पारिस्थितिकी तंत्र, खाद्य श्रृंखलाएँ और जैव विविधता

परिचय

पारिस्थितिकी तंत्र (Ecosystem), खाद्य श्रृंखलाएँ (Food Chains) और जैव विविधता (Biodiversity) का अध्ययन पर्यावरण विज्ञान की आधारशिला है और सीजीपीएससी (CGPSC) पेपर 1 सामान्य अध्ययन पाठ्यक्रम में इसका एक प्रमुख स्थान है। अकेले 2019 और 2024 की सीजीपीएससी परीक्षाओं में इस उप-विषय से छह प्रश्न पूछे गए हैं, जो इस बात की पुष्टि करता है कि छत्तीसगढ़ लोक सेवा आयोग इसे एक उच्च-उपज वाला और बार-बार पूछा जाने वाला क्षेत्र मानता है। प्रश्नों का दायरा मूलभूत शब्दावली से — जैसे कि प्रजाति (Species) को क्या परिभाषित करता है या पारिस्थितिकी तंत्र में हरे पौधों की क्या भूमिका है — लेकर बौद्धिक इतिहास के प्रश्नों तक फैला हुआ है, जैसे कि "जैव विविधता" शब्द किसने गढ़ा या वह ऐतिहासिक संरक्षण पाठ किसने लिखा जिसने कीटनाशकों के साथ दुनिया के संबंध को बदल दिया। यह व्यापकता आपको कुछ महत्वपूर्ण बताती है: सीजीपीएससी स्वयं को पाठ्यपुस्तकीय आरेखों तक सीमित नहीं रखता। यह उन अभ्यर्थियों को पुरस्कृत करता है जो एक साथ ही लोगों, मील के पत्थरों, संस्थागत ढाँचों और जीवित प्रणालियों के कार्यात्मक तर्क को समझते हैं।

छत्तीसगढ़ स्वयं भारत के सबसे पारिस्थितिक रूप से महत्वपूर्ण राज्यों में से एक है। राज्य लगभग 1,35,192 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में फैला है और इसका लगभग 44 प्रतिशत भौगोलिक क्षेत्र वनाच्छादित है — जो भारतीय राज्यों में सबसे अधिक अनुपातों में से एक है। यह राज्य बाघों, हाथियों, जंगली भैंसों, विशालकाय गिलहरियों, पहाड़ी मैनाओं और इसकी 42 मान्यता प्राप्त जनजातीय समुदायों द्वारा उपयोग किए जाने वाले औषधीय पौधों की असाधारण विविधता का घर है। अचानकमार-अमरकंटक बायोस्फीयर रिज़र्व (Achanakmar-Amarkantak Biosphere Reserve) छत्तीसगढ़ और मध्य प्रदेश को जोड़ता है और यूनेस्को (UNESCO) के मैन एंड बायोस्फीयर (Man and Biosphere) कार्यक्रम के तहत मान्यता प्राप्त है। इंद्रावती टाइगर रिज़र्व (Indravati Tiger Reserve), उदंती-सीतानदी टाइगर रिज़र्व (Udanti-Sitanadi Tiger Reserve) और नवीनतम रूप से अधिसूचित गुरु घासीदास–तामोर पिंगला टाइगर रिज़र्व (Guru Ghasidas–Tamor Pingla Tiger Reserve) राज्य के भीतर संरक्षण के मील के पत्थर हैं। इसलिए, सीजीपीएससी अभ्यर्थी के लिए पारिस्थितिकी तंत्र और जैव विविधता को समझना कोई अमूर्त शैक्षणिक अभ्यास नहीं है — यह उस भूमि की व्याख्या है जिसका प्रशासन अभ्यर्थी एक दिन कर सकता है।

यह अध्याय निम्नलिखित विषयों को कवर करता है: पारिस्थितिकी तंत्रों की संरचना और कार्यप्रणाली (संरचना, ऊर्जा प्रवाह, पोषक तत्व चक्रण); खाद्य श्रृंखलाएँ, खाद्य जाल और पोषण स्तर; जैव विविधता के तीन आयाम (आनुवंशिक, प्रजातीय, पारिस्थितिकी तंत्र); हॉटस्पॉट (Hotspots) का भूगोल और सिद्धांत; पारिस्थितिकी और जैव विविधता विज्ञान का बौद्धिक इतिहास, जिसमें वे प्रमुख व्यक्ति शामिल हैं जिनका परीक्षा में परीक्षण किया गया है; वैश्विक और विशेष रूप से भारतीय पैमाने पर जैव विविधता के लिए खतरे; और संरक्षण को नियंत्रित करने वाले अंतर्राष्ट्रीय एवं राष्ट्रीय कानूनी ढाँचे। ये सभी क्षेत्र इस उप-विषय के लिए सूचीबद्ध पाठ्यक्रम बिंदुओं और ऐतिहासिक रूप से सीजीपीएससी प्रश्नों द्वारा मांगे गए तर्क के प्रकार से सीधे जुड़ते हैं। वास्तविक पीवाईक्यू (PYQs) से हल किए गए उदाहरण बाद में अध्याय में सिद्धांत को परीक्षा अभ्यास से जोड़ने के लिए दिए गए हैं।

इस उप-विषय के पाठ्यक्रम बिंदु व्यापक और आपस में जुड़े हुए हैं: वे प्राथमिक फोकस के रूप में पारिस्थितिकी तंत्र, खाद्य श्रृंखलाएँ और जैव विविधता को शामिल करते हैं, लेकिन जलवायु परिवर्तन और ग्लोबल वार्मिंग, प्रदूषण और अपशिष्ट प्रबंधन, संरक्षण कानून और संरक्षित क्षेत्र, तथा सतत विकास और नवीकरणीय ऊर्जा से भी जुड़ते हैं। एक अच्छी तरह से तैयार अभ्यर्थी इन्हें पाँच अलग-अलग विषयों के रूप में नहीं, बल्कि एक ही कहानी के पाँच अध्यायों के रूप में देखता है — वह कहानी कि कैसे जीवित प्रणालियाँ कार्य करती हैं, मानवीय गतिविधि उन्हें कैसे बाधित करती है, और स्थानीय, राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर संस्थाएँ क्षति को सुधारने का प्रयास कैसे करती हैं। छत्तीसगढ़ की पारिस्थितिकी इनमें से प्रत्येक अध्याय में व्याप्त है: राज्य के वन कार्बन को अवशोषित करते हैं (जलवायु से जुड़ते हुए), इसकी नदियाँ अपशिष्ट और खनिज निस्सरण का सामना करती हैं (जल प्रदूषण से जुड़ते हुए), इसके वन्यजीव अभ्यारण्य संरक्षण कानून और स्थानीय आजीविका वार्ता दोनों को आधार प्रदान करते हैं (संरक्षित क्षेत्रों और सतत विकास से जुड़ते हुए), और इसकी असाधारण वन-आधारित अर्थव्यवस्था — तेंदू पत्ता संग्रह से लेकर बाँस शिल्प तक — लाखों नागरिकों के लिए सतत भूमि उपयोग को एक जीवंत दैनिक वास्तविकता बनाती है।

निम्नलिखित नोट्स उस पाठक के लिए लिखे गए हैं जिसकी पारिस्थितिकी में कोई पूर्व पृष्ठभूमि नहीं है। प्रत्येक अवधारणा को मूल सिद्धांतों से निर्मित किया गया है, प्रत्येक तकनीकी शब्द को उपयोग से पहले परिभाषित किया गया है, और प्रत्येक अमूर्तता को — जहाँ भी संभव हो — छत्तीसगढ़ के अपने परिदृश्य से लिए गए उदाहरण में आधारित किया गया है।

मूल अवधारणाएँ और आधारभूत सिद्धांत

इस विषय पर किसी भी परीक्षा प्रश्न पर तर्क करने से पहले, आपको एक सटीक शब्दावली की आवश्यकता है। पारिस्थितिकी ऐसे शब्दों से भरी है जिनका सामान्य लेखन में ढीले ढंग से उपयोग किया जाता है लेकिन प्रतियोगी परीक्षाओं में कठोरता से परीक्षण किया जाता है। यह खंड बाद के विश्लेषण में उपयोग करने से पहले प्रत्येक प्रमुख शब्द को स्पष्ट रूप से परिभाषित करता है।

पारिस्थितिकी (Ecology): जीवित जीवों और उनके भौतिक पर्यावरण के बीच, तथा स्वयं जीवों के बीच संबंधों का वैज्ञानिक अध्ययन। यह शब्द ग्रीक ओइकोस (oikos - घर) से लिया गया है और इसे 1869 में जर्मन जीवविज्ञानी अर्न्स्ट हेकेल (Ernst Haeckel) ने लोकप्रिय बनाया।

पारिस्थितिकी तंत्र (Ecosystem): प्रकृति की एक कार्यात्मक इकाई जिसमें किसी क्षेत्र के सभी जीवित जीव (जैविक समुदाय) एक-दूसरे के साथ और अजैविक (निर्जीव) घटकों — मृदा, जल, वायु, प्रकाश, तापमान — के साथ एक प्रणाली के रूप में अंतःक्रिया करते हैं। यह शब्द 1935 में ब्रिटिश पारिस्थितिकीविद् सर आर्थर जॉर्ज टैन्सले (Sir Arthur George Tansley) द्वारा गढ़ा गया था। टैन्सले ने जीवों और उनके भौतिक पर्यावरण को एक एकल, अविभाज्य प्रणाली के रूप में मानने पर जोर दिया।

बायोम (Biome): वनस्पतियों और जीवों का एक बड़ा प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला समुदाय जो जलवायु द्वारा परिभाषित एक प्रमुख आवास पर कब्जा करता है — उष्णकटिबंधीय वर्षावन, सवाना, घासस्थल, मरुस्थल, समशीतोष्ण वन, बोरियल वन (टैगा), और टुंड्रा मुख्य बायोम हैं। बायोम पारिस्थितिकी तंत्रों की तुलना में व्यापक होते हैं; एक एकल बायोम में हजारों पारिस्थितिकी तंत्र हो सकते हैं।

आवास (Habitat): वह भौतिक स्थान या पर्यावरण जिसमें कोई जीव रहता है — जीव का "पता।" यह उन भौतिक कारकों (ऊँचाई, तापमान, सब्सट्रेट, नमी) के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है जो स्थान की विशेषता बताते हैं।

पारिस्थितिक निकेत या आला (Niche): पारिस्थितिकी तंत्र में एक जीव की कार्यात्मक भूमिका — वह क्या खाता है, उसे क्या खाता है, वह कहाँ रहता है, वह कैसे अंतःक्रिया करता है। निकेत जीव का "पेशा" है, जबकि आवास उसका "पता" है। दो प्रजातियाँ एक ही स्थान पर एक ही निकेत पर स्थायी रूप से कब्जा नहीं कर सकतीं (प्रतिस्पर्धी अपवर्जन सिद्धांत (Competitive Exclusion Principle), जिसे जॉर्जी गॉज़ (Georgiy Gause) ने प्रतिपादित किया)।

प्रजाति (Species): मूलभूत जैविक समानताएँ साझा करने वाले, प्राकृतिक परिस्थितियों में अंतरप्रजनन और उर्वर संतान उत्पन्न करने में सक्षम व्यक्तिगत जीवों का एक समूह। यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली वर्गिकीय श्रेणी है। सीजीपीएससी 2024 परीक्षा में, छात्रों से पूछा गया था कि मूलभूत समानताओं वाले जीवों के समूह के लिए सही शब्द क्या है, और उत्तर प्रजाति है (परिवार (Family), वंश (Genus) या गण (Order) नहीं, जो उच्चतर और इसलिए व्यापक वर्गिकीय श्रेणियाँ हैं)।

जैव विविधता (Biodiversity): जीवित जीवों के बीच परिवर्तनशीलता, जिसमें प्रजाति के भीतर विविधता (आनुवंशिक विविधता), प्रजातियों के बीच विविधता (प्रजातीय विविधता), और पारिस्थितिकी तंत्रों की विविधता (पारिस्थितिकी तंत्र विविधता) शामिल है। "जैव विविधता" शब्द 1985 में वाल्टर जी. रोसेन (Walter G. Rosen) द्वारा गढ़ा गया था और ई.ओ. विल्सन (E.O. Wilson) द्वारा संकलित 1988 के ऐतिहासिक संपादित खंड बायोडायवर्सिटी (BioDiversity) के माध्यम से लोकप्रिय हुआ। यह शब्द "जैविक विविधता" का संक्षिप्त रूप है।

खाद्य श्रृंखला (Food chain): एक रैखिक अनुक्रम जो एक जीव से दूसरे जीव में खाद्य ऊर्जा के स्थानांतरण को दर्शाता है, जो एक उत्पादक से शुरू होकर एक शीर्ष शिकारी या अपघटक पर समाप्त होता है। ऊर्जा केवल एक दिशा में प्रवाहित होती है: सूर्य से उत्पादकों के माध्यम से क्रमिक उपभोक्ता स्तरों तक।

खाद्य जाल (Food web): एक पारिस्थितिकी तंत्र में खाद्य श्रृंखलाओं का एक परस्पर जुड़ा हुआ नेटवर्क। चूँकि अधिकांश जीव एक से अधिक चीज़ें खाते हैं और एक से अधिक शिकारियों द्वारा खाए जाते हैं, वास्तविक पारिस्थितिकी तंत्रों को सरल खाद्य श्रृंखलाओं के बजाय खाद्य जाल के रूप में सबसे अच्छा वर्णित किया जाता है।

पोषण स्तर (Trophic level): एक खाद्य श्रृंखला में प्रत्येक चरण। उत्पादक (Producers) प्रथम पोषण स्तर पर कब्जा करते हैं; प्राथमिक उपभोक्ता (Primary consumers) दूसरे पोषण स्तर पर; द्वितीयक उपभोक्ता (Secondary consumers) तीसरे पर; और इसी प्रकार आगे।

उत्पादक (Producers / Autotrophs): वे जीव जो बाहरी ऊर्जा स्रोत का उपयोग करके अपना भोजन स्वयं संश्लेषित करते हैं। हरे पौधे, शैवाल और कुछ जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं (प्रकाश-स्वपोषी / Photoautotrophs)। जैसा कि सीजीपीएससी 2024 परीक्षा में पुष्टि की गई, पारिस्थितिकी तंत्र में हरे पौधों को सही रूप से प्राथमिक उत्पादक (Primary Producers) कहा जाता है — न कि प्राथमिक उपभोक्ता, द्वितीयक उपभोक्ता या अपघटक।

उपभोक्ता (Consumers / Heterotrophs): वे जीव जो अपना भोजन स्वयं संश्लेषित नहीं कर सकते और उन्हें अन्य जीवों का उपभोग करना चाहिए। शाकाहारी प्राथमिक उपभोक्ता हैं; वे मांसाहारी जो शाकाहारियों को खाते हैं, द्वितीयक उपभोक्ता हैं; वे मांसाहारी जो द्वितीयक उपभोक्ताओं को खाते हैं, तृतीयक उपभोक्ता हैं।

अपघटक (Decomposers / Detritivores / Saprotrophs): जीव — मुख्य रूप से कवक और जीवाणु — जो मृत कार्बनिक पदार्थों को अकार्बनिक पोषक तत्वों में तोड़ते हैं, पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से पदार्थ का पुनर्चक्रण करते हैं। अपघटकों के बिना, पोषक तत्व मृत बायोमास में बंद रहेंगे और पारिस्थितिकी तंत्र ध्वस्त हो जाएगा।

वहन क्षमता (Carrying capacity): किसी प्रजाति का अधिकतम जनसंख्या आकार जो पर्यावरण उपलब्ध संसाधनों, आवास और पारिस्थितिक अंतःक्रियाओं को देखते हुए अनिश्चित काल तक धारण कर सकता है।

पारिस्थितिक अनुक्रमण (Ecological succession): समय के साथ एक पारिस्थितिक समुदाय की संरचना में परिवर्तन की प्रक्रिया, सरल से अधिक जटिल समुदायों की ओर। प्राथमिक अनुक्रमण खुली चट्टान या नव-exposed सब्सट्रेट पर शुरू होता है; द्वितीयक अनुक्रमण उन क्षेत्रों में होता है जहाँ पिछला समुदाय बाधित हुआ था लेकिन मृदा शेष रहती है।

जीवमंडल (Biosphere): पृथ्वी पर सभी पारिस्थितिकी तंत्रों का योग — ग्रह का वह हर भाग जहाँ जीवन मौजूद है, जिसमें निचला वायुमंडल, सभी सतही और उपसतही जल निकाय, और मृदा की ऊपरी परतें शामिल हैं।

जैव विविधता के तीन स्तर

जैव विविधता को औपचारिक रूप से तीन सन्निहित स्तरों पर मापा जाता है, जिनमें से प्रत्येक को संरक्षण नीति में संबोधित किया गया है:

आनुवंशिक विविधता (Genetic diversity) एक ही प्रजाति के भीतर जीनों की विविधता को संदर्भित करती है। उच्च आनुवंशिक विविधता वाली जनसंख्या पर्यावरणीय परिवर्तन के लिए अधिक अनुकूलनीय और रोगों के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती है। फसल जंगली रिश्तेदार (Crop wild relatives), जो खेती वाले पौधों के अदम्य पूर्वज हैं, पादप प्रजनन कार्यक्रमों में उपयोग किए जाने वाले आनुवंशिक विविधता के महत्वपूर्ण भंडार हैं। भारत असाधारण कृषि-जैव विविधता का घर है: यह उपमहाद्वीप दुनिया के आठ वाविलोव केंद्रों (Vavilov centres) में से एक है, जिसका अर्थ है कि मानव जाति की कई प्रमुख खाद्य फसलें — चावल, अरहर, बैंगन, आम — इसी क्षेत्र में उत्पन्न हुईं या पहली बार पालतू बनाई गईं। छत्तीसगढ़ और ओडिशा के जनजातीय समुदायों की चावल विविधता किसान-चयनित आनुवंशिक भिन्नता के हजारों वर्षों का प्रतिनिधित्व करती है, जिनमें से कुछ अपूरणीय है।

प्रजातीय विविधता (Species diversity) एक परिभाषित क्षेत्र में प्रजातियों की संख्या और सापेक्ष बहुतायत को संदर्भित करती है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो सूचकांक हैं प्रजाति समृद्धि (Species richness - केवल प्रजातियों की गणना) और प्रजाति समता (Species evenness - व्यक्तिगत जीव प्रजातियों के बीच कितने समान रूप से वितरित हैं)। वर्गिकी (Taxonomy) का अनुशासन — प्रजातियों का औपचारिक नामकरण और वर्गीकरण — सभी प्रजाति-स्तरीय जैव विविधता माप का आधार है। भारत पृथ्वी के केवल 2.4 प्रतिशत भूमि क्षेत्र को कवर करते हुए विश्व की कुल दर्ज प्रजातियों का लगभग 8.1 प्रतिशत आवास करता है, जो इसे दुनिया के 17 मेगाविविध देशों (Megadiverse countries) में से एक बनाता है। मेगाविविध देशों की यह सूची — एक अवधारणा जो संरक्षण संगठन कंज़र्वेशन इंटरनेशनल (Conservation International) द्वारा विकसित की गई — में ब्राज़ील, कोलंबिया, इक्वाडोर, पेरू, मैक्सिको, ऑस्ट्रेलिया, चीन, भारत, इंडोनेशिया, मेडागास्कर, मलेशिया, पापुआ न्यू गिनी, फिलीपींस, कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य, दक्षिण अफ्रीका और वेनेजुएला शामिल हैं।

पारिस्थितिकी तंत्र विविधता (Ecosystem diversity) जीवमंडल में आवासों, जैविक समुदायों और पारिस्थितिक प्रक्रियाओं की विविधता को संदर्भित करती है। इसमें न केवल किसी क्षेत्र में मौजूद पारिस्थितिकी तंत्रों की विविधता शामिल है, बल्कि उनके भीतर संचालित पारिस्थितिक प्रक्रियाओं (पोषक तत्व चक्रण दर, गड़बड़ी व्यवस्थाएँ, परागण प्रणालियाँ) की विविधता भी शामिल है। भारत के पारिस्थितिकी तंत्र मैंग्रोव तटों, प्रवाल भित्तियों, शोला वनों, अल्पाइन घास के मैदानों, नदी तटीय घासस्थलों और शुष्क पर्णपाती वनों तक फैले हुए हैं — प्रत्येक में विशिष्ट पारिस्थितिक प्रक्रियाएँ और स्थानिक प्रजाति संघ हैं।

भारत के जैव-भौगोलिक क्षेत्र

भारत को दस जैव-भौगोलिक क्षेत्रों (Biogeographic zones) में विभाजित किया गया है — एक वर्गीकरण जो वन्यजीव संस्थान (Wildlife Institute of India) द्वारा विकसित किया गया है और जो संरक्षण योजना और संरक्षित क्षेत्र प्रतिनिधित्व को नियंत्रित करता है:

1. ट्रांस-हिमालयी क्षेत्र (Trans-Himalayan Zone) — लद्दाख और स्पीति के ठंडे मरुस्थल
2. हिमालयी क्षेत्र (Himalayan Zone) — जम्मू से अरुणाचल तक का पर्वतीय चाप
3. भारतीय मरुस्थल (Indian Desert) — राजस्थान का थार मरुस्थल
4. अर्ध-शुष्क क्षेत्र (Semi-Arid Zone) — पंजाब, हरियाणा के मैदान
5. पश्चिमी घाट (Western Ghats) — भारत के पश्चिमी तट के साथ सतत पर्वत श्रृंखला
6. दक्कन का पठार (Deccan Plateau) — अधिकांश प्रायद्वीपीय भारत का आंतरिक भाग, जिसमें अधिकांश छत्तीसगढ़ शामिल है
7. गंगा का मैदान (Gangetic Plain) — उत्तर भारत के जलोढ़ मैदान
8. पूर्वोत्तर भारत (North-East India) — इसमें इंडो-बर्मा जैव विविधता हॉटस्पॉट शामिल है
9. द्वीप (Islands) — अंडमान, निकोबार और लक्षद्वीप द्वीपसमूह
10. तट (Coasts) — तटीय और समुद्री पारिस्थितिकी तंत्र

छत्तीसगढ़ मुख्य रूप से दक्कन के पठार जैव-भौगोलिक क्षेत्र के अंतर्गत आता है, जिसके उत्तरी जिले गंगा के मैदान क्षेत्र को छूते हैं। दक्कन के पठार क्षेत्र की विशेषता सागौन (Tectona grandis), साल (Shorea robusta) और बाँस द्वारा प्रभुत्व वाले शुष्क और आर्द्र पर्णपाती वन हैं — और यह देश में वन जैव विविधता के सबसे महत्वपूर्ण भंडारों में से एक है।

ऊर्जा प्रवाह, खाद्य श्रृंखलाएँ और पोषण संरचना

खाद्य श्रृंखलाओं का ऊर्जा तर्क

पृथ्वी पर सभी जीवन सूर्य द्वारा संचालित है। हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से सौर ऊर्जा को ग्रहण करते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज़ में परिवर्तित करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं। यह संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा तब पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से ऊपर की ओर प्रवाहित होती है क्योंकि जीव एक-दूसरे का उपभोग करते हैं। इस प्रवाह को नियंत्रित करने वाला महत्वपूर्ण नियम दस प्रतिशत नियम (Ten Percent Law) है, जिसे 1942 में अमेरिकी पारिस्थितिकीविद् रेमंड लिंडमैन (Raymond Lindeman) ने प्रतिपादित किया: एक पोषण स्तर पर उपलब्ध ऊर्जा का केवल लगभग दस प्रतिशत ही अगले स्तर पर स्थानांतरित होता है। शेष नब्बे प्रतिशत मुख्य रूप से चयापचय प्रक्रियाओं, श्वसन, गति और उत्सर्जन के दौरान ऊष्मा के रूप में खो जाता है।

इस नियम के गहरे पारिस्थितिक और संरक्षण संबंधी निहितार्थ हैं। इसका अर्थ है कि एक खाद्य श्रृंखला आम तौर पर शीर्ष शिकारियों की एक व्यवहार्य आबादी को बनाए रखने के लिए पर्याप्त ऊर्जा उपलब्ध होने से पहले केवल तीन से पाँच पोषण स्तरों का समर्थन कर सकती है। यह यह भी बताता है कि शाकाहारी मांसाहारियों की तुलना में कहीं अधिक संख्या में क्यों होते हैं, और शीर्ष शिकारी जैसे बाघ विशाल प्रदेशों में कम घनत्व पर क्यों मौजूद होते हैं।

छत्तीसगढ़ से संबंधित एक सरलीकृत घासस्थल खाद्य श्रृंखला पर विचार करें:

घास → चीतल (धब्बेदार हिरण) → बाघ

यदि घास 10,000 किलोकैलोरी सौर ऊर्जा स्थिर करती है, तो चीतल आबादी उस घास को खाने से लगभग 1,000 किलोकैलोरी प्राप्त कर सकती है, और एक बाघ चीतल खाने से लगभग 100 किलोकैलोरी प्राप्त कर सकता है। यह ऊर्जा पिरामिड बताता है कि बाघों को बड़े आवास क्षेत्रों की आवश्यकता क्यों होती है (इंद्रावती टाइगर रिज़र्व में एक अकेला बाघ 50-100 वर्ग किलोमीटर में विचरण कर सकता है) और क्यों एक शीर्ष शिकारी आबादी का स्वास्थ्य उसके नीचे के संपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र के स्वास्थ्य का एक उत्कृष्ट संकेतक है।

छत्तीसगढ़ के जंगलों से एक अधिक यथार्थवादी चार-चरणीय श्रृंखला दर्शाती है कि ऊर्जा कितनी जल्दी गायब हो जाती है:

फाइटोप्लांकटन / जलीय पौधे → शाकाहारी मछली → मांसाहारी मछली → मछली खाने वाला पक्षी (किंगफिशर)

यदि जलीय पौधे 1,000,000 यूनिट ऊर्जा स्थिर करते हैं, तो मांसाहारी मछलियाँ केवल 10,000 यूनिट प्राप्त कर सकती हैं (दो कदम में, दो 90% हानि), और किंगफिशर केवल 1,000 यूनिट प्राप्त कर सकता है — मूल उत्पादन का एक हजारवाँ हिस्सा। यही कारण है कि इंद्रावती नदी प्रणाली की मछली विविधता केवल मछलियों द्वारा ही नहीं, बल्कि उनके नीचे के संपूर्ण खाद्य जाल के स्वास्थ्य द्वारा बनाए रखी जाती है, जिसमें शैवाल, जलीय कीट और छोटे अकशेरुकी शामिल हैं।

दस प्रतिशत नियम एक व्यावहारिक पोषण संबंधी तथ्य भी समझाता है: मनुष्यों के लिए सीधे पादप खाद्य पदार्थ खाना ऊर्जा की दृष्टि से अधिक कुशल है, बजाय उन जानवरों को खाने के जिन्होंने पादप खाद्य पदार्थों का उपभोग किया है। मानव आहार को अधिक पादप-आधारित खाद्य पदार्थों की ओर स्थानांतरित करना — कई सतत विकास रणनीतियों का एक प्रमुख घटक — का एक प्रत्यक्ष पारिस्थितिक तर्क है जो ऊर्जा स्थानांतरण दक्षता में निहित है।

पोषक तत्व चक्रण: प्रकृति की वृत्ताकार अर्थव्यवस्था

जबकि ऊर्जा पारिस्थितिकी तंत्रों के माध्यम से एक दिशा में प्रवाहित होती है (सूर्य से उत्पादकों से उपभोक्ताओं तक, अंततः ऊष्मा के रूप में नष्ट), पदार्थ — वे रासायनिक तत्व जो जीवित जीवों को बनाते हैं — जीवित जीवों और अजैविक पर्यावरण के बीच निरंतर चक्रित होते रहते हैं। इन चक्रों को जैव-भू-रासायनिक चक्र (Biogeochemical cycles) कहा जाता है क्योंकि इनमें जैविक, भूवैज्ञानिक और रासायनिक प्रक्रियाएँ शामिल हैं।

प्रमुख जैव-भू-रासायनिक चक्र हैं:

कार्बन चक्र (Carbon Cycle): कार्बन पारिस्थितिकी तंत्र में प्रकाश संश्लेषण द्वारा ग्रहण किए गए वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) के रूप में प्रवेश करता है। यह कार्बनिक अणुओं के रूप में खाद्य श्रृंखलाओं के माध्यम से चलता है। जब जीव श्वसन करते हैं, उत्सर्जन करते हैं, या मर जाते हैं और विघटित हो जाते हैं, तो कार्बन CO₂ के रूप में वायुमंडल या मृदा में लौट आता है। जीवाश्म ईंधनों का जलना और वनों की कटाई प्राकृतिक प्रक्रियाओं की तुलना में तेजी से वायुमंडल में अतिरिक्त CO₂ जोड़ती है — यह संवर्धित ग्रीनहाउस प्रभाव और जलवायु परिवर्तन का प्राथमिक चालक है।

नाइट्रोजन चक्र (Nitrogen Cycle): नाइट्रोजन नाइट्रोजन गैस (N₂) के रूप में वायुमंडल का 78 प्रतिशत बनाता है, लेकिन अधिकांश जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सीधे उपयोग नहीं कर सकते। इस चक्र में शामिल हैं: नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen fixation) — नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले जीवाणुओं (जिसमें फलीदार पौधों की जड़ ग्रंथियों में राइजोबियम (Rhizobium) और सायनोबैक्टीरिया शामिल हैं) द्वारा N₂ का अमोनिया में रूपांतरण; नाइट्रीकरण (Nitrification) — मृदा जीवाणुओं द्वारा अमोनिया का नाइट्राइट और नाइट्रेट में रूपांतरण; आत्मसातकरण (Assimilation) — पौधों द्वारा नाइट्रेट का ग्रहण; अमोनीकरण (Ammonification) — कार्बनिक नाइट्रोजन का वापस अमोनिया में अपघटन; और विनाइट्रीकरण (Denitrification) — विनाइट्रीकरण जीवाणुओं द्वारा नाइट्रेट का वापस N₂ में रूपांतरण। कृषि सिंथेटिक नाइट्रोजन उर्वरकों पर अत्यधिक निर्भर है क्योंकि प्राकृतिक नाइट्रोजन चक्रण औद्योगिक पैमाने पर मांग को पूरा नहीं कर सकता — जिसके जल गुणवत्ता पर भारी परिणाम हुए हैं।

जल चक्र (Water Cycle / Hydrological Cycle): जल वाष्पीकरण, वाष्पोत्सर्जन, संघनन, वर्षा और अपवाह के माध्यम से वायुमंडल, भूमि की सतह और उपसतह के बीच गति करता है। जल चक्र में वन महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं: छत्तीसगढ़ के वनाच्छादित जलग्रहण क्षेत्र — जिनमें महानदी और शिवनाथ की ऊपरी पहुँच शामिल है — नदी प्रवाह को नियंत्रित करते हैं, जलभरों को पुनर्भृत करते हैं और बाढ़ के शिखर को कम करते हैं। इन जलग्रहण क्षेत्रों में वनों की कटाई सीधे तौर पर अनियमित धारा प्रवाह, भूजल में कमी और सूखे एवं बाढ़ की बढ़ती गंभीरता से जुड़ी हुई है।

फास्फोरस चक्र (Phosphorus Cycle): कार्बन और नाइट्रोजन के विपरीत, फास्फोरस का कोई वायुमंडलीय चरण नहीं है — यह केवल चट्टानों, मृदा, जल और जीवों के बीच चक्रित होता है। फास्फोरस फॉस्फेट युक्त चट्टानों के अपक्षय द्वारा मुक्त होता है और पौधों द्वारा फॉस्फेट आयनों के रूप में ग्रहण किया जाता है। यह खाद्य श्रृंखलाओं से होकर गुजरता है और उत्सर्जन एवं अपघटन के माध्यम से मृदा और तलछट में लौट आता है। फास्फोरस अक्सर मीठे पानी के पारिस्थितिकी तंत्रों में सीमित पोषक तत्व (Limiting nutrient) होता है; कृषि अपवाह से अतिरिक्त फास्फोरस सुपोषण (Eutrophication) का कारण बनता है — शैवाल का विस्फोटक विकास जो ऑक्सीजन को समाप्त कर देता है और जलीय जीवन को मार देता है।

चराई और अपरद खाद्य श्रृंखलाएँ

पारिस्थितिकीविद् दो मुख्य पथों को पहचानते हैं जिनके द्वारा ऊर्जा पारिस्थितिकी तंत्रों के माध्यम से चलती है:

चराई खाद्य श्रृंखला (Grazing Food Chain) जीवित पादप सामग्री (घास, पत्तियाँ, फाइटोप्लांकटन) से शुरू होती है और शाकाहारियों के माध्यम से मांसाहारियों तक ऊपर जाती है। यह वह श्रृंखला है जिसे आमतौर पर पाठ्यपुस्तकों में दर्शाया जाता है। स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्रों में, यह श्रृंखला कुल प्राथमिक उत्पादन का केवल एक अंश ग्रहण करती है — अधिकांश पादप बायोमास जीवित रहते हुए शाकाहारियों द्वारा उपभोग नहीं किया जाता है।

अपरद खाद्य श्रृंखला (Detritus Food Chain) मृत कार्बनिक पदार्थों (पत्ती कूड़ा, मृत लकड़ी, जानवरों की लाशें) से शुरू होती है और अपघटकों एवं अपरदभोजियों (Detritivores) — जीवाणु, कवक, केंचुए, दीमक, चालीसपद और असंख्य मृदा जीवों — द्वारा संसाधित की जाती है। अधिकांश स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्रों में, अपरद श्रृंखला चराई श्रृंखला की तुलना में अधिक ऊर्जा संसाधित करती है। उदाहरण के लिए, छत्तीसगढ़ के साल वनों के कूड़ा और मृदा के जीव पोषक तत्व चक्रण को संचालित करते हैं जो उन वनों को गड़बड़ी के बाद पुनर्जीवित होने में सक्षम बनाता है।

खाद्य जाल और आधारस्तम्भ प्रजातियाँ

प्रकृति में, अधिकांश जीव एक साथ कई खाद्य श्रृंखलाओं में भाग लेते हैं, जिससे एक खाद्य जाल (Food web) बनता है। छत्तीसगढ़ के जंगलों में चीतल घास, जड़ी-बूटियाँ और पत्तियाँ खाते हैं; उन्हें बाघ, तेंदुए, ढोल (जंगली कुत्ते) और बड़े अजगर खाते हैं। किसी एक शिकारी को हटा दें और चीतल पर आहार संबंधी दबाव शेष शिकारियों पर स्थानांतरित हो जाता है। सभी शिकारियों को हटा दें और चीतल की आबादी अनियंत्रित रूप से बढ़ जाती है, वनस्पति को अत्यधिक चरती है और आवास को नष्ट कर देती है।

एक आधारस्तम्भ प्रजाति (Keystone species) वह है जिसका पारिस्थितिकी तंत्र पर प्रभाव उसकी बहुतायत के सापेक्ष असमान रूप से बड़ा होता है। यह शब्द 1969 में प्राणीविज्ञानी रॉबर्ट पेन (Robert Paine) द्वारा अंतर्ज्वारीय पारिस्थितिकी तंत्रों पर प्रयोगों के बाद गढ़ा गया था। बाघ को दक्षिण एशियाई वनों में व्यापक रूप से एक आधारस्तम्भ प्रजाति माना जाता है — इसकी उपस्थिति अनगुलेट आबादी को नियंत्रित करती है, अत्यधिक चराई को रोकती है और वन संरचना को बनाए रखती है। यह 1973 में भारत में शुरू किए गए प्रोजेक्ट टाइगर (Project Tiger) का वैज्ञानिक आधार है।

पारिस्थितिक पिरामिड

यूजीन पी. ओडम (Eugene P. Odum) , जिनका नाम साइलेंट स्प्रिंग (Silent Spring) के लेखक के बारे में सीजीपीएससी 2019 के प्रश्न में विकल्पों में दिखाई दिया था, वास्तव में पारिस्थितिकी तंत्र पारिस्थितिकी के एक संस्थापक व्यक्ति हैं — उन्होंने प्रभावशाली पाठ्यपुस्तक फंडामेंटल्स ऑफ इकोलॉजी (Fundamentals of Ecology, 1953) लिखी और उन्हें कभी-कभी "आधुनिक पारिस्थितिकी का जनक" कहा जाता है। ओडम ने पारिस्थितिक पिरामिडों (Ecological pyramids) की अवधारणा विकसित और लोकप्रिय बनाई — एक पारिस्थितिकी तंत्र की पोषण संरचना के आरेखीय निरूपण।

तीन प्रकार के पिरामिडों का नियमित रूप से परीक्षण किया जाता है:

ऊर्जा का पिरामिड एकमात्र ऐसा पिरामिड है जो हमेशा सीधा होता है, क्योंकि ऊर्जा हमेशा ऊष्मा के रूप में नष्ट होती है और पोषण स्तरों पर ऊपर जाने पर कभी नहीं बढ़ सकती।

जैव विविधता: भूगोल, मापन और हॉटस्पॉट

अक्षांशीय प्रवणताएँ और उष्णकटिबंधीय विविधता

पारिस्थितिकी में सबसे मजबूत प्रतिरूपों में से एक यह है कि प्रजाति विविधता आम तौर पर ध्रुवों से भूमध्य रेखा की ओर बढ़ती है। सीजीपीएससी 2024 परीक्षा ने इसका सीधे परीक्षण किया: प्रजातियों की अधिकतम विविधता उष्णकटिबंधीय क्षेत्र (Tropical region) में पाई जाती है, न कि समशीतोष्ण या ध्रुवीय क्षेत्रों में। इस प्रतिरूप को समझाने के लिए कई परिकल्पनाएँ हैं:

• अधिक सौर ऊर्जा उष्ण कटिबंध में उच्च प्राथमिक उत्पादकता को संचालित करती है, जो बड़े और अधिक विविध खाद्य जालों का समर्थन करती है।
• उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में भूगर्भिक समय में जलवायु स्थिरता (विशेष रूप से अबाधित भूमध्यरेखीय वर्षावनों) ने अधिक प्रजातियों को विकसित होने और बने रहने की अनुमति दी है।
• उष्णकटिबंधीय वनों में अधिक आवास जटिलता — वन तल से उभरती छत्र तक कई ऊर्ध्वाधर स्तरों के साथ — अधिक पारिस्थितिक निकेत (Niches) बनाती है।
• उष्णकटिबंधीय वंशों में लंबा विकासवादी समय का अर्थ है कि विविधता संचय करने के लिए प्रजातीकरण (Speciation) के लिए अधिक समय।

उष्णकटिबंधीय वर्षावन (Tropical rainforest) , पृथ्वी के भूमि क्षेत्र के केवल लगभग छह प्रतिशत को कवर करते हुए, दुनिया की आधी से अधिक स्थलीय प्रजातियों को आश्रय देने का अनुमान है। भारत के उष्णकटिबंधीय वन — पश्चिमी घाट, पूर्वी हिमालय की तलहटी और अंडमान एवं निकोबार द्वीपों में केंद्रित — इस प्रतिरूप को दर्शाते हैं।

जैव विविधता हॉटस्पॉट

एक जैव विविधता हॉटस्पॉट (Biodiversity hotspot) की अवधारणा 1988 में ब्रिटिश पारिस्थितिकीविद् नॉर्मन मायर्स (Norman Myers) द्वारा विकसित की गई और बाद के प्रकाशनों में परिष्कृत की गई। एक हॉटस्पॉट को दो मानदंडों को पूरा करना होता है: इसमें कम से कम 1,500 स्थानिक संवहनी पादप प्रजातियाँ (ऐसी प्रजातियाँ जो पृथ्वी पर और कहीं नहीं पाई जाती हैं) होनी चाहिए, और इसने अपनी मूल प्राथमिक वनस्पति का कम से कम 70 प्रतिशत खो दिया होना चाहिए। हॉटस्पॉट ढाँचा संरक्षण निवेश को उन क्षेत्रों पर केंद्रित करता है जहाँ अपूरणीय जैव विविधता सबसे बड़े खतरे में है।

भारत चार अंतर्राष्ट्रीय रूप से मान्यता प्राप्त जैव विविधता हॉटस्पॉट का घर है:

1. पश्चिमी घाट (Western Ghats) — भारत के पश्चिमी तट के समानांतर चलने वाली यह पर्वत श्रृंखला दुनिया के आठ "सबसे गर्म हॉटस्पॉट" में से एक है। यहाँ 5,000 से अधिक फूल वाले पादप प्रजातियाँ (लगभग 1,700 स्थानिक), 139 स्तनपायी प्रजातियाँ, 508 पक्षी प्रजातियाँ और असाधारण उभयचर विविधता पाई जाती है।

2. पूर्वी हिमालय (Eastern Himalayas) — सिक्किम, अरुणाचल प्रदेश और असम एवं पश्चिम बंगाल के कुछ हिस्सों को शामिल करने वाला क्षेत्र, जो नेपाल और भूटान तक फैला है। अपनी असाधारण पादप विविधता और बड़े स्तनधारियों के लिए आश्रय स्थल के रूप में जाना जाता है।

3. इंडो-बर्मा क्षेत्र (Indo-Burma Region) — म्यांमार, अधिकांश इंडोचीन, दक्षिणी चीन और पूर्वोत्तर भारतीय राज्यों को शामिल करते हुए, यह हॉटस्पॉट दुनिया में सबसे अधिक खतरे वाले क्षेत्रों में से एक है।

4. सुंडालैंड (निकोबार द्वीप) (Sundaland) — भारत के निकोबार द्वीप इस दक्षिण पूर्व एशियाई हॉटस्पॉट का हिस्सा हैं।

छत्तीसगढ़ पूर्वी घाट (Eastern Ghats) पारिस्थितिक क्षेत्र के अंतर्गत आता है और अपनी नदी प्रणालियों और वनाच्छादित गलियारों के माध्यम से व्यापक इंडो-बर्मा और पश्चिमी घाट जैव विविधता क्षेत्रों से जुड़ता है। छत्तीसगढ़ के महानदी, इंद्रावती और शिवनाथ नदी घाटियाँ मीठे पानी की जैव विविधता के विशिष्ट समूहों का समर्थन करती हैं, जिनमें स्थानिक मछली प्रजातियाँ शामिल हैं। राज्य के वनों में हाथी (विशेष रूप से उत्तरी सरगुजा क्षेत्र में), बाघ, तेंदुआ, सुस्त भालू, गौर और जंगली भैंस की महत्वपूर्ण आबादी है — इनमें से अंतिम छत्तीसगढ़ का राजकीय पशु है।

स्थानिकता

स्थानिक प्रजाति (Endemic species): एक प्रजाति जो एक परिभाषित भौगोलिक क्षेत्र तक सीमित है और दुनिया में कहीं और नहीं पाई जाती है। स्थानिकता किसी भी स्थानिक पैमाने पर हो सकती है — एक पर्वत श्रृंखला, एक नदी घाटी, एक द्वीप या एक देश।

भारत में अपने जैव-भौगोलिक इतिहास के कारण उच्च स्तर की स्थानिकता है — यह क्रेटेशियस और इओसीन काल के अधिकांश समय एक पृथक द्वीप महाद्वीप था, जिसने एशिया से टकराने से पहले कई वंशों के स्वतंत्र विकास की अनुमति दी। भारत के लगभग 33 प्रतिशत फूल वाले पौधे स्थानिक हैं, साथ ही इसके सरीसृप और उभयचर जीवों का एक महत्वपूर्ण अनुपात भी स्थानिक है।

पारिस्थितिकी और जैव विविधता विज्ञान का बौद्धिक इतिहास

सीजीपीएससी ने बार-बार न केवल पारिस्थितिक अवधारणाओं बल्कि उन लोगों के बारे में ज्ञान का परीक्षण किया है जिन्होंने इस क्षेत्र का निर्माण किया। 2019 के पेपर में साइलेंट स्प्रिंग के लेखक, "जैव विविधता" शब्द किसने गढ़ा, और संयुक्त राष्ट्र ने किस दशक को जैव विविधता दशक घोषित किया, के बारे में पूछा गया था। यह खंड उन प्रश्नों को उनके उचित संदर्भ में आधारित करता है।

राहेल कार्सन और आधुनिक पर्यावरणवाद का जन्म

राहेल कार्सन (Rachel Carson, 1907–1964) एक अमेरिकी समुद्री जीवविज्ञानी और विज्ञान लेखिका थीं जिनकी 1962 की पुस्तक साइलेंट स्प्रिंग (Silent Spring) ने वैश्विक पर्यावरण चेतना को बदल दिया। पुस्तक ने पक्षियों की आबादी, जलीय जीवन और मानव स्वास्थ्य पर सिंथेटिक कीटनाशकों — विशेष रूप से डीडीटी (DDT - dichlorodiphenyltrichloroethane) — के विनाशकारी प्रभावों का दस्तावेजीकरण किया। कार्सन ने तर्क दिया कि कीटनाशकों का व्यापक, अंधाधुंध उपयोग खाद्य श्रृंखलाओं को बाधित कर रहा था, गैर-लक्ष्य जीवों को मार रहा था, और जैव आवर्धन (Biomagnification या Bioaccumulation) नामक प्रक्रिया के माध्यम से शिकारियों के ऊतकों में जमा हो रहा था।

शीर्षक साइलेंट स्प्रिंग एक ऐसे वसंत का आह्वान करता है जहाँ पक्षियों का गान नहीं है — एक ऐसा परिदृश्य जो कीटनाशक विषाक्तता से पक्षियों से रहित हो गया है। पुस्तक का रासायनिक उद्योग द्वारा कड़ा विरोध किया गया, लेकिन यह अमेरिकी पर्यावरण आंदोलन को प्रेरित करने, 1970 में पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (Environmental Protection Agency) के निर्माण में योगदान देने और अंततः 1972 में संयुक्त राज्य अमेरिका में कृषि उपयोग के लिए डीडीटी पर प्रतिबंध लगाने में सहायक थी। कार्सन के काम ने अब मानक समझ को स्थापित किया कि कीटनाशक उत्पादक स्तर पर खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करते हैं और प्रत्येक क्रमिक पोषण स्तर पर केंद्रित होते हैं — इसलिए शीर्ष शिकारी (चील, ओस्प्रे, बाघ, मनुष्य) उच्चतम सांद्रता जमा करते हैं।

सीजीपीएससी प्रश्न में विकल्पों