पारिस्थितिकी, जीव और जनसंख्या, जीवित जीवों की विविधता

पारिस्थितिकी
वह विज्ञान की शाखा जो जीवों के पारस्परिक संबंधों तथा जीवों और उनके पर्यावरण के बीच की अन्योन्य क्रिया का अध्ययन करती है। इस पद को अर्नस्ट हेकल ने गढ़ा था। पारिस्थितिकी मूलतः जैविक संगठन के चार स्तरों से संबंधित है – जीव, समष्टियाँ, समुदाय और जैवामंडल।

पारिस्थितिक तंत्र
यह जैविक और अजैविक घटकों से मिलकर बना होता है जिनमें चक्रीय अन्योन्य क्रिया होती है और ऊर्जा का प्रवाह सदैव एकदिशीय होता है।

जीव
जीव पारिस्थितिकी के अध्ययन की मूल इकाई होते हैं। ये पौधों और जंतुओं दोनों से मिलकर बने होते हैं। इस स्तर पर हम पर्यावरणीय परिस्थितियों के संदर्भ में शरीर-क्रिया, व्यवहार, वितरण और अनुकूलन को समझते हैं।

प्रजाति
समान जीव जिनमें परस्पर संकरण और उर्वर संतान उत्पन्न करने की क्षमता हो, एक विशिष्ट प्रजाति बनाते हैं।

समष्टि
एक ही प्रजाति के व्यक्तियों का समूह जो किसी निर्धारित भौगोलिक क्षेत्र में निवास करता है। वे संसाधनों को साझा करते हैं/प्रतिस्पर्धा करते हैं और संभावित रूप से परस्पर संकरण कर सकते हैं। इसमें लैंगिक तथा अलैंगिक प्रजनन द्वारा बने समूह दोनों सम्मिलित हैं।

समष्टि गुणधर्म:

• जन्म दर और मृत्यु दर (व्यक्तिगत)
• लिंग अनुपात
• आयु वितरण
• समष्टि घनत्व

समष्टि मापन:

• जन्म दर उदाहरण: 20 मौजूदा कमल के पौधों में 8 नए पौधे = 0.4 संतान प्रति कमल प्रति वर्ष
• मृत्यु दर उदाहरण: 40 कुल फल-मक्खियों में 4 मृत = 0.1 व्यक्ति प्रति फल-मक्खी प्रति सप्ताह

समष्टि वृद्धि

(i) जनन दर (Natality) से तात्पर्य उस समयावधि के दौरान जनसंख्या में हुए जन्मों की संख्या से है जो प्रारंभिक घनत्व में जोड़े जाते हैं।
(ii) मृत्यु दर (Mortality) उस समयावधि के दौरान जनसंख्या में हुई मौतों की संख्या है।
(iii) आप्रवासन (Immigration) उसी प्रजाति के उन व्यक्तियों की संख्या है जो विचाराधीन समयावधि के दौरान कहीं और से आकर इस आवास में आए हैं।
(iv) प्रवासन (Emigration) उन व्यक्तियों की संख्या है जो विचाराधीन समयावधि के दौरान आवास छोड़कर कहीं और चले गए हैं।

इसलिए, यदि समय t पर जनसंख्या घनत्व N है, तो समय t +1 पर इसका घनत्व

$N_{t+1}=N_t +[(B+I)-(D+E)]$

वृद्धि मॉडल#

1. घातीय वृद्धि की परिभाषा:

• घातीय वृद्धि तब होती है जब कोई जनसंख्या अपनी वर्तमान आकार के अनुपात में दर से बढ़ती है। ऐसा तब होता है जब संसाधन (भोजन, स्थान) असीमित हों।

$dN/dt=(b-d)\times N$

मान लीजिए $(b-d)=r,$ तब

$dN/dt=rN$

$N_t=N_{0}\quad e^{rt}$

जहां

$N_t$= समय t के बाद जनसंख्या घनत्व

$N_{0}$= शून्य समय पर जनसंख्या घनत्व

$r$ = प्राकृतिक वृद्धि की आंतरिक दर

$e$ = प्राकृतिक लघुगणक का आधार (2.71828)

• समीकरण $dN/dt = rN$ इसे मॉडल करता है, जहाँ:
• $dN/dt$ समय के साथ जनसंख्या आकार में परिवर्तन को दर्शाता है।
• $N$ वर्तमान जनसंख्या आकार है।
• $r$ प्राकृतिक वृद्धि की आंतरिक दर है (b - d, जहाँ b प्रति व्यक्ति जन्म दर है और d प्रति व्यक्ति मृत्यु दर है)।

लॉजिस्टिक वृद्धि

वेर्हुल्स्ट-पर्ल लॉजिस्टिक वृद्धि एक जनसंख्या वृद्धि मॉडल को वर्णित करता है जहाँ जनसंख्या वृद्धि की दर धीमी हो जाती है जैसे ही जनसंख्या आकार अपने वातावरण की कैरींग क्षमता (K) के निकट पहुँचता है। घातांकीय वृद्धि के विपरीत, जो असीमित संसाधनों को मानती है, लॉजिस्टिक वृद्धि संसाधन सीमा को शामिल करती है, जिससे समय (t) के विरुद्ध जनसंख्या आकार (N) प्लॉट करने पर एक सिग्मॉइड (S-आकार) वक्र बनता है। प्रारंभिक चरण घातांकीय वृद्धि दिखाता है, फिर एक मंदी चरण आता है जैसे ही जनसंख्या अपनी कैरींग क्षमता के निकट पहुँचती है, अंततः K पर स्थिर हो जाती है।

$dN/dt=rN (\frac{K-N}{k})$

जनसंख्या पारस्परिक क्रिया#

• पारस्परिकता: दो प्रजातियों के बीच एक पारस्परिक क्रिया जहाँ दोनों प्रजातियों को लाभ होता है।

• प्रतिस्पर्धा: दो प्रजातियों के बीच एक पारस्परिक क्रिया जहाँ दोनों प्रजातियों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है (संसाधन खोना, आदि)।

• परजीविता: एक सहजीवी संबंध जहाँ एक जीव (परजीवी) दूसरे जीव (मेज़बान) के खर्च पर लाभान्वित होता है। परजीवी आमतौर पर मेज़बान पर या उसके अंदर रहता है, और अक्सर इसे तुरंत नहीं मारता है।

• शिकार (Predation): एक जैविक अन्योन्यक्रिया जहाँ एक जीव (शिकारी) दूसरे जीव (शिकार) को मारकर खा जाता है।

• सहजीविता (Commensalism): एक सहजीवी संबंध जिसमें एक प्रजाति को लाभ होता है और दूसरी प्रजाति को न तो नुकसान होता है और न ही लाभ।

• प्रतिकूलजीविता (Amensalism): दो प्रजातियों के बीच एक अन्योन्यक्रिया जहाँ एक प्रजाति को नुकसान होता है और दूसरी प्रजाति को न तो नुकसान होता है और न ही लाभ।

1. शिकार (Predation) एक जैविक अन्योन्यक्रिया है जहाँ एक जीव, शिकारी, दूसरे जीव, शिकार, को मारकर खा जाता है। यह ऊर्जा का शिकार से शिकारी तक स्थानांतर अधिकांश पारिस्थितिक तंत्रों में एक मूलभूत प्रक्रिया है।

उदाहरण: बाघ हिरण को खाता है: बाघ (शिकारी) हिरण (शिकार) को मारकर खाता है।

2. प्रतिस्पर्धा (Competition), पारिस्थितिकी के संदर्भ में, एक प्रक्रिया है जहाँ एक प्रजाति की फिटनेस (आंतरिक वृद्धि दर ‘r’ से मापी जाती है) दूसरी प्रजाति की उपस्थिति के कारण उल्लेखनीय रूप से घट जाती है। इस फिटनेस में कमी का संबंध सीमित संसाधनों से होना आवश्यक नहीं है।

उदाहरण: सीमित संसाधनों के साथ अंतरप्रजातीय प्रतिस्पर्धा: दक्षिण अमेरिका के उथले झीलों में फ्लेमिंगो और मछलियाँ जूप्लैंक्टन के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। यदि जूप्लैंक्टन दुर्लभ हो जाता है, तो वह प्रजाति जो इसे प्राप्त करने में अधिक दक्ष है, वह समृद्ध होगी, संभवतः दूसरी की कीमत पर। यह क्लासिक संसाधन प्रतिस्पर्धा है।

3. परजीविता: एक सहजीवी संबंध जहाँ एक जीव (परजीवी) दूसरे जीव (मेज़बान) के खर्च पर लाभान्वित होता है। परजीवी सामान्यतः मेज़बान के ऊपर या अंदर रहता है, पोषक तत्व और आश्रय प्राप्त करता है।

उदाहरण: मानव यकृत फ्लूक: एक ट्रेमाटोड जिसे अपना जीवन चक्र पूरा करने के लिए एक मध्यवर्ती घोंघा और मछली मेज़बान की आवश्यकता होती है। यह अपने अंतिम (मानव) मेज़बान को नुकसान पहुँचाता है।

4. सहभोजिता एक प्रकार का सहजीवी संबंध है जहाँ एक प्रजाति को लाभ होता है और दूसरी प्रजाति को न तो नुकसान होता है और न ही लाभ। एक प्रजाति को लाभ भोजन, आश्रय या परिवहन के रूप में मिल सकता है।

उदाहरण: मवेशी अंजीर और चरते मवेशी। मवेशी अंजीर को लाभ होता है क्योंकि वह मवेशियों की चाल से उड़ने वाले कीड़ों को खाता है। मवेशियों को अंजीर की उपस्थिति से न तो लाभ होता है और न ही नुकसान।

5. पारस्परिकता एक प्रकार का सहजीवी संबंध है जहाँ दो भिन्न प्रजातियाँ ऐसे परस्पर क्रिया करती हैं कि दोनों को लाभ होता है। प्रत्येक प्रजाति अन्योन्य क्रिया से कुछ लाभ प्राप्त करती है।

उदाहरण: लाइकेन एक अनुपम उदाहरण हैं। ये कवक और प्रकाश संश्लेषी जीव (शैवाल या सायनोबैक्टीरिया) के बीच सहजीवी साझेदारी हैं। कवक एक सुरक्षात्मक संरचना प्रदान करता है और वातावरण से जल और खनिज अवशोषित करता है। शैवाल या सायनोबैक्टीरिया बदले में प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से भोजन (शर्करा) उत्पन्न करते हैं, जो कवक को पोषण देता है। दोनों जीव एक-दूसरे के जीवित रहने के लिए निर्भर करते हैं।