जीवमंडल (Biosphere)

पर्यावरण नोट्स

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जीवमंडल क्या है?

जीवमंडल पृथ्वी पर सभी जीवित चीजें और उनके रहने के स्थान हैं, जिनमें शामिल हैं:

• पेड़ों की जड़ों से लेकर समुद्र की खाइयों तक
• घने वर्षा वनों से लेकर ऊंचे पहाड़ों तक
• यहां तक कि वे संक्रमण क्षेत्र जहां भूमि और जल मिलते हैं

पृथ्वी के मंडल (Spheres):

वैज्ञानिक पृथ्वी की परतों का वर्णन करने के लिए मंडलों का उपयोग करते हैं:

• स्थलमंडल (Lithosphere): ठोस, चट्टानी सतह
• वायुमंडल (Atmosphere): स्थलमंडल के ऊपर हवा की परत
• जलमंडल (Hydrosphere): पृथ्वी का सारा जल

जीवमंडल की विशिष्टता (Uniqueness):

• यह एकमात्र ऐसा मंडल है जिसमें अन्य सभी मंडलों के कुछ हिस्से शामिल हैं।
• जीवन भूमि (स्थलमंडल) पर, हवा में (वायुमंडल) और जल में (जलमंडल) मौजूद है।

जीवमंडल की पहुंच (Biosphere’s Reach):

• ऊपर से नीचे तक लगभग 20 किलोमीटर (12 मील) तक फैला हुआ है।
• अधिकांश जीवन पृथ्वी की सतह से 11 किलोमीटर (6.8 मील) के दायरे में पाया जाता है:
  • समुद्र तल से 6 किलोमीटर (3.75 मील) ऊपर तक
  • समुद्र तल से 500 मीटर (1,640 फीट) नीचे तक

 

जीवमंडल का जन्म और उससे आगे (The Biosphere’s Birth and Beyond)

जीवन की शुरुआती चिंगारी (3.5 अरब वर्ष पहले):

• जीवमंडल की कहानी लगभग 3.5 अरब साल पहले शुरू होती है।
• पहले निवासी: प्रोकैरियोट्स (एककोशिकीय जीव जैसे बैक्टीरिया और आर्किया), जो बिना ऑक्सीजन के पनपे थे।

ऑक्सीजन का उदय:

• कुछ प्रोकैरियोट्स द्वारा किया गया एक क्रांतिकारी परिवर्तन: प्रकाश संश्लेषण।
• इस प्रक्रिया ने शर्करा और ऑक्सीजन बनाने के लिए सूर्य के प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया।
• जैसे-जैसे प्रकाश संश्लेषी जीवन फला-फूला, उन्होंने वातावरण को बदल दिया, इसे ऑक्सीजन से समृद्ध बना दिया।

एक बदली हुई दुनिया:

• ऑक्सीजन युक्त वातावरण ने जटिल जीवन रूपों का मार्ग प्रशस्त किया।
• लाखों प्रकार के पौधे और प्रकाश संश्लेषी जीव उभरे।
• जानवर विकसित हुए, कुछ शाकाहारी पौधों को खाते थे, और अन्य मांसाहारी के रूप में।
• मृत जीवों को विघटित करने और पोषक तत्वों को पुनर्चक्रित करने के लिए बैक्टीरिया और कवक जैसे अपघटक उत्पन्न हुए।

जीवमंडल: एक संतुलित प्रणाली:

• खाद्य जाल जीवमंडल के स्वास्थ्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• मृत पौधे और जानवर सड़कर मिट्टी और महासागरों में वापस पोषक तत्व छोड़ते हैं।
• पौधे इन पोषक तत्वों को अवशोषित कर जीवन चक्र को जारी रखते हैं।
• भोजन और ऊर्जा का यह आदान-प्रदान एक स्वावलंबी और स्व-नियामक जीवमंडल बनाता है।

जीवमंडल बनाम पारिस्थितिकी तंत्र:

• जीवमंडल को अक्सर एकल, बड़े पारिस्थितिकी तंत्र के रूप में देखा जाता है।
• हालांकि, इसे परस्पर जुड़े पारिस्थितिकी तंत्रों के संग्रह के रूप में भी देखा जा सकता है।

जीवमंडल की विशेषताएँ

पदार्थ चक्र बनाम ऊर्जा प्रवाह (Matter Cycle vs. Energy Flow):

• पदार्थ के लिहाज से बंद: कुछ इनपुट/आउटपुट।
• ऊर्जा के संदर्भ में खुला: प्रकाश संश्लेषण सौर ऊर्जा को कैप्चर करता है (130 TW/वर्ष)।
• स्व-नियामक प्रणाली ऊर्जा संतुलन के करीब है।

मुख्य विशेषताएं (Key Features):

• सौर ऊर्जा प्रवाह द्वारा संचालित पदार्थ का निरंतर चक्रण।
• जटिल अणुओं और कोशिकाओं का स्व-पुनरुत्पादन।

जीवन के निर्माण खंड (Building Blocks of Life):

• जल: सभी जीवन के लिए आवश्यक।
• तत्व (CHONPS): कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, सल्फर – जीवन के लिए संरचना, ईंधन और निर्देश प्रदान करते हैं (प्रोटीन, लिपिड, कार्ब्स, न्यूक्लिक एसिड)।

ऊर्जा प्रवाह (Energy Flow):

• जीवों की संरचना को बनाए रखने के लिए आवश्यक (फॉस्फेट बंध उत्पादन/विभाजन)।

कोशिकीय जीवन (Cellular Life):

• सभी जीव कोशिकीय होते हैं।
• न्यूक्लिक एसिड आनुवंशिक जानकारी को संग्रहीत और संचारित करते हैं।
• आसपास की झिल्ली संरचना एक सामान्य विशेषता है।

कृत्रिम जीवमंडल (Artificial Biospheres):

कृत्रिम जैवमंडल

कृत्रिम जैवमंडल पृथ्वी के जैवमंडल को दोहराने के लिए डिज़ाइन किए गए स्व-निहित सिस्टम हैं। इनका उद्देश्य एक बंद पारिस्थितिकी तंत्र बनाना है जहां जीवित जीव एक दूसरे और उनके भौतिक वातावरण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इन प्रणालियों का उपयोग अक्सर शोध कार्यों के लिए किया जाता है, पारिस्थितिकी तंत्रों की जटिलताओं और पृथक वातावरण में जीवन को बनाए रखने की क्षमता का अध्ययन किया जाता है।

कृत्रिम जैवमंडलों के कुछ प्रमुख उदाहरण इस प्रकार हैं:

• बायोस्फियर 2: संयुक्त राज्य अमेरिका के एरिजोना में स्थित, बायोस्फियर 2 अब तक बनाया गया सबसे बड़ा बंद पारिस्थितिकी तंत्र है। 1980 के दशक के अंत में निर्मित, इसमें वर्षावन, महासागर और सवाना जैसे कई बायोम शामिल थे, साथ ही मानव निवासी भी थे जिन्होंने ऐसे सिस्टम की दीर्घकालिक व्यवहार्यता का अध्ययन करने वाले शोध प्रयोगों में भाग लिया।
• BIOS सुविधाएं: क्रास्नोयार्स्क, साइबेरिया में इंस्टीट्यूट ऑफ बायोफिजिक्स ने 1960 और 1970 के दशक के दौरान BIOS सुविधाओं (BIOS-1, BIOS-2, और BIOS-3) की एक श्रृंखला का संचालन किया। ये छोटे पैमाने की बंद प्रणालियाँ अंतरिक्ष वातावरण में मानव जीवन की स्थिरता का अध्ययन करने पर केंद्रित थीं।
• बायोस्फियर J: इस जापानी प्रयोग का उद्देश्य चंद्र या मंगल ग्रह के उपनिवेशों के लिए एक बंद पारिस्थितिकी तंत्र विकसित करना था। इसमें विभिन्न पौधे और जानवर शामिल थे और पानी और हवा जैसे संसाधनों के पुनर्चक्रण की जांच की गई थी।
• MELiSSA: यूनिवर्सिटैट ऑटोनोमा डे बार्सिलोना में माइक्रो-इकोलॉजिकल लाइफ सपोर्ट सिस्टम अल्टरनेटिव (MELiSSA) परियोजना अंतरिक्ष मिशनों में मानव जीवन समर्थन के लिए एक बंद-लूप प्रणाली विकसित करने पर केंद्रित है। यह विभिन्न सूक्ष्मजीवों का उपयोग कचरे को पुनर्चक्रित करने और ऑक्सीजन और भोजन जैसे आवश्यक तत्वों का उत्पादन करने के लिए करता है।

जीवमंडल का महत्व (Importance of the Biosphere):

• पृथ्वी पर जीवन का समर्थन करता है: जीवमंडल सभी जीवित चीजों के जीवित रहने के लिए आवश्यक परिस्थितियां प्रदान करता है।
• जैव विविधता को बढ़ावा देता है: पौधों और जानवरों के विविध जीवन जीवमंडल के पारिस्थितिकी तंत्रों के भीतर पनपते हैं।
• सतत खाद्य स्रोत: जीवमंडल भोजन का एक प्राकृतिक और नवीकरणीय स्रोत प्रदान करता है।

जैव विविधता (Biodiversity):

• जैव विविधता का तात्पर्य पृथ्वी पर जैविक जीवों की विशाल श्रृंखला से है।

संतुलन बनाए रखना (Maintaining Balance):

• जीवमंडल पृथ्वी की जीवन रक्षा प्रणाली के रूप में कार्य करता है:
  • वायु संरचना (ऑक्सीजन का स्तर) को नियंत्रित करना
  • स्वस्थ मिट्टी का रखरखाव
  • जल चक्र का प्रबंधन

जीवमंडल के लिए खतरे (Threats to the Biosphere):

• वनों की कटाई और जीवाश्म ईंधन जलाने जैसी मानवीय गतिविधियाँ जीवमंडल के संतुलन को बाधित कर सकती हैं।
  • कम ऑक्सीजन का स्तर
  • कार्बन डाइऑक्साइड का बढ़ा हुआ स्तर
  • तेल रिसाव और औद्योगिक कचरे से जल प्रदूषण

जीवमंडल का भविष्य (The Future of the Biosphere):

• अन्य जीवित चीजों के साथ हमारा संपर्क जीवमंडल के स्वास्थ्य को निर्धारित करता है।
• प्राकृतिक संसाधनों का असतत उपयोग जीवमंडल को नुकसान पहुंचा सकता है।

संयुक्त राष्ट्र द्वारा स्थापित माब कार्यक्रम (MAB Programme):

• 1970 के दशक में सतत विकास को बढ़ावा देने के लिए शुरू किया गया।
• जैवमंडल रिज़र्व का एक नेटवर्क प्रबंधित करता है (दुनिया भर में 738)।
• मनुष्यों और पर्यावरण के बीच संतुलित संबंध बनाने का लक्ष्य।

बायोस्फीयर से संबंधित नवीनतम शब्द

यहाँ बायोस्फीयर अनुसंधान से संबंधित कुछ नवीनतम उभरते शब्द दिए गए हैं:

1.क्रायोस्फीयर-बायोस्फीयर अंतःक्रिया (Cryosphere-Biosphere Interactions):

क्रायोस्फीयर-बायोस्फीयर अंतःक्रिया पृथ्वी के जमे हुए क्षेत्रों (क्रायोस्फीयर) और बायोस्फीयर के बीच जटिल और परस्पर जुड़े संबंधों को संदर्भित करती है, जिसमें सभी जीवित जीव और उनके आसपास का वातावरण शामिल होता है।

यहाँ इन अंतःक्रियाओं के कुछ प्रमुख उदाहरण दिए गए हैं:

क्रायोस्फीयर का बायोस्फीयर पर प्रभाव:

• जलवायु को विनियमित करना:
  • बर्फ और बर्फ एक बड़े हिस्से को आने वाले सौर विकिरण को वापस अंतरिक्ष में परावर्तित कर देते हैं, पृथ्वी के समग्र एल्बिडो में योगदान देते हैं और वैश्विक तापमान पैटर्न को प्रभावित करते हैं।
  • पिघलते ग्लेशियर और बर्फ की चादरें मीठे पानी को महासागरों में छोड़ती हैं, जो महासागर धाराओं और वैश्विक जलवायु पैटर्न को प्रभावित करती हैं।
• पारिस्थितिकी तंत्र को आकार देना:
  • मौसमी बर्फ का आवरण पौधों और जानवरों के लिए इन्सुलेशन प्रदान करता है, उनके अस्तित्व और वितरण को प्रभावित करता है।
  • ग्लेशियर और बर्फ की चादरें अद्वितीय आवास बनाती हैं और पौधों और जानवरों की प्रजातियों के वितरण को प्रभावित करती हैं।
  • पिघलती पर्माफ्रॉस्ट पोषक तत्वों और कार्बनिक पदार्थों को छोड़ सकती है, संभावित रूप से आस-पास के पारिस्थितिकी तंत्रों की संरचना को बदल सकती है।
• पशु व्यवहार को प्रभावित करना:
  • ध्रुवीय भालू शिकार और प्रजनन के लिए समुद्री बर्फ पर निर्भर करते हैं, और समुद्री बर्फ की सीमा में परिवर्तन उनकी आबादी को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकते हैं।
  • प्रवासी पक्षी अपने प्रवासन पैटर्न के लिए संकेतों के रूप में बर्फ और बर्फ के आवरण में मौसमी परिवर्तन का उपयोग करते हैं।

बायोस्फीयर का क्रायोस्फीयर पर प्रभाव:

• कार्बन भंडारण:
  • पर्माफ्रॉस्ट और जमी हुई मिट्टी भारी मात्रा में कार्बन जमा करती है। तापमान और वनस्पति आवरण में परिवर्तन इस कार्बन को वापस वातावरण में छोड़ सकते हैं, जिससे जलवायु परिवर्तन में तेजी आ सकती है।
• एल्बिडो में परिवर्तन:
  • जंगल की आग और मानवीय गतिविधियों से निकलने वाली धूल और कालिख बर्फ और बर्फ पर जम सकते हैं, जिससे उनका एल्बिडो कम हो जाता है और पिघलना तेज हो जाता है।
• सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाएं:
  • क्रायोस्फीयर में सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थों के टूटने में भूमिका निभाते हैं, पोषक तत्वों के चक्रण और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को प्रभावित करते हैं।

2.माइक्रोबायोम-मध्यस्थित बायोगियोकेमिकल चक्र (Microbiome-Mediated Biogeochemical Cycles) :

यह शब्द कार्बन, नाइट्रोजन और सल्फर चक्रण जैसे बायोगियोकेमिकल चक्रों को चलाने में माइक्रोबियल समुदायों की महत्वपूर्ण भूमिका को उजागर करता है। इन माइक्रोबियल प्रक्रियाओं को समझना पर्यावरणीय परिवर्तनों की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.बायोस्फीयर पुनर्स्थापना के लिए सिंथेटिक जीवविज्ञान (Synthetic Biology for Biosphere Restoration):

यह क्षेत्र उन सूक्ष्मजीवों और जीवों को इंजीनियर करने के लिए सिंथेटिक जीव विज्ञान तकनीकों का उपयोग करता है जो सक्रिय रूप से खराब पारिस्थितिकी तंत्रों को पुनर्स्थापित कर सकते हैं और जैव विविधता को बढ़ा सकते हैं।

4.मेटाजीनोमिक्स और मेटाप्रोटिओमिक्स (Metagenomics and Metaproteomics) :

ये उन्नत तकनीकें पर्यावरणीय नमूनों (जैसे पानी या मिट्टी) के सामूहिक जीनोम और प्रोटीन प्रोफाइल का विश्लेषण करती हैं, जो बायोस्फीयर के भीतर माइक्रोबियल समुदायों की कार्यात्मक विविधता और चयापचय क्षमता में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान करती हैं।

5.बायोचार:

कार्बनिक पदार्थों से निर्मित यह चारकोल जैसी सामग्री जलवायु परिवर्तन को कम करने के लिए एक संभावित उपकरण के रूप में लोकप्रियता प्राप्त कर रही है। बायोचार मिट्टी में कार्बन को अलग कर सकता है, मिट्टी की उर्वरता में सुधार कर सकता है और जैव विविधता को बढ़ा सकता है।

6.पर्यावरणीय डीएनए (ईडीएनए)  (Environmental DNA (eDNA)):

यह तकनीक विशिष्ट जीवों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए पानी या मिट्टी जैसे पर्यावरणीय नमूनों का विश्लेषण करती है, जो जैव विविधता की निगरानी और पारिस्थितिकी तंत्र अनुसंधान के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि प्रदान करती है।

ये शब्द बायोस्फीयर अनुसंधान के नवीनतम विकास और फोकस क्षेत्रों में से कुछ का प्रतिनिधित्व करते हैं। वे पृथ्वी की जीवित प्रणालियों के जटिल संबंधों और पर्यावरणीय चुनौतियों का समाधान करने और एक स्थायी भविष्य को बढ़ावा देने के लिए चल रहे प्रयासों को उजागर करते हैं।