अध्याय 10 मानव कल्याण में सूक्ष्मजीव

व्यावहारिक रूप से दिखाई देने वाले पौधों और जंतुओं के अतिरिक्त, सूक्ष्मजीव इस पृथ्वी पर जैविक तंत्रों के प्रमुख घटक हैं। कक्षा ग्यारह में आप जीवित जीवों की विविधता के बारे में पढ़ चुके हैं। क्या आपको याद है कि जीवित जीवों के किन जगतों में सूक्ष्मजीव सम्मिलित हैं? वे कौन-से हैं जो केवल सूक्ष्म हैं? सूक्ष्मजीव हर स्थान पर मौजूद हैं – मिट्टी में, जल में, वायु में, हमारे शरीर के भीतर तथा अन्य जंतुओं और पौधों के शरीर में। वे ऐसे स्थानों पर भी विद्यमान हैं जहाँ अन्य जीवन-रूप संभवतः अस्तित्व में ही नहीं आ सकते – जैसे ज्वालामुखीय नलिकाओं (थर्मल वेंट्स) के भीतर गहराई में जहाँ तापमान 1000°C तक हो सकता है, मिट्टी की गहराई में, कई मीटर मोटी बर्फ की परतों के नीचे और अत्यधिक अम्लीय वातावरण में। सूक्ष्मजीव विविध हैं – प्रोटोजोआ, जीवाणु, कवक और सूक्ष्म पशु तथा पादप वायरस, वायरॉयड और प्रायन्स जो प्रोटीनयुक्त संक्रामक एजेंट हैं। कुछ सूक्ष्मजीव चित्र 10.1 और 10.2 में दिखाए गए हैं।

चित्र 10.1 जीवाणु: (a) छड़ाकार, 1500X आवर्धित; (b) गोलाकार, 1500X आवर्धित; (c) एक छड़ाकार जीवाणु जिसमें फ्लैजेला दिख रहे हैं, 50,000X आवर्धित

आकृति 10.2 वायरस: (a) एक बैक्टीरियोफेज; (b) एडेनोवायरस जो श्वसन संक्रमण का कारण बनता है; (c) छड़ाकार तम्बाकू मोज़ेक वायरस (TMV)। लगभग 1,00,000–1,50,000X तक आवर्धित

आकृति 10.3 (a) पेट्री डिश में बढ़ते हुए जीवाणुओं के कालोनी; (b) पेट्री डिश में बढ़ता हुआ कवक कालोनी

जीवाणु और कई कवक जैसे सूक्ष्मजीव पोषक माध्यम पर पाले जा सकते हैं ताकि कालोनी बन सकें (आकृति 10.3), जिन्हें नंगी आँखों से देखा जा सकता है। ऐसी संस्कृतियाँ सूक्ष्मजीवों पर अध्ययन में उपयोगी होती हैं।

अध्याय 8 में आपने पढ़ा है कि सूक्ष्मजीव मनुष्यों में बड़ी संख्या में रोगों का कारण बनते हैं। वे पशुओं और पौधों में भी रोग उत्पन्न करते हैं। लेकिन इससे आपको यह नहीं सोचना चाहिए कि सभी सूक्ष्मजीव हानिकारक हैं; कई सूक्ष्मजीव मनुष्य के लिए विविध प्रकार से उपयोगी हैं। मानव कल्याण में सूक्ष्मजीवों के कुछ सबसे महत्वपूर्ण योगदानों की चर्चा इस अध्याय में की गई है।

10.1 घरेलू उत्पादों में सूक्ष्मजीव#

आप आश्चर्यचकित होंगे यह जानकर कि हम रोज़ाना सूक्ष्मजीवों या उनसे प्राप्त उत्पादों का उपयोग करते हैं। एक सामान्य उदाहरण है दूध से दही बनाना। लैक्टोबैसिलस और अन्य सूक्ष्मजीव जिन्हें सामान्यतः लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया (LAB) कहा जाता है, दूध में बढ़ते हैं और उसे दही में बदल देते हैं। वृद्धि के दौरान, LAB अम्ल बनाते हैं जो दूध के प्रोटीन को जमा करते हैं और आंशिक रूप से पचाते हैं। थोड़ी मात्रा में दही को ताज़ा दूध में बीजाणु या स्टार्टर के रूप में मिलाया जाता है जिसमें लाखों LAB होते हैं, जो उपयुक्त तापमान पर गुणा करते हैं, इस प्रकार दूध को दही में बदल देते हैं, जो विटामिन B12 बढ़ाकर इसकी पोषण गुणवत्ता को भी बेहतर बनाता है। हमारे पेट में भी, LAB रोग पैदा करने वाले सूक्ष्मजीवों को रोककर बहुत लाभकारी भूमिका निभाते हैं।

आटा, जिसका उपयोग डोसा और इडली जैसे खाद्य पदार्थों को बनाने के लिए किया जाता है, उसे भी जीवाणुओं द्वारा किण्वित किया जाता है। आटे की फूली हुई उपस्थिति CO2 गैस के उत्पादन के कारण होती है। क्या आप बता सकते हैं कि CO2 के निर्माण के परिणामस्वरूप कौन सी चयापचयी पथविधि हो रही है? आपको क्या लगता है कि इन किण्वनों के लिए जीवाणु कहाँ से आते हैं? इसी प्रकार, ब्रेड बनाने के लिए प्रयुक्त आटे को बेकर’s यीस्ट (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग करके किण्वित किया जाता है। कई पारंपरिक पेय और खाद्य पदार्थ भी सूक्ष्मजीवों द्वारा किण्वन से बनाए जाते हैं। ‘ताड़ी’, दक्षिण भारत के कुछ हिस्सों का एक पारंपरिक पेय, ताड़ के पेड़ों के रस को किण्वित करके बनाया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग मछली, सोयाबीन और बांस के अंकुरों को किण्वित करके खाद्य पदार्थ बनाने के लिए भी किया जाता है। चीज़, वह खाद्य वस्तु है जिसमें सूक्ष्मजीवों का उपयोग सबसे पुराने समय से किया जा रहा है। चीज़ की विभिन्न किस्में उनकी विशिष्ट बनावट, स्वाद और खुशबू के कारण जानी जाती हैं, जो प्रयुक्त सूक्ष्मजीवों की विशिष्टता से आती है। उदाहरण के लिए, ‘स्विस चीज़’ में बड़े-बड़े छेद एक जीवाणु Propionibacterium sharmanii द्वारा बड़ी मात्रा में CO2 उत्पादन के कारण होते हैं। ‘रोकफोर्ट चीज़’ को उन पर एक विशिष्ट कवक उगाकर पकाया जाता है, जिससे उन्हें एक विशेष स्वाद मिलता है।

10.2 औद्योगिक उत्पादों में सूक्ष्मजीव#

उद्योग में भी, सूक्ष्मजीवों का उपयोग मनुष्यों के लिए मूल्यवान कई उत्पादों के संश्लेषण के लिए किया जाता है। पेय और प्रतिजीवी कुछ उदाहरण हैं। औद्योगिक स्तर पर उत्पादन के लिए सूक्ष्मजीवों को बहुत बड़े पात्रों, जिन्हें किण्वक (Figure 10.4) कहा जाता है, में उगाना पड़ता है।

चित्र 10.4 किण्वक (Fermentors)

10.2.1 किण्वित पेय पदार्थ#

सूक्ष्मजीव, विशेष रूप से यीस्ट (खमीर) का उपयोग प्राचीन काल से वाइन, बीयर, व्हिस्की, ब्रांडी या रम जैसे पेय पदार्थों के उत्पादन के लिए किया जाता रहा है। इस उद्देश्य के लिए वही यीस्ट Saccharomyces cerevisiae, जिसे ब्रेड बनाने में प्रयोग किया जाता है और जिसे सामान्यतः ब्रुअर’s यीस्ट कहा जाता है, का उपयोग माल्ट किए गए अनाजों और फलों के रस को किण्वित कर एथेनॉल उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। क्या आपको याद है वे उपापचयी अभिक्रियाएँ जो यीस्ट द्वारा एथेनॉल के उत्पादन का कारण बनती हैं? किण्वन के लिए प्रयुक्त कच्चे माल के प्रकार और प्रक्रिया के प्रकार (आसवन के साथ या बिना आसवन) के आधार पर विभिन्न प्रकार की मादक पेय पदार्थ प्राप्त होते हैं। वाइन और बीयर बिना आसवन के बनाए जाते हैं, जबकि व्हिस्की, ब्रांडी और रम किण्वित मिश्रण के आसवन द्वारा बनाए जाते हैं। एक किण्वन संयंत्र का फोटोग्राफ चित्र 10.5 में दिखाया गया है।

चित्र 10.5 किण्वन संयंत्र

10.2.2 प्रतिजैविक (एंटीबायोटिक्स)#

सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित प्रतिजैविकों को बीसवीं सदी की सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक माना जाता है और इन्होंने मानव समाज की भलाई में बहुत योगदान दिया है। ‘एंटी’ एक ग्रीक शब्द है जिसका अर्थ है ‘विरुद्ध’ और ‘बायो’ का अर्थ है ‘जीवन’, साथ में इनका अर्थ होता है ‘जीवन के विरुद्ध’ (रोग पैदा करने वाले जीवों के संदर्भ में); जबकि मनुष्यों के संदर्भ में ये ‘जीवन के पक्ष में’ होते हैं, विरुद्ध नहीं। प्रतिजैविक रासायनिक पदार्थ होते हैं, जो कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित होते हैं और अन्य (रोग पैदा करने वाले) सूक्ष्मजीवों को मार सकते हैं या उनकी वृद्धि को रोक सकते हैं।

आप सामान्य रूप से प्रयुक्त होने वाले प्रतिजैविक पेनिसिलिन से परिचित हैं। क्या आप जानते हैं कि पेनिसिलिन पहला खोजा गया प्रतिजैविक था, और यह एक संयोग से हुई खोज थी? अलेक्जेंडर फ्लेमिंग स्टेफिलोकोकी बैक्टीरिया पर काम करते समय एक बार अपने एक धुले हुए कल्चर प्लेट में एक फफूंद बढ़ता हुआ देखा जिसके आसपास स्टेफिलोकोकी नहीं बढ़ पा रहे थे। उसने पाया कि यह फफूंद द्वारा उत्पादित एक रसायन के कारण था और उसने इसे फफूंद पेनिसिलियम नोटेटम के नाम पर पेनिसिलिन नाम दिया। हालांकि, इसके प्रभावी प्रतिजैविक के रूप में पूर्ण क्षमता की पुष्टि बहुत बाद में अर्नेस्ट चेन और हावर्ड फ्लोरी द्वारा की गई। इस प्रतिजैविक का व्यापक रूप से द्वितीय विश्व युद्ध में घायल हुए अमेरिकी सैनिकों के इलाज में उपयोग किया गया। फ्लेमिंग, चेन और फ्लोरी को इस खोज के लिए 1945 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

पेनिसिलिन के बाद, अन्य जीवाणुओं से भी अन्य एंटीबायोटिक्स शुद्ध किए गए। क्या आप कुछ अन्य एंटीबायोटिक्स के नाम बता सकते हैं और उनके स्रोतों का पता लगा सकते हैं? एंटीबायोटिक्स ने प्लेग, काली खांसी (whooping cough), डिप्थीरिया (gal ghotu) और कुष्ठ रोग (leprosy) जैसी घातक बीमारियों के इलाज की हमारी क्षमता को बहुत बढ़ा दिया है, जो पहले दुनिया भर में लाखों लोगों की जान लेती थीं। आज हम एंटीबायोटिक्स के बिना एक दुनिया की कल्पना नहीं कर सकते।

10.2.3 रसायन, एंजाइम और अन्य जैव सक्रिय अणु#

सूक्ष्मजीवों का उपयोग कार्बनिक अम्ल, अल्कोहल और एंजाइम जैसे कुछ रसायनों के वाणिज्यिक और औद्योगिक उत्पादन के लिए भी किया जाता है। अम्ल उत्पादकों के उदाहरण हैं Aspergillus niger (एक कवक) सिट्रिक अम्ल का, Acetobacter aceti (एक जीवाणु) एसिटिक अम्ल का; Clostridium butylicum (एक जीवाणु) ब्यूटिरिक अम्ल का और Lactobacillus (एक जीवाणु) लैक्टिक अम्ल का।

खमीर (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग एथेनॉल के वाणिज्यिक उत्पादन के लिए किया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग एंजाइमों के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। लाइपेसेज़ डिटर्जेंट फॉर्मुलेशन में उपयोग किए जाते हैं और लॉन्ड्री से तैलीय दाग हटाने में सहायक होते हैं। आपने देखा होगा कि बाजार से खरीदे गए बोतलबंद फलों के रस घर पर बनाए गए रसों की तुलना में अधिक साफ होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बोतलबंद रसों को पेक्टिनेस और प्रोटिएस के उपयोग से साफ किया जाता है। Streptococcus जीवाणु द्वारा उत्पादित और आनुवांशिक इंजीनियरिंग द्वारा संशोधित स्ट्रेप्टोकाइनेज़ को उन रोगियों में हृदयाघात (myocardial infarction) के कारण रक्त वाहिकाओं में बने थक्कों को हटाने के लिए ‘क्लॉट बस्टर’ के रूप में उपयोग किया जाता है।

एक अन्य जैव-सक्रिय अणु, साइक्लोस्पोरिन A, जिसे अंग-प्रत्यारोपण रोगियों में प्रतिरक्षा-दमनकारी एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है, कवक ट्राइकोडर्मा पॉलीस्पोरम द्वारा उत्पादित होता है। खमीर मोनास्कस पर्प्यूरियस द्वारा उत्पादित स्टेटिन्स को रक्त-कोलेस्ट्रॉल घटाने वाले एजेंट के रूप में व्यावसायिक रूप से बेचा जाता है। यह कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण के लिए उत्तरदायी एंजाइम की प्रतिस्पर्धात्मक अवरोधन द्वारा कार्य करता है।

10.3 सीवेज उपचार में सूक्ष्मजीव#

हम जानते हैं कि शहरों और कस्बों में हर दिन बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है। इस अपशिष्ट जल का एक प्रमुख घटक मानव मल होता है। इस नगरीय अपशिष्ट जल को सीवेज भी कहा जाता है। इसमें बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ और सूक्ष्मजीव होते हैं, जिनमें से कई रोगजनक होते हैं। क्या आपने कभी सोचा है कि इस विशाल मात्रा वाले सीवेज या शहरी अपशिष्ट जल का निपटान रोज़ कहाँ किया जाता है? इसे सीधे नदियों और धाराओं जैसे प्राकृतिक जल निकायों में नहीं छोड़ा जा सकता — आप समझ सकते हैं क्यों। निपटान से पहले, इसलिए, सीवेज को सीवेज उपचार संयंत्रों (STPs) में उपचारित किया जाता है ताकि यह कम प्रदूषणकारी हो जाए। अपशिष्ट जल का उपचार सीवेज में स्वाभाविक रूप से उपस्थित विषमपोषी सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाता है। यह उपचार दो चरणों में किया जाता है:

आकृति 10.6 द्वितीयक उपचार

प्राथमिक उपचार: ये उपचरण कदम मुख्यतः फिल्ट्रेशन और तलछट से निकासी के माध्यम से सीवेज से बड़े और छोटे कणों का भौतिक निष्कासन करते हैं। ये चरणबद्ध रूप से हटाए जाते हैं; प्रारंभ में, तैरती हुई मलबे को क्रमिक फिल्ट्रेशन द्वारा हटाया जाता है। फिर गिट्टी (मिट्टी और छोटे कंकड़) को तलछट द्वारा हटाया जाता है। सभी ठोस पदार्थ जो तल में बसते हैं वे प्राथमिक स्लज बनाते हैं, और ऊपर का तरल निस्सारण बनाता है। प्राथमिक तलछट टैंक से निस्सारण को द्वितीयक उपचार के लिए ले जाया जाता है।
द्वितीयक उपचार या जैविक उपचार: प्राथमिक निस्सारण को बड़े एरेशन टैंकों (चित्र 10.6) में डाला जाता है जहाँ इसे यांत्रिक रूप से लगातार हिलाया जाता है और इसमें हवा पंप की जाती है। इससे उपयोगी एरोबिक सूक्ष्मजीवों का जोरदार विकास होता है जो फ्लॉक्स बनाते हैं (बैक्टीरिया के समूह जो कवक की तंतुओं से जुड़कर जालीनुमा संरचनाएँ बनाते हैं)। बढ़ते समय ये सूक्ष्मजीव निस्सारण में मौजूद कार्बनिक पदार्थ का अधिकांश भाग उपभोग कर लेते हैं। इससे निस्सारण का BOD (जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग) काफी कम हो जाता है। BOD उस ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाता है जो एक लीटर पानी में मौजूद सभी कार्बनिक पदार्थ को बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत करने में खर्च होगी। सीवेज जल को तब तक उपचारित किया जाता है जब तक BOD कम न हो जाए। BOD परीक्षण जल के नमूने में सूक्ष्मजीवों द्वारा ऑक्सीजन के उपयोग की दर को मापता है और इस प्रकार अप्रत्यक्ष रूप से BOD जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थ की मात्रा को दर्शाता है। अपशिष्ट जल का BOD जितना अधिक होगा, उसकी प्रदूषण क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

एक बार सीवेज या अपशिष्ट जल का BOD काफी हद तक कम हो जाने पर, इसे एक बसने वाले टैंक में भेजा जाता है जहाँ जीवाणु ‘फ्लॉक’ को तलछट बनने दिया जाता है। इस तलछट को सक्रियित कीचड़ कहा जाता है। सक्रियित कीचड़ का एक छोटा भाग वायुवीकरण टैंक में वापस पंप किया जाता है ताकि यह अपचयक के रूप में काम कर सके। कीचड़ का शेष बड़ा भाग बड़े टैंकों, जिन्हें अवायवीय कीचड़ पाचक कहा जाता है, में पंप किया जाता है। यहाँ अन्य प्रकार के जीवाणु, जो अवायवीय रूप से बढ़ते हैं, कीचड़ में मौजूद जीवाणुओं और कवकों को पचाते हैं। इस पाचन के दौरान जीवाणु मीथेन, हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों का मिश्रण उत्पन्न करते हैं। ये गैसें बायोगैस बनाती हैं और ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रयोग की जा सकती हैं क्योंकि यह ज्वलनशील है।

द्वितीयक उपचार संयंत्र से निकलने वाला अपशिष्ट जल सामान्यतः नदियों और धाराओं जैसे प्राकृतिक जल निकायों में छोड़ा जाता है। ऐसे संयंत्र का एक हवाई दृश्य चित्र 10.7 में दिखाया गया है।

आप समझ सकते हैं कि किस प्रकार सूक्ष्मजीव प्रतिदिन विश्व भर में लाखों गैलन अपशिष्ट जल के उपचार में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। इस पद्धति का प्रयोग पिछले एक सदी से अधिक समय से दुनिया के लगभग सभी भागों में किया जा रहा है। आज तक किसी भी मानव-निर्मित प्रौद्योगिकी ने सीवेज के सूक्ष्मजीवीय उपचार की बराबरी नहीं की है।

चित्र 10.7 एक सीवेज संयंत्र का हवाई दृश्य

आप जानते हैं कि बढ़ते शहरीकरण के कारण, अब पहले की तुलना में कहीं अधिक मात्रा में सीवेज उत्पन्न हो रहा है। हालांकि, इतनी बड़ी मात्रा को संसाधित करने के लिए सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट्स की संख्या पर्याप्त रूप से नहीं बढ़ी है। इसलिए अक्सर अनुपचारित सीवेज सीधे नदियों में छोड़ दिया जाता है, जिससे उनका प्रदूषण होता है और जल-जनित रोगों में वृद्धि होती है।

पर्यावरण और वन मंत्रालय ने हमारे देश की इन प्रमुख नदियों को प्रदूषण से बचाने के लिए गंगा एक्शन प्लान और यमुना एक्शन प्लान शुरू किए हैं। इन योजनाओं के तहत बड़ी संख्या में सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट्स बनाने का प्रस्ताव है ताकि नदियों में केवल ट्रीटेड सीवेज ही छोड़ा जा सके। आपके आस-पास किसी स्थान पर स्थित सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट की यात्रा एक बहुत ही रोचक और शिक्षाप्रद अनुभव होगा।

10.4 बायोगैस के उत्पादन में सूक्ष्मजीव#

बायोगैस गैसों का एक मिश्रण है (जिसमें प्रमुख रूप से मीथेन होता है) जो सूक्ष्मजीवों की क्रियाशीलता द्वारा उत्पन्न होता है और जिसे ईंधन के रूप में प्रयोग किया जा सकता है। आपने सीखा है कि सूक्ष्मजीव वृद्धि और उपापचय के दौरान विभिन्न प्रकार की गैसीय अंतिम उत्पादक बनाते हैं। उत्पन्न होने वाली गैस का प्रकार सूक्ष्मजीवों और उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक आधारों पर निर्भर करता है। आटा के किण्वन, पनीर बनाने और पेय पदार्थों के उत्पादन से संबंधित उदाहरणों में उद्धृत गैस मुख्य रूप से CO₂ थी। हालाँकि, कुछ विशिष्ट जीवाणु, जो कोशिकीय पदार्थों पर अवायवीय रूप से वृद्धि करते हैं, CO₂ और H₂ के साथ-साथ बड़ी मात्रा में मीथेन भी उत्पन्न करते हैं। इन जीवाणुओं को सामूहिक रूप से मीथैनोजन कहा जाता है, और ऐसा ही एक सामान्य जीवाणु मीथैनोबैक्टीरियम है। ये जीवाणु सामान्यतः सीवेज उपचार के दौरान अवायवीय स्लज में पाए जाते हैं। ये जीवाणु मवेशियों के रूमेन (पेट का एक भाग) में भी उपस्थित होते हैं। मवेशियों के आहार में उपस्थित बहुत सारा कोशिकीय पदार्थ रूमेन में भी होता है। रूमेन में ये जीवाणु सेल्यूलोज़ के विघटन में सहायता करते हैं और मवेशियों के पोषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। क्या आप सोचते हैं कि हम मनुष्य अपने भोजन में उपस्थित सेल्यूलोज़ को पचा पाते हैं? इस प्रकार, मवेशियों के मल (गोबर) में ये जीवाणु प्रचुर मात्रा में होते हैं, जिसे सामान्यतः गोबर कहा जाता है। गोबर का उपयोग बायोगैस उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, जिसे सामान्यतः गोबर गैस कहा जाता है।

बायोगैस संयंत्र में एक कंक्रीट का टैंक (10-15 फीट गहरा) होता है जिसमें जैव-अपशिष्ट एकत्र किए जाते हैं और गोबर की दलहन डाली जाती है। दलहन के ऊपर एक तैरता हुआ ढक्कन रखा जाता है, जो टैंक में सूक्ष्मजीवीय गतिविधि के कारण गैस बनने पर उठता रहता है। बायोगैस संयंत्र में एक आउटलेट होता है, जो एक पाइप से जुड़ा होता है ताकि बायोगैस को निकटवर्ती घरों में आपूर्ति की जा सके। उपयोग के बाद की दलहन को एक अन्य आउटलेट से निकाला जाता है और इसे उर्वरक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। ग्रामीण क्षेत्रों में मवेशियों का गोबर बड़ी मात्रा में उपलब्ध होता है जहाँ मवेशियों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इसलिए बायोगैस संयंत्र अधिकतर ग्रामीण क्षेत्रों में बनाए जाते हैं। इस प्रकार उत्पन्न बायोगैस का उपयोग खाना बनाने और रोशनी के लिए किया जाता है। एक बायोगैस संयंत्र की तस्वीर चित्र 10.8 में दिखाई गई है। चित्र 10.8 एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र बायोगैस उत्पादन की तकनीक भारत में मुख्यतः भारतीय कृषि अनुसंधान संस्थान (IARI) और खादी तथा ग्रामोद्योग आयोग (KVIC) के प्रयासों से विकसित की गई थी। यदि आपका विद्यालय किसी गाँव में या गाँव के पास स्थित है, तो यह जानना बहुत रोचक होगा कि क्या आस-पास कोई बायोगैस संयंत्र है। बायोगैस संयंत्र का दौरा करें और उन लोगों से इसके बारे में अधिक जानें जो वास्तव में इसे संचालित कर रहे हैं।

चित्र 10.8 एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र

10.5 जैव नियंत्रण एजेंटों के रूप में सूक्ष्मजीव#

जैविक नियंत्रण (Biocontrol) का अर्थ है पौधों की बीमारियों और कीटों को नियंत्रित करने के लिए जैविक विधियों का प्रयोग। आधुनिक समाज में, इन समस्याओं से निपटने के लिए रसायनों—कीटनाशकों और पेस्टिसाइडों—के प्रयोग को बढ़ावा दिया गया है। ये रसायन विषैले होते हैं और मनुष्यों तथा जानवरों दोनों के लिए अत्यंत हानिकारक हैं, और ये हमारे पर्यावरण (मिट्टी, भूजल), फलों, सब्जियों और फसलों को प्रदूषित कर रहे हैं। हमारी मिट्टी निराई के लिए प्रयोग किए जाने वाले वीडकिलर (weedicides) के कारण भी प्रदूषित हो रही है।

कीटों और रोगों का जैविक नियंत्रण: कृषि में कीटों के नियंत्रण की एक ऐसी विधि है जो रसायनों के बजाय प्राकृतिक शिकार पर निर्भर करती है। जैविक किसान की एक प्रमुख मान्यता है कि जैव विविधता स्वास्थ्य को बढ़ावा देती है। जितनी अधिक विविधता एक परिदृश्य में होती है, वह उतना ही अधिक टिकाऊ होता है। इसलिए जैविक किसान ऐसी प्रणाली बनाने का प्रयास करता है जिसमें जिन कीटों को कभी-कभी कीट कहा जाता है, उन्हें समाप्त नहीं किया जाता, बल्कि एक जीवंत पारिस्थितिक तंत्र के भीतर जटिल नियंत्रण और संतुलन प्रणाली द्वारा उन्हें प्रबंधनीय स्तर पर रखा जाता है। ‘पारंपरिक’ खेती की प्रथाओं के विपरीत जो अक्सर रासायनिक तरीकों का उपयोग करके उपयोगी और हानिकारक दोनों जीव रूपों को बिना भेदभाव के मारती हैं, यह एक समग्र दृष्टिकोण है जो क्षेत्र के जीव-जंतुओं और वनस्पतियों के बीच अंतःक्रिया के जाल को समझने का प्रयास करता है। जैविक किसान इस दृष्टिकोण को रखता है कि जिन जीवों को अक्सर कीट कहा जाता है, उनका उन्मूलन न केवल संभव नहीं है, बल्कि अवांछनीय भी है, क्योंकि उनके बिना वे लाभदायक शिकारी और परजीवी कीट जो उन पर भोजन या मेजबान के रूप में निर्भर करते हैं, जीवित नहीं रह सकेंगे। इस प्रकार, जैविक नियंत्रण उपायों के उपयोग से हमारी विषैले रसायनों और कीटनाशकों पर निर्भरता काफी कम हो जाएगी। जैविक खेती दृष्टिकोण का एक महत्वपूर्ण भाग यह है कि क्षेत्र में निवास करने वाले विभिन्न जीव रूपों, शिकारियों के साथ-साथ कीटों, और उनके जीवन चक्र, भोजन की प्रवृत्तियों और उनके पसंदीदा आवासों से परिचित होना चाहिए। यह उपयुक्त जैविक नियंत्रण साधन विकसित करने में मदद करेगा।

बहुत ही परिचित लाल और काली धारियों वाला भृंग—लेडीबर्ड, और ड्रैगनफ़्लाई क्रमशः एफिड और मच्छरों से छुटकारा दिलाने में उपयोगी होते हैं। तितली के कैटरपिलरों को नियंत्रित करने के लिए पेश किया जाने वाला एक सूक्ष्मजीविक जैव-नियंत्रण एजेंट उदाहरण है बैसिलस थुरिंजिएंसिस (अक्सर Bt लिखा जाता है)। ये सूखे बीजाणुओं के रूप में पाउच में मिलते हैं, जिन्हें पानी में घोलकर ब्रासिका और फलदार पेड़ों जैसी संवेदनशील फसलों पर छिड़का जाता है, जहाँ इन्हें कीट लार्वा खा लेते हैं। लार्वा के आँत में विष मुक्त होता है और लार्वा मर जाते हैं। यह जीवाणु रोग कैटरपिलरों को मार देता है, पर अन्य कीटों को नुकसान नहीं पहुँचाता। पिछले दशक में जेनेटिक इंजीनियरिंग की विधियों के विकास के कारण वैज्ञानिकों ने B. thuringiensis के विष जीनों को पौधों में डाल दिया है। ऐसे पौधे कीटों के आक्रमण से प्रतिरोधी होते हैं। Bt-कपास ऐसा ही एक उदाहरण है, जिसे हमारे देश के कुछ राज्यों में उगाया जा रहा है। आप इसके बारे में अधिक अध्याय 12 में पढ़ेंगे।

पौधों के रोगों के उपचार में प्रयोग के लिए विकसित किया जा रहा एक जैविक नियंत्रण है कवक ट्राइकोडर्मा। ट्राइकोडर्मा प्रजातियाँ मुक्त जीवित कवक हैं जो जड़ पारिस्थितिकी तंत्र में बहुत सामान्य हैं। ये कई पौधों के रोगजनकों के प्रभावी जैव-नियंत्रण एजेंट होते हैं।

बैकुलोवायरस ऐसे रोगजनक हैं जो कीड़ों और अन्य आर्थ्रोपोडों पर आक्रमण करते हैं। जैविक नियंत्रण एजेंटों के रूप में प्रयुक्त अधिकांश बैकुलोवायरस न्यूक्लियोपॉलिहेड्रोवायरस वंश के हैं। ये वायरस प्रजाति-विशिष्ट, संकीर्ण स्पेक्ट्रम कीटनाशी अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं। ये पौधों, स्तनधारियों, पक्षियों, मछलियों या यहाँ तक कि गैर-लक्ष्य कीड़ों पर भी कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं डालते हैं। यह विशेष रूप से वांछनीय है जब लाभकारी कीड़ों को संरक्षित किया जा रहा हो ताकि समग्र समेकित कीट प्रबंधन (IPM) कार्यक्रम में सहायता मिल सके, या जब किसी पारिस्थितिक रूप से संवेदनशील क्षेत्र का उपचार किया जा रहा हो।

10.6 जैविक उर्वरक के रूप में सूक्ष्मजीव#

हमारे वर्तमान जीवनशैली के साथ पर्यावरणीय प्रदूषण एक प्रमुख चिंता का विषय है। कृषि उत्पादन की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए रासायनिक उर्वरकों के उपयोग ने इस प्रदूषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। बेशक, हमने अब यह महसूस किया है कि रासायनिक उर्वरकों के अत्यधिक उपयोग से जुड़ी समस्याएं हैं और जैविक खेती में स्विच करने का दबाव है — जैव उर्वरकों के उपयोग का। जैव उर्वरक वे जीव होते हैं जो मिट्टी की पोषक तत्वों की गुणवत्ता को समृद्ध करते हैं। जैव उर्वरकों के मुख्य स्रोत बैक्टीरिया, फंगस और सायनोबैक्टीरिया हैं। आपने लेग्यूमिनस पौधों की जड़ों पर बने गांठों के बारे में पढ़ा है जो राइज़ोबियम की सहजीवी संगति से बनते हैं। ये बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को कार्बनिक रूपों में स्थिर करते हैं, जिसे पौधा पोषक तत्व के रूप में उपयोग करता है। अन्य बैक्टीरिया मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहते हुए वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर कर सकते हैं (उदाहरण अज़ोस्पिरिल्लम और अज़ोटोबैक्टर), इस प्रकार मिट्टी की नाइट्रोजन सामग्री को समृद्ध करते हैं।

फंगस भी पौधों के साथ सहजीवी संगति बनाने के लिए जाने जाते हैं (माइकोराइज़ा)। ग्लोमस वंश के कई सदस्य माइकोराइज़ा बनाते हैं। इन संगतियों में फंगल सहजीवी मिट्टी से फॉस्फोरस को अवशोषित करता है और इसे पौधे तक पहुंचाता है। ऐसी संगतियों वाले पौधे अन्य लाभ भी दिखाते हैं, जैसे कि जड़-जनित रोगजनकों के प्रति प्रतिरोधकता, लवणता और सूखे के प्रति सहनशीलता, और समग्र रूप से पौधे की वृद्धि और विकास में वृद्धि। क्या आप बता सकते हैं कि इस संगति से फंगस को क्या लाभ मिलता है?

सायनोबैक्टीरिया जलकीय और स्थलीय वातावरणों में व्यापक रूप से फैले स्वपोषी सूक्ष्मजीव हैं, जिनमें से अनेक वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिर कर सकते हैं, उदाहरणार्थ अनाबीना, नॉस्टॉक, ऑसिलेटोरिया आदि। धान के खेतों में सायनोबैक्टीरिया एक महत्वपूर्ण जैव उर्वरक के रूप में कार्य करते हैं। नील-हरी शैवाल मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ भी जोड़ते हैं और उसकी उपजाऊपन बढ़ाते हैं। वर्तमान में हमारे देश में बाजार में कई जैव उर्वरक वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हैं और किसान इन्हें नियमित रूप से अपने खेतों में मिट्टी के पोषक तत्वों की पूर्ति और रासायनिक उर्वरकों की निर्भरता घटाने के लिए उपयोग करते हैं।

सारांश#

सूक्ष्मजीव पृथ्वी पर जीवन का एक बहुत महत्वपूर्ण घटक हैं। सभी सूक्ष्मजीव रोगजनक नहीं होते हैं। कई सूक्ष्मजीव मनुष्यों के लिए बहुत उपयोगी होते हैं। हम लगभग हर दिन सूक्ष्मजीवों और सूक्ष्मजीवों से प्राप्त उत्पादों का उपयोग करते हैं। दूध में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया (LAB) नामक बैक्टीरिया बढ़ते हैं और उसे दही में बदल देते हैं। ब्रेड बनाने के लिए इस्तेमाल होने वाला आटा खमीर नामक सैकेरोमाइसीज़ सिरेविसिए द्वारा किण्वित किया जाता है। कुछ व्यंजन जैसे इडली और डोसा, सूक्ष्मजीवों द्वारा किण्वित आटे से बनाए जाते हैं। बैक्टीरिया और फंगी चीज़ को विशेष बनावट, स्वाद और सुगंध देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। सूक्ष्मजीवों का उपयोग औद्योगिक उत्पादों जैसे लैक्टिक एसिड, एसिटिक एसिड और अल्कोहल के उत्पादन के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग उद्योग में विभिन्न प्रक्रियाओं में होता है। उपयोगी सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पन्न पेनिसिलिन जैसी एंटीबायोटिक्स का उपयोग रोग पैदा करने वाले हानिकारक सूक्ष्मजीवों को मारने के लिए किया जाता है। एंटीबायोटिक्स ने डिप्थीरिया, काली खांसी और निमोनिया जैसी संक्रामक बीमारियों को नियंत्रित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाई है। सौ से अधिक वर्षों से, सूक्ष्मजीवों का उपयोग सक्रिय कीचड़ निर्माण की प्रक्रिया द्वारा सीवेज (अपशिष्ट जल) के उपचार के लिए किया जा रहा है और यह प्रकृति में पानी के पुनर्चक्रण में मदद करता है। मेथेनोजेन पौधों के अपशिष्ट को नष्ट करते समय मीथेन (बायोगैस) उत्पन्न करते हैं। सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पन्न बायोगैस को ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग हानिकारक कीटों को मारने के लिए भी किया जा सकता है, इस प्रक्रिया को जैविक नियंत्रण कहा जाता है। जैविक नियंत्रण उपाय हमें कीटों के नियंत्रण के लिए विषैले कीटनाशकों के भारी उपयोग से बचने में मदद करते हैं। इन दिनों रासायनिक उर्वरकों के स्थान पर जैव उर्वरकों के उपयोग को बढ़ावा देने की आवश्यकता है। यह सूक्ष्मजीवों के विविध उपयोगों से स्पष्ट है कि वे मानव समाज की भलाई में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।