अध्याय - 3
पारिस्थितिकी तंत्र
(Ecosystem)

प्रश्न- पारिस्थितिकी तंत्र की संकल्पना, अवयव एवं कार्यप्रणाली की विवेचना कीजिए।

अथवा
"परिस्थिति विज्ञान पारितन्त्र की संरचना एवं प्रकार्यों का अध्ययन है।' समीक्षा कीजिये।
अथवा
पारिस्थितिकी की संकल्पना की व्याख्या कीजिए।
अथवा
पारिस्थितिकी तन्त्र की संरचना एवं इसके कार्यों की व्याख्या कीजिये।

उत्तर -

पारिस्थितिक तंत्र की संकल्पना

सर्वप्रथम ए. जी. टेन्सले (A. G. Tensley) ने सन् 1935 में पारिस्थितिक तंत्र शब्द का प्रयोग किया। प्रत्येक जैव समुदाय के जीव एक-दूसरे से परस्पर अनुक्रिया करते हैं जिसके फलस्वरूप आवश्यक ऊर्जा एक पोषण स्तर से दूसरे और दूसरे से तीसरे में स्थानान्तरित होकर समुदाय के सभी जीवों की आधारभूत आवश्यकता की पूर्ति करती है। यह अनुक्रिया समुदाय के केवल जीवित प्राणियों तक ही सीमित नहीं होती है। स्वपोषी पौधे अजैविक वातावरण से विभिन्न भौतिक कारकों एवं रासायनिक पदार्थों जैसे सूर्य का प्रकाश, कार्बन, नाइट्रोजन ऑक्सीजन, फॉस्फोरस, जल आदि की परस्पर क्रिया द्वारा कार्बोहाइड्रेट प्रोटीन व वसा का उत्पादन करते हैं। यही कार्बनिक पदार्थ खाद्य पदार्थ के रूप में विभिन्न उपभोक्ताओं की ऊर्जा तथा खनिज की आवश्यकता को पूर्ण करते हैं। जब उपभोक्ता की जीवन-क्रियाएँ समाप्त हो जाती हैं तो वह नष्ट हो जाता है और तब सूक्ष्म जीवी जीवाणु एवं कवक इनका विघटन करके खनिज पदार्थों को पुनः भूमि में तथा ऊर्जा व रासायनिक तत्वों को वातावरण में वापस मिला देते हैं। इस प्रकार इस ऊर्जा तथा खनिज पदार्थों का प्रवाह होता रहता है तथा यह चक्र लगातार चलता रहता है।

परिभाषा किसी भी स्थान के जीवीय समुदाय के सदस्यों तथा उनके चारों ओर उपस्थित वातावरण से पारस्परिक सम्बन्ध होता है और ये दोनों एक-दूसरे पर प्रभाव डालते हैं। समुदाय के जीवों की रचना, कार्य व उनका वातावरण के पारस्परिक संबंध को पारिस्थितिक तंत्र कहते हैं।

ओडम ने पारिस्थितिक तंत्र को निम्न प्रकार परिभाषित किया -

"पारितंत्र पारिस्थितिकी की वह मूलभूत इकाई है, जिसमें जैवीय तथा अजैवीय वातावरण एक- दूसरे पर अपना प्रभाव डालते हुए पारस्परिक अनुक्रिया द्वारा ऊर्जा एवं रासायनिक पदार्थों के निरंतर प्रवाह से उस तंत्र की कार्यात्मक गतिशीलता बनाये रखते हैं।'

पारिस्थितिक तंत्र की संरचना पारिस्थितिक तंत्र की संरचना दो घटकों से मिलकर होती है इन्हें क्रमशः जीवीय तथा अजीवीय घटक के नाम से जाना जाता है।

(1) जैवीय घटक पारिस्थितिक तंत्र के इस घटक में सभी जीवित जीव सम्मिलित हैं। जैवीय घटक निम्नलिखित होते हैं -

(i) उत्पादक या स्वपोषित घटक पारितंत्र के स्वपोषी घटक में उत्पादक या ऊर्जा पारिक्रमी सम्मिलित है। इसके अन्तर्गत वे सभी हरे पौधे आते हैं जो प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) की क्रिया द्वारा CO2 एवं जल को पर्णहरिम की उपस्थिति में सूर्य के प्रकाश द्वारा ग्लूकोज में परिवर्तित करते हैं। यह ग्लूकोज पौधों में भोजन के रूप में एकत्रित होता रहता है और श्वसन क्रिया के फलस्वरूप ऊर्जा प्रदान करता है। यही ऊर्जा विभिन्न जैविक क्रियाओं में काम आती है।

नोट- "प्रकाश संश्लेषण की क्रिया में CO₂ का अपचयन (reduction) तथा जल का उपचयन (oxidation) होता है।'

कुछ प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया तथा रसायन संश्लेषी रोगाणु (microbes) भी कार्बनिक पदार्थ के निर्माण में सहायता करते हैं। जैसे नीले-हरे शैवाल, सल्फर जीवाणु।

(ii) परपोषी घटक या उपभोक्ता इनमें प्रकाश संश्लेषण की क्षमता नहीं होती है। ये अपना भोजन प्राथमिक उत्पादों ( हरे पौधों) अथवा अन्य जीवधारियों को खाकर प्राप्त करते हैं। प्राथमिक उत्पादों को ग्रहण करने वाले जीवधारियों को शाकाहारी (herbivorous ) तथा इन शाकाहारी जीवों को खाने वाले अन्य जीवधारियों को मांसाहारी (carnivorous) कहते हैं। उपभोक्ता जन्तु पौधों को या उनके भागों को भोजन के रूप में लेकर उनमें संचित कार्बनिक पदार्थों को सरल पदार्थों में परिवर्तित करते हैं। जिसके फलस्वरूप शरीर में अन्य नये ऊतकों व कार्बनिक पदार्थों का निर्माण होता है। इस प्रकार जन्तुओं में भी उत्पादन की क्रिया होती है। इसी कारण परपोषी उपभोक्ता जन्तुओं को द्वितीयक उत्पादक (secondary producers) की भी संज्ञा दी जाती है। उपभोक्ताओं को निम्न श्रेणियों मे बाँटा गया है -

(a) प्रथम श्रेणी के उपभोक्ता इस श्रेणी के अन्तर्गत वे जन्तु आते हैं जो प्राथमिक उत्पादक या हरे पौधों से अपना भोजन प्राप्त करते हैं। इन्हें शाकाहारी कहते हैं। हिरन, बकरी, गाय, चूहा, टिड्डा इस श्रेणी के उदाहरण हैं।

(b) द्वितीय श्रेणी के उपभोक्ता जो जीवधारी अपना भोजन शाकाहारी जन्तुओं को खाकर प्राप्त करते हैं उन्हें द्वितीय श्रेणी के उपभोक्ता या मांसाहारी कहते हैं। उदाहरण चूहे को बिल्ली, हिरन को भेड़िया, टिड्डे को मेंढक द्वारा खाया जाना। इन उदाहरणों में मेंढक, भेड़िया, बिल्ली द्वितीय श्रेणी के उपभोक्ता हैं।

(c) तृतीय श्रेणी के उपभोक्ता इस श्रेणी के अन्तर्गत वे मांसाहारी जीव आते हैं जो द्वितीय श्रेणी के उपभोक्ताओं द्वारा अपना भोजन प्राप्त करते हैं।

उदाहरण चिड़िया द्वारा मछली को तथा सांप द्वारा मेंढक को खाया जाना। इसमें चिड़िया तथा सांप तृतीय श्रेणी के उपभोक्ता हैं।

(d) उच्च मांसाहारी इस श्रेणी के अन्तर्गत वे मांसाहारी जीव आते हैं जो सभी श्रेणी के मांसाहारियों को खाकर अपना भोजन प्राप्त करते हैं परन्तु इन्हें कोई अन्य जन्तु मारकर नहीं खा सकता है। उदाहरण- शेर, चीता।

कुछ उपभोक्ता अन्य जीवों के ऊपर निवास करते हैं और उनसे ही अपना भोजन प्राप्त करते हैं इन्हें परजीवी (parasites) कहते हैं। कुछ जन्तु शाकाहारी व मांसाहारी दोनों प्रकार के होते हैं अर्थात् वे सब कुछ भोजन के रूप में खा सकते हैं। उदाहरण- मनुष्य।

अपघटनकर्ता जो जीवीय घटक उत्पादकं तथा उपभोक्ता की मृत्यु के पश्चात् उसके शरीर का अपघटन करते हैं तथा अपघटन के फलस्वरूप निर्मित साधारण पदार्थों द्वारा अपना भोजन एवं ऊर्जा प्राप्त करते हैं ऐसे जीवों को अपघटनकर्ता या अपघटक कहते हैं। इस श्रेणी के अन्तर्गत जीवाणु (bacteria). एक्टिनोमाइसिटीज (Actinomycetes) तथा कवक आते हैं। इन्हें मृतपोषी भी कहते हैं। ये मृत या जीवित जीवद्रव्य की जटिल संरचना को वियोजित करके सरल कार्बनिक पदार्थों में से कुछ का अवशोषण करते हैं तथा अन्य अकार्बनिक पदार्थों को वातावरण में वापस विमोचित करते हैं जिसे फिर से स्वपोषी प्राप्त करते हैं।

अपघटक मृत पौधों तथा जन्तुओं का अपघटन करके पृथ्वी की सफाई करते हैं। इसलिए इन्हें प्रकृति का मेहतर (scavengers) भी कहा जाता है।

(2) अजीवीय घटक अजैविक घटक के अन्तर्गत निर्जीव वातावरण आता है। यह विभिन्न जीवीय घटकों को नियंत्रित करता है। अजीवीय घटक को अकार्बनिक, कार्बनिक एवं भौतिक तीन घटकों में विभाजित किया जा सकता है।

(i) अकार्बनिक घटक इसके अन्तर्गत अकार्बनिक तत्व जैसे कैल्शियम, फॉस्फोरस, मैग्नीशियम नाइट्रोजन, पोटैशियम तथा सल्फर आदि और वायुमण्डल की गैसें ऑक्सीजन (O₂). नाइट्रोजन (N₂), कार्बन डाइऑक्साइड (CO ₂ ) तथा अमोनिया आदि भी सम्मिलित हैं। जल भी एक महत्वपूर्ण अकार्बनिक घटक है। पारिस्थितिक तंत्र को इन पदार्थों की किसी भी समय उपस्थिति को स्थायी गुणता (standing quality) के नाम से भी जाना जाता है।

(ii) कार्बनिक घटक इसके अन्तर्गत मृत जन्तुओं एवं पौधों के कार्बनिक यौगिक प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट्स तथा वसा और अपघटन द्वारा उत्पन्न पदार्थ ह्यूमस (humus) व यूरिया आदि आते हैं। अकार्बनिक रसायन जैसे पर्णहरिम और कार्बनिक पदार्थ की मात्रा और वितरण जो जीवभार या पर्यावरण में उपस्थित होता है इसे जैव रासायनिक संरचना भी कहते है, क्योंकि यह पारिस्थितिक तंत्र के जीवीय तथा अजैविक घटकों को आपस में जोड़ती है।

(iii) भौतिक घटक इसके अन्तर्गत दिये गये क्षेत्र के जलवायुवीय कारक आते हैं जैसे- प्रकाश, ताप, हवा व विद्युत। सौर ऊर्जा सबसे प्रमुख भौतिक घटक है जिसे हरे पौधे का पर्णहरिम विकिरण ऊर्जा के रूप में लेता है। पौधे इस भौतिक ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। जो पौधों के अन्दर कार्बनिक पदार्थ के रूप में संचित रहती है। यही ऊर्जा सम्पूर्ण जीवीय समुदाय में प्रवाहित होती है और इसी के द्वारा पृथ्वी पर जीवन सम्भव है।

पारिस्थितिक तंत्र के कार्य

पारिस्थितिक तंत्र की कार्य-प्रणाली को समझने के लिए उसकी संरचना का ज्ञान होना आवश्यक है कोई भी पारिस्थितिक तंत्र प्राकृतिक दशाओं के अनुरूप अपना कार्य करता है। इसके अन्तर्गत हम उन बातों का अध्ययन करते हैं जैसेकि हरे पौधे एक वर्ष में कितना प्रकाश ग्रहण करते हैं, शाकाहारी जीवधारी कितना भाग हरे पौधों का खाते हैं तथा कितने शाकाहारी, मांसाहारी जीवों द्वारा खाये जाते हैं।

संरचनात्मक तथा कार्यात्मक रूप से पारिस्थितिक तंत्र के जैविक और अजैविक घटक के बीच इतना घनिष्ठ सम्बन्ध होता है कि उन्हें अलग करना बहुत ही कठिन है। हरे पौधे (उत्पादक) सूर्य की विकिरण ऊर्जा का स्थायीकरण तथा मृदा में पाये जाने वाले खनिज तत्वों (C, H, O, N, P, Ca, Mg, Fe, Zn ) की सहायता से या वातावरण में पाये जाने वाले तत्वों के साथ जटिल कार्बनिक पदार्थों का निर्माण करते हैं। कुछ वैज्ञानिक उत्पादक शब्द के स्थान पर परिवर्तक या पारक्रमी के प्रयोग को अधिक उचित बताते हैं क्योंकि उत्पादक शब्द ऊर्जा की दृष्टि से उपयुक्त नहीं लगता है। पारिस्थितिक विज्ञानी यह तथ्य रखते हैं कि हरे पौधे कार्बोहाइड्रेट (रासायनिक पदार्थ) को बनाते हैं न कि ऊर्जा को। चूँकि ये सौर ऊर्जा को रासायनिक रूप में परिवर्तित करते हैं अतः इन्हें परिवर्तक कहना अधिक उपयुक्त होगा। किसी एक पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा का प्रवाह अचक्रीय ढंग (एक दिशीय) से सूर्य से अपघटनकर्ता तक और शाकाहारी से मांसाहारी की ओर बढ़ता है। जबकि खनिज पदार्थ चक्रीय ढंग से प्रवाहित होते रहते हैं।

पारिस्थितिक तंत्र की उत्पादकता "किसी इकाई समय में एकत्र होने वाले जैव पदार्थ की मात्रा को पारिस्थितिक तंत्र की उत्पादकता कहा जाता है।' पारिस्थितिक तंत्र की उत्पादकता उत्पादन की दर को प्रदर्शित करती है। उत्पादकता के निम्न प्रकार होते हैं -

(1) प्राथमिक उत्पादकता  इसका सम्बन्ध स्वपोषी उत्पादकों से है जो अधिकतर प्रकाश- संश्लेषी तथा कुछ रसायन-संश्लेषी जीव होते हैं। प्राथमिक, उत्पादकता को निम्न प्रकार परिभाषित किया जा सकता है -

'वह दर जिस पर सूर्य की विकिरण ऊर्जा उत्पादकों की प्रकाश संश्लेषी और रसायन-संश्लेषी क्रियाओं द्वारा एकत्र होती है। प्राथमिक उत्पादकता को निम्न भागों में पृथक किया गया है -

(a) सकल प्राथमिक उत्पादकता यह प्रकाश संश्लेषण की कुल दर को प्रदर्शितं करता है। जिसमें मापन काल के दौरान श्वसन में प्रयुक्त हुए जैव पदार्थ आते हैं। सकल प्राथमिक उत्पादकता पर्णहरिम के अंश पर निर्भर करती है। प्राथमिक उत्पादकता की दरों का पर्णहरिम प्रतिग्राम शुष्क भार प्रति इकाई क्षेत्रफल द्वारा या प्रकाश संश्लेषी संख्या जोकि कार्बन डाइऑक्साइड की स्थिरीकृत मात्रा प्रति ग्राम पर्णहरिम प्रति घंटा द्वारा आकलित किया जाता है।

अतः प्राथमिक उत्पादकता = पर्ण हरिम (Chlorophyll) ग्राम, शुष्क भार / इकाई क्षेत्रफल

अथवा

CO₂ की स्थीरीकृत मात्रा / ग्राम पर्णहरिम / घण्टा

(b) नेट प्राथमिक उत्पादकता यह श्वसन में प्रयुक्त होने के उपरान्त शेष जैव पदार्थ की मात्रा है जो पादपों में अधिकता में संचित रहती है। अतः मापन अवस्था के दौरान पौधों द्वारा प्रायोगिक श्वसन की अधिकता में पादप ऊतकों में कार्बनिक पदार्थ के संचयन की दर है। प्राथमिक उत्पादकता को निम्न विधियों द्वारा मापा जाता है- ऑक्सीजन मापन विधि (Oxygen measurement method) कार्बन डाइऑक्साइड मापन विधि ( Carbon dioxide measurement method), रेडियो आइसोटोप विधि |

2. द्वितीयक उत्पादकता ऊर्जा की वह दर जो उपभोक्ता के स्तर पर संचित होती है। चूँकि उपभोक्ता पहले से ही निर्मित पदार्थ को भोजन के रूप में लेते हैं और श्वसन क्रिया द्वारा उसमें संचित ऊर्जा का इस्तेमाल कार्यों के लिए करते हैं। प्राथमिक उत्पादकता की तरह द्वितीयक उत्पादकता को सकल और नेट मात्रा में नहीं बाँटा जा सकता है। द्वितीयक उत्पादकता गतिशील होती है, क्योंकि इसका संचरण एक जीव से दूसरे जीव में होता रहता है और प्राथमिक उत्पादकता के समान एक ही स्थान पर नहीं रहती है।

3. नेट उत्पादकता जैव पदार्थ की वह संचित दर जो परपोषी या उपभोक्ता द्वारा उपयोग में नहीं लायी जाती। यह प्राथमिक उत्पादकता तथा उपभोक्ता द्वारा उपयोग में ली गयी मात्रा के अन्तर के तुल्य होती है जो किसी परपोषी द्वारा इकाई समय जैसे एक वर्ष या एक ऋतु में उपयोग में लायी जाती है। नेट प्राथमिक उत्पादकता को Cg2 / day में व्यक्त किया जाता है।

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