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पारिस्थितिकी तंत्र की संरचना, खाद्य श्रृंखलाएँ और ऊर्जा प्रवाह

पारिस्थितिकी की मूल बातें · भाग 1 / 2 · तथ्य-जाँच की तिथि 8 November 2026 · हम कैसे जाँचते हैं

स्रोतों (नीचे सूचीबद्ध) से AI की मदद से लिखा गया, फिर एक अलग AI से तथ्य-जाँच की गई।

पारिस्थितिकी और उसके संगठन स्तर, आवास और निकेत; पारिस्थितिकी तंत्र और उसके अजैव और जैव भाग; उत्पादक, उपभोक्ता, अपघटक और अपरदभोजी; चारण और अपरद खाद्य श्रृंखलाएँ और खाद्य जाल; एक-दिशीय ऊर्जा प्रवाह और दस प्रतिशत नियम; सकल और शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता; संख्या, जैवभार और ऊर्जा के पिरामिड; जैव संचयन और जैव आवर्धन।

प्रारंभिक परीक्षा में पर्यावरण और पारिस्थितिकी एक विचार पर टिकी है: जीव और उनका परिवेश मिलकर काम करने वाली इकाइयाँ बनाते हैं, और ऐसी इकाई के एक भाग में जो होता है वह बाकी तक पहुँचता है। वह इकाई पारिस्थितिकी तंत्र है। एक तालाब, एक वन, एक घास का मैदान, एक प्रवाल भित्ति या एक धान का खेत, छोटा हो या बड़ा, हर एक ऐसी इकाई है। विषय का यह पहला भाग बताता है कि पारिस्थितिकी तंत्र कैसे बना होता है और कैसे चलता है: उसके सजीव और निर्जीव भाग, कौन किसे खाता है, ऊर्जा सूर्य से पौधों और जंतुओं तक कैसे जाती है, हर तंत्र कितना उत्पादन करता है, इन संबंधों को पिरामिडों के रूप में कैसे दिखाया जाता है, और कुछ विष खाद्य श्रृंखला में ऊपर चढ़ते हुए अधिक सांद्र क्यों होते जाते हैं। भाग 2 इस पर आता है कि पारिस्थितिकी तंत्र समय के साथ कैसे बदलते हैं और पोषक तत्व उनमें कैसे चक्र में घूमते हैं।

पारिस्थितिकी इस बात का अध्ययन है कि जीव एक-दूसरे से और अपने परिवेश से कैसे संबंधित हैं; जर्मन जीवविज्ञानी अर्न्स्ट हेकेल ने 1866 में यूनानी शब्द 'ओइकोस', अर्थात घर, से यह शब्द गढ़ा। पारिस्थितिकीविद जीवन का अध्ययन संगठन के बढ़ते स्तरों पर करते हैं। जीव एक अकेला सजीव है; समष्टि किसी क्षेत्र में रहने वाली एक प्रजाति के सभी सदस्य हैं; समुदाय उस क्षेत्र को साझा करने वाली विभिन्न प्रजातियों की सभी समष्टियाँ हैं; पारिस्थितिकी तंत्र समुदाय और उसका निर्जीव परिवेश मिलकर है; बायोम समान जलवायु और वनस्पति वाला बड़ा प्रदेश है, जैसे उष्णकटिबंधीय वर्षावन या मरुस्थल; और जैवमंडल पृथ्वी की वह पतली परत है जहाँ जीवन है। दो और शब्द आसानी से भ्रमित होते हैं। आवास वह स्थान है जहाँ कोई प्रजाति रहती है, उसका पता। निकेत वह भूमिका है जो वह वहाँ निभाती है, उसका पेशा: वह क्या खाती है, कब सक्रिय रहती है और उसे किन परिस्थितियों की ज़रूरत है।

ब्रिटिश पारिस्थितिकीविद आर्थर टैन्सले ने 1935 में पारिस्थितिकी तंत्र शब्द यह बताने के लिए दिया कि जीवों का अध्ययन उनके भौतिक परिवेश से अलग नहीं किया जा सकता। हर पारिस्थितिकी तंत्र के दो प्रकार के घटक होते हैं। अजैव, या निर्जीव, घटकों में सूर्य का प्रकाश, तापमान, जल, वायु, मृदा और नाइट्रोजन तथा फ़ॉस्फ़ोरस जैसे घुले पोषक तत्व आते हैं। जैव, या सजीव, घटकों को भोजन पाने के ढंग से बाँटा जाता है। स्वपोषी, अर्थात उत्पादक, अपना भोजन स्वयं बनाते हैं: हरे पौधे, शैवाल और कुछ जीवाणु यह सूर्य के प्रकाश से प्रकाश-संश्लेषण द्वारा करते हैं। कुछ जीवाणु रसायन-संश्लेषी होते हैं और इसके बजाय रासायनिक अभिक्रियाओं से ऊर्जा लेते हैं; गहरे समुद्र तल पर जलतापीय छिद्रों के आसपास, जहाँ प्रकाश नहीं पहुँचता, पूरे समुदाय उन पर निर्भर होते हैं। परपोषी अपना भोजन नहीं बना सकते और उन्हें दूसरे जीवों को खाना पड़ता है। पारिस्थितिकी तंत्र प्राकृतिक हो सकते हैं, जैसे वन, मरुस्थल, झीलें और महासागर, या मनुष्य द्वारा बनाए, जैसे फ़सल के खेत, जलजीवशाला और जलाशय; उन्हें स्थलीय या जलीय भी बाँटा जाता है, और जलीय को मीठे जल या समुद्री।

परपोषी कई प्रकार के होते हैं। हिरण, मवेशी, टिड्डे और कई प्राणिप्लवक जैसे शाकाहारी पौधे खाते हैं और प्राथमिक उपभोक्ता हैं। शाकाहारियों को खाने वाले मांसाहारी, जैसे मेंढक या छोटी मछलियाँ, द्वितीयक उपभोक्ता हैं, और दूसरे मांसाहारियों को खाने वाले, जैसे साँप, बाज़ या बड़ी मछलियाँ, तृतीयक उपभोक्ता हैं। भालू, कौए और मनुष्य जैसे सर्वाहारी एक से अधिक स्तरों से भोजन लेते हैं। हर श्रृंखला के अंत में वे जीव हैं जो मृत पदार्थ पर जीते हैं। अपघटक, मुख्यतः जीवाणु और कवक, मृत पौधों, जंतुओं और अपशिष्टों को रासायनिक रूप से तोड़ते हैं, और सरल पोषक तत्व वापस मिट्टी और जल में छोड़ते हैं ताकि उत्पादक उन्हें फिर ले सकें। केंचुए, मिलीपीड, दीमक और गुबरैले जैसे अपरदभोजी मृत कार्बनिक पदार्थ खाते हैं और उसे छोटे टुकड़ों में तोड़ते हैं, जिससे अपघटकों का काम तेज़ होता है। अपघटकों के बिना पोषक तत्व मृत शरीरों में बंद रह जाते और उत्पादक जल्द भूखे रह जाते।

खाद्य श्रृंखला वह क्रम है जिसमें भोजन की ऊर्जा एक जीव से अगले तक जाती है। चारण खाद्य श्रृंखला जीवित हरे पौधों से शुरू होती है: घास को टिड्डा खाता है, टिड्डे को मेंढक, मेंढक को साँप और साँप को चील। तालाब में यही क्रम पादपप्लवक से प्राणिप्लवक, छोटी मछली, बड़ी मछली और मछली खाने वाले पक्षी तक चलता है। अपरद खाद्य श्रृंखला इसके बजाय मृत कार्बनिक पदार्थ से शुरू होती है, जैसे गिरी पत्तियाँ, मृत जंतु और गोबर, जिसे अपरदभोजी और अपघटक खाते हैं, जिन्हें फिर छोटे जंतु खाते हैं, और इसी तरह आगे। दोनों श्रृंखलाएँ जुड़ी हैं, क्योंकि चारण श्रृंखला में सब कुछ अंततः मरकर अपरद श्रृंखला में पहुँचता है। कई वनों में पौधों द्वारा बाँधी गई ऊर्जा का बड़ा भाग शाकाहारियों से होकर जाता ही नहीं; वह गिरी पत्तियों और लकड़ी तथा अपरद मार्ग से पारिस्थितिकी तंत्र के बाकी भाग तक पहुँचता है।

वास्तविक पारिस्थितिकी तंत्र अकेली श्रृंखलाएँ नहीं होते। अधिकांश जंतु कई प्रकार का भोजन खाते हैं और कई परभक्षी उन्हें खाते हैं, इसलिए श्रृंखलाएँ एक-दूसरे को काटती और जुड़ती हुई खाद्य जाल बनाती हैं। श्रृंखला का हर चरण एक पोषण स्तर है: उत्पादक पहला स्तर हैं, शाकाहारी दूसरा, शाकाहारियों को खाने वाले मांसाहारी तीसरा, और इसी तरह आगे। एक सर्वाहारी एक साथ एक से अधिक स्तरों पर हो सकता है; चावल खाता व्यक्ति प्राथमिक उपभोक्ता है, और वही व्यक्ति मछली खाते समय द्वितीयक या तृतीयक उपभोक्ता है। जाल पारिस्थितिकी तंत्रों को अधिक स्थिर बनाते हैं। यदि कोई शिकार प्रजाति घटे, तो कई भोजन स्रोतों वाला परभक्षी दूसरे पर जा सकता है, जबकि सरल श्रृंखला में एक कड़ी के टूटने से उसके ऊपर का सब कुछ गिर सकता है। इसी कारण उष्णकटिबंधीय वनों जैसे प्रजाति-समृद्ध पारिस्थितिकी तंत्र प्रायः एकल फ़सल वाले खेतों जैसे सरल तंत्रों से झटके बेहतर सह लेते हैं।

ऊर्जा लगभग हर पारिस्थितिकी तंत्र में सूर्य के प्रकाश के रूप में आती है, और उत्पादक उसका केवल छोटा भाग पकड़ते हैं, जिसे प्रायः उन पर पड़ने वाले प्रकाश का लगभग एक प्रतिशत बताया जाता है। वहाँ से ऊर्जा केवल एक दिशा में बहती है: उत्पादकों से शाकाहारियों और फिर मांसाहारियों तक, कभी वापस सूर्य तक नहीं। हर चरण पर उसका अधिकांश भाग जीने में, साँस लेने, चलने-फिरने और गर्म रहने में, खर्च होकर ऊष्मा के रूप में तंत्र से निकल जाता है, ऊष्मागतिकी के नियमों के अनुसार: ऊर्जा न बनाई जाती है न नष्ट की जाती है, पर हर अंतरण में कुछ ऊर्जा ऐसी ऊष्मा बनकर निकलती है जिसका दोबारा उपयोग नहीं हो सकता। 1942 में अमेरिकी पारिस्थितिकीविद रेमंड लिंडमैन ने यह प्रतिरूप बताया, जिसे अब दस प्रतिशत नियम के रूप में पढ़ाया जाता है: औसतन एक पोषण स्तर की ऊर्जा का लगभग दसवाँ भाग ही अगले तक पहुँचता है। यदि पौधे 10,000 इकाइयाँ संचित करें, तो शाकाहारियों को लगभग 1,000, पहले मांसाहारियों को लगभग 100 और दूसरे मांसाहारियों को लगभग 10 मिलती हैं। इसीलिए खाद्य श्रृंखलाओं में शायद ही चार-पाँच से अधिक स्तर होते हैं, और बाघ जैसे शीर्ष परभक्षी सदा कम होते हैं।

उत्पादकता वह दर है जिससे कोई पारिस्थितिकी तंत्र नया कार्बनिक पदार्थ बनाता है। सकल प्राथमिक उत्पादकता वह कुल दर है जिससे उत्पादक प्रकाश-संश्लेषण द्वारा ऊर्जा बाँधते हैं। उत्पादक इसका एक भाग अपने श्वसन में लगाते हैं, और जो बचता है, शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता (सकल में से श्वसन घटाकर), वह तंत्र के बाकी भाग के लिए उपलब्ध भोजन है। जिस दर से उपभोक्ता अपना ऊतक बनाते हैं, वह द्वितीयक उत्पादकता है। उत्पादकता मुख्यतः प्रकाश, गर्मी, जल और पोषक तत्वों पर निर्भर है। प्रति इकाई क्षेत्र, उष्णकटिबंधीय वर्षावन, प्रवाल भित्तियाँ, ज्वारनदमुख, दलदल और कच्छ पृथ्वी के सबसे उत्पादक पारिस्थितिकी तंत्रों में हैं, जबकि मरुस्थल, टुंड्रा और खुला महासागर सबसे कम उत्पादक में। खुला महासागर एक उपयोगी जाल है: हर वर्ग किलोमीटर थोड़ा उत्पादन करता है, क्योंकि भूमि से दूर पोषक तत्व कम हैं, पर इतना विशाल होने के कारण उसका कुल उत्पादन बहुत बड़ा है।

पारिस्थितिक पिरामिड किसी पारिस्थितिकी तंत्र के पोषण स्तरों को एक के ऊपर एक रखी पट्टियों के रूप में दिखाता है, आधार पर उत्पादक और शिखर पर शीर्ष मांसाहारी; ब्रिटिश पारिस्थितिकीविद चार्ल्स एल्टन ने 1927 में यह विचार बताया। ये तीन प्रकार के हैं। संख्या का पिरामिड हर स्तर पर व्यक्तियों को गिनता है। यह प्रायः सीधा होता है, जैसे घास के मैदान में अनगिनत घास के पौधे, कम टिड्डे और बहुत कम बाज़, पर यह वहाँ उल्टा होता है जहाँ एक बड़ा उत्पादक अनेक छोटे उपभोक्ताओं को पालता है, जैसे एक बरगद का पेड़ हज़ारों कीटों और उन्हें खाने वाले पक्षियों को सहारा देता है। जैवभार का पिरामिड हर स्तर पर सजीव पदार्थ को तौलता है। यह भूमि पर सीधा होता है पर खुले समुद्र में प्रायः उल्टा, जहाँ किसी क्षण मौजूद पादपप्लवक का भार उन्हें खाने वाले प्राणिप्लवक और मछलियों से कम होता है, क्योंकि वे बहुत तेज़ी से बढ़ते और खाए जाते हैं। ऊर्जा का पिरामिड समय के साथ हर स्तर से बहने वाली ऊर्जा मापता है। क्योंकि हर चरण पर ऊर्जा घटती है, यह कभी उल्टा नहीं हो सकता।

ऊर्जा खाद्य श्रृंखला में ऊपर चढ़ते हुए घटती है, पर कुछ विष इसके उल्टे चलते हैं। जैव संचयन किसी एक जीव के भीतर जीवन भर किसी रसायन का जमा होना है, क्योंकि शरीर उसे तोड़ने या बाहर निकालने से तेज़ी से ग्रहण करता है। जैव आवर्धन ऐसे रसायन की सांद्रता का एक पोषण स्तर से अगले तक बढ़ना है, क्योंकि हर परभक्षी जीवन भर अनेक दूषित शिकार खाता है। केवल वे पदार्थ ऐसा व्यवहार करते हैं जो लंबे समय तक टिकते हैं, जल के बजाय वसा में घुलते हैं और आसानी से नहीं टूटते: डीडीटी और अन्य ऑर्गेनोक्लोरीन कीटनाशक, मिथाइलमरकरी, और पीसीबी जैसे कुछ औद्योगिक यौगिक। बीसवीं सदी के मध्य में जलीय खाद्य श्रृंखलाओं में ऊपर जाते डीडीटी ने पेलिकन, ऑस्प्रे और चील जैसे मछली खाने वाले पक्षियों के अंडों के खोल इतने पतले कर दिए कि वे टूटने लगे, यह हानि 1962 में रेचल कार्सन की पुस्तक 'साइलेंट स्प्रिंग' से प्रसिद्ध हुई। 1950 के दशक में जापान के मिनामाता में एक कारखाने से छोड़ा गया पारा मछलियों और सीपियों में सांद्र हुआ और उन्हें खाने वाले लोगों को विषाक्त कर गया।

सब जोड़कर देखें: पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकों, उपभोक्ताओं और अपघटकों का समुदाय है जो अपने निर्जीव परिवेश से जुड़ा है, और उसके काम को दो प्रवाहों से पढ़ा जा सकता है। ऊर्जा सूर्य के प्रकाश के रूप में आती है, उत्पादक उसे बाँधते हैं, वह पोषण स्तरों में ऊपर जाती है और हर चरण पर लगभग नौ-दसवाँ भाग खो जाता है, और ऊष्मा बनकर निकल जाती है; वह एक बार बहती है और लौटती नहीं। पदार्थ अलग ढंग से व्यवहार करता है: कार्बन, नाइट्रोजन और फ़ॉस्फ़ोरस के वही परमाणु बार-बार उपयोग होते हैं, अपघटक उन्हें छोड़ते हैं और उत्पादक उन्हें लेते हैं। खाद्य जाल पारिस्थितिकी तंत्रों को लचीलापन देते हैं, उत्पादकता तय करती है कि वे कितना जीवन सँभाल सकते हैं, और पिरामिड पूरी संरचना का सार देते हैं, जिनमें केवल ऊर्जा का पिरामिड सदा सीधा रहता है। जैव आवर्धन इन्हीं कड़ियों का अंधेरा पक्ष दिखाता है: श्रृंखला के नीचे छोड़ा गया प्रदूषक सबसे अधिक सांद्र शीर्ष के जंतुओं में, मनुष्यों सहित, पहुँचता है। भाग 2 अनुक्रमण और जैव-भू-रासायनिक चक्रों के माध्यम से इस कथा का पदार्थ वाला पक्ष देखता है।

परीक्षा में ध्यान दें

• आवास वह स्थान है जहाँ प्रजाति रहती है (उसका पता); निकेत वहाँ उसकी भूमिका है (उसका पेशा)। ये पर्यायवाची नहीं हैं।
• हेकेल ने 'पारिस्थितिकी' शब्द दिया (1866); टैन्सले ने 'पारिस्थितिकी तंत्र' (1935); लिंडमैन ने दस प्रतिशत नियम (1942); एल्टन ने पारिस्थितिक पिरामिड बताए (1927)।
• सभी उत्पादक सूर्य के प्रकाश का उपयोग नहीं करते: गहरे समुद्र के जलतापीय छिद्रों पर रसायन-संश्लेषी जीवाणु रासायनिक ऊर्जा से भोजन बनाते हैं।
• अपघटक (जीवाणु, कवक) पदार्थ को रासायनिक रूप से तोड़ते हैं; अपरदभोजी (केंचुए, दीमक) मृत पदार्थ खाकर उसे टुकड़ों में तोड़ते हैं। केंचुए अपरदभोजी हैं, अपघटक नहीं।
• ऊर्जा एक दिशा में बहती है और पुनर्चक्रित नहीं होती; पोषक तत्व चक्र में घूमते हैं। एक पोषण स्तर से अगले तक केवल लगभग 10% ऊर्जा जाती है।
• शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता = सकल प्राथमिक उत्पादकता में से उत्पादकों का श्वसन घटाकर।
• ऊर्जा का पिरामिड सदा सीधा होता है; संख्या (एक पेड़) और जैवभार (खुला समुद्र) के पिरामिड उल्टे हो सकते हैं।
• जैव आवर्धन टिकाऊ, वसा-घुलनशील रसायनों (डीडीटी, मिथाइलमरकरी, पीसीबी) पर लागू होता है, जल-घुलनशील पर नहीं; सांद्रता श्रृंखला के शीर्ष पर सबसे अधिक होती है।

पुनरावृत्ति

• पारिस्थितिकी (हेकेल, 1866); स्तर: जीव, समष्टि, समुदाय, पारिस्थितिकी तंत्र, बायोम, जैवमंडल; आवास = पता, निकेत = भूमिका।
• पारिस्थितिकी तंत्र (टैन्सले, 1935) = जैव समुदाय + अजैव परिवेश; प्राकृतिक या कृत्रिम, स्थलीय या जलीय।
• उत्पादक: प्रकाश-संश्लेषी पौधे और शैवाल, रसायन-संश्लेषी जीवाणु; उपभोक्ता: शाकाहारी, मांसाहारी, सर्वाहारी; अपघटक (जीवाणु, कवक) और अपरदभोजी (केंचुए)।
• चारण श्रृंखला जीवित पौधों से शुरू होती है; अपरद श्रृंखला मृत कार्बनिक पदार्थ से; श्रृंखलाएँ जुड़कर खाद्य जाल बनाती हैं, जो स्थिरता देते हैं।
• ऊर्जा एक दिशा में बहती है; हर पोषण स्तर पर लगभग 10% ऊपर जाती है (लिंडमैन, 1942); श्रृंखलाएँ शायद ही 4–5 स्तरों से अधिक होती हैं।
• शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता = सकल − श्वसन; सबसे उत्पादक: वर्षावन, भित्तियाँ, ज्वारनदमुख, आर्द्रभूमियाँ; सबसे कम: मरुस्थल, टुंड्रा, खुला महासागर (कुल बड़ा)।
• पिरामिड (एल्टन, 1927): संख्या और जैवभार के उल्टे हो सकते हैं; ऊर्जा का कभी नहीं।
• टिकाऊ वसा-घुलनशील रसायनों का जैव आवर्धन: डीडीटी और पतले अंडे के खोल (साइलेंट स्प्रिंग, 1962); मिनामाता में पारा (1950 का दशक)।

अभ्यास प्रश्न

स्रोत

• NASA Earth Observatory: net primary productivity, photosynthesis and the global carbon budget — https://earthobservatory.nasa.gov
• NOAA Ocean Service and Ocean Exploration: marine food webs, phytoplankton, and chemosynthetic communities at hydrothermal vents — https://oceanservice.noaa.gov
• Ministry of Environment, Forest and Climate Change (ENVIS resource material): ecosystems, food chains, energy flow, productivity and ecological pyramids — https://moef.gov.in
• US Geological Survey: mercury and other contaminants in food webs, bioaccumulation and biomagnification — https://www.usgs.gov
• US Environmental Protection Agency: DDT, a brief history and status; persistent bioaccumulative toxic chemicals — https://www.epa.gov