वैश्विक व क्षेत्रीय पर्यावरणीय मुद्दे: जलवायु, अम्ल वर्षा, ओज़ोन छिद्र, पारिस्थितिकी, जैव-विविधता व जनसंख्या
1. ग्रीनहाउस गैसें, विकिरणी बलन, वैश्विक तापन क्षमता व जलवायु परिवर्तन
पृथ्वी सूर्य-प्रकाश सोखती है और अवरक्त विकिरित करती है। सौर स्थिरांक S (लगभग 1361 W/m²) व ग्रहीय ऐल्बिडो α (लगभग 0.3) के साथ संतुलन S(1 − α)πR² = 4πR²σT_e⁴ प्रभावी विकिरण ताप T_e = [S(1 − α)/(4σ)]^(1/4) ≈ 255 K देता है। माध्य पृष्ठ ताप लगभग 288 K है; लगभग 33 K का अंतर प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव है, जो उन गैसों से उत्पन्न है जो सूर्य-प्रकाश हेतु पारदर्शी पर बहिर्गामी अवरक्त को सोखती व पुनः उत्सर्जित करती हैं — जलवाष्प, CO₂, CH₄, N₂O व ओज़ोन — मेघों सहित। मानव गतिविधि CO₂ (जीवाश्म ईंधन, सीमेंट, वनोन्मूलन), CH₄ (धान के खेत, पशुधन, भूभराव, जीवाश्म-ईंधन रिसाव), N₂O (उर्वरित मृदाएँ, कुछ उद्योग) और पूर्णतः संश्लेषित हैलोकार्बन व SF₆ जोड़ती है। जलवाष्प नियंत्रक मात्राओं में उत्सर्जित नहीं होती; वह पुनर्निवेश के रूप में कार्य करती है, वायु गर्म होने पर बढ़ती और तापन को प्रवर्धित करती है।
विकिरणी बलन ΔF किसी चालक में परिवर्तन से क्षोभसीमा पर शुद्ध ऊर्जा फ़्लक्स में परिवर्तन है, W/m² में। CO₂ हेतु यह सांद्रता में लघुगणकीय है, ΔF = 5.35 ln(C/C₀), क्योंकि उसके अवशोषण बैंड का केंद्र पहले से संतृप्त है और अतिरिक्त CO₂ बैंड के किनारों पर कार्य करती है; अतः प्रत्येक दोगुना समान 5.35 ln 2 = 3.7 W/m² जोड़ता है। अंतिम साम्य तापन ΔT = λΔF है, λ जलवायु संवेदनशीलता प्राचल। वैश्विक तापन क्षमता (GWP) गैसों की तुलना करती है: किसी क्षितिज (प्रायः 100 वर्ष) पर किसी गैस के 1 kg स्पंद का काल-समाकलित बलन, 1 kg CO₂ के सापेक्ष। यह गैस की विकिरणी दक्षता व आयु पर निर्भर है — मीथेन प्रबल पर अल्पजीवी है, अतः उसकी GWP 20-वर्षीय क्षितिज पर 100-वर्षीय की अपेक्षा कहीं अधिक है — और भिन्न गैसों के उत्सर्जन CO₂-तुल्यांकों के रूप में जोड़े जाते हैं, Σ द्रव्यमान × GWP। जलवायु परिवर्तन — भूमि व महासागर का तापन, तापीय प्रसार व पिघलती बर्फ़ से समुद्र-तल वृद्धि, खिसकती वर्षा व अधिक तीव्र चरम घटनाएँ, समुद्र द्वारा CO₂ ग्रहण से महासागर अम्लीकरण — अंतरराष्ट्रीय स्तर पर शमन (उत्सर्जन घटाना व अवशोषक बढ़ाना) व अनुकूलन से संबोधित है।
2. नगरीय ऊष्मा द्वीप, अम्ल वर्षा व ओज़ोन छिद्र
नगरीय ऊष्मा द्वीप अपने परिवेश से गर्म नगर है, रात में सर्वाधिक प्रबल। इसके कारण हैं निम्न ऐल्बिडो के गहरे, अपारगम्य पृष्ठ जो दिन में ऊष्मा संचित करते हैं; वनस्पति और अतः वाष्पीय शीतलन का ह्रास; सड़क-घाटियाँ जो दीर्घ-तरंग विकिरण फँसाती और पवन घटाती हैं; और वाहनों, भवनों व वातानुकूलन से अपशिष्ट ऊष्मा। यह शीतलन हेतु ऊर्जा माँग, ऊष्मा तनाव और ओज़ोन निर्माण की दर बढ़ाता है, और स्थानीय पवनों को बदलता है। शमन शीतल (उच्च-ऐल्बिडो) छतें व फ़र्श, वृक्ष, उद्यान व जलाशय, और हरित छतें प्रयोग करता है। अम्ल वर्षा वायुमंडलीय CO₂ से साम्य में स्वच्छ वायु के वर्षण से अधिक अम्लीय वर्षण है, जिसका pH लगभग 5.6 है। SO₂ व NOₓ वायु में व मेघ-जल में सल्फ़्यूरिक व नाइट्रिक अम्लों में ऑक्सीकृत होते हैं, वर्षा, हिम व कोहरे में आर्द्र रूप में या गैसों व कणों के रूप में शुष्क निक्षेपित होते हैं, प्रायः स्रोत से सैकड़ों किलोमीटर दूर। यह कम बफ़र वाली झीलों व धाराओं को अम्लीय करती है, मछलियों हेतु विषैले ऐलुमिनियम को गतिशील करती है, वन मृदाओं से क्षारक धनायन निक्षालित करती है, और चूना-पत्थर, संगमरमर व धातुओं को संक्षारित करती है; इसका नियंत्रण SO₂ व NOₓ उत्सर्जनों का नियंत्रण है।
समतापमंडलीय ओज़ोन चैपमैन चक्र में प्राकृतिक रूप से बनती व नष्ट होती है: O₂ + hν → 2O, O + O₂ + M → O₃ + M, O₃ + hν → O₂ + O, O + O₃ → 2O₂। इसका कुल स्तंभ डॉबसन इकाइयों में मापा जाता है (1 DU मानक ताप व दाब पर शुद्ध ओज़ोन की 0.01 mm परत है; सामान्य स्तंभ लगभग 300 DU है)। CFC, हैलॉन, कार्बन टेट्राक्लोराइड व मिथाइल क्लोरोफ़ॉर्म से क्लोरीन व ब्रोमीन इसे उत्प्रेरकी रूप से नष्ट करते हैं: Cl + O₃ → ClO + O₂, फिर ClO + O → Cl + O₂, क्लोरीन पुनर्जनित करते हुए। अंटार्कटिक ओज़ोन छिद्र — वसंत (सितंबर–नवंबर) में स्तंभ का लगभग 220 DU से नीचे गिरना — को ध्रुवीय शीत की विशेष दशाएँ चाहिए: वायु ध्रुवीय भँवर में पृथक रहती है, ध्रुवीय समतापमंडलीय मेघों हेतु पर्याप्त ठंडी होती है, और उनके पृष्ठों पर भंडार यौगिक HCl व ClONO₂ अभिक्रिया कर Cl₂ मुक्त करते हैं, जिसे लौटता वसंत का प्रकाश परमाणु क्लोरीन में प्रकाश-अपघटित करता है। मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (1987) व उसके संशोधनों ने ओज़ोन-क्षयकारी पदार्थ क्रमशः समाप्त किए; उसका किगाली संशोधन (2016) उसे उन HFC तक बढ़ाता है जिन्होंने उनका स्थान लिया, जो ओज़ोन क्षय नहीं करते पर प्रबल ग्रीनहाउस गैसें हैं।
3. पारिस्थितिकी व विभिन्न पारितंत्र
पारितंत्र अपने भौतिक पर्यावरण सहित जीवों का समुदाय है, ऊर्जा प्रवाह व पदार्थ चक्रण से जुड़ा। इसका जैविक भाग उत्पादकों (स्वपोषी, मुख्यतः हरे पौधे व शैवाल), उपभोक्ताओं (शाकाहारी, मांसाहारी, सर्वाहारी) व अपघटकों (पोषक लौटाने वाले जीवाणु व कवक) से बना है; अजैविक भाग प्रकाश, जल, मृदा, पोषक व जलवायु है। ऊर्जा प्रकाश-संश्लेषण से प्रवेश करती है — सकल प्राथमिक उत्पादकता, जिसमें से शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता NPP = GPP − R वह है जो पौधों के अपने श्वसन के बाद बचे — और खाद्य शृंखलाओं व परस्पर जुड़े खाद्य जालों से एक दिशा में बहती है, प्रत्येक चरण पर ऊष्मा के रूप में नष्ट होती हुई। एक पोषी स्तर की ऊर्जा का सामान्यतः केवल लगभग 10% अगले तक पहुँचता है (लिंडेमान का दस प्रतिशत नियम), इसीलिए खाद्य शृंखलाएँ शायद ही चार या पाँच कड़ियों से अधिक होती हैं और ऊर्जा पिरामिड सदा सीधा होता है। संख्या व जैवभार के पिरामिड उलटे हो सकते हैं — एक वृक्ष हज़ारों कीटों को पालता है, या पादप-प्लवक स्थायी द्रव्यमान में उन्हें शीघ्र चरने वाले प्राणि-प्लवक से कम होते हैं। इसके विपरीत पदार्थ चक्रित होता है: कार्बन, नाइट्रोजन, फ़ॉस्फ़ोरस, सल्फ़र व जल सजीव व निर्जीव भागों के बीच चलते हैं।
मुख्य पारितंत्र स्थलीय हैं — वन (उष्णकटिबंधीय, शीतोष्ण, उत्तरी शंकुधारी), घास के मैदान, मरुस्थल व टुंड्रा — और जलीय: मीठा जल, स्थिरजलीय (लेंटिक) (झीलें, तालाब) व प्रवाही (लोटिक) (नदियाँ, धाराएँ) में विभक्त; समुद्री (खुला महासागर, प्रवाल भित्तियाँ); और संक्रमणकालीन ज्वारनदमुख व आर्द्रभूमियाँ, सबसे उत्पादक में से, जो जल छानती, बाढ़ संचित करतीं और मत्स्य-पालन को आश्रय देती हैं। समुदाय समय के साथ पारिस्थितिक अनुक्रमण से बदलते हैं: नग्न शैल या नई भूमि पर प्राथमिक अनुक्रमण, लाइकेन जैसी अग्रणी प्रजातियों से आरंभ, और उस भूमि पर द्वितीयक अनुक्रमण जिसकी वनस्पति हटाई गई पर मृदा बची हो, दोनों अपेक्षाकृत स्थायी चरम समुदाय की ओर प्रवृत्त। कोई समष्टि तब तक बढ़ती है जब तक उसके पर्यावरण की धारण क्षमता उसे सीमित न करे, और उसका निकेत (निश) समुदाय में उसकी भूमिका व आवश्यकताएँ हैं।
4. जैव-विविधता
जैव-विविधता तीन स्तरों पर विविधता है: प्रजातियों के भीतर आनुवंशिक विविधता, प्रजाति विविधता, और पारितंत्र विविधता। प्रजाति विविधता के दो भाग हैं — समृद्धि (प्रजातियों की संख्या) व समता (व्यष्टियाँ उनमें कितनी समान रूप से बँटी हैं) — और सूचकांक उन्हें जोड़ते हैं। शैनन सूचकांक H = −Σpᵢ ln pᵢ है, जहाँ pᵢ प्रजाति i में व्यष्टियों का अनुपात है; यह समृद्धि व समता दोनों के साथ बढ़ता है, और S समान रूप से सामान्य प्रजातियों हेतु ln S के बराबर है। सिम्पसन विविधता सूचकांक D = 1 − Σpᵢ² है, यह प्रायिकता कि यादृच्छिक खींची दो व्यष्टियाँ भिन्न प्रजातियों की हों। किसी आवास के भीतर विविधता अल्फ़ा, आवासों के बीच परिवर्तन बीटा, और किसी क्षेत्र पर कुल गामा विविधता है। जैव-विविधता तप्त-स्थल (हॉटस्पॉट) वह क्षेत्र है जिसमें कम-से-कम 1500 स्थानिक संवहनी पादप प्रजातियाँ हों और जिसने अपने मूल आवास का कम-से-कम 70% खो दिया हो; इनमें से चार पूर्णतः या आंशिक रूप से भारत में हैं — हिमालय, इंडो-बर्मा, पश्चिमी घाट व श्रीलंका, और सुंडालैंड (जिसमें निकोबार द्वीप आते हैं)। मुख्य ख़तरे आवास ह्रास व विखंडन, आक्रामक प्रजातियाँ, प्रदूषण, अति-दोहन व जलवायु परिवर्तन हैं। संरक्षण स्व-स्थाने (इन सिटू) है, राष्ट्रीय उद्यानों, वन्यजीव अभयारण्यों व जैवमंडल आरक्षितों जैसे संरक्षित क्षेत्रों में, और पर-स्थाने (एक्स सिटू), चिड़ियाघरों, वनस्पति उद्यानों व बीज व जीन बैंकों में; जैव-विविधता अभिसमय 1992 में रियो पृथ्वी सम्मेलन में हस्ताक्षर हेतु खोला गया।
5. जनसंख्या, ऊर्जा उपभोग व पर्यावरणीय ह्रास
बिना सीमा बढ़ती समष्टि चरघातांकी बढ़ती है, N = N₀e^(rt), द्विगुणन काल t_d = ln 2/r ≈ 70/(प्रतिशत में r) के साथ। वास्तविक समष्टियाँ सीमाओं से मिलती हैं, और लॉजिस्टिक प्रतिरूप dN/dt = rN(1 − N/K) N के धारण क्षमता K के निकट पहुँचने पर वृद्धि धीमी करता है; वृद्धि दर N = K/2 पर सर्वाधिक है, जहाँ वह rK/4 के बराबर है। मानव जनसंख्या वृद्धि जनांकिकीय संक्रमण से आकार लेती है: बेहतर भोजन, जल, स्वच्छता व औषधि से मृत्यु दर पहले गिरती है, शिक्षा (विशेषतः स्त्रियों की), नगरीकरण व आय से जन्म दर बाद में गिरती है, और बीच के अंतराल में जनसंख्या तेज़ी से बढ़ती है। जनसंख्या, ऊर्जा प्रयोग व ह्रास बढ़ाने वाले कारक जुड़े हैं, और दो सर्वसमिकाएँ इस जुड़ाव को स्पष्ट करती हैं। IPAT प्रभाव को I = P × A × T लिखता है — जनसंख्या, संपन्नता (प्रति व्यक्ति उपभोग) व प्रौद्योगिकी (प्रति इकाई उपभोग प्रभाव)। काया सर्वसमिका यही विचार CO₂ पर लगाती है: उत्सर्जन = जनसंख्या × (GDP/व्यक्ति) × (ऊर्जा/GDP) × (CO₂/ऊर्जा), अतः उत्सर्जन केवल धीमी बढ़ती अर्थव्यवस्था, कम ऊर्जा-गहन अर्थव्यवस्था, या कम कार्बन-गहन ऊर्जा आपूर्ति से ही घट सकते हैं। ऊर्जा उपभोग जनसंख्या व आय के साथ बढ़ता है, और उसकी आपूर्ति — अब भी जीवाश्म ईंधनों से प्रमुख — वायु प्रदूषण, जलवायु परिवर्तन, खनन व जल प्रयोग चलाती है; पर्यावरणीय ह्रास वनोन्मूलन, मृदा अपरदन व मरुस्थलीकरण, आर्द्रभूमियों व जैव-विविधता का ह्रास, भूजल क्षय, और वायु, जल व भूमि के प्रदूषण के रूप में आता है।
| संबंध | रूप | मुख्य परिणाम |
|---|---|---|
| चरघातांकी वृद्धि | N = N₀e^(rt) | t_d = ln 2/r ≈ 70/r% |
| लॉजिस्टिक वृद्धि | dN/dt = rN(1 − N/K) | N = K/2 पर अधिकतम दर rK/4 |
| IPAT | I = P × A × T | प्रत्येक कारक के साथ प्रभाव बढ़ता है |
| काया सर्वसमिका | CO₂ = P × (GDP/P) × (E/GDP) × (CO₂/E) | विकार्बनीकरण अंतिम दो पर कार्य करता है |
मुख्य बिंदु
- T_e = [S(1 − α)/(4σ)]^(1/4) ≈ 255 K, 288 K पृष्ठ के विरुद्ध: 33 K ग्रीनहाउस प्रभाव। ΔF = 5.35 ln(C/C₀), अतः प्रत्येक दोगुना 3.7 W/m² जोड़ता है; ΔT = λΔF; CO₂-तुल्य = Σ द्रव्यमान × GWP।
- ऊष्मा द्वीप निम्न ऐल्बिडो, खोई वनस्पति, घाटियों व अपशिष्ट ऊष्मा से आते हैं। स्वच्छ वर्षा pH 5.6 है; अम्ल वर्षा प्रबल अम्लों में बदले SO₂ व NOₓ है और स्रोत पर नियंत्रित होती है।
- क्लोरीन ओज़ोन को उत्प्रेरकी रूप से नष्ट करती है; अंटार्कटिक छिद्र को भँवर, ध्रुवीय समतापमंडलीय मेघ व लौटता सूर्य-प्रकाश चाहिए; मॉन्ट्रियल (1987) ने ODS समाप्त किए और किगाली (2016) ने HFC जोड़े।
- ऊर्जा एक दिशा में बहती है और प्रत्येक पोषी स्तर पर लगभग 10% पार होता है, अतः ऊर्जा पिरामिड सदा सीधा है; पदार्थ चक्रित होता है। शैनन H = −Σp ln p, सिम्पसन D = 1 − Σp²; भारत चार जैव-विविधता तप्त-स्थल साझा करता है।
- t_d = ln 2/r; लॉजिस्टिक वृद्धि N = K/2 पर rK/4 उच्चिष्ठ पाती है; IPAT I = PAT व काया CO₂ = P × GDP/P × E/GDP × CO₂/E जनसंख्या व संपन्नता को ऊर्जा व उत्सर्जनों से जोड़ते हैं।
अभ्यास प्रश्न (18)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
सौर स्थिरांक 1361 W/m², ग्रहीय ऐल्बिडो 0.3 व σ = 5.67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴) लेकर पृथ्वी का प्रभावी विकिरण ताप, K में, क्या है? उत्तर निकटतम पूर्ण संख्या तक दें।
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उत्तर: 255
T_e = [S(1 − α)/(4σ)]^(1/4) = [1361 × 0.7/(4 × 5.67 × 10⁻⁸)]^(1/4) = (4.201 × 10⁹)^(1/4) = 254.6 ≈ 255 K। गुणक 4 — पृथ्वी के पृष्ठ क्षेत्र का उसके अनुप्रस्थ काट से अनुपात — छोड़ने से 360 K मिलता है।ΔF = 5.35 ln(C/C₀) से CO₂ के 280 ppm से 420 ppm तक बढ़ने का विकिरणी बलन, W/m² में, क्या है? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2.17
ΔF = 5.35 ln(420/280) = 5.35 ln 1.5 = 5.35 × 0.4055 = 2.17 W/m²। log₁₀ लेने से 0.94 W/m² मिलता है; गुणांक 5.35 प्राकृतिक लघुगणक के साथ है।0.8 K प्रति W/m² जलवायु संवेदनशीलता प्राचल व ΔF = 5.35 ln(C/C₀) के साथ CO₂ के दोगुना होने से कितना साम्य तापन होता है, K में? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
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उत्तर: 2.97
ΔF = 5.35 ln 2 = 3.708 W/m²; ΔT = λΔF = 0.8 × 3.708 = 2.97 K। परिणाम 280 → 560 ppm हेतु वही है जो 400 → 800 ppm हेतु, क्योंकि बलन केवल अनुपात पर निर्भर है।कोई सुविधा वर्ष में 100 t CO₂, 10 t CH₄ व 1 t N₂O उत्सर्जित करती है। CH₄ हेतु 28 व N₂O हेतु 265 की 100-वर्षीय GWP लेकर उसके उत्सर्जन टन CO₂-तुल्य में क्या हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 645
CO₂-तुल्य = 100 × 1 + 10 × 28 + 1 × 265 = 100 + 280 + 265 = 645 t। मीथेन व नाइट्रस ऑक्साइड द्रव्यमान से उत्सर्जित 111 t में केवल 11 t हैं पर तापन प्रभाव से 645 t में 545 t।ग्रीनहाउस गैसों के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — मीथेन की GWP 20-वर्षीय क्षितिज पर 100-वर्षीय की अपेक्षा अधिक है; B — जलवाष्प मुख्यतः तापन प्रवर्धित करने वाले पुनर्निवेश के रूप में कार्य करती है; D — HFC समतापमंडलीय ओज़ोन का क्षय नहीं करते पर प्रबल ग्रीनहाउस गैसें हैं
(a) मीथेन लगभग एक दशक में हटती है, अतः उसका प्रभाव क्षितिज के आरंभ में केंद्रित है। (b) उसकी सांद्रता ताप से तय होती है। (d) इसी कारण किगाली संशोधन ने HFC को मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल के अधीन किया। (c) असत्य है: बलन लघुगणकीय है, ΔF = 5.35 ln(C/C₀)।किसी औद्योगिक स्थल पर वर्षा का pH 4.3 है, जबकि वायुमंडलीय CO₂ से साम्य में स्वच्छ वर्षा का pH 5.6 है। अम्ल वर्षा की हाइड्रोजन-आयन सांद्रता कितने गुना अधिक है? उत्तर निकटतम पूर्ण संख्या तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 20
[H⁺] अनुपात = 10^(5.6 − 4.3) = 10^1.3 = 19.95 ≈ 20। 1.3 का pH अंतर 1.3 का अनुपात नहीं: प्रत्येक pH इकाई दस का गुणक है।अंटार्कटिक ओज़ोन छिद्र मुख्यतः दक्षिणी वसंत में क्यों प्रकट होता है?
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उत्तर: A — अंधेरी शीत में ध्रुवीय समतापमंडलीय मेघों पर सक्रियित क्लोरीन सूर्य-प्रकाश लौटने पर प्रकाश-अपघटित होती है
ध्रुवीय रात्रि में पृथक भँवर ध्रुवीय समतापमंडलीय मेघों हेतु पर्याप्त ठंडा होता है, जिन पर HCl व ClONO₂ अभिक्रिया कर Cl₂ बनाते हैं। सितंबर में सूर्य-प्रकाश लौटने पर वह Cl₂ को परमाणुओं में तोड़ता है जो ओज़ोन को उत्प्रेरकी रूप से नष्ट करते हैं। उत्सर्जन स्वयं वैश्विक व भली-भाँति मिश्रित हैं, मौसमी नहीं।निम्न में से कौन-से नगरीय ऊष्मा द्वीप के शमन में सहायक हैं?
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उत्तर: A — उच्च-ऐल्बिडो (शीतल) छतें; B — अधिक वृक्ष व उद्यान; D — हरित छतें
शीतल छतें सूर्य-प्रकाश परावर्तित करती हैं; वृक्ष, उद्यान व हरित छतें पृष्ठों को छाया देते और वाष्पन-वाष्पोत्सर्जन से ठंडा करते हैं। गहरे डामर का ऐल्बिडो निम्न है और कोई वाष्पन नहीं, अतः वह दिन में ऊष्मा संचित कर रात में छोड़ता है — ऊष्मा द्वीप का कारण, उपचार नहीं।किसी पारितंत्र में उत्पादक 10 000 kJ ऊर्जा स्थिर करते हैं। दस प्रतिशत नियम लगाकर द्वितीयक मांसाहारियों (चौथे पोषी स्तर) तक कितनी ऊर्जा पहुँचती है, kJ में?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 10
उत्पादकों को द्वितीयक मांसाहारियों से तीन स्थानांतरण अलग करते हैं: 10 000 → 1000 (शाकाहारी) → 100 (प्राथमिक मांसाहारी) → 10 kJ। चौथा स्तर होने के कारण चार स्थानांतरण गिनना 1 kJ देता है, एक चरण अधिक।कौन-सा पारिस्थितिक पिरामिड कभी उलटा नहीं हो सकता?
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उत्तर: A — ऊर्जा का पिरामिड
प्रत्येक स्थानांतरण पर ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट होती है, अतः प्रत्येक पोषी स्तर को नीचे वाले से प्रति इकाई समय कम ऊर्जा मिलती है और ऊर्जा पिरामिड सदा सीधा रहता है। संख्या तब उलटती है जब एक वृक्ष अनेक कीटों को पाले; जैवभार खुले जल में उलटता है, जहाँ तेज़ी से बढ़ते पादप-प्लवक का छोटा स्थायी भंडार प्राणि-प्लवक के बड़े द्रव्यमान को पालता है।पारितंत्रों के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता सकल प्राथमिक उत्पादकता घटा पादप श्वसन के बराबर है; B — प्रवाही (लोटिक) पारितंत्र बहते जल के हैं; D — अपघटक मृत पदार्थ से पोषकों को अजैविक पर्यावरण में लौटाते हैं
(a), (b) व (d) सही हैं। (c) असत्य है: वह द्वितीयक अनुक्रमण है। प्राथमिक अनुक्रमण वहाँ आरंभ होता है जहाँ मृदा बिल्कुल न हो — नग्न शैल, ताज़ा लावा, पीछे हटते हिमनद का हिमोढ़ — लाइकेन जैसे अग्रणियों से जो उसे बनाना आरंभ करते हैं।किसी समुदाय में तीन प्रजातियाँ व्यष्टियों का 50%, 25% व 25% बनाती हैं। प्राकृतिक लघुगणक से उसका शैनन विविधता सूचकांक क्या है? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 1.04
H = −Σpᵢ ln pᵢ = −[0.5 ln 0.5 + 2 × 0.25 ln 0.25] = 0.5 × 0.693 + 0.5 × 1.386 = 0.347 + 0.693 = 1.04। तीन समान रूप से सामान्य प्रजातियाँ ln 3 = 1.10 देंगी, तीन प्रजातियों हेतु अधिकतम; असमता 0.06 घटाती है।उसी समुदाय (अनुपात 0.5, 0.25 व 0.25) हेतु सिम्पसन विविधता सूचकांक 1 − Σpᵢ² क्या है? उत्तर तीन दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 0.625
Σpᵢ² = 0.25 + 0.0625 + 0.0625 = 0.375, अतः D = 1 − 0.375 = 0.625: यह प्रायिकता कि यादृच्छिक चुनी दो व्यष्टियाँ भिन्न प्रजातियों की हों। स्वयं Σpᵢ², 0.375, प्रभाविता है, जो विविधता बढ़ने पर घटती है।निम्न में से कौन उन जैव-विविधता तप्त-स्थलों में नहीं है जो पूर्णतः या आंशिक रूप से भारत में हैं?
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उत्तर: A — थार मरुस्थल
भारत के हिस्से के तप्त-स्थल हिमालय, इंडो-बर्मा, पश्चिमी घाट व श्रीलंका, और सुंडालैंड (निकोबार द्वीपों द्वारा) हैं। थार महत्त्वपूर्ण शुष्क पारितंत्र है पर कम-से-कम 1500 स्थानिक संवहनी पौधों व कम-से-कम 70% आवास ह्रास के तप्त-स्थल निकष पूरे नहीं करता।कोई समष्टि r = 0.2 प्रति वर्ष व 1000 धारण क्षमता के साथ लॉजिस्टिक वृद्धि का पालन करती है। उसकी वृद्धि की अधिकतम दर, व्यष्टि प्रति वर्ष में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 50
dN/dt = rN(1 − N/K), N = K/2 = 500 पर सर्वाधिक है, जहाँ यह rK/4 = 0.2 × 1000/4 = 50 प्रति वर्ष के बराबर है। rK = 200 निकालना मानता है कि समष्टि K पर भी है और मुक्त रूप से बढ़ भी रही है, जो प्रतिरूप के विरुद्ध है।कोई समष्टि 2% प्रति वर्ष से चरघातांकी बढ़ती है। उसका द्विगुणन काल, वर्षों में, क्या है? उत्तर एक दशमलव स्थान तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 34.7
t_d = ln 2/r = 0.6931/0.02 = 34.7 वर्ष। 70 का नियम 70/2 = 35 देता है, उसी परिणाम का त्वरित सन्निकटन। 100 को 2 से भाग देना (50 वर्ष) चक्रवृद्धि नहीं, रैखिक वृद्धि मानता है।किसी देश में 1.4 × 10⁹ लोग, प्रति व्यक्ति 2500 डॉलर GDP, प्रति डॉलर 5 MJ ऊर्जा तीव्रता व प्रति MJ 0.07 kg CO₂ कार्बन तीव्रता है। काया सर्वसमिका से उसके वार्षिक CO₂ उत्सर्जन, मिलियन टन में, क्या हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 1225
CO₂ = P × (GDP/P) × (E/GDP) × (CO₂/E) = 1.4 × 10⁹ × 2500 × 5 × 0.07 = 1.225 × 10¹² kg = 1.225 × 10⁹ t = 1225 मिलियन टन। अकेले कार्बन तीव्रता में 20% कटौती इसे 245 Mt घटा देगी, जनसंख्या चाहे जो करे।IPAT संबंध I = P × A × T में गुणक T किसे निरूपित करता है?
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उत्तर: A — प्रति इकाई उपभोग पर्यावरणीय प्रभाव, प्रौद्योगिकी से तय
P जनसंख्या, A संपन्नता (प्रति व्यक्ति उपभोग) व T प्रौद्योगिकी, प्रति इकाई उपभोग प्रभाव है। स्वच्छ प्रौद्योगिकी T घटाती है और P व A की वृद्धि की भरपाई कर सकती है — जो दक्षता व विकार्बनीकरण का तर्क है।