ऊर्जा प्रवाह (पारिस्थितिकी): Difference between revisions
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{{Short description|Flow of energy through food chains in ecological energetics}} | {{Short description|Flow of energy through food chains in ecological energetics}}'''ऊर्जा प्रवाह''' पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर जीवों के माध्यम से ऊर्जा का प्रवाह है।<ref name="Lindeman_1942">{{cite journal|vauthors=Lindeman RL|date=1942|title=पारिस्थितिकी का ट्रॉफिक-डायनामिक पहलू|url=https://www.fcnym.unlp.edu.ar/catedras/ecocomunidades/Lindman_1942.pdf|journal=Ecology|volume=23|issue=4|pages=399–417|doi=10.2307/1930126|jstor=1930126|access-date=2020-12-04|archive-date=2017-03-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20170329165523/http://www.fcnym.unlp.edu.ar/catedras/ecocomunidades/Lindman_1942.pdf|url-status=dead}</ref> सभी जीवों को उत्पादकों और उपभोक्ताओं में संगठित किया जा सकता है, और उन उत्पादकों और उपभोक्ताओं को अग्रतः [[खाद्य श्रृंखला]] में संगठित किया जा सकता है।<ref name="Briand_1987">{{cite journal | vauthors = Briand F, Cohen JE | title = खाद्य श्रृंखला की लंबाई का पर्यावरणीय संबंध| journal = Science | location = New York, N.Y. | volume = 238 | issue = 4829 | pages = 956–60 | date = November 1987 | pmid = 3672136 | doi = 10.1126/science.3672136 | bibcode = 1987Sci...238..956B }}</ref><ref name="Vander_Zanden_1999">{{cite journal | vauthors = Vander Zanden MJ, Shuter BJ, Lester N, Rasmussen JB | title = झीलों में खाद्य श्रृंखला की लंबाई के पैटर्न: एक स्थिर आइसोटोप अध्ययन| journal = The American Naturalist | volume = 154 | issue = 4 | pages = 406–416 | date = October 1999 | pmid = 10523487 | doi = 10.1086/303250 | s2cid = 4424697 }</ref> खाद्य श्रृंखला के भीतर प्रत्येक स्तर, पोषी स्तर होते है।<ref name="Lindeman_1942" />प्रत्येक ट्राफिक स्तर पर जीवों की मात्रा को अधिक कुशलता से प्रस्तुत करने लिए, इन खाद्य श्रृंखलाओं को अग्रतः ट्रॉफिक पिरामिड के रूप में व्यवस्थित किया जाता है।<ref name="Lindeman_1942" />खाद्य श्रृंखला में तीर प्रदर्शित करते हैं कि ऊर्जा का प्रवाह एकदिशीय होता है, तीर के शीर्ष के साथ ऊर्जा प्रवाह की दिशा का संकेत मिलता है, मार्ग में प्रत्येक स्तर पर ऊष्मा के रूप में ऊर्जा की हानि होती है।<ref name="Briand_1987" /><ref name="Vander_Zanden_1999" /> | ||
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ऊर्जा प्रवाह | ऊर्जा का एकदिशीय प्रवाह और ऊर्जा की उत्तरोत्तर हानि होती है क्योंकि यह खाद्य वेब की यात्रा करता है| ऊर्जा प्रवाह में पैटर्न होते हैं, जो [[ऊष्मप्रवैगिकी]] द्वारा नियंत्रित होते हैं, जो कि प्रणालियों के मध्य ऊर्जा विनिमय का सिद्धांत है।<ref>{{cite book| vauthors = Sharma JP |url=https://www.worldcat.org/oclc/908431622|title=पर्यावरण अध्ययन|date=2009|publisher=University Science Press|isbn=978-81-318-0641-8|edition=3rd|location=New Delhi|oclc=908431622}}</ref><ref>{{cite book| vauthors = Van Ness HC |url=https://www.worldcat.org/oclc/849744641|title=ऊष्मप्रवैगिकी को समझना|publisher=Dover Publications, Inc|year=1969|isbn=978-1-62198-625-6|edition=Dover|location=New York|oclc=849744641}}</ref> ट्रॉफिक डायनेमिक्स ऊष्मप्रवैगिकी से संबंधित है क्योंकि यह जीवों में और उनके मध्य ऊर्जा के हस्तांतरण और परिवर्तन (सौर विकिरण के माध्यम से सूर्य से बाह्य रूप से उत्पन्न) संबंधित है।<ref name="Lindeman_1942" /> | ||
[[File:Diagram of Trophic Layers & Energy Transfer in an Ecosystem.svg|thumb|पारिस्थितिकी तंत्र में पोषी स्तरों के मध्य ऊर्जा हस्तांतरण का ग्राफिक प्रतिनिधित्व।]] | |||
[[File:Diagram of Trophic Layers & Energy Transfer in an Ecosystem.svg|thumb| | |||
== ऊर्जाविज्ञान और कार्बन चक्र == | == ऊर्जाविज्ञान और कार्बन चक्र == | ||
[[File:Carbon_Cycle-animated_forest.gif|thumb|309x309px|स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र का कार्बन चक्र।<ref>{{cite web |title= कार्बन चक्र|url=http://www.nps.gov/olym/hand/process/ccycle.htm|url-status=live|archive-url= https://web.archive.org/web/20060812063958/https://www.nps.gov/olym/hand/process/ccycle.htm |archive-date= 12 August 2006 }}</ref> [[प्रकाश संश्लेषण]] से प्रारम्भ होकर, हवा से पानी (नीला) और कार्बन डाइऑक्साइड (सफेद) सौर ऊर्जा (पीला) के साथ लिया जाता है, और पौधों की ऊर्जा (हरा) में परिवर्तित हो जाता है।<ref name="Whitmarsh_1999" /><q>100×10<sup>15</sup> ग्राम कार्बन/वर्ष प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा | [[File:Carbon_Cycle-animated_forest.gif|thumb|309x309px|स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र का कार्बन चक्र।<ref>{{cite web |title= कार्बन चक्र|url=http://www.nps.gov/olym/hand/process/ccycle.htm|url-status=live|archive-url= https://web.archive.org/web/20060812063958/https://www.nps.gov/olym/hand/process/ccycle.htm |archive-date= 12 August 2006 }}</ref> [[प्रकाश संश्लेषण]] से प्रारम्भ होकर, हवा से पानी (नीला) और कार्बन डाइऑक्साइड (सफेद) सौर ऊर्जा (पीला) के साथ लिया जाता है, और पौधों की ऊर्जा (हरा) में परिवर्तित हो जाता है।<ref name="Whitmarsh_1999" /><q>100×10<sup>15</sup> ग्राम कार्बन/वर्ष प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा निश्चित किया जाता है, जो "मुक्त ऊर्जा 4×10<sup>18</sup> kJ/yr = 4×10<sup>21</sup><nowiki> J/yr के समान है|</nowiki></q> [[कोशिकीय श्वसन]] विपरीत प्रतिक्रिया है, जिसमें पौधों की ऊर्जा ली जाती है और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का त्याग कर दिया जाता है। उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को पुनः पौधों में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।]]ऊर्जाविज्ञान में प्रथम चरण प्रकाश संश्लेषण का है, जिसमें वायु से पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को सूर्य से ऊर्जा के साथ लिया जाता है और ऑक्सीजन और ग्लूकोज में परिवर्तित किया जाता है।<ref name="Whitmarsh_1999" />कोशिकीय श्वसन विपरीत प्रतिक्रिया है, जिसमें ऑक्सीजन और शर्करा ली जाती है और ऊर्जा निकलती है क्योंकि वे पुनः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित हो जाते हैं। श्वसन द्वारा उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को पौधों में पुनः पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। | ||
ऊर्जा हानि को | ऊर्जा हानि को दक्षता से मापा जा सकता है (कितनी ऊर्जा इसे अग्र स्तर पर ले जाती है), या बायोमास द्वारा मापा जा सकता है (उन स्तरों पर कितने जीवित पदार्थ उपस्थित है, खड़ी फसल द्वारा मापा जाता है)।<ref name="Lindeman_1942" />उत्पादक पोषी स्तर पर सभी शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता में से, सामान्यतः मात्र 10% अग्र स्तर तक जाता है, प्राथमिक उपभोक्ता, तब उस 10% का मात्र 10% अग्र पोषी स्तर पर जाता है, और इसी प्रकार खाद्य पिरामिड में अग्र स्तरों पर जाते है|<ref name="Lindeman_1942" />पारिस्थितिकी तंत्र कितना कुशल या अक्षम है, इसके आधार पर पारिस्थितिक दक्षता 5% से 20% तक हो सकती है।<ref>{{cite journal| vauthors = Teal JM |date=1962|title=जॉर्जिया के नमक मार्श पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा प्रवाह|url=https://www.jstor.org/stable/1933451|journal=Ecology|volume=43|issue=4|pages=614–624|doi=10.2307/1933451|jstor=1933451}}</ref><ref name="Lindeman_1942" />दक्षता में यह अभाव इसीलिए होता है क्योंकि जीवों को जीवित रहने के लिए कोशिकीय श्वसन करने की आवश्यकता होती है और जब कोशिकीय श्वसन किया जाता है तो ऊष्मा के रूप में ऊर्जा की हानि होती है।<ref name="Lindeman_1942" />यही कारण है कि उत्पादकों की तुलना में तृतीयक उपभोक्ताओं की संख्या कम है।<ref name="Lindeman_1942" /> | ||
== प्राथमिक उत्पादन == | == प्राथमिक उत्पादन == | ||
उत्पादक कोई भी जीव होता है जो प्रकाश संश्लेषण करता है।<ref>{{cite book | vauthors = Morris J, Hartl DL, Knoll AH, Lue R, Michael M | date = 2019 | title = Biology: How Life Works | edition = 3rd | publisher = W. H. Freeman | isbn = 978-1319017637 }}</ref> उत्पादक महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को ग्लूकोज के साथ-साथ ऑक्सीजन के संग्रहणीय और उपयोगी रासायनिक रूप में परिवर्तित करते हैं।<ref name="Lindeman_1942" /> कोशिकीय श्वसन करने के लिए उत्पादक स्वयं ग्लूकोज में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं या यदि अग्र पोषी स्तर में शाकाहारियों द्वारा उत्पादक का उपभोग किया जाता है, तो कुछ ऊर्जा पिरामिड के ऊपर पारित हो जाती है।<ref name="Lindeman_1942" />उत्पादकों के भीतर संग्रहीत ग्लूकोज उपभोक्ताओं के लिए भोजन के रूप में कार्य करता है, और इसलिए मात्र उत्पादकों के माध्यम से ही उपभोक्ता सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम होते हैं।<ref name="Lindeman_1942" /><ref name="Whitmarsh_1999">{{cite book | vauthors = Whitmarsh J, Govindjee | date = 1999 | chapter = The photosynthetic process | veditors = Singhal GS, Renger G, Sopory SK, Irrgang KD, Govindjee | title = फोटोबायोलॉजी में अवधारणाएं: प्रकाश संश्लेषण और फोटोमोर्फोजेनेसिस| location = Boston | publisher = [[Kluwer Academic Publishers]] | pages = 11–51 | isbn = 978-0-7923-5519-9 }}. <q>100×10<sup>15</sup> ग्राम कार्बन/वर्ष प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा तय किया जाता है, जो 4×10 के बराबर है<sup>18</sup> केजे/वर्ष = 4×10<sup>21</sup> घटी हुई कार्बन के रूप में संग्रहीत मुक्त ऊर्जा का J/वर्ष।</q></ref> प्राथमिक उत्पादकों के उदाहरण शैवाल, काई और अन्य पौधे जैसे घास, पेड़ और झाड़ियाँ हैं।<ref name="Lindeman_1942" /> | |||
रसायन संश्लेषक जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के समान प्रक्रिया करते हैं, किन्तु सूर्य से ऊर्जा के अतिरिक्त वे हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे रसायनों में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं।<ref name="Kellermann_2012">{{cite journal | vauthors = Kellermann MY, Wegener G, Elvert M, Yoshinaga MY, Lin YS, Holler T, Mollar XP, Knittel K, Hinrichs KU | title = एनारोबिक मीथेन-ऑक्सीडाइजिंग माइक्रोबियल समुदायों में कार्बन फिक्सेशन के एक प्रमुख मोड के रूप में ऑटोट्रॉफी| journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 109 | issue = 47 | pages = 19321–6 | date = November 2012 | pmid = 23129626 | pmc = 3511159 | doi = 10.1073/pnas.1208795109 | bibcode = 2012PNAS..10919321K | doi-access = free }}</ref><ref name="Cavenaugh_1981">{{cite journal | vauthors = Cavanaugh CM, Gardiner SL, Jones ML, Jannasch HW, Waterbury JB | title = हाइड्रोथर्मल वेंट ट्यूब वर्म रिफ्टिया पचिप्टिला जोन्स में प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं: संभव केमोआटोट्रॉफ़िक सिम्बियन| journal = Science | location = New York, N.Y. | volume = 213 | issue = 4505 | pages = 340–2 | date = July 1981 | pmid = 17819907 | doi = 10.1126/science.213.4505.340 | bibcode = 1981Sci...213..340C }</ref> यह प्रक्रिया जिसे रसायनसंश्लेषण कहा जाता है, सामान्यतः समुद्र की गहराई में जलतापीय छिद्रों में होती है जो हाइड्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन | रसायन संश्लेषक जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के समान प्रक्रिया करते हैं, किन्तु सूर्य से ऊर्जा के अतिरिक्त वे हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे रसायनों में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं।<ref name="Kellermann_2012">{{cite journal | vauthors = Kellermann MY, Wegener G, Elvert M, Yoshinaga MY, Lin YS, Holler T, Mollar XP, Knittel K, Hinrichs KU | title = एनारोबिक मीथेन-ऑक्सीडाइजिंग माइक्रोबियल समुदायों में कार्बन फिक्सेशन के एक प्रमुख मोड के रूप में ऑटोट्रॉफी| journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 109 | issue = 47 | pages = 19321–6 | date = November 2012 | pmid = 23129626 | pmc = 3511159 | doi = 10.1073/pnas.1208795109 | bibcode = 2012PNAS..10919321K | doi-access = free }}</ref><ref name="Cavenaugh_1981">{{cite journal | vauthors = Cavanaugh CM, Gardiner SL, Jones ML, Jannasch HW, Waterbury JB | title = हाइड्रोथर्मल वेंट ट्यूब वर्म रिफ्टिया पचिप्टिला जोन्स में प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं: संभव केमोआटोट्रॉफ़िक सिम्बियन| journal = Science | location = New York, N.Y. | volume = 213 | issue = 4505 | pages = 340–2 | date = July 1981 | pmid = 17819907 | doi = 10.1126/science.213.4505.340 | bibcode = 1981Sci...213..340C }</ref> यह प्रक्रिया जिसे रसायनसंश्लेषण कहा जाता है, सामान्यतः समुद्र की गहराई में जलतापीय छिद्रों में होती है जो हाइड्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन जैसी ऊष्मा और रसायन उत्पन्न करते हैं।<ref name="Kellermann_2012" />केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में परिवर्तित करने के लिए हाइड्रोजन सल्फाइड और ऑक्सीजन के बंधनों में ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं, इस प्रक्रिया में पानी और सल्फर का त्याग कर सकते हैं।<ref name="Cavenaugh_1981" />रसायन संश्लेषी जीवाणुओं का उपभोग करने वाले जीव ग्लूकोज ले सकते हैं और कोशिकीय श्वसन करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग शाकाहारी उपभोग करने वाले उत्पादकों के समान कर सकते हैं| | ||
प्राथमिक उत्पादन को नियंत्रित करने वाले कारकों में से | प्राथमिक उत्पादन को नियंत्रित करने वाले कारकों में से उत्पादक (उत्पादकों) में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की मात्रा है, जिसे उत्पादकता का उपयोग करके मापा जा सकता है।<ref name="Amthor_2001">{{cite journal | vauthors = Amthor JS, Baldocchi DD | title = स्थलीय उच्च संयंत्र श्वसन और शुद्ध प्राथमिक उत्पादन।| journal = Terrestrial Global Productivity | date = 2001 | pages = 33–59 | doi = 10.1016/B978-012505290-0/50004-1| isbn = 9780125052900 }}</ref><ref name="Sigman_2012">{{cite journal | vauthors = Sigman DM, Hain MP | title = महासागर की जैविक उत्पादकता।| journal = Nature Education Knowledge. | date = 2012 | volume = 3 | issue = 6 | pages = 1–6 | url = https://sigman.princeton.edu/sites/default/files/pdfs/Sigman_and_Hain_2012_NatureEdu.pdf }}</ref><ref name="Lindeman_1942" />मात्र 1 प्रतिशत सौर ऊर्जा उत्पादक में प्रवेश करती है, शेष बाउंस हो जाती है या आगे बढ़ जाती है।<ref name="Sigman_2012" />सकल प्राथमिक उत्पादकता उत्पादक को वास्तव में प्राप्त ऊर्जा की मात्रा होती है।<ref name="Sigman_2012" /><ref name="Cebrian_1999">{{cite journal | vauthors = Cebrian J | title = संयंत्र समुदायों में उत्पादन के भाग्य में पैटर्न| journal = The American Naturalist | volume = 154 | issue = 4 | pages = 449–468 | date = October 1999 | pmid = 10523491 | doi = 10.1086/303244 | s2cid = 4384243 }</ref> सामान्यतः 60% ऊर्जा जो उत्पादक में प्रवेश करती है वह उत्पादक के स्वयं के श्वसन में जाती है।<ref name="Amthor_2001" />शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता वह राशि है जो संयंत्र कोशिकीय श्वसन के लिए उपयोग की जाने वाली राशि को घटाने के पश्चात स्थिर रखता है।<ref name="Sigman_2012" />प्राथमिक उत्पादन को नियंत्रित करने का अन्य कारक उस पानी या मिट्टी में जैविक/अकार्बनिक पोषक तत्वों का स्तर है जिसमें उत्पादक निवास कर रहा होता है।<ref name="Cebrian_1999" /> | ||
== माध्यमिक उत्पादन == | == माध्यमिक उत्पादन == | ||
द्वितीयक उत्पादन संयंत्रों में संग्रहित ऊर्जा का उपयोग है जिसे उपभोक्ताओं द्वारा | द्वितीयक उत्पादन संयंत्रों में संग्रहित ऊर्जा का उपयोग है जिसे उपभोक्ताओं द्वारा स्वयं के बायोमास में परिवर्तित किया जाता है। विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों में उपभोक्ताओं के विभिन्न स्तर होते हैं, सभी शीर्ष उपभोक्ता के साथ समाप्त होते हैं। अधिकांश ऊर्जा पौधों के कार्बनिक पदार्थों में संग्रहित होती है और जब उपभोक्ता इन पौधों को ग्रहण करते हैं तो वे इस ऊर्जा को ग्रहण कर लेते हैं। शाकाहारी और सर्वाहारी में यह ऊर्जा तब मांसाहारियों द्वारा उपभोग की जा सकती है। अधिक मात्रा में ऊर्जा होती है जो प्राथमिक उत्पादन में होती है और अपशिष्ट या कूड़े के रूप में समाप्त होती है, जिसे अपरद कहा जाता है। हानिकारक खाद्य श्रृंखला में बड़ी मात्रा में रोगाणु, मैक्रोइनवर्टेब्रेट्स, मेइओफौना, कवक और जीवाणु सम्मिलित होते हैं। इन जीवों का सेवन सर्वाहारी और मांसाहारी करते हैं और बड़ी मात्रा में द्वितीयक उत्पादन करते हैं।<ref name="Allan_2007">{{cite book| vauthors = Allan JD, Castillo MM |url=https://www.worldcat.org/oclc/144222191|title=स्ट्रीम इकोलॉजी: बहते पानी की संरचना और कार्य|date=2007|publisher=Springer|isbn=978-1-4020-5582-9|edition=2nd |location=Dordrecht|oclc=144222191}</ref> द्वितीयक उपभोक्ता व्यापक रूप से भिन्न हो सकते हैं कि वे उपभोग करने में कितने कुशल हैं।<ref name="Smith_2015">{{cite book| vauthors = Smith TM, Smith RL | date = 2015|url=https://www.worldcat.org/oclc/914328590|title=पारिस्थितिकी के तत्व|isbn=978-1-292-07741-3|edition=9th|location=Boston|oclc=914328590}</ref> उपभोक्ताओं को दी जा रही ऊर्जा की दक्षता प्रायः 10% होने का अनुमान है।<ref name="Smith_2015" />उपभोक्ताओं के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह जलीय और स्थलीय वातावरण में भिन्न होता है। | ||
'''जलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन''' | '''जलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन''' | ||
विषमपोषी द्वितीयक उत्पादन में योगदान करते हैं और यह प्राथमिक उत्पादकता और शुद्ध प्राथमिक उत्पादों पर निर्भर करता है।<ref name="Smith_2015" />द्वितीयक उत्पादन वह ऊर्जा है जिसका उपयोग शाकाहारी और अपघटक करते हैं और इस प्रकार यह प्राथमिक उत्पादकता पर निर्भर करता है।<ref name="Smith_2015" />मुख्य रूप से शाकाहारी और जैव अपघटक जलीय पारिस्थितिक तंत्र में दो मुख्य जैविक स्रोतों ऑटोचथोनस और एलोचथोनस से सभी कार्बन का उपभोग करते हैं<ref name="Smith_2015" />ऑटोचथोनस कार्बन पारिस्थितिक तंत्र के भीतर से आता है और इसमें जलीय पौधे, शैवाल और फाइटोप्लांकटन सम्मिलित होते हैं। पारिस्थितिक तंत्र के बाहर से एलोकेथोनस कार्बन अधिकांश पानी में प्रवेश करने वाले स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र से मृत कार्बनिक पदार्थ है।<ref name="Smith_2015" />स्ट्रीम पारिस्थितिक तंत्र में, प्रायः 66% वार्षिक ऊर्जा इनपुट को डाउनस्ट्रीम में धोया जा सकता है। शेष ऊर्जा का उपभोग किया जाता है और ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।<ref name="Fisher_1973">{{cite journal| vauthors = Fisher SG, Likens GE |date= February 1973 |title=बेयर ब्रूक, न्यू हैम्पशायर में एनर्जी फ्लो: इकोसिस्टम मेटाबोलिज्म को स्ट्रीम करने के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण|journal=Ecological Monographs|language=en|volume=43|issue=4|pages=421–439|doi=10.2307/1942301|jstor= 1942301 }}</ref> | |||
'''स्थलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन''' | '''स्थलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन''' | ||
द्वितीयक उत्पादन को अधिकांशतः पोषी स्तरों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है | द्वितीयक उत्पादन को अधिकांशतः पोषी स्तरों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है और यह संबंधों का अध्यन्न करने में उपयोगी हो सकता है, यह दुर्लभ अंतःक्रियाओं पर अधिक बल देता है। उपभोक्ता अधिकांशतः विभिन्न पोषण स्तरों पर भोजन करते हैं।<ref name="Hairston_1993">{{cite journal| vauthors = Hairston Jr NG, Hairston Sr NG |date= September 1993 |title=एनर्जी फ्लो, ट्रॉफिक स्ट्रक्चर और इंटरस्पेसिफिक इंटरेक्शन में कारण-प्रभाव संबंध|journal=The American Naturalist |volume=142|issue=3|pages=379–411|doi=10.1086/285546|s2cid= 55279332 |hdl=1813/57238 |hdl-access=free }}</ref> तृतीय पोषी स्तर से ऊपर स्थानांतरित ऊर्जा अपेक्षाकृत महत्वहीन होती है।<ref name="Hairston_1993" />उपभोक्ता द्वारा ग्रहण किये गए भोजन की मात्रा, उपभोक्ता कितना आत्मसात करता है और मल या मूत्र के रूप में क्या निष्कासित करता है जिसके द्वारा आत्मसात करने की दक्षता व्यक्त की जा सकती है। जबकि ऊर्जा का कुछ भाग श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है और ऊर्जा का अन्य भाग उपभोक्ता में बायोमास की ओर जाता है।<ref name="Smith_2015" />दो प्रमुख खाद्य श्रृंखलाएँ हैं- प्राथमिक खाद्य श्रृंखला, ऑटोट्रॉफ़्स से आने वाली ऊर्जा है जो उपभोक्ताओं को दी जाती है और दूसरी प्रमुख खाद्य श्रृंखला तब होती है जब मांसाहारी, शाकाहारी या जैव अपघटक खाते हैं जो ऑटोट्रोफिक ऊर्जा का उपभोग करते हैं।<ref name="Smith_2015" />उपभोक्ताओं को प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक उपभोक्ताओं में विभाजित किया गया है। मांसाहारियों में ऊर्जा का अत्यधिक आत्मसात होता है, प्रायः 80% और शाकाहारियों की दक्षता प्रायः 20 से 50% तक कम होती है।<ref name="Smith_2015" /> प्रणाली में ऊर्जा पशु उत्प्रवास/प्रवासन से प्रभावित हो सकती है। स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में जीवों की गति महत्वपूर्ण होती है।<ref name="Fisher_1973" />स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में शाकाहारियों द्वारा ऊर्जा व्यय की सीमा ~ 3-7% कम है।<ref name="Fisher_1973" />कई स्थलीय वातावरणों में ऊर्जा का प्रवाह समान है। शाकाहारियों द्वारा व्यय शुद्ध प्राथमिक उत्पाद की मात्रा में उतार-चढ़ाव सामान्यतः कम होता है। यह झीलों और तालाबों के जलीय वातावरण के विपरीत है जहाँ चरागाहों का व्यय प्रायः ~33% अधिक है।<ref name="Fisher_1973" />एक्टोथर्म और एंडोथर्म में भिन्न आत्मसात क्षमता होती है।<ref name="Smith_2015" /> | ||
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डेट्रिटिवोर्स जैविक पदार्थ का उपभोग करते हैं जो विघटित होते हैं और मांसाहारियों द्वारा उपभोग किये जाते हैं।<ref name="Smith_2015" />शिकारी उत्पादकता का संबंध शिकार की उत्पादकता से है। यह पुष्टि करता है कि पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक उत्पादकता निम्नलिखित सभी उत्पादकता को प्रभावित करती है।<ref name="Wallace_1999">{{cite journal| vauthors = Wallace JB, Eggert SL, Meyer JL, Webster JR | title = डेट्रिटल-आधारित पारिस्थितिक तंत्र पर संसाधन सीमा के प्रभाव।| journal = Ecological Monographs | date = November 1999 | volume = 69 | issue = 4 | pages = 409–42 | doi = 10.1890/0012-9615(1999)069[0409:eorloa]2.0.co;2}}</ref> | डेट्रिटिवोर्स जैविक पदार्थ का उपभोग करते हैं जो विघटित होते हैं और मांसाहारियों द्वारा उपभोग किये जाते हैं।<ref name="Smith_2015" />शिकारी उत्पादकता का संबंध शिकार की उत्पादकता से है। यह पुष्टि करता है कि पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक उत्पादकता निम्नलिखित सभी उत्पादकता को प्रभावित करती है।<ref name="Wallace_1999">{{cite journal| vauthors = Wallace JB, Eggert SL, Meyer JL, Webster JR | title = डेट्रिटल-आधारित पारिस्थितिक तंत्र पर संसाधन सीमा के प्रभाव।| journal = Ecological Monographs | date = November 1999 | volume = 69 | issue = 4 | pages = 409–42 | doi = 10.1890/0012-9615(1999)069[0409:eorloa]2.0.co;2}}</ref> | ||
डेट्राइटस पारिस्थितिक तंत्र में कार्बनिक पदार्थों का बड़ा भाग है। समशीतोष्ण जंगलों में जैविक पदार्थ अधिकांश मृत पौधों से निर्मित होते | डेट्राइटस पारिस्थितिक तंत्र में कार्बनिक पदार्थों का बड़ा भाग है। समशीतोष्ण जंगलों में जैविक पदार्थ अधिकांश मृत पौधों प्रायः 62% से निर्मित होते हैं।<ref name="Hairston_1993" /> | ||
जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में, पत्ती का पदार्थ जो धाराओं में गिरता है, | जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में, पत्ती का पदार्थ जो धाराओं में गिरता है, नम हो जाता है और जैविक पदार्थ को लीच देना प्रारम्भ कर देता है। यह तीव्रता से होता है और रोगाणुओं और अकशेरूकीय को आकर्षित करता है। पत्तियों को मोटे कण कार्बनिक पदार्थ (सीपीओएम) नामक बड़े खण्डों में विभाजित किया जा सकता है।<ref name="Allan_2007" />सीपीओएम तीव्रता से रोगाणुओं द्वारा उपनिवेशित होते है। स्ट्रीम पारिस्थितिक तंत्र में द्वितीयक उत्पादन के लिए [[Meiofauna|मेयोफौना]] अत्यंत महत्वपूर्ण होता है।<ref name="Allan_2007" />इस पत्ती की स्तिथि को विभक्त करने और उपनिवेश बनाने वाले सूक्ष्मजीव डेट्रिटिवोर्स के लिए महत्वपूर्ण हैं। डेट्रिटिवोर्स ऊतकों से यौगिकों को मुक्त करके पत्ती के पदार्थ को अधिक खाद्य बनाते हैं, यह अंततः उन्हें नरम करने में सहायता करता है।<ref name="Allan_2007" />पत्तियों के सड़ने से नाइट्रोजन कम हो जाती है क्योंकि पत्तियों में सेल्युलोज और लिग्निन को विभक्त करना कठिन होता है। इस प्रकार अपघटन में सहायता के लिए उपनिवेशी रोगाणु नाइट्रोजन लेते हैं। पत्ती का विभक्त होना प्रारंभिक नाइट्रोजन, मौसम और पेड़ों की प्रजातियों पर निर्भर हो सकता है। जब उनके पत्ते झड़ जाते हैं जिससे पेड़ों की प्रजातियों में भिन्नता हो सकती है। इस प्रकार पत्तियों का विभक्त होना भिन्न-भिन्न समय पर होता है, जिसे माइक्रोबियल पापुलेशन का मोज़ेक कहा जाता है।<ref name="Allan_2007" /> | ||
पारिस्थितिकी तंत्र में प्रजातियों के प्रभाव और विविधता का उनके प्रदर्शन और दक्षता के माध्यम से विश्लेषण किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Cardinale BJ, Srivastava DS, Duffy JE, Wright JP, Downing AL, Sankaran M, Jouseau C | title = ट्रॉफिक समूहों और पारिस्थितिक तंत्र के कामकाज पर जैव विविधता का प्रभाव| journal = Nature | volume = 443 | issue = 7114 | pages = 989–92 | date = October 2006 | pmid = 17066035 | doi = 10.1038/nature05202 | bibcode = 2006Natur.443..989C | s2cid = 4426751 }}</ref> इसके अतिरिक्त, धाराओं में द्वितीयक उत्पादन धाराओं में गिरने वाले मलबे से भारी रूप से प्रभावित हो सकता है; कचरे को | पारिस्थितिकी तंत्र में प्रजातियों के प्रभाव और विविधता का उनके प्रदर्शन और दक्षता के माध्यम से विश्लेषण किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Cardinale BJ, Srivastava DS, Duffy JE, Wright JP, Downing AL, Sankaran M, Jouseau C | title = ट्रॉफिक समूहों और पारिस्थितिक तंत्र के कामकाज पर जैव विविधता का प्रभाव| journal = Nature | volume = 443 | issue = 7114 | pages = 989–92 | date = October 2006 | pmid = 17066035 | doi = 10.1038/nature05202 | bibcode = 2006Natur.443..989C | s2cid = 4426751 }}</ref> इसके अतिरिक्त, धाराओं में द्वितीयक उत्पादन धाराओं में गिरने वाले मलबे से भारी रूप से प्रभावित हो सकता है; कचरे को विस्थापित करने और बहिष्करण के अध्ययन के समय बेंथिक जीवों के बायोमास और प्रचुरता के उत्पादन में अतिरिक्त 47-50% की कमी आई थी।<ref name="Wallace_1999" /> | ||
== पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा प्रवाह == | == पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा प्रवाह == | ||
अनुसंधान ने प्रदर्शित किया है कि प्राथमिक उत्पादक [[ कार्बन निर्धारण |कार्बन निर्धारण]] पूर्ण पारिस्थितिक तंत्र में समान दरों पर करते हैं।<ref name="Cebrian_1999" />कार्बन को ऊर्जा के व्यवहार्य स्रोत के रूप में प्रणाली में प्रस्तुत किया गया है, तंत्र जो ऊर्जा के प्रवाह को उच्च ट्रॉफिक स्तरों तक नियंत्रित करते हैं, पारिस्थितिक तंत्र में भिन्न होते हैं। जलीय और स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों के मध्य, ऐसे पैटर्न का प्रमाण किया गया है जो इस भिन्नता के लिए उत्तरदायी हो सकते हैं और उन्हें नियंत्रण के दो मुख्य मार्गों में विभाजित किया गया है जो | अनुसंधान ने प्रदर्शित किया है कि प्राथमिक उत्पादक [[ कार्बन निर्धारण |कार्बन निर्धारण]] पूर्ण पारिस्थितिक तंत्र में समान दरों पर करते हैं।<ref name="Cebrian_1999" />कार्बन को ऊर्जा के व्यवहार्य स्रोत के रूप में प्रणाली में प्रस्तुत किया गया है, तंत्र जो ऊर्जा के प्रवाह को उच्च ट्रॉफिक स्तरों तक नियंत्रित करते हैं, पारिस्थितिक तंत्र में भिन्न होते हैं। जलीय और स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों के मध्य, ऐसे पैटर्न का प्रमाण किया गया है जो इस भिन्नता के लिए उत्तरदायी हो सकते हैं और उन्हें नियंत्रण के दो मुख्य मार्गों में विभाजित किया गया है जो टॉप-डाउन और बॉटम-अप हैं।<ref name="Shurin_2006">{{cite journal | vauthors = Shurin JB, Gruner DS, Hillebrand H | title = सब गीला या सूखा? जलीय और स्थलीय खाद्य जाले के बीच वास्तविक अंतर| journal = Proceedings. Biological Sciences | volume = 273 | issue = 1582 | pages = 1–9 | date = January 2006 | pmid = 16519227 | pmc = 1560001 | doi = 10.1098/rspb.2005.3377 }}</ref><ref name="La_Pierre_2015">{{cite book| vauthors = La Pierre K, Hanley T |title=ट्रॉफिक इकोलॉजी: एक्वाटिक और टेरेस्ट्रियल सिस्टम में बॉटम-अप और टॉप-डाउन इंटरेक्शन|publisher=Cambridge University Press|year=2015|isbn=9781316299692|pages=55–85}</ref> प्रत्येक मार्ग के भीतर अभिनय तंत्र अंततः समुदाय और ट्राफिक स्तर की संरचना को पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर भिन्न-भिन्न डिग्री तक विनियमित करते हैं।<ref name="Gruner_2008">{{cite journal | vauthors = Gruner DS, Smith JE, Seabloom EW, Sandin SA, Ngai JT, Hillebrand H, Harpole WS, Elser JJ, Cleland EE, Bracken ME, Borer ET, Bolker BM | display-authors = 6 | title = निर्माता बायोमास पर उपभोक्ता और पोषक संसाधन नियंत्रण का एक क्रॉस-सिस्टम संश्लेषण| journal = Ecology Letters | volume = 11 | issue = 7 | pages = 740–55 | date = July 2008 | pmid = 18445030 | doi = 10.1111/j.1461-0248.2008.01192.x | doi-access = free }</ref> बॉटम-अप नियंत्रणों में ऐसे तंत्र सम्मिलित होते हैं जो संसाधन गुणवत्ता और उपलब्धता पर आधारित होते हैं, जो प्राथमिक उत्पादकता और ऊर्जा के पश्चात के प्रवाह और बायोमास को उच्च ट्राफिक स्तरों पर नियंत्रित करते हैं।<ref name="La_Pierre_2015" />टॉप-डाउन नियंत्रण में ऐसे तंत्र सम्मिलित होते हैं जो उपभोक्ताओं द्वारा व्यय पर आधारित होते हैं।<ref name="Gruner_2008" /><ref name="La_Pierre_2015" />ये तंत्र ऊर्जा हस्तांतरण की दर को पोषी स्तर से दूसरे पोषी स्तर पर नियंत्रित करते हैं क्योंकि शाकाहारी या परभक्षी निम्न पोषी स्तरों पर भोजन करते हैं।<ref name="Shurin_2006" /> | ||
=== जलीय बनाम स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र === | === जलीय बनाम स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र === | ||
प्रत्येक प्रकार के पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा के प्रवाह में भिन्नता | प्रत्येक प्रकार के पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा के प्रवाह में भिन्नता होती है, जिससे पारिस्थितिक तंत्र के प्रकारों के मध्य भिन्नता प्रमाणित करने में जटिलता उत्त्पन्न होती है। सामान्य अर्थ में, ऊर्जा का प्रवाह तापमान, पानी की उपलब्धता और प्रकाश की उपलब्धता के साथ प्राथमिक उत्पादकता का कार्य होता है।<ref name="Ricklefs_2000">{{cite book| vauthors = Ricklefs RE, Miller GL | title=Ecology|date=2000|publisher=W.H. Freeman & Co |isbn=0-7167-2829-X|edition=4th |location=New York|oclc=40734932}</ref> उदाहरण के लिए, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, उत्पादन की उच्च दर सामान्यतः विशाल नदियों और उथली झीलों में गहरी झीलों और स्पष्ट ऊपरी जलधाराओं की तुलना में पाई जाती है।<ref name="Ricklefs_2000" />स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, दलदल और उष्णकटिबंधीय वर्षावनों की प्राथमिक उत्पादन दर अधिकतम है, जबकि टुंड्रा और अल्पाइन पारिस्थितिक तंत्रों की न्यूनतम है।<ref name="Ricklefs_2000" />प्राथमिक उत्पादन और पर्यावरणीय स्थितियों के मध्य संबंधों ने पारिस्थितिक तंत्र के प्रकारों के भीतर भिन्नता के लिए सहायता की है, जिससे पारिस्थितिकीविदों को यह प्रदर्शित करने की अनुमति प्राप्त होती है कि खेल में विभिन्न नीचे-ऊपर और ऊपर-नीचे नियंत्रणों के कारण स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों की तुलना में जलीय पारिस्थितिक तंत्रों के माध्यम से ऊर्जा अधिक कुशलता से प्रवाहित होती है।<ref name="La_Pierre_2015" /> | ||
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ऊर्जा प्रवाह पर नीचे से ऊपर के नियंत्रण की क्षमता पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादकों की पोषण गुणवत्ता, आकार और विकास दर द्वारा निर्धारित की जाती है।<ref name="Cebrian_1999" /><ref name="Shurin_2006" />प्रकाश संश्लेषण पदार्थ सामान्यतः [[नाइट्रोजन]] (N) और [[फास्फोरस]] (P) से भरपूर | ऊर्जा प्रवाह पर नीचे से ऊपर के नियंत्रण की क्षमता पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादकों की पोषण गुणवत्ता, आकार और विकास दर द्वारा निर्धारित की जाती है।<ref name="Cebrian_1999" /><ref name="Shurin_2006" />प्रकाश संश्लेषण पदार्थ सामान्यतः [[नाइट्रोजन]] (N) और [[फास्फोरस]] (P) से भरपूर होते है और सभी पारिस्थितिक तंत्रों में N और P के लिए उच्च शाकाहारी आवश्यकता को पूर्ण करते है।<ref name="Cebrian_2004">{{cite journal| vauthors = Cebrian J, Lartigue J |date=2004|title=जलीय और स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में शाकाहारी और अपघटन के पैटर्न|journal=Ecological Monographs |volume=74|issue=2|pages=237–259|doi=10.1890/03-4019 }</ref> जलीय प्राथमिक उत्पादन में छोटे, एकल-कोशिका के [[पादप प्लवक|फाइटोप्लांकटन]] का प्रभुत्व होता है, जो अधिकतम प्रकाश संश्लेषक पदार्थ से निर्मित होते हैं, जो शाकाहारी जीवों के लिए इन पोषक तत्वों का कुशल स्रोत प्रदान करते हैं।<ref name="Shurin_2006" />इसके विपरीत, बहु-कोशिकीय स्थलीय पौधों में उच्च कार्बन किन्तु कम पोषक मूल्य की विभिन्न सहायक [[सेल्यूलोज]] संरचनाएँ होती हैं।<ref name="Shurin_2006" />इस संरचनात्मक अंतर के कारण, जलीय प्राथमिक उत्पादकों के समीप स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र के जंगलों और घास के मैदानों की तुलना में जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर प्रति प्रकाश संश्लेषक ऊतक कम बायोमास होता है।<ref name="Shurin_2006" />जलीय पारिस्थितिक तंत्र में प्रकाश संश्लेषक पदार्थ के सापेक्ष यह कम बायोमास स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र की तुलना में अधिक कुशल टर्नओवर के दर की अनुमति देता है।<ref name="Shurin_2006" />चूंकि पादप प्लवक का उपयोग शाकाहारियों द्वारा किया जाता है, उनकी वृद्धि और प्रजनन दर विलुप्त हुए बायोमास को पर्याप्त रूप से प्रतिस्थापित करती है और उनके पोषक घने गुणवत्ता के संयोजन के साथ, अधिक से अधिक माध्यमिक उत्पादन का समर्थन करती है।<ref name="Shurin_2006" /> | ||
प्राथमिक उत्पादन को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त कारकों में N और P के इनपुट सम्मिलित हैं, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र में अधिक मात्रा में होते है।<ref name="Shurin_2006" />ये पोषक तत्व पौधे के विकास को प्रोत्साहित करने में महत्वपूर्ण हैं और जब उच्च ट्राफिक स्तरों में पारित हो जाते हैं, तो उपभोक्ता बायोमास और विकास दर को प्रोत्साहित करते हैं।<ref name="La_Pierre_2015" /><ref name="Ricklefs_2000" />यदि इनमें से किसी भी पोषक तत्व की आपूर्ति कम है, तो वे समग्र प्राथमिक उत्पादन को सीमित कर सकते हैं।<ref name="Allan_2007" />झीलों के भीतर, P अधिक सीमित पोषक तत्व होता है जबकि N और P दोनों नदियों में प्राथमिक उत्पादन को सीमित करते हैं।<ref name="La_Pierre_2015" />इन सीमित प्रभावों के कारण, पोषक तत्व इनपुट संभावित रूप से जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के शुद्ध प्राथमिक उत्पादन की सीमाओं को कम कर सकते हैं।<ref name="Gruner_2008" /> जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में | प्राथमिक उत्पादन को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त कारकों में N और P के इनपुट सम्मिलित हैं, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र में अधिक मात्रा में होते है।<ref name="Shurin_2006" />ये पोषक तत्व पौधे के विकास को प्रोत्साहित करने में महत्वपूर्ण होते हैं और जब उच्च ट्राफिक स्तरों में पारित हो जाते हैं, तो उपभोक्ता बायोमास और विकास दर को प्रोत्साहित करते हैं।<ref name="La_Pierre_2015" /><ref name="Ricklefs_2000" />यदि इनमें से किसी भी पोषक तत्व की आपूर्ति कम है, तो वे समग्र प्राथमिक उत्पादन को सीमित कर सकते हैं।<ref name="Allan_2007" />झीलों के भीतर, P अधिक सीमित पोषक तत्व होता है जबकि N और P दोनों नदियों में प्राथमिक उत्पादन को सीमित करते हैं।<ref name="La_Pierre_2015" />इन सीमित प्रभावों के कारण, पोषक तत्व इनपुट संभावित रूप से जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के शुद्ध प्राथमिक उत्पादन की सीमाओं को कम कर सकते हैं।<ref name="Gruner_2008" /> जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में एलोकेथोनस पदार्थ N और P के साथ-साथ कार्बन अणुओं के रूप में ऊर्जा का प्रमाण देती है जो प्राथमिक उत्पादकों द्वारा सरलता से ग्रहण कर ली जाती है।<ref name="Allan_2007" />ग्रेटर इनपुट और पोषक तत्वों की बढ़ी हुई सांद्रता अधिक शुद्ध प्राथमिक उत्पादन दर का समर्थन करती है, जो विनिमय में अधिक से अधिक माध्यमिक उत्पादन का समर्थन करती है।<ref name="Cebrian_2004" /> | ||
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जलीय खाद्य जाल के भीतर उपभोक्ताओं के रोल के कारण टॉप-डाउन तंत्र जलीय प्राथमिक उत्पादकों पर अधिक नियंत्रण रखता है।<ref name="Gruner_2008" />उपभोक्ताओं के मध्य, शाकाहारी | जलीय खाद्य जाल के भीतर उपभोक्ताओं के रोल के कारण टॉप-डाउन तंत्र जलीय प्राथमिक उत्पादकों पर अधिक नियंत्रण रखता है।<ref name="Gruner_2008" />उपभोक्ताओं के मध्य, शाकाहारी प्राणी प्राथमिक उत्पादकों से उच्च ट्रॉफिक स्तरों में शिकारियों के लिए ऊर्जा के प्रवाह को कम करके ट्रॉफिक कैस्केड के प्रभावों की मध्यस्थता कर सकते हैं।<ref name="Schmitz_2008">{{cite journal| vauthors = Schmitz OJ | date = December 2008 |title=व्यक्तियों से पारिस्थितिक तंत्र तक शाकाहारी|journal=Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics |volume=39|issue=1|pages=133–152|doi=10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173418 }</ref> पारिस्थितिक तंत्र में, शाकाहारी विकास और उत्पादक पोषण गुणवत्ता के मध्य सुसंगत संबंध होता है।<ref name="Cebrian_2004" />चूँकि, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, प्राथमिक उत्पादकों को स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों की तुलना में चार गुना अधिक दर से शाकाहारियों द्वारा उपभोग किया जाता है।<ref name="Shurin_2006"/>चूँकि इस विषय पर अत्यधिक वाद हुआ है, शोधकर्ताओं ने शाकाहारी नियंत्रण में अंतर को विभिन्न सिद्धांतों के लिए उत्तरदायी माना है, जिसमें उत्पादक से लेकर उपभोक्ता आकार अनुपात और जड़ी-बूटियों की चयनात्मकता सम्मिलित होती है।<ref name="Whitmarsh_1999" />फाइल लेक सुपीरियर फूड वेब.पीडीएफ थंब 500x500px मीठे पानी का खाद्य जाल प्रत्येक पोषी स्तर के मध्य आकार के अंतर को प्रदर्शित करता है। प्राथमिक उत्पादक छोटी शैवाल कोशिकाएं होते हैं। शाकाहारी छोटे मैक्रो-अकशेरूकीय होते हैं। शिकारी बड़ी मछली होते हैं।<ref>{{cite journal | vauthors = Krause AE, Frank KA, Mason DM, Ulanowicz RE, Taylor WW | title = खाद्य-वेब संरचना में प्रकट हुए डिब्बे| journal = Nature | volume = 426 | issue = 6964 | pages = 282–5 | date = November 2003 | pmid = 14628050 | doi = 10.1038/nature02115 | bibcode = 2003Natur.426..282K | hdl = 2027.42/62960 | s2cid = 1752696 | hdl-access = free }}</ref>प्राथमिक उत्पादकों पर टॉप-डाउन नियंत्रणों की मॉडलिंग से ज्ञात होता है कि ऊर्जा के प्रवाह पर सबसे बड़ा नियंत्रण तब होता है जब उपभोक्ता और प्राथमिक उत्पादक का आकार अनुपात में उच्चतम होता है।<ref name="Shurin_2005">{{cite journal| vauthors = Shurin JB, Seabloom EW |date=2005|title=पारिस्थितिक तंत्र में ट्रॉफिक कैस्केड की ताकत: एलोमेट्री और एनर्जेटिक्स से भविष्यवाणियां|journal=Journal of Animal Ecology|language=en|volume=74|issue=6|pages=1029–1038|doi=10.1111/j.1365-2656.2005.00999.x|issn=1365-2656|doi-access=free}</ref> जलीय प्रणालियों में एकल पोषी स्तर के भीतर प्राप्त होने वाले जीवों का आकार वितरण स्थलीय प्रणालियों की तुलना में कम है।<ref name="Shurin_2006"/>भूमि पर, उपभोक्ता का आकार उस पौधे की तुलना में छोटा होता है जिसका वह उपभोग करता है, जैसे कि कीट, अधिक बड़ा, जैसे कि [[ ungulates | अनगुलेट]] , जबकि जलीय प्रणालियों में, पोषी स्तर के भीतर उपभोक्ता के शरीर का आकार कम भिन्न होता है और पोषी के साथ दृढ़ता से सहसंबद्ध होता है।<ref name="Shurin_2006" />परिणामस्वरूप, उत्पादकों और उपभोक्ताओं के मध्य आकार का अंतर भूमि की तुलना में जलीय वातावरण में निरंतर बड़ा होता है| जिसके परिणामस्वरूप जलीय प्राथमिक उत्पादकों पर दृढ़ शाकाहारी नियंत्रण होता है।<ref name="Shurin_2006" /> | ||
शाकाहारी जीव [[कार्बनिक पदार्थ|कार्बनिक पदार्थों]] के भाग्य को संभावित रूप से नियंत्रित कर सकते हैं क्योंकि यह खाद्य जाल के माध्यम से चक्रित होता है।<ref name="Schmitz_2008" />संरचनात्मक [[रक्षा तंत्र (जीव विज्ञान)]] | शाकाहारी जीव [[कार्बनिक पदार्थ|कार्बनिक पदार्थों]] के भाग्य को संभावित रूप से नियंत्रित कर सकते हैं क्योंकि यह खाद्य जाल के माध्यम से चक्रित होता है।<ref name="Schmitz_2008" />संरचनात्मक [[रक्षा तंत्र (जीव विज्ञान)]] के पौधों से परहेज करते हुए शाकाहारी प्राणी पौष्टिक पौधों का चयन करते हैं।<ref name="Shurin_2006"/>समर्थन संरचनाओं की भाँति, रक्षा संरचनाएँ पोषक तत्वों की कमी, उच्च कार्बन सेल्यूलोज से निर्मित होती हैं।<ref name="Schmitz_2008" />पौष्टिक खाद्य स्रोतों तक पहुंच शाकाहारी चयापचय और ऊर्जा की आवश्यकता को बढ़ाती है, जिससे प्राथमिक उत्पादकों को अधिक से अधिक विस्थापित किया जा सकता है।<ref name="Cebrian_1999" />जलीय पारिस्थितिक तंत्र में, फाइटोप्लांकटन अत्यधिक पौष्टिक होते हैं और सामान्यतः रक्षा तंत्र का अभाव होता है।<ref name="Schmitz_2008" />इसका परिणाम ऊपर से नीचे तक अधिक नियंत्रण के रूप में होता है क्योंकि भस्म किए गए पौधे के पदार्थ शीघ्रता से प्रणाली में [[बायोडिग्रेडेबल कचरा|बायोडिग्रेडेबल कचरे]] के रूप में पुनः उपस्थित हो जाते हैं।<ref name="Allan_2007" /><ref name="Schmitz_2008" />स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में, प्राथमिक उत्पादक पोषक रूप से कम सघन होते हैं और उनमें रक्षा संरचनाओं के होने की संभावना अधिक होती है।<ref name="Shurin_2006" />चूंकि शाकभक्षी पौष्टिक रूप से सघन पौधों को पसंद करते हैं और रक्षा संरचनाओं वाले पौधों या पौधों के भागों से प्रतिरक्षण करते हैं, इसलिए पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर बड़ी मात्रा में पौधे बिना उपयोग किये छोड़ दिए जाते हैं।<ref name="Schmitz_2008" />कम गुणवत्ता वाले पौधों की स्तिथि में जड़ी-बूटियों से प्रतिरक्षण का कारण हो सकता है कि क्यों स्थलीय प्रणालियां ऊर्जा के प्रवाह पर निर्बल शीर्ष नीचे नियंत्रण प्रदर्शित करती हैं।<ref name="Shurin_2006" /> | ||
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Latest revision as of 13:19, 30 October 2023
ऊर्जा प्रवाह पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर जीवों के माध्यम से ऊर्जा का प्रवाह है।[1] सभी जीवों को उत्पादकों और उपभोक्ताओं में संगठित किया जा सकता है, और उन उत्पादकों और उपभोक्ताओं को अग्रतः खाद्य श्रृंखला में संगठित किया जा सकता है।[2][3] खाद्य श्रृंखला के भीतर प्रत्येक स्तर, पोषी स्तर होते है।[1]प्रत्येक ट्राफिक स्तर पर जीवों की मात्रा को अधिक कुशलता से प्रस्तुत करने लिए, इन खाद्य श्रृंखलाओं को अग्रतः ट्रॉफिक पिरामिड के रूप में व्यवस्थित किया जाता है।[1]खाद्य श्रृंखला में तीर प्रदर्शित करते हैं कि ऊर्जा का प्रवाह एकदिशीय होता है, तीर के शीर्ष के साथ ऊर्जा प्रवाह की दिशा का संकेत मिलता है, मार्ग में प्रत्येक स्तर पर ऊष्मा के रूप में ऊर्जा की हानि होती है।[2][3]
ऊर्जा का एकदिशीय प्रवाह और ऊर्जा की उत्तरोत्तर हानि होती है क्योंकि यह खाद्य वेब की यात्रा करता है| ऊर्जा प्रवाह में पैटर्न होते हैं, जो ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा नियंत्रित होते हैं, जो कि प्रणालियों के मध्य ऊर्जा विनिमय का सिद्धांत है।[4][5] ट्रॉफिक डायनेमिक्स ऊष्मप्रवैगिकी से संबंधित है क्योंकि यह जीवों में और उनके मध्य ऊर्जा के हस्तांतरण और परिवर्तन (सौर विकिरण के माध्यम से सूर्य से बाह्य रूप से उत्पन्न) संबंधित है।[1]
ऊर्जाविज्ञान और कार्बन चक्र
100×1015 ग्राम कार्बन/वर्ष प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा निश्चित किया जाता है, जो "मुक्त ऊर्जा 4×1018 kJ/yr = 4×1021 J/yr के समान है|कोशिकीय श्वसन विपरीत प्रतिक्रिया है, जिसमें पौधों की ऊर्जा ली जाती है और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का त्याग कर दिया जाता है। उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को पुनः पौधों में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।
ऊर्जाविज्ञान में प्रथम चरण प्रकाश संश्लेषण का है, जिसमें वायु से पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को सूर्य से ऊर्जा के साथ लिया जाता है और ऑक्सीजन और ग्लूकोज में परिवर्तित किया जाता है।[7]कोशिकीय श्वसन विपरीत प्रतिक्रिया है, जिसमें ऑक्सीजन और शर्करा ली जाती है और ऊर्जा निकलती है क्योंकि वे पुनः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित हो जाते हैं। श्वसन द्वारा उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को पौधों में पुनः पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।
ऊर्जा हानि को दक्षता से मापा जा सकता है (कितनी ऊर्जा इसे अग्र स्तर पर ले जाती है), या बायोमास द्वारा मापा जा सकता है (उन स्तरों पर कितने जीवित पदार्थ उपस्थित है, खड़ी फसल द्वारा मापा जाता है)।[1]उत्पादक पोषी स्तर पर सभी शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता में से, सामान्यतः मात्र 10% अग्र स्तर तक जाता है, प्राथमिक उपभोक्ता, तब उस 10% का मात्र 10% अग्र पोषी स्तर पर जाता है, और इसी प्रकार खाद्य पिरामिड में अग्र स्तरों पर जाते है|[1]पारिस्थितिकी तंत्र कितना कुशल या अक्षम है, इसके आधार पर पारिस्थितिक दक्षता 5% से 20% तक हो सकती है।[8][1]दक्षता में यह अभाव इसीलिए होता है क्योंकि जीवों को जीवित रहने के लिए कोशिकीय श्वसन करने की आवश्यकता होती है और जब कोशिकीय श्वसन किया जाता है तो ऊष्मा के रूप में ऊर्जा की हानि होती है।[1]यही कारण है कि उत्पादकों की तुलना में तृतीयक उपभोक्ताओं की संख्या कम है।[1]
प्राथमिक उत्पादन
उत्पादक कोई भी जीव होता है जो प्रकाश संश्लेषण करता है।[9] उत्पादक महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को ग्लूकोज के साथ-साथ ऑक्सीजन के संग्रहणीय और उपयोगी रासायनिक रूप में परिवर्तित करते हैं।[1] कोशिकीय श्वसन करने के लिए उत्पादक स्वयं ग्लूकोज में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं या यदि अग्र पोषी स्तर में शाकाहारियों द्वारा उत्पादक का उपभोग किया जाता है, तो कुछ ऊर्जा पिरामिड के ऊपर पारित हो जाती है।[1]उत्पादकों के भीतर संग्रहीत ग्लूकोज उपभोक्ताओं के लिए भोजन के रूप में कार्य करता है, और इसलिए मात्र उत्पादकों के माध्यम से ही उपभोक्ता सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम होते हैं।[1][7] प्राथमिक उत्पादकों के उदाहरण शैवाल, काई और अन्य पौधे जैसे घास, पेड़ और झाड़ियाँ हैं।[1]
रसायन संश्लेषक जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के समान प्रक्रिया करते हैं, किन्तु सूर्य से ऊर्जा के अतिरिक्त वे हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे रसायनों में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं।[10][11] यह प्रक्रिया जिसे रसायनसंश्लेषण कहा जाता है, सामान्यतः समुद्र की गहराई में जलतापीय छिद्रों में होती है जो हाइड्रोजन, हाइड्रोजन सल्फाइड और मीथेन जैसी ऊष्मा और रसायन उत्पन्न करते हैं।[10]केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में परिवर्तित करने के लिए हाइड्रोजन सल्फाइड और ऑक्सीजन के बंधनों में ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं, इस प्रक्रिया में पानी और सल्फर का त्याग कर सकते हैं।[11]रसायन संश्लेषी जीवाणुओं का उपभोग करने वाले जीव ग्लूकोज ले सकते हैं और कोशिकीय श्वसन करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग शाकाहारी उपभोग करने वाले उत्पादकों के समान कर सकते हैं|
प्राथमिक उत्पादन को नियंत्रित करने वाले कारकों में से उत्पादक (उत्पादकों) में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की मात्रा है, जिसे उत्पादकता का उपयोग करके मापा जा सकता है।[12][13][1]मात्र 1 प्रतिशत सौर ऊर्जा उत्पादक में प्रवेश करती है, शेष बाउंस हो जाती है या आगे बढ़ जाती है।[13]सकल प्राथमिक उत्पादकता उत्पादक को वास्तव में प्राप्त ऊर्जा की मात्रा होती है।[13][14] सामान्यतः 60% ऊर्जा जो उत्पादक में प्रवेश करती है वह उत्पादक के स्वयं के श्वसन में जाती है।[12]शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता वह राशि है जो संयंत्र कोशिकीय श्वसन के लिए उपयोग की जाने वाली राशि को घटाने के पश्चात स्थिर रखता है।[13]प्राथमिक उत्पादन को नियंत्रित करने का अन्य कारक उस पानी या मिट्टी में जैविक/अकार्बनिक पोषक तत्वों का स्तर है जिसमें उत्पादक निवास कर रहा होता है।[14]
माध्यमिक उत्पादन
द्वितीयक उत्पादन संयंत्रों में संग्रहित ऊर्जा का उपयोग है जिसे उपभोक्ताओं द्वारा स्वयं के बायोमास में परिवर्तित किया जाता है। विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों में उपभोक्ताओं के विभिन्न स्तर होते हैं, सभी शीर्ष उपभोक्ता के साथ समाप्त होते हैं। अधिकांश ऊर्जा पौधों के कार्बनिक पदार्थों में संग्रहित होती है और जब उपभोक्ता इन पौधों को ग्रहण करते हैं तो वे इस ऊर्जा को ग्रहण कर लेते हैं। शाकाहारी और सर्वाहारी में यह ऊर्जा तब मांसाहारियों द्वारा उपभोग की जा सकती है। अधिक मात्रा में ऊर्जा होती है जो प्राथमिक उत्पादन में होती है और अपशिष्ट या कूड़े के रूप में समाप्त होती है, जिसे अपरद कहा जाता है। हानिकारक खाद्य श्रृंखला में बड़ी मात्रा में रोगाणु, मैक्रोइनवर्टेब्रेट्स, मेइओफौना, कवक और जीवाणु सम्मिलित होते हैं। इन जीवों का सेवन सर्वाहारी और मांसाहारी करते हैं और बड़ी मात्रा में द्वितीयक उत्पादन करते हैं।[15] द्वितीयक उपभोक्ता व्यापक रूप से भिन्न हो सकते हैं कि वे उपभोग करने में कितने कुशल हैं।[16] उपभोक्ताओं को दी जा रही ऊर्जा की दक्षता प्रायः 10% होने का अनुमान है।[16]उपभोक्ताओं के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह जलीय और स्थलीय वातावरण में भिन्न होता है।
जलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन
विषमपोषी द्वितीयक उत्पादन में योगदान करते हैं और यह प्राथमिक उत्पादकता और शुद्ध प्राथमिक उत्पादों पर निर्भर करता है।[16]द्वितीयक उत्पादन वह ऊर्जा है जिसका उपयोग शाकाहारी और अपघटक करते हैं और इस प्रकार यह प्राथमिक उत्पादकता पर निर्भर करता है।[16]मुख्य रूप से शाकाहारी और जैव अपघटक जलीय पारिस्थितिक तंत्र में दो मुख्य जैविक स्रोतों ऑटोचथोनस और एलोचथोनस से सभी कार्बन का उपभोग करते हैं[16]ऑटोचथोनस कार्बन पारिस्थितिक तंत्र के भीतर से आता है और इसमें जलीय पौधे, शैवाल और फाइटोप्लांकटन सम्मिलित होते हैं। पारिस्थितिक तंत्र के बाहर से एलोकेथोनस कार्बन अधिकांश पानी में प्रवेश करने वाले स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र से मृत कार्बनिक पदार्थ है।[16]स्ट्रीम पारिस्थितिक तंत्र में, प्रायः 66% वार्षिक ऊर्जा इनपुट को डाउनस्ट्रीम में धोया जा सकता है। शेष ऊर्जा का उपभोग किया जाता है और ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।[17]
स्थलीय वातावरण में माध्यमिक उत्पादन
द्वितीयक उत्पादन को अधिकांशतः पोषी स्तरों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है और यह संबंधों का अध्यन्न करने में उपयोगी हो सकता है, यह दुर्लभ अंतःक्रियाओं पर अधिक बल देता है। उपभोक्ता अधिकांशतः विभिन्न पोषण स्तरों पर भोजन करते हैं।[18] तृतीय पोषी स्तर से ऊपर स्थानांतरित ऊर्जा अपेक्षाकृत महत्वहीन होती है।[18]उपभोक्ता द्वारा ग्रहण किये गए भोजन की मात्रा, उपभोक्ता कितना आत्मसात करता है और मल या मूत्र के रूप में क्या निष्कासित करता है जिसके द्वारा आत्मसात करने की दक्षता व्यक्त की जा सकती है। जबकि ऊर्जा का कुछ भाग श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है और ऊर्जा का अन्य भाग उपभोक्ता में बायोमास की ओर जाता है।[16]दो प्रमुख खाद्य श्रृंखलाएँ हैं- प्राथमिक खाद्य श्रृंखला, ऑटोट्रॉफ़्स से आने वाली ऊर्जा है जो उपभोक्ताओं को दी जाती है और दूसरी प्रमुख खाद्य श्रृंखला तब होती है जब मांसाहारी, शाकाहारी या जैव अपघटक खाते हैं जो ऑटोट्रोफिक ऊर्जा का उपभोग करते हैं।[16]उपभोक्ताओं को प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक उपभोक्ताओं में विभाजित किया गया है। मांसाहारियों में ऊर्जा का अत्यधिक आत्मसात होता है, प्रायः 80% और शाकाहारियों की दक्षता प्रायः 20 से 50% तक कम होती है।[16] प्रणाली में ऊर्जा पशु उत्प्रवास/प्रवासन से प्रभावित हो सकती है। स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में जीवों की गति महत्वपूर्ण होती है।[17]स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में शाकाहारियों द्वारा ऊर्जा व्यय की सीमा ~ 3-7% कम है।[17]कई स्थलीय वातावरणों में ऊर्जा का प्रवाह समान है। शाकाहारियों द्वारा व्यय शुद्ध प्राथमिक उत्पाद की मात्रा में उतार-चढ़ाव सामान्यतः कम होता है। यह झीलों और तालाबों के जलीय वातावरण के विपरीत है जहाँ चरागाहों का व्यय प्रायः ~33% अधिक है।[17]एक्टोथर्म और एंडोथर्म में भिन्न आत्मसात क्षमता होती है।[16]
डेट्रिटिवोर्स
डेट्रिटिवोर्स जैविक पदार्थ का उपभोग करते हैं जो विघटित होते हैं और मांसाहारियों द्वारा उपभोग किये जाते हैं।[16]शिकारी उत्पादकता का संबंध शिकार की उत्पादकता से है। यह पुष्टि करता है कि पारिस्थितिक तंत्र में प्राथमिक उत्पादकता निम्नलिखित सभी उत्पादकता को प्रभावित करती है।[19]
डेट्राइटस पारिस्थितिक तंत्र में कार्बनिक पदार्थों का बड़ा भाग है। समशीतोष्ण जंगलों में जैविक पदार्थ अधिकांश मृत पौधों प्रायः 62% से निर्मित होते हैं।[18]
जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में, पत्ती का पदार्थ जो धाराओं में गिरता है, नम हो जाता है और जैविक पदार्थ को लीच देना प्रारम्भ कर देता है। यह तीव्रता से होता है और रोगाणुओं और अकशेरूकीय को आकर्षित करता है। पत्तियों को मोटे कण कार्बनिक पदार्थ (सीपीओएम) नामक बड़े खण्डों में विभाजित किया जा सकता है।[15]सीपीओएम तीव्रता से रोगाणुओं द्वारा उपनिवेशित होते है। स्ट्रीम पारिस्थितिक तंत्र में द्वितीयक उत्पादन के लिए मेयोफौना अत्यंत महत्वपूर्ण होता है।[15]इस पत्ती की स्तिथि को विभक्त करने और उपनिवेश बनाने वाले सूक्ष्मजीव डेट्रिटिवोर्स के लिए महत्वपूर्ण हैं। डेट्रिटिवोर्स ऊतकों से यौगिकों को मुक्त करके पत्ती के पदार्थ को अधिक खाद्य बनाते हैं, यह अंततः उन्हें नरम करने में सहायता करता है।[15]पत्तियों के सड़ने से नाइट्रोजन कम हो जाती है क्योंकि पत्तियों में सेल्युलोज और लिग्निन को विभक्त करना कठिन होता है। इस प्रकार अपघटन में सहायता के लिए उपनिवेशी रोगाणु नाइट्रोजन लेते हैं। पत्ती का विभक्त होना प्रारंभिक नाइट्रोजन, मौसम और पेड़ों की प्रजातियों पर निर्भर हो सकता है। जब उनके पत्ते झड़ जाते हैं जिससे पेड़ों की प्रजातियों में भिन्नता हो सकती है। इस प्रकार पत्तियों का विभक्त होना भिन्न-भिन्न समय पर होता है, जिसे माइक्रोबियल पापुलेशन का मोज़ेक कहा जाता है।[15]
पारिस्थितिकी तंत्र में प्रजातियों के प्रभाव और विविधता का उनके प्रदर्शन और दक्षता के माध्यम से विश्लेषण किया जा सकता है।[20] इसके अतिरिक्त, धाराओं में द्वितीयक उत्पादन धाराओं में गिरने वाले मलबे से भारी रूप से प्रभावित हो सकता है; कचरे को विस्थापित करने और बहिष्करण के अध्ययन के समय बेंथिक जीवों के बायोमास और प्रचुरता के उत्पादन में अतिरिक्त 47-50% की कमी आई थी।[19]
पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा प्रवाह
अनुसंधान ने प्रदर्शित किया है कि प्राथमिक उत्पादक कार्बन निर्धारण पूर्ण पारिस्थितिक तंत्र में समान दरों पर करते हैं।[14]कार्बन को ऊर्जा के व्यवहार्य स्रोत के रूप में प्रणाली में प्रस्तुत किया गया है, तंत्र जो ऊर्जा के प्रवाह को उच्च ट्रॉफिक स्तरों तक नियंत्रित करते हैं, पारिस्थितिक तंत्र में भिन्न होते हैं। जलीय और स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों के मध्य, ऐसे पैटर्न का प्रमाण किया गया है जो इस भिन्नता के लिए उत्तरदायी हो सकते हैं और उन्हें नियंत्रण के दो मुख्य मार्गों में विभाजित किया गया है जो टॉप-डाउन और बॉटम-अप हैं।[21][22] प्रत्येक मार्ग के भीतर अभिनय तंत्र अंततः समुदाय और ट्राफिक स्तर की संरचना को पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर भिन्न-भिन्न डिग्री तक विनियमित करते हैं।[23] बॉटम-अप नियंत्रणों में ऐसे तंत्र सम्मिलित होते हैं जो संसाधन गुणवत्ता और उपलब्धता पर आधारित होते हैं, जो प्राथमिक उत्पादकता और ऊर्जा के पश्चात के प्रवाह और बायोमास को उच्च ट्राफिक स्तरों पर नियंत्रित करते हैं।[22]टॉप-डाउन नियंत्रण में ऐसे तंत्र सम्मिलित होते हैं जो उपभोक्ताओं द्वारा व्यय पर आधारित होते हैं।[23][22]ये तंत्र ऊर्जा हस्तांतरण की दर को पोषी स्तर से दूसरे पोषी स्तर पर नियंत्रित करते हैं क्योंकि शाकाहारी या परभक्षी निम्न पोषी स्तरों पर भोजन करते हैं।[21]
जलीय बनाम स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र
प्रत्येक प्रकार के पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा के प्रवाह में भिन्नता होती है, जिससे पारिस्थितिक तंत्र के प्रकारों के मध्य भिन्नता प्रमाणित करने में जटिलता उत्त्पन्न होती है। सामान्य अर्थ में, ऊर्जा का प्रवाह तापमान, पानी की उपलब्धता और प्रकाश की उपलब्धता के साथ प्राथमिक उत्पादकता का कार्य होता है।[24] उदाहरण के लिए, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, उत्पादन की उच्च दर सामान्यतः विशाल नदियों और उथली झीलों में गहरी झीलों और स्पष्ट ऊपरी जलधाराओं की तुलना में पाई जाती है।[24]स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, दलदल और उष्णकटिबंधीय वर्षावनों की प्राथमिक उत्पादन दर अधिकतम है, जबकि टुंड्रा और अल्पाइन पारिस्थितिक तंत्रों की न्यूनतम है।[24]प्राथमिक उत्पादन और पर्यावरणीय स्थितियों के मध्य संबंधों ने पारिस्थितिक तंत्र के प्रकारों के भीतर भिन्नता के लिए सहायता की है, जिससे पारिस्थितिकीविदों को यह प्रदर्शित करने की अनुमति प्राप्त होती है कि खेल में विभिन्न नीचे-ऊपर और ऊपर-नीचे नियंत्रणों के कारण स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों की तुलना में जलीय पारिस्थितिक तंत्रों के माध्यम से ऊर्जा अधिक कुशलता से प्रवाहित होती है।[22]
नीचे-ऊपर
ऊर्जा प्रवाह पर नीचे से ऊपर के नियंत्रण की क्षमता पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादकों की पोषण गुणवत्ता, आकार और विकास दर द्वारा निर्धारित की जाती है।[14][21]प्रकाश संश्लेषण पदार्थ सामान्यतः नाइट्रोजन (N) और फास्फोरस (P) से भरपूर होते है और सभी पारिस्थितिक तंत्रों में N और P के लिए उच्च शाकाहारी आवश्यकता को पूर्ण करते है।[25] जलीय प्राथमिक उत्पादन में छोटे, एकल-कोशिका के फाइटोप्लांकटन का प्रभुत्व होता है, जो अधिकतम प्रकाश संश्लेषक पदार्थ से निर्मित होते हैं, जो शाकाहारी जीवों के लिए इन पोषक तत्वों का कुशल स्रोत प्रदान करते हैं।[21]इसके विपरीत, बहु-कोशिकीय स्थलीय पौधों में उच्च कार्बन किन्तु कम पोषक मूल्य की विभिन्न सहायक सेल्यूलोज संरचनाएँ होती हैं।[21]इस संरचनात्मक अंतर के कारण, जलीय प्राथमिक उत्पादकों के समीप स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र के जंगलों और घास के मैदानों की तुलना में जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर प्रति प्रकाश संश्लेषक ऊतक कम बायोमास होता है।[21]जलीय पारिस्थितिक तंत्र में प्रकाश संश्लेषक पदार्थ के सापेक्ष यह कम बायोमास स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र की तुलना में अधिक कुशल टर्नओवर के दर की अनुमति देता है।[21]चूंकि पादप प्लवक का उपयोग शाकाहारियों द्वारा किया जाता है, उनकी वृद्धि और प्रजनन दर विलुप्त हुए बायोमास को पर्याप्त रूप से प्रतिस्थापित करती है और उनके पोषक घने गुणवत्ता के संयोजन के साथ, अधिक से अधिक माध्यमिक उत्पादन का समर्थन करती है।[21]
प्राथमिक उत्पादन को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त कारकों में N और P के इनपुट सम्मिलित हैं, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र में अधिक मात्रा में होते है।[21]ये पोषक तत्व पौधे के विकास को प्रोत्साहित करने में महत्वपूर्ण होते हैं और जब उच्च ट्राफिक स्तरों में पारित हो जाते हैं, तो उपभोक्ता बायोमास और विकास दर को प्रोत्साहित करते हैं।[22][24]यदि इनमें से किसी भी पोषक तत्व की आपूर्ति कम है, तो वे समग्र प्राथमिक उत्पादन को सीमित कर सकते हैं।[15]झीलों के भीतर, P अधिक सीमित पोषक तत्व होता है जबकि N और P दोनों नदियों में प्राथमिक उत्पादन को सीमित करते हैं।[22]इन सीमित प्रभावों के कारण, पोषक तत्व इनपुट संभावित रूप से जलीय पारिस्थितिकी तंत्र के शुद्ध प्राथमिक उत्पादन की सीमाओं को कम कर सकते हैं।[23] जलीय पारिस्थितिकी तंत्र में एलोकेथोनस पदार्थ N और P के साथ-साथ कार्बन अणुओं के रूप में ऊर्जा का प्रमाण देती है जो प्राथमिक उत्पादकों द्वारा सरलता से ग्रहण कर ली जाती है।[15]ग्रेटर इनपुट और पोषक तत्वों की बढ़ी हुई सांद्रता अधिक शुद्ध प्राथमिक उत्पादन दर का समर्थन करती है, जो विनिमय में अधिक से अधिक माध्यमिक उत्पादन का समर्थन करती है।[25]
ऊपर-नीचे
जलीय खाद्य जाल के भीतर उपभोक्ताओं के रोल के कारण टॉप-डाउन तंत्र जलीय प्राथमिक उत्पादकों पर अधिक नियंत्रण रखता है।[23]उपभोक्ताओं के मध्य, शाकाहारी प्राणी प्राथमिक उत्पादकों से उच्च ट्रॉफिक स्तरों में शिकारियों के लिए ऊर्जा के प्रवाह को कम करके ट्रॉफिक कैस्केड के प्रभावों की मध्यस्थता कर सकते हैं।[26] पारिस्थितिक तंत्र में, शाकाहारी विकास और उत्पादक पोषण गुणवत्ता के मध्य सुसंगत संबंध होता है।[25]चूँकि, जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में, प्राथमिक उत्पादकों को स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों की तुलना में चार गुना अधिक दर से शाकाहारियों द्वारा उपभोग किया जाता है।[21]चूँकि इस विषय पर अत्यधिक वाद हुआ है, शोधकर्ताओं ने शाकाहारी नियंत्रण में अंतर को विभिन्न सिद्धांतों के लिए उत्तरदायी माना है, जिसमें उत्पादक से लेकर उपभोक्ता आकार अनुपात और जड़ी-बूटियों की चयनात्मकता सम्मिलित होती है।[7]फाइल लेक सुपीरियर फूड वेब.पीडीएफ थंब 500x500px मीठे पानी का खाद्य जाल प्रत्येक पोषी स्तर के मध्य आकार के अंतर को प्रदर्शित करता है। प्राथमिक उत्पादक छोटी शैवाल कोशिकाएं होते हैं। शाकाहारी छोटे मैक्रो-अकशेरूकीय होते हैं। शिकारी बड़ी मछली होते हैं।[27]प्राथमिक उत्पादकों पर टॉप-डाउन नियंत्रणों की मॉडलिंग से ज्ञात होता है कि ऊर्जा के प्रवाह पर सबसे बड़ा नियंत्रण तब होता है जब उपभोक्ता और प्राथमिक उत्पादक का आकार अनुपात में उच्चतम होता है।[28] जलीय प्रणालियों में एकल पोषी स्तर के भीतर प्राप्त होने वाले जीवों का आकार वितरण स्थलीय प्रणालियों की तुलना में कम है।[21]भूमि पर, उपभोक्ता का आकार उस पौधे की तुलना में छोटा होता है जिसका वह उपभोग करता है, जैसे कि कीट, अधिक बड़ा, जैसे कि अनगुलेट , जबकि जलीय प्रणालियों में, पोषी स्तर के भीतर उपभोक्ता के शरीर का आकार कम भिन्न होता है और पोषी के साथ दृढ़ता से सहसंबद्ध होता है।[21]परिणामस्वरूप, उत्पादकों और उपभोक्ताओं के मध्य आकार का अंतर भूमि की तुलना में जलीय वातावरण में निरंतर बड़ा होता है| जिसके परिणामस्वरूप जलीय प्राथमिक उत्पादकों पर दृढ़ शाकाहारी नियंत्रण होता है।[21]
शाकाहारी जीव कार्बनिक पदार्थों के भाग्य को संभावित रूप से नियंत्रित कर सकते हैं क्योंकि यह खाद्य जाल के माध्यम से चक्रित होता है।[26]संरचनात्मक रक्षा तंत्र (जीव विज्ञान) के पौधों से परहेज करते हुए शाकाहारी प्राणी पौष्टिक पौधों का चयन करते हैं।[21]समर्थन संरचनाओं की भाँति, रक्षा संरचनाएँ पोषक तत्वों की कमी, उच्च कार्बन सेल्यूलोज से निर्मित होती हैं।[26]पौष्टिक खाद्य स्रोतों तक पहुंच शाकाहारी चयापचय और ऊर्जा की आवश्यकता को बढ़ाती है, जिससे प्राथमिक उत्पादकों को अधिक से अधिक विस्थापित किया जा सकता है।[14]जलीय पारिस्थितिक तंत्र में, फाइटोप्लांकटन अत्यधिक पौष्टिक होते हैं और सामान्यतः रक्षा तंत्र का अभाव होता है।[26]इसका परिणाम ऊपर से नीचे तक अधिक नियंत्रण के रूप में होता है क्योंकि भस्म किए गए पौधे के पदार्थ शीघ्रता से प्रणाली में बायोडिग्रेडेबल कचरे के रूप में पुनः उपस्थित हो जाते हैं।[15][26]स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में, प्राथमिक उत्पादक पोषक रूप से कम सघन होते हैं और उनमें रक्षा संरचनाओं के होने की संभावना अधिक होती है।[21]चूंकि शाकभक्षी पौष्टिक रूप से सघन पौधों को पसंद करते हैं और रक्षा संरचनाओं वाले पौधों या पौधों के भागों से प्रतिरक्षण करते हैं, इसलिए पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर बड़ी मात्रा में पौधे बिना उपयोग किये छोड़ दिए जाते हैं।[26]कम गुणवत्ता वाले पौधों की स्तिथि में जड़ी-बूटियों से प्रतिरक्षण का कारण हो सकता है कि क्यों स्थलीय प्रणालियां ऊर्जा के प्रवाह पर निर्बल शीर्ष नीचे नियंत्रण प्रदर्शित करती हैं।[21]
यह भी देखें
- वेब भोजन
- पारिस्थितिक स्टोइकोमेट्री
- ऊर्जा
संदर्भ
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अग्रिम पठन
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- Weiner DR (2000). Models of Nature: Ecology, Conservation and Cultural Revolution in Soviet Russia. U.S.: University of Pittsburgh Press.
