उत्पादकता (पारिस्थितिकी)

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पारिस्थितिकी में, उत्पादकता शब्द एक पारिस्थितिकी तंत्र में बायोमास (पारिस्थितिकी) के उत्पादन की दर को संदर्भित करता है, सामान्यतः द्रव्यमान प्रति मात्रा (इकाई सतह) प्रति इकाई समय की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, जैसे ग्राम प्रति वर्ग मीटर प्रति दिन (g m−2 d−1) होता है। द्रव्यमान की इकाई शुष्क पदार्थ या उत्पन्न कार्बन आधारित जीवन के द्रव्यमान से संबंधित होती है। स्वपोषी की उत्पादकता, जैसे कि पौधे, को प्राथमिक उत्पादकता कहा जाता है, जबकि परपोषी की उत्पादकता, जैसे कि जानवरों को, माध्यमिक उत्पादकता कहा जाता है।[1] एक पारिस्थितिकी तंत्र की उत्पादकता पोषक तत्वों की उपलब्धता, तापमान और पानी की उपलब्धता सहित कई कारकों से प्रभावित होती है। पारिस्थितिक उत्पादकता को समझना महत्वपूर्ण होता है क्योंकि यह इस बात की अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि पारिस्थितिक तंत्र कैसे कार्य करते हैं और किस स्थति तक वे जीवन का समर्थन कर सकते हैं।[2] उत्पादकता को सामान्यतः दो श्रेणियों प्राथमिक उत्पादकता और द्वितीयक उत्पादकता में विभाजित किया जाता है।

प्राथमिक उत्पादन

Main article: प्राथमिक उत्पादन

प्राथमिक उत्पादन अकार्बनिक यौगिक अणुओं से कार्बनिक यौगिक पदार्थो का संश्लेषण होता है। अधिकांश पारिस्थितिक तंत्रों में प्राथमिक उत्पादन प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया से प्रभावित होता है, जिसमें जीव सूर्य के प्रकाश से, H2O और CO2 कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण करते हैं |[3] जलीय प्राथमिक उत्पादकता जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में कार्बनिक पदार्थों के उत्पादन को संदर्भित करती है, जिसमे फाइटोप्लांकटन, जलीय पौधे और शैवाल, जिसमें महासागर, झीलें और नदियाँ सम्मलित होती हैं। स्थलीय प्राथमिक उत्पादकता कार्बनिक पदार्थ के उत्पादन को संदर्भित करती है जो स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र जैसे जंगलों, घास के मैदानों और आर्द्रभूमि में होती है।

प्राथमिक उत्पादन को शुद्ध प्राथमिक उत्पादन (NPP) और सकल प्राथमिक उत्पादन (GPP) में बांटा जाता है। सकल प्राथमिक उत्पादन प्राथमिक उत्पादकों द्वारा कार्बनिक अणुओं में अवशोषित किए गए सभी कार्बन को मापता है।[4] शुद्ध प्राथमिक उत्पादन प्राथमिक उत्पादकों द्वारा कार्बनिक अणुओं को मापता है। शुद्ध प्राथमिक उत्पादन भी प्राथमिक उत्पादकों द्वारा कार्बनिक अणुओं में अवशोषित कार्बन की मात्रा को मापता है, लेकिन इसमें कार्बनिक अणु सम्मलित नहीं होते हैं जो इन जीवों द्वारा सेलुलर श्वसन जैसी जैविक प्रक्रियाओं के लिए फिर से टूट जाते हैं।[5] NPP की गणना के लिए उपयोग किया जाने वाला सूत्र शुद्ध प्राथमिक उत्पादन = सकल प्राथमिक उत्पादन - श्वसन होता है।

प्राथमिक उत्पादक

फोटोऑटोट्रॉफ़्स

वे जीव जो कार्बन स्थिरीकरण के लिए प्रकाश ऊर्जा पर निर्भर करते हैं, और इस प्रकार प्राथमिक उत्पादन में भाग लेते हैं, उन्हें फोटोऑटोट्रॉफ़्स कहा जाता है।[6] फोटोऑटोट्रॉफ़्स वृक्ष के जीवन चक्र के बाहर उपस्थित होते हैं। कई जीवाण्विक टैक्सा को फोटोऑटोट्रॉफ़िक जैसे साइनोजीवाणु के रूप में जाना जाता है[7] और कुछ स्यूडोमोनडोटा (पूर्व में प्रोटीजीवाणु)।[8] यूकेरियोटिक जीवों ने एंडोसिम्बायोटक संबंधों से प्राप्त प्लास्टिड के विकास के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण में भाग लेने की क्षमता प्राप्त करते है।[9] आर्कियोप्लास्टिडा, जिसमें लाल शैवाल, हरे शैवाल और पौधे सम्मलित होते हैं, ने अल्फाप्रोटोजीवाणु के साथ एक प्राचीन एंडोसिम्बायोटिक संबंध से उत्पन्न क्लोरोप्लास्ट विकसित करते हैं।[10] फोटोऑटोट्रॉफ़ होने के साथ-साथ पौधों की उत्पादकता, आसपास के वातावरण से लवणता और अजैविक तनाव जैसे कारकों पर भी निर्भर करती है।[11] अन्य यूकेरियोटिक फोटोऑटोट्रॉफ़िक जीव एसएआर सुपरग्रुप (जिसमें स्ट्रैमेनोपाइल, अल्विओलेट और राइज़रिया सम्मलित होते है) के भीतर उपस्थित होते हैं। SAR क्लैड में जीवों ने प्लास्टिड्स विकसित कियें हैं जो हरे शैवाल और/या लाल शैवाल के साथ द्वितीयक या तृतीयक एंडोसिम्बायोटिक संबंधों के माध्यम से विकसित होते हैं।[12] SAR क्लैड में कई जलीय और समुद्री प्राथमिक उत्पादक जैसे केल्प, डायटम और डाइनोफ्लैगलेट्स सम्मलित होते हैं।[12]

लिथोऑटोट्रॉफ़्स

प्राथमिक उत्पादन की दूसरी प्रक्रिया को लिथोऑटोट्रॉफी कहते है। लिथोऑटोट्रॉफ़ कार्बन को कम करने और प्राथमिक उत्पादन में भाग लेने के लिए हाइड्रोजन गैस, हाइड्रोजन सल्फाइड, मीथेन या लौह आयन जैसे कम रासायनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं। लिथोऑटोट्रॉफ़िक जीव प्रोकैरियोटिक होते हैं और जीवाणु और आर्किया डोमेन दोनों के सदस्यों द्वारा प्रस्तुत किए जाते हैं।[13] प्रकाश की अनुपस्थिति में पारिस्थितिक तंत्र में संभव प्राथमिक उत्पादन का एकमात्र रूप लिथोऑटोट्रॉफी होता है, जैसे कि भूजल पारिस्थितिकी तंत्र,[14] हाइपोथर्मल वेंट पारिस्थितिकी तंत्र,[15] मृदा पारिस्थितिक तंत्र,[16] और गुफा पारिस्थितिक तंत्र यह सब लिथोऑटोट्रॉफी के उदाहरण होते है।[17]

माध्यमिक उत्पादन

माध्यमिक उत्पादन एक प्रणाली में विषमपोषी (उपभोक्ता) जीवों के बायोमास की पीढ़ी होती है। यह पोषी स्तरों के बीच कार्बनिक पदार्थों के स्थानान्तरण द्वारा संचालित होता है, और अवशोषित भोजन के उपयोग के माध्यम से बनाए गए नए ऊतकों की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है। माध्यमिक उत्पादन को कभी-कभी मात्र शाकाहारी उपभोक्ताओं द्वारा प्राथमिक उत्पादकों के उपभोग को सम्मलित करने के लिए परिभाषित किया जाता है[18] (तृतीयक उत्पादन में मांसाहारी उपभोक्ताओं को संदर्भित किया जाता है),[19] लेकिन इसे सामान्यतः हेटरोट्रॉफ़्स द्वारा सभी बायोमास पीढ़ी को सम्मलित करने के लिए परिभाषित किया जाता है।[1]

द्वितीयक उत्पादन के लिए उत्तरदायी जीवों में जानवर, प्रोटिस्ट, कवक और कई जीवाणु सम्मलित होते हैं।

माध्यमिक उत्पादन का अनुमान कई अलग-अलग ढंग से लगाया जा सकता है, जिसमें वृद्धि योग, निष्कासन योग, तात्कालिक वृद्धि विधि और एलन वक्र विधि सम्मलित होती हैं।[20] इन विधियों के बीच का चुनाव प्रत्येक की मान्यताओं और अध्ययन के तहत पारिस्थितिकी तंत्र पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, क्या पीढ़ीगत समूह को अलग किया जाना चाहिए, क्या रैखिक मृत्यु दर को माना जा सकता है और क्या जनसंख्या वृद्धि घातीय होती है।

शुद्ध पारिस्थितिक तंत्र उत्पादन को सकल प्राथमिक उत्पादन (GPP) और पारिस्थितिक तंत्र श्वसन के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है।[21] शुद्ध पारिस्थितिक तंत्र उत्पादन की गणना करने का सूत्र NEP = GPP - श्वसन (स्वपोषी द्वारा) - श्वसन (विषमपोषी द्वारा) होता है।[22] NPP और NEP के बीच मुख्य अंतर यह होता है कि NPP मुख्य रूप से ऑटोट्रोफिक उत्पादन पर केन्द्रित होता है, जबकि एनईपी पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य पहलुओं के योगदान को कुल कार्बन बजट में सम्मलित करता है।[23]

उत्पादकता

उत्पादकता घटने के क्रम में पारिस्थितिक तंत्रों की सूची निम्नलिखित है।

निर्माता बायोमास उत्पादकता (gC/m²/yr)
दलदल और दलदल 2,500
कोरल रीफ्स 2,000
अल्गल बेड 2,000
नदी के किनारे 1,800
शीतोष्ण वन 1,250
खेती की भूमि 650
टुंड्रास 140
खुला सागर 125

प्रजाति विविधता और उत्पादकता संबंध

पारिस्थितिकी में पौधों की उत्पादकता और जैव विविधता के बीच का संबंध पारिस्थितिकी में एक महत्वपूर्ण विषय होता है, यद्दपि यह दशकों से विवादास्पद रहा है। उत्पादकता और प्रजातियों की विविधता दोनों अन्य चर जैसे कि जलवायु, पारिस्थितिकी तंत्र प्रकार और भूमि उपयोग की तीव्रता से सीमित होते हैं।[24] पौधों की विविधता और पारिस्थितिक तंत्र की कार्यप्रणाली के बीच संबंध पर कुछ शोध हुए है जिनके के अनुसार जिससे यह पता चलता है कि प्रजातियों की विविधता बढ़ने से उत्पादकता बढ़ती है।[25] इसका एक तर्क यह है कि जैसे-जैसे प्रारंभ में उपस्थित प्रजातियों की संख्या बढ़ती है, वैसे-वैसे एक अत्यधिक उत्पादक प्रजाति की अन्वेषण संभावना बढ़ जाती है।[25][26]

अन्य शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि एक पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर प्रजातियों की विविधता और उत्पादकता के बीच संबंध एकरूप होते है।[27] उदाहरण के लिए, यूरोप में घास के मैदानों के पारिस्थितिक तंत्र पर 1999 के एक अध्ययन में पाया गया कि बढ़ती प्रजातियों की विविधता ने प्रारंभ में उत्पादकता में वृद्धि की लेकिन धीरे-धीरे विविधता के मध्यवर्ती स्तरों पर इसका स्तर कम हो गया था।[28] हाल ही में, विभिन्न पारिस्थितिक तंत्र प्रकारों से 44 अध्ययनों के एक मेटा-विश्लेषण ने पाया गया कि विविधता और उत्पादन के बीच संपर्क एक अध्ययन को छोड़कर सभी में एकरूप होती है।[29]

मानव संपर्क

मानवजनित गतिविधियों (मानव गतिविधियों) ने कई पारिस्थितिक तंत्रों की उत्पादकता और बायोमास को प्रभावित किया है। इन गतिविधियों के उदाहरणों में आवास संशोधन, मीठे पानी की खपत, उर्वरकों के कारण पोषक तत्वों में वृद्धि, और कई अन्य सम्मलित होते हैं।[30] बढ़े हुए पोषक तत्व जलाशयों में शैवाल प्रस्फुटन को उत्तेजित कर सकते हैं, प्राथमिक उत्पादन बढ़ा सकते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र को कम स्थिर बना सकते हैं।[31] यह द्वितीयक उत्पादन को बढ़ाता है और खाद्य श्रृंखला में एक ट्रॉफिक कैस्केड प्रभाव उत्त्पन्न करता है, अंततः समग्र पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकता में वृद्धि करता है।[32]

यह भी देखें

संदर्भ

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