्मनिर्भर इकाई है। एक पारिस्थितिकी तंत्र प्रकृति की एक कार्यात्मक इकाई है जो इसके जैविक (सजीव) और अजैविक (निर्जीव) घटकों के बीच जटिल अंतःक्रिया को समाहित करती है । उदाहरण के लिए, एक तालाब एक पारिस्थितिकी तंत्र का एक अच्छा उदाहरण है।
कई पारिस्थितिकीविद् सम्पूर्ण जीवमंडल को एक वैश्विक पारिस्थितिकी तंत्र मानते हैं, जो पृथ्वी पर सभी स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्रों का एक संयोजन है।
प्रकृति में पारिस्थितिक तंत्र की दो प्रमुख श्रेणियां मौजूद हैं: स्थलीय और जलीय।
- वन, रेगिस्तान और घास के मैदान स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र के उदाहरण हैं।
- तालाब, झीलें, आर्द्रभूमि और खारा पानी जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के कुछ उदाहरण हैं।
- फसल भूमि और मछलीघर मानव निर्मित पारिस्थितिकी तंत्र के उदाहरण हैं।
जीवों और उनके पर्यावरण के बीच की अंतःक्रिया का अध्ययन पानी के किसी गड्ढे या पेड़ के किसी छेद में किया जा सकता है, जो बहुत छोटे पारिस्थितिक तंत्र होते हैं, या फिर जंगल, नदी या महासागर जैसे बड़े पारिस्थितिक तंत्रों में भी। आकार चाहे जो भी हो, सभी पारिस्थितिक तंत्रों में कई समान विशेषताएँ होती हैं।
पारिस्थितिक तंत्र के प्रकार:
पारिस्थितिक तंत्रों को निम्न प्रकार वर्गीकृत किया गया है:
- (i) प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र
- (ii) मानव निर्मित पारिस्थितिक तंत्र
(i) प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र
- पूरी तरह से सौर विकिरण पर निर्भर, जैसे जंगल, घास के मैदान, महासागर, झीलें, नदियाँ और रेगिस्तान। ये भोजन, ईंधन, चारा और दवाइयाँ प्रदान करते हैं।
- पारिस्थितिकी तंत्र सौर विकिरण और ऊर्जा सब्सिडी (वैकल्पिक स्रोत) जैसे हवा, बारिश और ज्वार पर निर्भर हैं। उदाहरण के लिए उष्णकटिबंधीय वर्षा वन, ज्वारीय मुहाना और प्रवाल भित्तियाँ।
(ii) मानव निर्मित पारिस्थितिक तंत्र
- सौर ऊर्जा पर निर्भर – जैसे कृषि क्षेत्र और जलीय कृषि तालाब।
- जीवाश्म ईंधन पर निर्भर जैसे शहरी और औद्योगिक पारिस्थितिकी तंत्र।
एक पारिस्थितिकी तंत्र के घटक
इन्हें मोटे तौर पर निम्नलिखित समूहों में बांटा गया है:
(a) अजैविक और
(b) जैविक घटक
(क) अजैविक घटक (निर्जीव):
अजैविक घटक को निम्नलिखित तीन श्रेणियों में बांटा जा सकता है:
- भौतिक कारक: सूर्य का प्रकाश, तापमान, वर्षा, आर्द्रता और दबाव। ये किसी पारिस्थितिकी तंत्र में जीवों की वृद्धि को बनाए रखते हैं और सीमित करते हैं।
- अकार्बनिक पदार्थ: कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फास्फोरस, सल्फर, पानी, चट्टान, मिट्टी और अन्य खनिज।
- कार्बनिक यौगिक: कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, लिपिड और ह्यूमिक पदार्थ। ये जीवित प्रणालियों के निर्माण खंड हैं और इसलिए, जैविक और अजैविक घटकों के बीच एक कड़ी बनाते हैं।
(ख) जैविक घटक (जीवित)
- उत्पादक: हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से पूरे पारिस्थितिकी तंत्र के लिए भोजन का निर्माण करते हैं। हरे पौधों को स्वपोषी कहा जाता है, क्योंकि वे मिट्टी से पानी और पोषक तत्व, हवा से कार्बन डाइऑक्साइड और इस प्रक्रिया के लिए सौर ऊर्जा अवशोषित करते हैं।
- उपभोक्ता: इन्हें परपोषी कहा जाता है और ये स्वपोषी जीवों द्वारा संश्लेषित भोजन ग्रहण करते हैं। भोजन की पसंद के आधार पर इन्हें तीन व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है। शाकाहारी (जैसे गाय, हिरण और खरगोश आदि) सीधे पौधों पर भोजन करते हैं, मांसाहारी वे जीव हैं जो दूसरे जानवरों (जैसे शेर, बिल्ली, कुत्ता आदि) को खाते हैं और सर्वाहारी वे जीव हैं जो पौधों और जानवरों पर भोजन करते हैं, जैसे मनुष्य, सूअर और गौरैया।
- अपघटक: इन्हें मृतजीवी भी कहा जाता है। ये मुख्यतः जीवाणु और कवक होते हैं जो पौधों और जंतुओं के मृत विघटित और मृत कार्बनिक पदार्थों को अपने शरीर के बाहर सड़ते हुए पदार्थों पर एंजाइम स्रावित करके खाते हैं। ये पोषक तत्वों के पुनर्चक्रण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इन्हें अपरदभक्षी या अपरदभक्षी भी कहा जाता है।
पारिस्थितिकी तंत्र – संरचना और कार्य
जैविक और अजैविक घटकों की परस्पर क्रिया से एक भौतिक संरचना बनती है जो प्रत्येक प्रकार के पारिस्थितिकी तंत्र की विशेषता होती है। किसी पारिस्थितिकी तंत्र की पादप और जंतु प्रजातियों की पहचान और गणना उसकी प्रजाति संरचना को दर्शाती है।
महत्वपूर्ण संरचनात्मक विशेषताएँ प्रजातियों की संरचना (पौधों और जानवरों के प्रकार) और स्तरीकरण (विभिन्न स्तरों पर विभिन्न प्रजातियों का ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज वितरण) हैं। संरचनात्मक घटकों को देखने का एक अन्य तरीका उत्पादकों और उपभोक्ताओं के खाद्य संबंधों के माध्यम से है। पारिस्थितिकी तंत्र में कई पोषी स्तर मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए , पेड़ जंगल के सबसे ऊपरी ऊर्ध्वाधर स्तर या परत पर होते हैं, झाड़ियाँ दूसरी पर, और जड़ी-बूटियाँ और घास निचली परतों पर होते हैं। ये संरचनात्मक घटक एक इकाई के रूप में कार्य करते हैं और एक पारिस्थितिकी तंत्र के कुछ कार्यात्मक पहलुओं का निर्माण करते हैं।
इनमें से कुछ पहलू हैं: उत्पादकता, ऊर्जा प्रवाह, पोषक चक्र
प्रजाति संरचना:
एक समुदाय कई आबादियों का एक समूह होता है जो एक ही स्थान और समय पर एक साथ रहते हैं। उदाहरण के लिए, एक उष्णकटिबंधीय वन समुदाय में पेड़, लताएँ, जड़ी-बूटियाँ और झाड़ियाँ के साथ-साथ जानवरों की विभिन्न प्रजातियाँ भी शामिल होती हैं। इसे उष्णकटिबंधीय वन पारिस्थितिकी तंत्र की प्रजाति संरचना के रूप में जाना जाता है।
प्रत्येक पारिस्थितिकी तंत्र की अपनी प्रजाति संरचना होती है जो उसके आवास और जलवायु की उपयुक्तता पर निर्भर करती है। एक वन पारिस्थितिकी तंत्र घास के मैदानों की तुलना में पौधों और जानवरों की बहुत अधिक संख्या में प्रजातियों का पोषण करता है। किसी समुदाय में प्रजातियों की कुल संख्या और प्रकार उसकी स्थिरता और पारिस्थितिकी तंत्र संतुलन (पारिस्थितिकी तंत्र संतुलन) निर्धारित करते हैं।
स्तरीकरण:
पारिस्थितिकी तंत्र में पौधों के ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज वितरण को पारिस्थितिकी तंत्र स्तरीकरण कहते हैं। सबसे ऊँचे पेड़ ऊपरी छतरी बनाते हैं। इसके बाद छोटे पेड़ और झाड़ियाँ आती हैं और फिर वन तल जड़ी-बूटियों और घास से ढका होता है। कुछ बिल खोदने वाले जानवर अपनी सुरंगों में या पौधों की जड़ों पर भूमिगत रहते हैं। पेड़ के शीर्ष से लेकर वन तल तक प्रत्येक परत के अपने विशिष्ट जीव-जंतु और वनस्पतियाँ होती हैं। इसे वन पारिस्थितिकी तंत्र का ऊर्ध्वाधर स्तरीकरण कहते हैं। दूसरी ओर, रेगिस्तानी पारिस्थितिकी तंत्र में अल्प वनस्पतियों और जानवरों की निचली असंतत परतें दिखाई देती हैं, जिनमें मिट्टी के कुछ नंगे हिस्से एक प्रकार का क्षैतिज स्तरीकरण दर्शाते हैं।
पारिस्थितिकी तंत्र के कार्य
पारिस्थितिक तंत्र जटिल गतिशील प्रणालियाँ हैं। ये कुछ विशिष्ट कार्य करते हैं:
- खाद्य श्रृंखला के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह
- पोषक चक्रण (जैव-भू-रासायनिक चक्र)
- पारिस्थितिक उत्तराधिकार या पारिस्थितिकी तंत्र विकास
- होमियोस्टेसिस (या साइबरनेटिक) या फीडबैक नियंत्रण तंत्र।
तालाब, झीलें, घास के मैदान, दलदली भूमि, घास के मैदान, रेगिस्तान और जंगल प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र के उदाहरण हैं। हमने अपने आस-पड़ोस में एक्वेरियम, बगीचा या लॉन आदि देखे होंगे। ये मानव निर्मित पारिस्थितिक तंत्र हैं।
पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह:
खाद्य श्रृंखलाएँ और ऊर्जा प्रवाह पारिस्थितिक तंत्र के कार्यात्मक गुण हैं जो उन्हें गतिशील बनाते हैं। किसी पारिस्थितिक तंत्र के जैविक और अजैविक घटक इनके माध्यम से जुड़े होते हैं।
चार्ल्स एल्टन ने खाद्य श्रृंखला, खाद्य जाल और पारिस्थितिक पिरामिड की अवधारणा दी।
खाद्य श्रृंखला:
हरे पौधों (उत्पादकों) से खाद्य ऊर्जा का जीवों की एक श्रृंखला के माध्यम से बार-बार खाने और खाए जाने के माध्यम से स्थानांतरण को खाद्य श्रृंखला कहा जाता है। खाद्य श्रृंखला के प्रत्येक चरण को पोषी स्तर कहा जाता है।
उदाहरण: घास → टिड्डा → मेंढक → साँप → बाज/बाज
ऊर्जा स्थानांतरण की इस प्रक्रिया के दौरान, कुछ ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में तंत्र में ही नष्ट हो जाती है और अगले पोषी स्तर तक पहुँच नहीं पाती। इसलिए, एक श्रृंखला में चरणों की संख्या 4 या 5 तक सीमित होती है। एक खाद्य श्रृंखला में निम्नलिखित पोषी स्तरों की पहचान की जा सकती है।
(i) स्वपोषी:
वे पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य सभी जीवों के लिए भोजन के उत्पादक हैं। ये मुख्यतः हरे पौधे हैं और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया द्वारा सौर ऊर्जा की उपस्थिति में अकार्बनिक पदार्थों को रासायनिक ऊर्जा (भोजन) में परिवर्तित करते हैं।
हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया द्वारा विकिरण ऊर्जा के संचय की कुल दर को सकल प्राथमिक उत्पादन (GPP) कहते हैं। इसे कुल प्रकाश संश्लेषण या कुल आत्मसातीकरण भी कहते हैं। सकल प्राथमिक उत्पादकता का एक भाग पौधे अपने उपापचय के लिए उपयोग करते हैं। शेष मात्रा पौधे द्वारा शुद्ध प्राथमिक उत्पादन (NPP) के रूप में संचित की जाती है जो उपभोक्ताओं को उपलब्ध होती है।
(ii) शाकाहारी: वे जानवर जो पौधों को सीधे खाते हैं उन्हें प्राथमिक उपभोक्ता या शाकाहारी कहा जाता है जैसे कीड़े, पक्षी, कृंतक और जुगाली करने वाले जानवर।
(iii) मांसाहारी: यदि वे शाकाहारी जीवों को खाते हैं तो वे द्वितीयक उपभोक्ता होते हैं और यदि वे मांसाहारी जीवों को अपना भोजन बनाते हैं तो वे तृतीयक उपभोक्ता होते हैं। जैसे : मेंढक, कुत्ता, बिल्ली और बाघ।
(iv) सर्वाहारी: वे जानवर जो पौधे और जानवर दोनों खाते हैं जैसे सुअर, भालू और मनुष्य।
(v) अपघटक: वे प्रत्येक ट्रॉफिक स्तर पर जीवों के मृत अवशेषों की देखभाल करते हैं और पोषक तत्वों जैसे बैक्टीरिया और कवक को पुनः चक्रित करने में मदद करते हैं।
खाद्य श्रृंखला दो प्रकार की होती है:
1. चराई खाद्य श्रृंखला: यह हरे पौधों से शुरू होती है जो शाकाहारियों के लिए भोजन बनाते हैं और शाकाहारी बदले में मांसाहारियों के लिए भोजन बनाते हैं।
2. अपरद खाद्य श्रृंखलाएं: मृत कार्बनिक पदार्थ से शुरू होकर अपरद जीव तक जाती हैं जो आगे चलकर प्रोटोजोआ से लेकर मांसाहारी जीवों आदि के लिए भोजन बनाते हैं।
वेब भोजन:
किसी पारिस्थितिकी तंत्र में पोषी स्तर रैखिक नहीं होते, बल्कि वे परस्पर जुड़े होते हैं और एक खाद्य जाल बनाते हैं। इस प्रकार, खाद्य जाल एक पारिस्थितिकी तंत्र में विद्यमान परस्पर जुड़ी खाद्य श्रृंखलाओं का एक जाल है। एक प्राणी कई भिन्न खाद्य श्रृंखलाओं का सदस्य हो सकता है। खाद्य जाल एक पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा प्रवाह के अधिक यथार्थवादी मॉडल हैं।
किसी पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा का प्रवाह हमेशा रैखिक या एकतरफ़ा होता है। क्रमिक पोषी स्तरों से प्रवाहित होने वाली ऊर्जा की मात्रा घटती जाती है। खाद्य श्रृंखला या जाल के प्रत्येक चरण में, जीव द्वारा प्राप्त ऊर्जा का उपयोग स्वयं को जीवित रखने के लिए किया जाता है और बची हुई ऊर्जा अगले पोषी स्तर पर स्थानांतरित कर दी जाती है।
पारिस्थितिक पिरामिड:
पारिस्थितिक पिरामिड किसी पारिस्थितिकी तंत्र में पोषी स्तरों का चित्रमय निरूपण होते हैं। ये पिरामिडनुमा होते हैं और तीन प्रकार के होते हैं: उत्पादक पिरामिड का आधार बनाते हैं और पिरामिड के बाद के स्तर शाकाहारी, मांसाहारी और शीर्ष मांसाहारी स्तरों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
संख्या पिरामिड: यह प्रत्येक पोषी स्तर पर जीवों की संख्या दर्शाता है। उदाहरण के लिए, घास के मैदानों में, घासों की संख्या उन पर भोजन करने वाले शाकाहारी जीवों की संख्या से अधिक होती है और शाकाहारी जीवों की संख्या मांसाहारी जीवों की संख्या से अधिक होती है। कुछ मामलों में संख्या पिरामिड उल्टा भी हो सकता है, अर्थात शाकाहारी जीव प्राथमिक उत्पादकों से अधिक होते हैं, जैसा कि आप देख सकते हैं कि एक ही पेड़ पर कई इल्लियाँ और कीड़े भोजन करते हैं।
जैवभार पिरामिड: यह प्रत्येक पोषी स्तर पर कुल खड़ी फसल जैवभार को दर्शाता है। खड़ी फसल जैवभार किसी भी निश्चित समय पर जीवित पदार्थ की मात्रा है। इसे ग्राम/इकाई क्षेत्र या किलो
कैलोरी/इकाई क्षेत्र के रूप में व्यक्त किया जाता है। अधिकांश स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, जैवभार पिरामिड सीधा होता है। हालाँकि, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, जैवभार पिरामिड उल्टा भी हो सकता है।
ऊर्जा पिरामिड: यह पिरामिड प्रत्येक पोषी स्तर पर ऊर्जा की कुल मात्रा को दर्शाता है। ऊर्जा पिरामिड कभी उल्टे नहीं होते।
जैव-भू-रासायनिक चक्र
किसी पारिस्थितिकी तंत्र के विभिन्न घटकों के माध्यम से पोषक तत्वों के संचलन को पोषक चक्रण कहते हैं। पोषक चक्रण का दूसरा नाम जैव-भू-रासायनिक चक्र (जैव: जीव, भू: चट्टानें, वायु और जल) है। पारिस्थितिक तंत्रों में ऊर्जा का प्रवाह रैखिक होता है, लेकिन पोषक तत्वों का प्रवाह चक्रीय होता है। संपूर्ण पृथ्वी या जीवमंडल एक बंद प्रणाली है, अर्थात जीवमंडल से पोषक तत्वों का न तो आयात होता है और न ही निर्यात।
पोषक चक्र दो प्रकार के होते हैं: (क) गैसीय और (ख) अवसादी।
गैसीय प्रकार के पोषक चक्र (जैसे, नाइट्रोजन, कार्बन चक्र) के लिए भंडार वायुमंडल में मौजूद है और अवसादी चक्र (जैसे, सल्फर और फास्फोरस चक्र) के लिए भंडार पृथ्वी की पपड़ी में स्थित है।
कार्बन चक्र
सभी जैव-भू-रासायनिक चक्रों में, कार्बन चक्र सबसे महत्वपूर्ण है। सभी जीव किसी न किसी रूप में कार्बन यौगिकों से बने होते हैं। यही कारण है कि आज यह अत्यंत चिंता का विषय है कि औद्योगिक क्रांति के बाद से मानवीय गतिविधियों ने कार्बन चक्र को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया है।
कार्बन चक्र एक जैव-भू-रासायनिक चक्र है जिसमें कार्बन वायुमंडल, महासागर और भूमि में भंडारण कुंडों के बीच प्रवाहित होता है। मानवीय गतिविधियों ने कार्बन चक्र को प्रभावित किया है, जिससे वायुमंडलीय भंडारण कुंड में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बढ़ गई है।
सभी कार्बन का स्रोत वायुमंडल में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड है। यह पानी में अत्यधिक घुलनशील है; इसलिए, महासागरों में भी बड़ी मात्रा में घुली हुई कार्बन डाइऑक्साइड मौजूद होती है।
वैश्विक कार्बन चक्र में निम्नलिखित चरण शामिल हैं-
प्रकाश संश्लेषण:
सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में CO2 का उपयोग करते हैं और अकार्बनिक कार्बन को कार्बनिक पदार्थ (भोजन) में परिवर्तित करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं। पूरे जीवमंडल में हरे पौधों द्वारा प्रतिवर्ष 4-9 x 10 13 किलोग्राम CO2 स्थिरीकृत होती है। वन CO2 के भंडार के रूप में कार्य करते हैं क्योंकि वृक्षों द्वारा स्थिरीकृत कार्बन उनके लंबे जीवन चक्र के कारण लंबे समय तक उनमें संग्रहित रहता है। वनों की आग के माध्यम से CO2 की एक बड़ी मात्रा उत्सर्जित होती है।
श्वसन :
श्वसन सभी जीवित जीवों द्वारा किया जाता है। यह एक उपापचयी प्रक्रिया है जिसमें भोजन का ऑक्सीकरण होता है और ऊर्जा, CO2 और जल मुक्त होता है। श्वसन से मुक्त ऊर्जा का उपयोग जीवित जीवों (पौधों, जानवरों, अपघटकों, आदि) द्वारा जीवन प्रक्रियाओं को चलाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार इस प्रक्रिया के माध्यम से CO2 वायुमंडल में मुक्त होती है।
अपघटन :
जंतुओं द्वारा आत्मसात किया गया या पौधों द्वारा संश्लेषित किया गया समस्त भोजन, पौधों द्वारा पूरी तरह से उपापचयित नहीं होता। इसका एक बड़ा हिस्सा उनके अपने जैवभार के रूप में संचित रहता है, जो उनकी मृत्यु पर अपघटकों को उपलब्ध हो जाता है। मृत कार्बनिक पदार्थ सूक्ष्मजीवों द्वारा अपघटित हो जाता है और अपघटकों द्वारा CO2 वायुमंडल में छोड़ी जाती है।
दहन :
बायोमास के जलने से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होती है।
मानवीय गतिविधियों का प्रभाव
वैश्विक कार्बन चक्र मानवीय गतिविधियों के कारण, विशेष रूप से औद्योगिक युग की शुरुआत से, लगातार बिगड़ता जा रहा है। बड़े पैमाने पर वनों की कटाई और बढ़ती संख्या में उद्योगों, बिजली संयंत्रों और ऑटोमोबाइल द्वारा जीवाश्म ईंधन की लगातार बढ़ती खपत, कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में वृद्धि के लिए मुख्य रूप से ज़िम्मेदार हैं।
औद्योगीकरण, शहरीकरण और वाहनों के बढ़ते उपयोग और संख्या जैसी मानवीय गतिविधियों के कारण वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा लगातार बढ़ रही है। इससे वायुमंडल में CO2 की सांद्रता बढ़ रही है, जो ग्लोबल वार्मिंग का एक प्रमुख कारण है।
नाइट्रोजन चक्र
नाइट्रोजन प्रोटीन का एक आवश्यक घटक है और मानव सहित सभी जीवित जीवों के लिए आवश्यक है।
हमारे वायुमंडल में लगभग 79% नाइट्रोजन मौजूद है, लेकिन अधिकांश जीव इसका सीधे उपयोग नहीं कर सकते। कार्बन डाइऑक्साइड की तरह, नाइट्रोजन भी विभिन्न जीवों की गतिविधियों के माध्यम से गैसीय अवस्था से ठोस अवस्था और फिर वापस गैसीय अवस्था में चक्रित होता है। नाइट्रोजन का चक्रण सभी जीवों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
नाइट्रोजन चक्र के लिए आवश्यक पांच मुख्य प्रक्रियाएं नीचे विस्तार से बताई गई हैं ।
(क) नाइट्रोजन स्थिरीकरण: इस प्रक्रिया में गैसीय नाइट्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित किया जाता है , जो पौधों द्वारा उपयोग किया जा सकता है। वायुमंडलीय नाइट्रोजन को निम्नलिखित तीन विधियों द्वारा स्थिर किया जा सकता है:-
- वायुमंडलीय स्थिरीकरण: बिजली, दहन और ज्वालामुखी गतिविधि नाइट्रोजन के स्थिरीकरण में मदद करती हैं।
- औद्योगिक स्थिरीकरण: उच्च तापमान (400oC) और उच्च दबाव (200 atm.) पर, आणविक नाइट्रोजन को परमाणु नाइट्रोजन में तोड़ा जाता है जो फिर हाइड्रोजन के साथ मिलकर अमोनिया बनाता है।
- जीवाणु निर्धारण: जीवाणु दो प्रकार के होते हैं-
- फलीदार पौधों की जड़ की गांठों में सहजीवी जीवाणु जैसे राइजोबियम।
- स्वतंत्र रूप से रहने वाले या सहजीवी जैसे 1. नोस्टॉक 2. एजोबैक्टर 3. साइनोबैक्टीरिया वायुमंडलीय या घुली हुई नाइट्रोजन को हाइड्रोजन के साथ मिलाकर अमोनिया बना सकते हैं।
(ख) नाइट्रीकरण: यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा नाइट्रोसोमोनास और नाइट्रोकोकस जीवाणु अमोनिया को क्रमशः नाइट्रेट या नाइट्राइट में परिवर्तित करते हैं। एक अन्य मृदा जीवाणु नाइट्रोबैक्टर नाइट्रेट को नाइट्राइट में परिवर्तित कर सकता है।
(ग) आत्मसातीकरण: इस प्रक्रिया में पौधों द्वारा स्थिर नाइट्रोजन को कार्बनिक अणुओं जैसे प्रोटीन, डीएनए , आरएनए आदि में परिवर्तित किया जाता है । ये अणु पौधे और पशु ऊतक बनाते हैं।
(घ) अमोनीकरण: जीवित जीव यूरिया और यूरिक अम्ल जैसे नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट उत्पाद उत्पन्न करते हैं। इन अपशिष्ट उत्पादों और जीवों के मृत अवशेषों को जीवाणुओं द्वारा अकार्बनिक अमोनिया में परिवर्तित कर दिया जाता है। इस प्रक्रिया को अमोनीकरण कहते हैं। अमोनीकरण करने वाले जीवाणु इस प्रक्रिया में सहायता करते हैं।
(ई) विनाइट्रीकरण: नाइट्रेट्स को वापस गैसीय नाइट्रोजन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया विनाइट्रीकरण कहलाती है। विनाइट्रीकरण करने वाले जीवाणु मिट्टी में गहरे जल स्तर के पास रहते हैं क्योंकि वे ऑक्सीजन-मुक्त माध्यम में रहना पसंद करते हैं। विनाइट्रीकरण, नाइट्रोजन स्थिरीकरण का विपरीत है।
जल चक्र
जल जीवन के लिए आवश्यक है। कोई भी जीव जल के बिना जीवित नहीं रह सकता। पृथ्वी पर जल का एकमात्र स्रोत वर्षा (वर्षा, हिमपात, ओस आदि) है। पृथ्वी पर वायुमंडल से प्राप्त जल, प्रत्यक्ष वाष्पीकरण और वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से जलवाष्प के रूप में वायुमंडल में वापस लौट जाता है, जिसे जल चक्र (जल विज्ञान चक्र) कहते हैं।
पृथ्वी की सतह पर पानी समान रूप से वितरित नहीं है। पृथ्वी पर मौजूद कुल पानी का लगभग 95% रासायनिक रूप से चट्टानों से बंधा है और चक्रित नहीं होता। शेष 5% में से लगभग 97.3% महासागरों में और 2.1% ध्रुवीय हिमखंडों के रूप में मौजूद है। इस प्रकार, केवल 0.6% ही वायुमंडलीय जल वाष्प, भूजल और मृदा जल के रूप में मीठे पानी के रूप में मौजूद है।
जल चक्र के लिए प्रेरक शक्तियाँ हैं (1) सौर विकिरण (2) गुरुत्वाकर्षण।
वाष्पीकरण और वर्षण जल चक्र में शामिल दो मुख्य प्रक्रियाएँ हैं। ये दोनों प्रक्रियाएँ एक-दूसरे के साथ क्रमागत रूप से चलती रहती हैं। महासागरों, झीलों, तालाबों, नदियों और झरनों का पानी सूर्य की ऊष्मा ऊर्जा से वाष्पित हो जाता है। पौधे भी भारी मात्रा में पानी का वाष्पीकरण करते हैं। पानी हवा में वाष्प अवस्था में रहता है और बादलों का निर्माण करता है जो हवा के साथ बहते हैं। ये बादल जंगलों के ऊपर पहाड़ी क्षेत्रों में ठंडी हवा से मिलते हैं और संघनित होकर वर्षा का अवक्षेप बनाते हैं जो गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे गिरता है।
महासागरों की सतह से औसतन 84% पानी वाष्पीकरण द्वारा नष्ट हो जाता है। जबकि 77% पानी वर्षा से प्राप्त होता है। भूमि से नदियों के माध्यम से महासागरों में प्रवाहित होने वाला जल प्रवाह 7% होता है जो महासागर के वाष्पीकरण घाटे को संतुलित करता है। स्थल पर, वाष्पीकरण 16% और वर्षा 23% होती है।
फास्फोरस चक्र
फॉस्फोरस जैविक झिल्लियों, न्यूक्लिक अम्लों और कोशिकीय ऊर्जा हस्तांतरण प्रणालियों का एक प्रमुख घटक है। कई जानवरों को भी अपने खोल, हड्डियों और दांतों के निर्माण के लिए इस तत्व की बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है । फॉस्फोरस का प्राकृतिक भंडार चट्टानें हैं , जिनमें फॉस्फेट के रूप में फॉस्फोरस पाया जाता है।
जब चट्टानें अपक्षयित होती हैं , तो इन फॉस्फेट की थोड़ी मात्रा मिट्टी के घोल में घुल जाती है और पौधों की जड़ों द्वारा अवशोषित कर ली जाती है। शाकाहारी और अन्य जानवर इस तत्व को पौधों से प्राप्त करते हैं। अपशिष्ट उत्पादों और मृत जीवों को फॉस्फेट को घुलनशील बनाने वाले बैक्टीरिया द्वारा विघटित करके फॉस्फोरस मुक्त किया जाता है। कार्बन चक्र के विपरीत, फॉस्फोरस का श्वसन द्वारा वायुमंडल में उत्सर्जन नहीं होता है।
वर्षा के माध्यम से फास्फोरस का वायुमंडलीय इनपुट कार्बन इनपुट की तुलना में बहुत कम है, और जीव और पर्यावरण के बीच फास्फोरस का गैसीय आदान-प्रदान नगण्य है।
पारिस्थितिकीय उत्तराधिकार
हल्ट ने ‘समुदायों में व्यवस्थित परिवर्तनों’ के लिए पहली बार “पारिस्थितिक अनुक्रम” शब्द का प्रयोग किया। ओडम ने इसे पारिस्थितिक तंत्र विकास कहा। राग्नार हल्ट पहले व्यक्ति थे (1881), जिन्होंने किसी दिए गए क्षेत्र में होने वाले पारिस्थितिक अनुक्रम का एक व्यापक अध्ययन प्रकाशित किया । उन्होंने सबसे पहले यह पहचाना कि अपेक्षाकृत बड़ी संख्या में अग्रणी पादप समुदाय अपेक्षाकृत कम संख्या में अपेक्षाकृत स्थिर समुदायों को जन्म देते हैं।
एफ.ई. क्लेमेंट्स (1916) ने उत्तराधिकार को एक प्राकृतिक प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया है जिसके द्वारा एक ही स्थान पर क्रमिक रूप से पौधों या समुदायों के विभिन्न समूहों का उपनिवेशण हो जाता है, इस प्रकार समुदाय कभी भी स्थिर नहीं होते हैं।
जैविक समुदाय गतिशील प्रकृति के होते हैं और समय के साथ बदलते रहते हैं। वह प्रक्रिया जिसके द्वारा किसी क्षेत्र में पादप और पशु प्रजातियों के समुदाय समय के साथ एक दूसरे से प्रतिस्थापित या परिवर्तित होते हैं, पारिस्थितिक अनुक्रम कहलाती है।
इस परिवर्तन में जैविक और अजैविक दोनों घटक शामिल होते हैं। यह परिवर्तन समुदायों की गतिविधियों के साथ-साथ उस क्षेत्र विशेष के भौतिक पर्यावरण द्वारा भी लाया जाता है। भौतिक पर्यावरण अक्सर परिवर्तनों की प्रकृति, दिशा, दर और इष्टतम सीमा को प्रभावित करता है।
अनुक्रमण के दौरान पादप और प्राणी समुदाय, दोनों में परिवर्तन होता है। अनुक्रमण के दौरान, कुछ प्रजातियाँ किसी क्षेत्र में बस जाती हैं और उनकी आबादी बढ़ जाती है, जबकि अन्य प्रजातियों की आबादी घटती है और यहाँ तक कि लुप्त भी हो जाती है।
किसी दिए गए क्षेत्र में क्रमिक रूप से परिवर्तित होने वाले समुदायों के पूरे क्रम को सेरे (सेरे) कहते हैं। अलग -अलग संक्रमणकालीन समुदायों को सेरल अवस्थाएँ या सेरल समुदाय कहा जाता है। क्रमिक सेरल अवस्थाओं में, जीवों की प्रजातियों की विविधता में परिवर्तन होता है, प्रजातियों और जीवों की संख्या में वृद्धि होती है और साथ ही कुल जैवभार में भी वृद्धि होती है।
उत्तराधिकार दो प्रकार के होते हैं (i) प्राथमिक उत्तराधिकार और (ii) द्वितीयक उत्तराधिकार।
प्राथमिक उत्तराधिकार
प्राथमिक अनुक्रम नंगे या खाली क्षेत्रों जैसे चट्टानी उभार, नवनिर्मित डेल्टा और रेत के टीले, उभरते ज्वालामुखी द्वीप और लावा प्रवाह के साथ-साथ हिमोढ़ (पीछे हटते ग्लेशियर द्वारा उजागर किया गया कीचड़ भरा क्षेत्र) पर होता है, जहां पहले कोई समुदाय मौजूद नहीं था।
वे पौधे जो सबसे पहले बंजर भूमि पर, जहाँ शुरू में मिट्टी नहीं होती, आक्रमण करते हैं, उन्हें पायनियर प्रजातियाँ कहा जाता है। पायनियर पौधों के समूह को सामूहिक रूप से पायनियर समुदाय कहा जाता है। एक पायनियर प्रजाति आमतौर पर उच्च वृद्धि दर लेकिन कम जीवनकाल दिखाती है।
वह समुदाय जो शुरू में किसी बंजर क्षेत्र में निवास करता है, उसे अग्रणी समुदाय कहते हैं। कुछ समय बाद, अग्रणी समुदाय की जगह विभिन्न प्रजातियों के संयोजन वाला एक अन्य समुदाय ले लेता है। इस दूसरे समुदाय की जगह एक तीसरा समुदाय ले लेता है। यह प्रक्रिया क्रमिक रूप से जारी रहती है, जिसमें पहले वाले समुदाय की जगह दूसरा समुदाय ले लेता है।
अनुक्रमण की अंतिम अवस्था एक समुदाय का निर्माण करती है जिसे चरमोत्कर्ष समुदाय कहते हैं। चरमोत्कर्ष समुदाय स्थिर, परिपक्व, अधिक जटिल और दीर्घकालिक होता है। ऐसे समुदाय के जंतु भी अनुक्रमण प्रदर्शित करते हैं जो काफी हद तक पादप अनुक्रमण द्वारा निर्धारित होता है। चरमोत्कर्ष समुदाय, जब तक अप्रभावित रहता है, प्रचलित जलवायु और आवास कारकों के साथ गतिशील संतुलन में अपेक्षाकृत स्थिर रहता है।
भूमि पर होने वाला अनुक्रम, जहाँ नमी की मात्रा कम होती है, उदाहरण के लिए नंगी चट्टान पर, ज़ेरार्क कहलाता है। तालाबों या झीलों जैसे जलाशयों में होने वाला अनुक्रम, हाइड्रार्क कहलाता है।
द्वितीयक उत्तराधिकार
द्वितीयक अनुक्रम एक समुदाय का विकास है जो तब बनता है जब समुदाय का निर्माण करने वाली विद्यमान प्राकृतिक वनस्पति को तूफान या जंगल की आग जैसी प्राकृतिक घटना या भूमि की जुताई या कटाई जैसी मानव-संबंधित घटनाओं के कारण हटा दिया जाता है, परेशान किया जाता है या नष्ट कर दिया जाता है।
द्वितीयक अनुक्रमण अपेक्षाकृत तीव्र होता है, क्योंकि मिट्टी में आवश्यक पोषक तत्वों के साथ-साथ बीजों और जीवों की अन्य निष्क्रिय अवस्थाओं का एक बड़ा भंडार मौजूद होता है।
पारिस्थितिक उत्तराधिकार के कारण :
पारिस्थितिक उत्तराधिकार के कारण निम्नलिखित हैं:
1. प्रारंभिक कारण:
मौजूदा आवास के विनाश के लिए ज़िम्मेदार कारण। ऐसी घटनाएँ निम्नलिखित कारकों के कारण होती हैं:
- (क) जलवायु कारक: जैसे हवा, जमाव, कटाव, आग, आदि।
- (ख) जैविक कारक: जैसे जीवों की विभिन्न गतिविधियाँ।
2. सतत कारण:
किसी क्षेत्र की जनसंख्या स्थानांतरण विशेषताओं में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार कारक ये हैं:
- (क) बाहरी एकत्रीकरण से सुरक्षा के लिए प्रवासन।
- (ख) औद्योगीकरण और शहरीकरण के कारण प्रवासन।
- (ग) स्थानीय समस्याओं के विरुद्ध प्रतिक्रियावादी कदम के रूप में।
- (घ) प्रतिस्पर्धा की भावना
3. स्थिरीकरण कारण:
समुदायों में स्थिरता लाने वाले कारक:
- (क) भूमि की उर्वरता
- (ख) क्षेत्र की जलवायु स्थिति
- (ग) खनिजों आदि की प्रचुर उपलब्धता।
पारिस्थितिकी तंत्र का होमियोस्टेसिस
पारिस्थितिक तंत्र अपनी संतुलन अवस्था को बनाए रखने में सक्षम होते हैं। वे अपनी प्रजातियों की संरचना और कार्यात्मक प्रक्रियाओं को स्वयं नियंत्रित कर सकते हैं। पारिस्थितिक तंत्र की आत्म-नियमन की इस क्षमता को होमियोस्टेसिस कहते हैं। पारिस्थितिकी में, यह शब्द किसी जैविक तंत्र द्वारा परिवर्तनों का विरोध करने की प्रवृत्ति को संदर्भित करता है।
उदाहरण के लिए , एक तालाब पारिस्थितिकी तंत्र में, यदि जूप्लैंक्टन की आबादी बढ़ जाती है, तो वे बड़ी संख्या में फाइटोप्लांक्टन का उपभोग करेंगे और परिणामस्वरूप, जल्द ही जूप्लैंक्टन उनके लिए भोजन की कमी का कारण बन जाएगा। जैसे ही भुखमरी के कारण जूप्लैंक्टन की संख्या कम होती है, फाइटोप्लांक्टन की आबादी बढ़ने लगती है। कुछ समय बाद जूप्लैंक्टन की आबादी का आकार भी बढ़ जाता है और यह प्रक्रिया खाद्य श्रृंखला के सभी पोषी स्तरों पर जारी रहती है।
ध्यान दें कि समस्थिति तंत्र में, नकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र पारिस्थितिकी तंत्र में स्थिरता बनाए रखने के लिए ज़िम्मेदार होता है। हालाँकि, पारिस्थितिकी तंत्र की समस्थिति क्षमता असीमित नहीं होती और न ही पारिस्थितिकी तंत्र में हर चीज़ हमेशा सुनियमित होती है। पारिस्थितिकी तंत्र में गड़बड़ी का सबसे बड़ा स्रोत मनुष्य ही हैं।
पारिस्थितिकी तंत्र की उत्पादकता
किसी पारिस्थितिकी तंत्र की उत्पादकता से तात्पर्य उत्पादन की दर से है, अर्थात समय की किसी भी इकाई में संचित कार्बनिक पदार्थ की मात्रा से।
उत्पादकता निम्न प्रकार की होती है:
- प्राथमिक उत्पादकता
- द्वितीयक उत्पादकता
- शुद्ध उत्पादकता
1. प्राथमिक उत्पादकता:
इसे उस दर के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर उत्पादकों द्वारा विकिरण ऊर्जा संग्रहित की जाती है, जिनमें से अधिकांश प्रकाश संश्लेषक होते हैं, और बहुत कम हद तक रसायन संश्लेषक सूक्ष्मजीव भी। प्राथमिक उत्पादकता निम्न प्रकार की होती है:
(क) सकल प्राथमिक उत्पादकता:
यह माप अवधि के दौरान श्वसन में प्रयुक्त कार्बनिक पदार्थों सहित प्रकाश संश्लेषण की कुल दर को दर्शाता है। यह क्लोरोफिल की मात्रा पर निर्भर करता है। प्राथमिक उत्पादकता की दर का अनुमान क्लोरोफिल की मात्रा (chl/g शुष्क भार/इकाई क्षेत्र) या प्रकाश संश्लेषक संख्या, अर्थात् CO2 की स्थिर मात्रा (/g chl/घंटा) के रूप में लगाया जाता है ।
(बी) शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता:
इसे स्पष्ट प्रकाश संश्लेषण या शुद्ध आत्मसात के रूप में भी जाना जाता है, यह माप अवधि के दौरान पौधों द्वारा श्वसन उपयोग से अधिक पौधों के ऊतकों में कार्बनिक पदार्थों के भंडारण की दर को संदर्भित करता है।
2. द्वितीयक उत्पादकता:
यह उपभोक्ताओं के स्तरों—शाकाहारी, मांसाहारी और अपघटक—पर ऊर्जा भंडारण की दर है। उपभोक्ता अपने श्वसन में पहले से उत्पादित खाद्य पदार्थों का उपयोग करते हैं और एक समग्र प्रक्रिया द्वारा खाद्य पदार्थ को विभिन्न ऊतकों में परिवर्तित भी करते हैं। ओडम (1971) जैसे कुछ पारिस्थितिकीविद् इस स्तर—उपभोक्ता स्तर—पर ‘उत्पादन’ के बजाय आत्मसातीकरण शब्द का प्रयोग करना पसंद करते हैं। यह वास्तव में गतिशील रहता है (अर्थात, एक जीव से दूसरे जीव में गति करता रहता है) और प्राथमिक उत्पादकता की तरह यथास्थान नहीं रहता।
3. शुद्ध उत्पादकता:
यह परपोषी या उपभोक्ताओं द्वारा उपयोग न किए गए कार्बनिक पदार्थ के भंडारण की दर को संदर्भित करता है, अर्थात, एक मौसम या वर्ष आदि के रूप में इकाई अवधि के दौरान परपोषी द्वारा शुद्ध प्राथमिक उत्पादन घटा खपत के बराबर। इस प्रकार यह प्राथमिक उत्पादकों के बायोमास की वृद्धि की दर है जो उपभोक्ताओं द्वारा छोड़ दी गई है।
पारिस्थितिकी के सिद्धांत
पारिस्थितिकी तंत्र के संदर्भ में पारिस्थितिकी के कुछ महत्वपूर्ण सिद्धांतों को निम्नानुसार रेखांकित किया जा सकता है:
1. पारिस्थितिकी तंत्र एक मूलभूत, सुव्यवस्थित और संगठित इकाई है जो भौतिक पर्यावरण और सजीव जीवों को एक ही ढाँचे में समेटती है जिससे जैविक और अजैविक घटकों के बीच परस्पर क्रियाओं के अध्ययन में सुविधा होती है। पारिस्थितिकी तंत्र कार्यात्मक इकाइयाँ भी हैं जिनमें दो जैविक घटक, अर्थात् स्वपोषी और परपोषी घटक, प्रमुख महत्व रखते हैं।
2. जीवमंडल पारिस्थितिकी तंत्र के जैविक और अजैविक घटक बड़े पैमाने पर चक्रीय तंत्रों की एक श्रृंखला के माध्यम से घनिष्ठ रूप से संबंधित हैं जो जीवमंडल के विभिन्न घटकों में ऊर्जा, पानी, रसायनों और तलछट के हस्तांतरण में मदद करते हैं।
3. पृथ्वी पर सतत जीवन पारिस्थितिकी तंत्र की विशेषता है, न कि व्यक्तिगत जीवों या आबादी की (डी.बी. बोटकिन और ई.ए. केलर 1982)।
4. 1974 में, एम.जे. हॉलिमैन ने प्राकृतिक पर्यावरण की समग्र प्रकृति का वर्णन करने के लिए चार पर्यावरणीय सिद्धांतों का सुझाव दिया, जो जैवमंडल पारिस्थितिकी तंत्र में जैविक समुदायों को बड़े पैमाने पर प्रभावित करते हैं।
विभिन्न सिद्धांत इस प्रकार हैं:
- (i) जब हम किसी वस्तु को फेंकते हैं तो वास्तव में वह गायब नहीं होती, क्योंकि सभी सामग्रियां प्राकृतिक वातावरण में चक्रीय मार्गों की एक श्रृंखला के माध्यम से पुनर्व्यवस्थित, चक्रित और पुनर्चक्रित होती रहती हैं।
- (ii) सभी प्रणालियाँ और समस्याएँ, यदि घनिष्ठ रूप से नहीं, तो भी अंतिम हैं, आपस में जुड़ी हुई हैं। इससे इस बात पर बहस नहीं होती कि कौन सा संकट सबसे ज़रूरी है। हम वैसे भी उन समस्याओं को एक-एक करके हल करने की विलासिता नहीं उठा सकते जो पुरानी और पर्यावरणीय रूप से अस्वास्थ्यकर दोनों हैं।
- (iii) हम पृथ्वी ग्रह पर रहते हैं जिसके संसाधन सीमित हैं।
- (iv) प्रकृति ने एक स्थिर पारिस्थितिकी तंत्र को परिष्कृत करने में वस्तुतः लाखों वर्ष व्यतीत किये हैं।
5. डी.बी. बोटकिन और ई.ए. केलर (1982) के अनुसार, भौतिक और जैविक प्रक्रियाएँ एकरूपतावाद के सिद्धांत का पालन करती हैं। यह सिद्धांत बताता है कि वही भौतिक (ग्रह, पृथ्वी और उसके वायुमंडल की उत्पत्ति से) और जैविक (प्रथम जीव की उत्पत्ति के बाद से) प्रक्रियाएँ जो आज भी चल रही हैं, अतीत में भी चल रही थीं, लेकिन ज़रूरी नहीं कि समय के साथ उनका परिमाण और आवृत्ति स्थिर रहे और भविष्य में भी चलती रहेंगी, लेकिन उनकी गति मानव गतिविधि से प्रभावित पर्यावरण के अनुसार बदलती रहेगी।
6. प्राकृतिक आपदाएं सामान्य रूप से जैविक समुदायों और विशेष रूप से मनुष्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं, जब जैविक प्रक्रियाएं प्राकृतिक आपदाओं से जुड़ी होती हैं, फिर भी गंभीर आपदाएं पैदा होती हैं।
7. सभी जीव और भौतिक पर्यावरण परस्पर क्रियाशील होते हैं। जीवों के बीच, अंतर-विशिष्ट और अंतःविशिष्ट, दोनों स्तरों पर, परस्पर क्रिया की विभिन्न मात्राएँ सकारात्मक, नकारात्मक और कभी-कभी उदासीन होती हैं।
8. सौर विकिरण पारिस्थितिकी तंत्र की मुख्य प्रेरक शक्ति है और हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से इसे अवशोषित करते हैं। पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा का प्रवाह एकदिशीय और अचक्रीय होता है। पारिस्थितिकी तंत्र का ऊर्जा प्रवाह (ऊर्जाविज्ञान) पारिस्थितिकी तंत्र की सहायता करता है। ऊर्जा पैटर्न और ऊर्जा प्रवाह ऊष्मागतिकी के नियमों द्वारा नियंत्रित होते हैं।
9. ऊर्जा एक पोषी स्तर से अगले उच्च पोषी स्तर तक स्थानांतरित होती है लेकिन उच्च पोषी स्तर पर जीव एक से अधिक पोषी स्तरों से ऊर्जा प्राप्त करते हैं।
10. आर.एल. लिंडेरुआन (1942) ने प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर ट्रॉफिक स्तरों के बीच संबंधों के बारे में कुछ सिद्धांत सुझाए।
- सिद्धांत-1: किसी दिए गए ट्रॉफिक स्तर के जीवों और ऊर्जा के प्रारंभिक स्रोत के बीच की दूरी में वृद्धि के साथ, जीवों की ऊर्जा के लिए पूर्ववर्ती ट्रॉफिक स्तर पर विशेष रूप से निर्भर रहने की संभावना कम हो जाती है।
- सिद्धांत-2: श्वसन के कारण ऊर्जा की सापेक्षिक हानि उच्चतर पोषी स्तरों की ओर क्रमशः अधिक होती है, क्योंकि उच्च पोषी स्तरों पर प्रजातियां आकार में अपेक्षाकृत बड़ी होने के कारण भोजन प्राप्त करने के लिए गतिशील रहती हैं तथा कार्य करती हैं, इसलिए श्वसन के कारण अधिक ऊर्जा की हानि होती है।
- सिद्धांत-3: उत्तरोत्तर उच्च पोषण स्तर पर प्रजातियां अपने उपलब्ध खाद्य आपूर्ति का उपयोग करने में उत्तरोत्तर अधिक कुशल प्रतीत होती हैं, क्योंकि शिकारियों की बढ़ी हुई गतिविधि से उनके लिए उपयुक्त शिकार प्रजातियों का सामना करने की संभावना बढ़ जाती है, और सामान्य तौर पर शिकारी भोजन वरीयता में अपने शिकार की तुलना में कम विशिष्ट होते हैं।
- सिद्धांत-4: उच्चतर पोषी स्तर निम्नतर पोषी स्तरों की तुलना में कम पृथक होते हैं, क्योंकि उत्तरोत्तर उच्चतर पोषी स्तर पर जीव एक से अधिक स्रोतों से ऊर्जा प्राप्त करते हैं तथा अपनी भोजन की आदत में सामान्यवादी होते हैं तथा वे अपने उपलब्ध भोजन का उपयोग करने में अधिक कुशल होते हैं।
- सिद्धांत-5: खाद्य-श्रृंखलाएँ प्रायः छोटी होती हैं। चार ऊर्ध्वाधर कड़ियाँ एक सामान्य अधिकतम है क्योंकि उच्च पोषण स्तरों पर ऊर्जा की हानि उत्तरोत्तर अधिक होती है और उच्च स्तरों पर प्रजातियाँ कम पृथक होती हैं।
11. अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ चक्रों की एक बंद प्रणाली की श्रृंखला के माध्यम से जीवमंडल के विभिन्न घटकों के बीच प्रसारित होते हैं, जिन्हें सामूहिक रूप से जैव-भू-रासायनिक चक्र के रूप में जाना जाता है।
12. पारिस्थितिकी तंत्र की उत्पादकता दो कारकों पर निर्भर करती है:
- (i) ट्रॉफिक स्तर-I पर प्राथमिक उत्पादकों को सौर विकिरण की मात्रा की उपलब्धता।
- (ii) सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने में संयंत्रों की दक्षता।
प्राथमिक उत्पादकता और सौर विकिरण के बीच सकारात्मक सहसंबंध स्पष्ट है।
13. प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र में एक अंतर्निहित स्व-नियमन तंत्र होता है, जिसे समस्थिति तंत्र (होमियोस्टैटिक मैकेनिज्म) कहा जाता है। इसके माध्यम से पारिस्थितिकी तंत्र में बाह्य कारकों के कारण होने वाले किसी भी परिवर्तन को, परिवर्तन के प्रति तंत्र की प्रतिक्रियाओं द्वारा इस प्रकार संतुलित किया जाता है कि अंततः पारिस्थितिकी तंत्र या पारिस्थितिक स्थिरता बहाल हो जाती है। पारिस्थितिक विविधता और जटिलता, पारिस्थितिक तंत्र या पारिस्थितिक स्थिरता को बढ़ाती है।
पारिस्थितिक स्थिरता निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त की जा सकती है:
- (i) सी.एस. एल्टन (1958) के अनुसार, खाद्य जाल की विविधता में वृद्धि पारिस्थितिकी तंत्र स्थिरता को बढ़ावा देती है।
- (ii) पी.एच. मैकआर्थर (1955) के अनुसार, खाद्य जाल में लिंक की संख्या में वृद्धि के साथ पारिस्थितिकी तंत्र की स्थिरता बढ़ जाती है।
- (iii) ई.पी. ओडम (1971) के अनुसार, एक चरमोत्कर्ष समुदाय का प्रतिनिधित्व करने वाले परिपक्व पारिस्थितिकी तंत्र की उच्च प्रजाति विविधता प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र की अधिक स्थिरता से संबंधित है।
14. पारिस्थितिकी तंत्र में अस्थिरता तब उत्पन्न होती है जब पारिस्थितिकी तंत्र पर्यावरणीय परिवर्तनों के साथ समायोजन करने में असमर्थ हो जाता है।
15. चार्ल्स डार्विन (1859) के अनुसार, प्रजातियों का विकास पारिस्थितिकी तंत्र की अंतर्निहित गतिशील प्रकृति का प्रतीक है।
16. प्रजातियों के क्रमिक विकास की डार्विन की अवधारणा को बाद में डेव्रीज़ ने चुनौती दी और उत्परिवर्तन की एक नई अवधारणा प्रस्तावित की। उत्परिवर्तन स्वतःस्फूर्त विकासवादी परिवर्तन की एक प्रक्रिया है जो प्रजातियों में वंशानुगत विविधताएँ लाती है।
टी. डोबज़ांस्की (1950) ने उत्परिवर्तन के संबंध में निम्नलिखित विचार सुझाए:
- (i) उत्परिवर्तन प्रक्रिया विकास के लिए कच्चा माल उपलब्ध कराती है।
- (ii) लैंगिक प्रजनन के दौरान, अनेक जीन पैटर्न उत्पन्न होते हैं।
- (iii) कुछ जीन पैटर्न के धारकों की उपलब्ध वातावरण में अन्य पैटर्न के धारकों की तुलना में अधिक उपयुक्तता होती है।
- (iv) प्राकृतिक चयन की प्रक्रिया द्वारा श्रेष्ठ जीन पैटर्न की आवृत्ति बढ़ जाती है जबकि निम्न जीन पैटर्न को दबा दिया जाता है।
- (v) सिद्ध अनुकूली मूल्य के कुछ संयोजनों के समूह बंद आनुवंशिक प्रणाली में अलग हो जाते हैं, जिन्हें प्रजाति कहा जाता है।
17. एक वनस्पति समुदाय से दूसरे वनस्पति समुदाय में क्रमिक परिवर्तनों की संक्रमण अवस्थाओं को ‘सेरे’ कहते हैं। सेरे तब पूर्ण होता है जब वनस्पति समुदाय का अनुक्रम विभिन्न अवस्थाओं से गुजरने के बाद, संतुलन की स्थिति में पहुँचता है। अनुक्रम के अंत में विकसित वनस्पति समुदाय को ‘चरमोत्कर्ष वनस्पति’, ‘चरमोत्कर्ष समुदाय’ या ‘चरमोत्कर्ष चरमोत्कर्ष’ कहा जाता है।
18. सामुदायिक उत्तराधिकार के अलावा, पारिस्थितिकी तंत्र उत्तराधिकारात्मक परिवर्तनों की प्रक्रिया से भी गुजरता है। उत्तराधिकारात्मक परिवर्तनों की प्रक्रिया के संबंध में दो मूलभूत विचार हैं।
- ई.पी. ओडम (1962) के अनुसार, पारिस्थितिक उत्तराधिकार सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है जो समुदाय द्वारा पर्यावरण को संशोधित करने के परिणामस्वरूप होता है, (ii) आर.एच. व्हिटेकर (1953) के अनुसार, पारिस्थितिकी तंत्र के उत्तराधिकार विकास की विशेषता पारिस्थितिकी तंत्र में चार प्रमुख परिवर्तनों से होती है।
- (क) समुदाय की जटिलता और विविधता में उत्तरोत्तर वृद्धि;
- (ख) पारिस्थितिकी तंत्र की संरचना और उत्पादकता में प्रगतिशील वृद्धि;
- (ग) मृदा परिपक्वता में वृद्धि;
- (घ) पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर जनसंख्या की सापेक्ष स्थिरता और नियमितता में वृद्धि तथा पारिस्थितिकी तंत्र की स्थिरता।
19. पारिस्थितिकी तंत्र मुख्यतः प्राकृतिक संसाधनों के दोहन के माध्यम से मनुष्य द्वारा संशोधित किया जाता है। मनुष्य अनेक जैविक संचारों को समाप्त करके पारिस्थितिक विविधता और जटिलता को कम करता है।
20. तेजी से घटते संसाधनों की दुनिया में विविधता को संरक्षित करने के लिए पारिस्थितिक ज्ञान के उचित अनुप्रयोग पर त्वरित और सार्वभौमिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता होगी।