7. परिसंस्थेतील ऊर्जाप्रवाह

परिसंस्थेतील ऊर्जाप्रवाह (Energy flow in Ecosystem)

मागील इयत्तेत पोषण पद्धतीनुसार आपण सजीवांचे वर्गीकरण शिकलो आहोत. त्यानुसार स्वयंपोषी (उत्पादक), परपोषी (भक्षक), मृतोपजीवी आणि विघटक असेही सजीवांचे प्रकार आहेत. सभोवतालच्या परिसंस्थेतील विविध भक्षकस्तर खाली दिलेले आहेत, त्यांचे निरीक्षण करा.

अन्नसाखळी व अन्नजाळे (Food chain and Food web)

उत्पादक, भक्षक आणि मृतोपजीवी यांच्यामध्ये कायमच आंतरक्रिया सुरू असतात. या आंतरक्रियेत एक क्रम असतो, त्याला अन्नसाखळी म्हणतात. प्रत्येक साखळीत अशा चार वा पाचहून अधिक कड्या असतात. एखाद्या परिसंस्थेमध्ये अशा परस्परांशी जोडल्या गेलेल्या अनेक अन्नसाखळ्यांचा समावेश असतो. त्यातूनच अन्नजाळे निर्माण होते.

एखादा सजीव इतर अनेक सजीवांचे भक्ष्य असतो.उदा.एखादा कीटक अनेक प्रकारच्या वनस्पतींचीपाने खातो मात्र तोच कीटक बेडूक,पाल,पक्षी यांचे भक्ष्य होतो. जरहे एखाद्या अाकृतीने दाखवायचे म्हटले तर सरळ रेषेतीलअन्नसाखळी ऐवजी गुंतागुंतीचे, अनेक शाखा असलेले जाळे तयारहोईल. त्यालाच निसर्गातील ‘अन्नजाळे’ (Food Web) म्हणतात. सामान्यपणे अशी अन्नजाळी निसर्गात सर्वत्र आढळतात.

ऊर्जेचा मनोरा (Energy Pyramid)

पोषण पातळी (Trophic Level)

अन्नसाखळीतील प्रत्येक पातळीला ‘पोषण पातळी’ म्हणतात. पोषण पातळी म्हणजे अन्न प्राप्त करण्याचा स्तर. अन्नसाखळीत अन्नघटक व ऊर्जेचे प्रमाण निम्नस्तरावरील उत्पादकापासून उच्च स्तरावरील भक्षकापर्यंत टप्प्याटप्प्यांनी घटत जाते.

आकृती 7.4 मध्येदाखवल्याप्रमाणे या मनोऱ्यात प्रत्येक स्तरावरील ऊर्जा संक्रमण दाखविलेले असते. अन्न साखळीत अनेक ऊर्जा विनिमय स्तर असतात. ऊर्जा विनिमय स्तर रचनेत ऊर्जेचे हस्तांतरण होत असताना मूळ ऊर्जा कमी कमी होत जाते. तसेच सजीव संख्या सुद्धा निम्नस्तराकडून उच्चस्तराकडे कमी कमी होत जाते. परिसंस्थेतील ऊर्जेच्या या आकृतिबंधाला ऊर्जेचा मनोरा असे म्हणतात.

सर्वोच्च भक्षक मृत पावल्यानंतर त्याच्या मृत शरीराचे विघटन करणाऱ्या विघटकांना ती ऊर्जा उपलब्ध होते. बुरशी, सूक्ष्मजीव हे मृत प्राण्याच्या निर्जीव शरीराचे विघटन करतात. त्यांना विघटक म्हणतात. मृत अवशेषांपासून अन्न मिळवताना विघटक त्यांचे रूपांतर साध्या कार्बनी पदार्थांत करतात. हे पदार्थ हवा, पाणी आणि माती यांत सहजतेने मिसळतात. तिथून ते घटक पुन्हा वनस्पतींकडून शोषले जातात अाणि पुढे ते अन्नसाखळीत संक्रमित होतात.

यावरून तुमच्या आता लक्षात आले असेलच की सजीवांच्या विविध पोषण प्रकारांनुसार तयार होणाऱ्या अन्नजाळ्यामुळे ऊर्जा आणि इतर प्रकारची पोषकद्रव्येपरिसंस्थेत प्रवाहित होत असतात.

कोणत्याही परिसंस्थेतील ऊर्जेचा महत्त्वाचा स्रोत म्हणजे सूर्य. परिसंस्थेतील हरित वनस्पती एकूण सौर ऊर्जेपैकी काही ऊर्जा अन्नाच्या स्वरूपात साठवून ठेवतात. विघटकांपर्यंत पोहोचण्यापूर्वी ही ऊर्जा एका पोषण पातळीकडून दुसऱ्या पोषण पातळीकडे संक्रमित केली जाते. विघटकांकडून यातील काही ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात बाहेर टाकली जाते. मात्र यातील कुठलीही ऊर्जा सूर्याकडे परत जात नाही म्हणून ऊर्जेचा प्रवाह ही एकेरी वाहतूक मानली जाते.

जैव-भू-रासायनिक चक्र (Bio-geochemical cycle)

परिसंस्थेतील ऊर्जेचा प्रवाह हा एकेरी असला तरी पोषकद्रव्यांचा प्रवाह मात्र चक्रीय असतो. सर्व सजीवांना वाढीसाठी विविध पोषक द्रव्यांची आवश्यकता असते. शेजारील आकृतीचे निरीक्षण करा. त्यातील विविध घटकांचा अभ्यास करून जैव-भू-रासायनिक चक्र हे स्वतःच्या शब्दात स्पष्ट करा.

पोषणद्रव्यांच्या परिसंस्थेतील चक्रीय स्वरूपातील प्रवाहाला ‘जैव-भू-रासायनिक चक्र’ असेम्हणतात.

सजीवांच्या वाढीस आवश्यक असणाऱ्या पोषकद्रव्यांचेअजैविक घटकांकडून जैविक घटकांकडेआणि जैविक घटकांकडून अजैविक घटकांकडेरूपांतरण होत असते. शीलावरण, वातावरण, जलावरण मिळून तयार झालेलेजीवावरण यांच्या माध्यमांतूनहे चक्र अविरत चालूअसते. या प्रक्रियेत जैविक, भूस्तरीय आणि रासायनिक पोषक द्रव्यांचे चक्रीभवन गुंतागुंतीचेअसतेतसेच तेपरिसंस्थेतील ऊर्जावहनाच्या पातळीवर अवलंबून असते.

अवसादन चक्रापेक्षा वायुचक्र वेगानेघडते. उदा, एखाद्या भागात CO 2 जमा झाला असेल तर वाऱ्याबरोबर त्याचे लगेच विसरण होते किंवा वनस्पतींकडून त्याचेशोषण केलेजाते.

हवामानातील बदल व मानवी क्रियांमुळेया वेगवेगळ्या चक्रांची गती, तीव्रता व संतुलन यांवर गंभीरपरिणाम होतात म्हणून या चक्रातील विविध घटकांच्या अभ्यासावर आता विशेष भर दिला जात आहे.

कार्बन चक्र (Carbon Cycle)

कार्बनचे वातावरणातून सजीवांकडे व सजीवांच्या मृत्यूनंतर पुन्हा वातावरणाकडे होणारे अभिसरण व पुनर्चक्रीकरण म्हणजे कार्बन चक्र होय. अजैविक कार्बनच्या अणूंचे मुख्यत: प्रकाशसंश्लेषण व श्वसनक्रियेद्वारे जैविक अभिसरण व पुनर्चक्रीकरण होते. म्हणूनच कार्बन चक्र हे एक महत्त्वाचे जैव-भू-रासायनिक चक्र आहे.

हिरव्या वनस्पती प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियेद्वारे CO 2 चे कर्बोदकात रूपांतर करतात, तसेच त्या प्रथिने व मेद असे कार्बनीपदार्थही तयार करतात. शाकाहारी प्राणी हिरव्या वनस्पती खातात. शाकाहारी प्राण्यांना मांसाहारी प्राणी खातात. म्हणजेच वनस्पतींकडून जैविक कार्बन शाकाहारी प्राण्यांकडे, शाकाहारी प्राण्यांकडून मांसाहारी प्राण्यांकडे आणि मांसाहारी प्राण्यांकडून सर्वोच्च भक्षक प्राण्यांकडे संक्रमित होतो.

शेवटी मृत्यूनंतर सर्व भक्षकांचे जीवाणूव बुरशी यांसारख्या विघटकांकडून अपघटन होऊन CO 2 वायूपुन्हा मुक्त होतो. हा वायूवातावरणात मिसळतो व पुन्हा वापरला जातो. अशाप्रकारे एका सजीवाकडून दुसऱ्या सजीवाकडे कार्बनचे अभिसरण चालूअसते. सजीवांच्या मृत्यूनंतर कार्बन निसर्गाकडे येतो व परत सजीवांकडे जातो.

ऑक्सिजन चक्र (Oxygen Cycle )

 पृथ्वीवरील वातावरणात सुमारे 21% तसेच जलावरण आणि शिलावरण अशा तीनही आवरणामध्ये ऑक्सिजन आढळतो. जीवावरणातील ऑक्सिजनचे अभिसरण व त्याचा पुनर्वापर म्हणजे ऑक्सिजन चक्र होय. या चक्रात देखील जैविक व अजैविक असे दोन्ही घटक समाविष्ट असतात. वातावरणात ऑक्सिजनची सातत्याने निर्मिती होते. तसेच त्याचा सातत्याने वापरही होत असतो.

ऑक्सिजन अतिशय क्रियाशील असून इतर अनेक मूलद्रव्यांशी व संयुगांशी त्याचा संयोग होतो. रेण्वीय ऑक्सिजन (O2 ), पाणी (H2 O), कार्बन डाय ऑक्साईड (CO2 ) व असेंद्रिय संयुगे अशा स्वरूपात आॅक्सिजन असल्याने जीवावरणातील ऑक्सिजन चक्र गुंतागुंतीचे असते. प्रकाशसंश्लेषण क्रियेत ऑक्सिजनची निर्मिती होते तर श्वसन, ज्वलन, विघटन, गंजणे यासारख्या क्रियांमध्ये ऑक्सिजन वापरला जातो.

नायट्राेजन चक्र (Nitrogen Cycle)

 

वातावरणात नायट्रोजनहा वायूसर्वात जास्त प्रमाणात 78% आढळतो. निसर्गचक्राचे सातत्य राखण्यासाठी नायट्रोजनची आवश्यकता असते. निसर्गात जैविक आणि अजैविक प्रक्रियांतूननायट्रोजन वायूचे वेगवेगळ्या संयुगांत घडून येणारे अभिसरण व पुनर्चक्रीकरण ‘नायट्रोजन चक्र’ म्हणून आेळखले जात.

सर्व सजीव नायट्रोजन चक्रात भाग घेतात. प्रथिने आणि न्युक्लिक आम्ले यांचा नायट्रोजन हा एक महत्त्वाचा घटक आहे. इतर अनेक मूलद्रव्यांच्या तुलनेत नायट्रोजन निष्क्रिय आहे व तो सहजासहजी इतर मूलद्रव्यांबरोबर संयोग करत नाही. बहुतेक सजीवांना मुक्त स्थितीतील नायट्रोजन वापरता येत नाही.

नायट्रोजन चक्रातील प्रमुख प्रक्रिया (Processes in Nitrogen Cycle)

  1. नायट्रोजनचे स्थिरीकरण- नायट्रोजनचे रूपांतर वातावरणीय, औद्योगिक व जैविक प्रक्रियांद्वारे नायट्रेट व नायट्राइट मध्येहोणे.
  2. अमोनीकरण- सजीवांचे अवशेष, उत्सर्जित पदार्थ यांचे विघटन होऊन अमोनिआ मुक्त होणे.
  3. नायट्रीकरण- अमोनिआचे नाइट्राइट व नंतर नायट्रेटमध्येरूपांतर होणे .
  4. विनायट्रीकरण- नायट्रोजनयुक्त संयुगाचे नायट्रोजन वायूत रूपांतर होणे.