अनुप्रयुक्त पारिस्थितिकी व विकास II: महामारी विज्ञान व SIR मॉडल, पशुजन्य रोग, प्रतिजैविक प्रतिरोध, जलवायु परिवर्तन, जैव विविधता के ख़तरे व आक्रामक जातियाँ

GATE पारिस्थितिकी व विकास पेपर का खंड 5, दूसरा भाग: रोग पारिस्थितिकी व विकास, तथा वैश्विक परिवर्तन। यह संक्रामक रोग को समष्टियों के स्तर पर देखता है — SIR मॉडल, मूल जनन संख्या R₀, महामारी दहलीज़ व सामूहिक प्रतिरक्षा, और उग्रता का विकास; पशुजन्य रोग और भूमि-उपयोग परिवर्तन कैसे अतिप्रवाह (spillover) चलाता है; प्राकृतिक वरण द्वारा विकास के रूप में प्रतिजैविक प्रतिरोध, उसकी क्रियाविधियों व प्रसार सहित; जलवायु परिवर्तन के कारण, परिणाम, अनुकूलन व शमन; आवास हानि व परिवर्तन तथा प्रदूषण से जैव विविधता के ख़तरे; और आक्रामक जातियाँ। नैदानिक विवरण दायरे से बाहर है — यह रोग की समष्टि पारिस्थितिकी है, जैसा पाठ्यक्रम पूछता है।

1. महामारी विज्ञान: SIR मॉडल, R₀ व सामूहिक प्रतिरक्षा

SIR मॉडल (कर्मैक व मैककेंड्रिक, 1927) आकार N की परपोषी समष्टि को संवेदनशील (Susceptible), संक्रामक (Infectious) व स्वस्थ हुए (Recovered, प्रतिरक्षित) वर्गों में बाँटता है: dS/dt = −βSI/N, dI/dt = βSI/N − γI, dR/dt = γI, जहाँ β संचरण दर व γ स्वस्थ होने की दर है, अतः माध्य संक्रामक अवधि 1/γ है। मूल जनन संख्या R₀ पूर्णतः संवेदनशील समष्टि में एक संक्रामक व्यष्टि द्वारा उत्पन्न द्वितीयक संक्रमणों की औसत संख्या है; यहाँ R₀ = β/γ। β = 0.3 प्रति दिन व 10 दिन की संक्रामक अवधि सहित R₀ = 0.3 × 10 = 3। संक्रमण केवल R₀ > 1 पर आक्रमण करता है, और महामारी केवल तब तक बढ़ती है जब तक प्रभावी जनन संख्या R_e = R₀ × S/N 1 से अधिक हो: R₀ = 4 व समष्टि के 60 % प्रतिरक्षित होने पर R_e = 4 × 0.4 = 1.6 और मामले अब भी बढ़ रहे हैं।

महामारी तब मुड़ती है जब S/N, 1/R₀ से नीचे गिरता है। प्रतिरक्षित भाग को सामूहिक-प्रतिरक्षा दहलीज़ p_c = 1 − 1/R₀ से ऊपर रखने वाला टीकाकरण R_e को 1 से नीचे रखता है, अटीकाकृतों की भी रक्षा करते हुए: R₀ = 3 हेतु p_c = 1 − 1/3 = 0.667, अतः 66.7 % प्रतिरक्षित होने चाहिए। यदि टीका टीकाकृतों के केवल भाग E की रक्षा करता है, तो आवश्यक आवरण V_c = (1 − 1/R₀)/E है; R₀ = 5 व E = 0.9 हेतु V_c = 0.8/0.9 = 0.889, अर्थात् 88.9 %। जब 1 − 1/R₀, E से अधिक हो, तो केवल उस टीके से उन्मूलन असंभव है। खसरा जैसे अति संचरणीय संक्रमणों के R₀ मान प्रायः लगभग 12 से 18 की परास में बताए जाते हैं, इसी कारण उनकी दहलीज़ें 90 % से अधिक हैं।

  • घनत्व-आश्रित संचरण (βSI) परपोषी घनत्व के साथ बढ़ता है, अतः एक दहलीज़ घनत्व है जिसके नीचे संक्रमण बना नहीं रह सकता — छँटाई का तर्क और खसरे हेतु क्रांतिक समुदाय आकार का। आवृत्ति-आश्रित संचरण (βSI/N), यौन संचरित व वाहक-जनित संक्रमणों का विशिष्ट, ऐसी कोई दहलीज़ नहीं रखता।
  • आपतन नए मामलों की दर है; व्याप्तता किसी समय संक्रमित अनुपात है। लंबी संक्रामक अवधि दिए आपतन पर व्याप्तता बढ़ाती है।
  • सूक्ष्मपरजीवी (विषाणु, जीवाणु, प्रोटोज़ोआ) उपरोक्त अनुसार परपोषी वर्ग द्वारा मॉडलित होते हैं; वृहत्परजीवी (कृमि, किलनी) प्रति परपोषी परजीवियों की संख्या द्वारा, जिनके समूहित (ऋणात्मक द्विपद) वितरण का अर्थ है कि अधिकांश परजीवी कुछ परपोषियों में रहते हैं।
  • उग्रता विकास: समझौता दृष्टिकोण में तेज़ी से प्रतिकृत होने वाला रोगजनक प्रति इकाई समय अधिक संचरित होता है पर परपोषी को मारकर या बीमार करके संक्रामक अवधि छोटी करता है, अतः मध्यवर्ती उग्रता प्रायः R₀ अधिकतम करती है; ऑस्ट्रेलियाई खरगोशों में मिक्सोमा विषाणु का क्षीणन इसके अनुरूप है।

2. पशुजन्य रोग व अतिप्रवाह

पशुजन्य रोग (zoonosis) कशेरुकी जंतुओं से लोगों तक प्राकृतिक रूप से संचरित संक्रमण है। मनुष्यों के अधिकांश उभरते संक्रामक रोग पशुजन्य हैं, जिनमें वन्यजीव भंडार प्रमुख हैं। संचरण प्रत्यक्ष (काटना, देह द्रवों से संपर्क), भोजन द्वारा, या मच्छरों, किलनियों व पिस्सुओं जैसे वाहकों द्वारा हो सकता है। अतिप्रवाह को घटनाओं की शृंखला चाहिए: रोगजनक भंडार में उपस्थित व उससे निष्कासित होना चाहिए, लोगों तक पहुँचना चाहिए, और उन्हें संक्रमित कर उनमें स्थापित होने में सक्षम होना चाहिए। भूमि-उपयोग परिवर्तन — वनोन्मूलन, वन में कृषि विस्तार, पशुधन सघनीकरण, वन्यजीव व्यापार — भंडारों, पालतू पशुओं व लोगों के बीच संपर्क बढ़ाता है और उद्भव का प्रमुख चालक है; इसी कारण वन हेल्थ (One Health) दृष्टिकोण मानव, पशु व पर्यावरणीय स्वास्थ्य को साथ देखता है।

पशुजन्य रोगों के उदाहरण
रोगकारक व भंडारलोगों तक मार्ग
रेबीज़लिसावायरस; भारत में मानव मामलों का मुख्य स्रोत पालतू कुत्ते, अन्य भंडारों के रूप में वन्य मांसभक्षी व चमगादड़काटना
निपाह विषाणु रोगहेनिपावायरस; Pteropus वंश के फल चमगादड़चमगादड़ों द्वारा दूषित भोजन, मध्यवर्ती परपोषियों के रूप में सुअर, फिर व्यक्ति से व्यक्ति
क्यासानूर वन रोग1957 में कर्नाटक में पहचाना गया किलनी-जनित फ़्लेविवायरस; भंडार के रूप में छोटे स्तनधारी, प्रवर्धक परपोषी के रूप में बंदरवन में Haemaphysalis किलनियों का काटना
प्लेगजीवाणु Yersinia pestis; वन्य कृंतकसंक्रमित पिस्सुओं का काटना
लाइम रोगजीवाणु Borrelia burgdorferi; उत्तर अमेरिका में सफ़ेद-पैर चूहे जैसे कृंतकIxodes किलनियों का काटना
जापानी मस्तिष्क ज्वरएक फ़्लेविवायरस; भंडार के रूप में जलपक्षी, प्रवर्धक के रूप में सुअरCulex मच्छर; मनुष्य अंतिम (dead-end) परपोषी हैं
🎯 तनुकरण प्रभाव
लाइम रोग हेतु सफ़ेद-पैर चूहा अति सक्षम भंडार है, जबकि अनेक अन्य परपोषी जिन पर किलनियाँ भोजन करती हैं, कमज़ोर हैं। अधिक विविध समुदायों में किलनियों के अधिक भोजन कमज़ोर परपोषियों पर "व्यर्थ" होते हैं, अतः कम किलनियाँ संक्रमित होती हैं — तनुकरण प्रभाव। जहाँ जैव विविधता हानि सहनशील, सक्षम भंडारों को पीछे छोड़ती है, जोखिम बढ़ सकता है। यह सार्वभौमिक नहीं: कुछ रोगजनकों हेतु अधिक परपोषी जातियों का अर्थ अधिक संचरण है।

3. विकास के रूप में प्रतिजैविक प्रतिरोध

प्रतिजैविक प्रतिरोध प्राकृतिक वरण है जिसे वास्तविक समय में देखा जा सकता है। प्रतिरोधी रूप उत्परिवर्तन द्वारा उत्पन्न होते हैं या क्षैतिज जीन स्थानांतरण द्वारा आते हैं — संयुग्मन (प्लाज़्मिड, प्रायः एक साथ अनेक प्रतिरोध जीन वहन करते हुए), रूपांतरण (मुक्त DNA का ग्रहण) व पारक्रमण (जीवाणुभोजियों द्वारा स्थानांतरण) — और फिर प्रतिजैविक संवेदनशील कोशिकाओं को मारता या रोकता है, अतः प्रतिरोधी कोशिकाएँ बढ़ती हैं। प्रतिरोध जीन नैदानिक उपयोग से बहुत पहले के हैं: वे पर्यावरणीय जीवाणुओं में और हज़ारों वर्ष पुराने स्थायी-तुषार प्रतिदर्शों में मिलते हैं, क्योंकि अनेक प्रतिजैविक सूक्ष्मजीवों के प्राकृतिक उत्पाद हैं।

प्रतिरोध की क्रियाविधियाँ
क्रियाविधिकैसे कार्य करती हैउदाहरण
एंज़ाइमी निष्क्रियणएंज़ाइम औषधि को नष्ट या रूपांतरित करता हैपेनिसिलिनों के β-लैक्टम वलय को खोलने वाले β-लैक्टामेज़
लक्ष्य रूपांतरणऔषधि का लक्ष्य परिवर्तित होता है जिससे औषधि अब नहीं बँधतीMRSA: mecA जीन PBP2a कूटित करता है, β-लैक्टमों हेतु निम्न बंधुता वाला पेनिसिलिन-बंधक प्रोटीन
बहिःप्रवाह पंपझिल्ली पंप औषधि को बाहर निकालते हैंटेट्रासाइक्लिन बहिःप्रवाह; ग्राम-ऋणात्मक जीवाणुओं में बहु-औषधि पंप
घटी पारगम्यताकम या परिवर्तित पोरिन कम औषधि भीतर आने देते हैंग्राम-ऋणात्मक जीवाणुओं में पोरिन हानि

औषधि के अभाव में प्रतिरोध प्रायः योग्यता लागत वहन करता है, अतः उपयोग घटाना उसके प्रसार को धीमा या उलट सकता है — पर प्रतिपूरक उत्परिवर्तन प्रायः लागत घटा देते हैं, और तब प्रतिरोध बना रहता है। वरण वहाँ सर्वाधिक प्रबल है जहाँ औषधियाँ भारी मात्रा में प्रयुक्त होती हैं: अस्पतालों में, पशुधन उत्पादन में और विनिर्माण बहिःस्राव के आसपास के पर्यावरण में। अगुणित वरण का हल किया उदाहरण: 0.01 आवृत्ति पर प्रतिरोधी प्रभेद जो उपचार में संवेदनशील कोशिकाओं की दोगुनी वृद्धि करता है, प्रत्येक पीढ़ी अपने विषम-अनुपात (odds) को 2 से गुणा करता है; 5 पीढ़ियों बाद विषम-अनुपात (0.01/0.99) × 2⁵ = 0.323 है, अतः उसकी आवृत्ति 0.323/1.323 = 0.244 है। प्रबंधन (stewardship) — प्रतिजैविकों का केवल आवश्यकता पर, सही मात्रा व अवधि में प्रयोग — इस वरण दबाव को घटाने का लक्ष्य रखता है।

4. जलवायु परिवर्तन: कारण, परिणाम, अनुकूलन व शमन

कारण: ग्रीनहाउस गैसें कार्बन डाइऑक्साइड, मेथेन व नाइट्रस ऑक्साइड बहिर्गामी अवरक्त विकिरण अवशोषित करती हैं और निचले वायुमंडल को गर्म करती हैं। वायुमंडलीय CO₂ औद्योगीकरण से पहले लगभग 280 ppm थी और 2010 के दशक के मध्य से 400 ppm से ऊपर है, मुख्यतः जीवाश्म ईंधन जलाने से और गौणतः भूमि-उपयोग परिवर्तन से; मेथेन आर्द्रभूमियों, पशुधन, धान के खेतों, भराव-क्षेत्रों व जीवाश्म-ईंधन निष्कर्षण से आती है, और नाइट्रस ऑक्साइड अधिकतर उर्वरित मृदाओं से। मेथेन व नाइट्रस ऑक्साइड प्रति अणु CO₂ से कहीं अधिक प्रबल हैं पर बहुत कम सांद्रताओं पर उपस्थित हैं। IPCC की छठी आकलन रिपोर्ट ने 2011–2020 में वैश्विक पृष्ठ ताप को 1850–1900 से लगभग 1.1 °C ऊपर बताया और तापन को असंदिग्ध रूप से मानव प्रभाव से जोड़ा।

जलवायु परिवर्तन के जैविक परिणाम
अनुक्रियाक्या प्रेक्षित हैउदाहरण
परास विस्थापनजातियाँ ध्रुवों की ओर व ऊपर की ओर खिसकती हैं; पर्वत-शिखर जातियों का स्थान समाप्त होता हैहिमालय व आल्प्स में पौधों व पक्षियों का ऊपर की ओर विस्थापन
लक्षण-काल (phenology)वसंत में पहले पुष्पन, पर्ण-उद्गम, प्रजनन व प्रवासअनेक क्षेत्रों के दीर्घकालिक अभिलेखों में पहले पुष्पन
पोषी बेमेलअन्योन्यक्रियारत जातियाँ भिन्न दरों पर खिसकती हैंग्रेट टिट जिनके चूज़े विंटर-मॉथ इल्लियों के शिखर के बाद निकलते हैं
प्रवाल विरंजनताप तनाव प्रवालों को अपने सहजीवी शैवाल (ज़ूज़ैंथेली) निष्कासित करने को बाध्य करता हैग्रेट बैरियर रीफ़ व हिंद महासागर भित्तियों का बार-बार सामूहिक विरंजन
महासागर अम्लीकरणअवशोषित CO₂ समुद्री जल का pH व कार्बोनेट संतृप्ति घटाती हैपूर्व-औद्योगिक काल से पृष्ठ महासागर pH लगभग 0.1 गिरा है; कवच-निर्माता जीव तनावग्रस्त हैं
ताप-आश्रित लिंगानुपातगर्म नीड़ लिंगानुपात झुकाते हैंसमुद्री कछुए, जिनके गर्म नीड़ अधिक मादाएँ उत्पन्न करते हैं

जलवायु परिवर्तन के प्रति जातियों का अनुकूलन सुघट्यता (एक पीढ़ी के भीतर समय बदलना), विकासीय परिवर्तन (लक्षण-काल या सहनशीलता में वंशागत बदलाव, अल्प पीढ़ियों व बड़ी समष्टियों वाली जातियों में संभव) और गति द्वारा होता है; संरक्षण गलियारों व जलवायु शरणस्थलों की रक्षा, अन्य तनावों को घटाकर, और विवादास्पद रूप से जातियों के वर्तमान परास से परे सहायित प्रवास द्वारा सहायता कर सकता है। शमन कारण को घटाता है: नवीकरणीय ऊर्जा व दक्षता द्वारा उत्सर्जन घटाना, और वन संरक्षण व पुनर्स्थापन द्वारा अवशोषक बढ़ाना — REDD+ वनोन्मूलन व वन निम्नीकरण से घटे उत्सर्जन हेतु भुगतान करता है। पेरिस समझौता (2015) तापन को पूर्व-औद्योगिक स्तरों से 2 °C से काफ़ी नीचे रखने और उसे 1.5 °C तक सीमित करने के प्रयास का लक्ष्य रखता है।

5. जैव विविधता के ख़तरे: आवास हानि, प्रदूषण व आक्रामक जातियाँ

प्रमुख ख़तरों को प्रायः HIPPO के रूप में सारांशित किया जाता है — आवास हानि (Habitat loss), आक्रामक जातियाँ (Invasive species), प्रदूषण (Pollution), (मानव) जनसंख्या (Population) व अति-दोहन (Overharvesting) — अब जलवायु परिवर्तन सहित। आवास हानि व परिवर्तन स्थल पर सबसे बड़ा एकल ख़तरा है: कृषि में रूपांतरण, छोटे, पृथक खंडों में विखंडन जो छोटी समष्टियाँ पोषित करते हैं और किनारा प्रभावों से पीड़ित होते हैं, तथा निम्नीकरण। प्रदूषण विषाक्तता व परिवर्तित पोषकों द्वारा कार्य करता है। स्थायी, वसा-विलेय प्रदूषक जैव-आवर्धन से गुज़रते हैं, प्रत्येक पोषी स्तर पर सांद्रता में बढ़ते हुए: शीर्ष परभक्षियों में DDT अवशेषों ने पेरेग्रीन बाज़ जैसे शिकारी पक्षियों में अंड-कवच पतलापन व समष्टि पतन उत्पन्न किया। दक्षिण एशिया में पशुधन शवों में पशु-चिकित्सा औषधि डाइक्लोफ़ेनाक के अवशेषों ने उन्हें खाने वाले गिद्धों में वृक्क विफलता उत्पन्न की, और तीन Gyps जातियों की समष्टियाँ 95 % से अधिक गिर गईं। पोषक अपवाह सुपोषण उत्पन्न करता है: शैवाल प्रस्फुटन, उनके अपघटन पर ऑक्सीजन क्षय, और मछलियों की मृत्यु।

आक्रामक जाति एक गैर-देशज जाति है जो स्थापित होती, फैलती और पारिस्थितिक या आर्थिक हानि पहुँचाती है। आक्रमण चरणों से आगे बढ़ता है — परिवहन, प्रवेश, स्थापना व प्रसार — और अधिकांश जातियाँ प्रत्येक पर विफल होती हैं; विलियमसन का दस का नियम यह मोटा सामान्यीकरण है कि लगभग दस में एक प्रत्येक चरण पार करती है, अतः 1000 आयातित जातियों में से लगभग 100 वन्य में दिखती हैं, लगभग 10 स्थापित होती हैं और लगभग 1 पीड़क बनती है। सफलता प्रवर्ध दबाव (छोड़े गए व्यष्टियों की संख्या व आवृत्ति) के साथ बढ़ती है। सफलता की व्याख्याओं में शत्रु मुक्ति परिकल्पना (मूल परास के प्राकृतिक शत्रुओं से मुक्ति), बढ़ी प्रतिस्पर्धी क्षमता का विकास (EICA, शत्रुओं के अभाव में रक्षा से वृद्धि की ओर संसाधनों का पुनः आवंटन), नए शस्त्र (परजीवी-रसायन जिनके प्रति देशज पौधे अनुकूलित नहीं) और रिक्त निकेत या विक्षोभ सम्मिलित हैं। भारत के कुख्यात आक्रामकों में वनों में Lantana camara, शुष्क भूमियों में Prosopis juliflora, आर्द्रभूमियों में जलकुंभी Eichhornia crassipes, फ़सल भूमियों व चरागाहों में Parthenium hysterophorus, और उत्तर-पूर्व व पश्चिमी घाट में Mikania micrantha हैं; अफ़्रीकी कैटफ़िश Clarias gariepinus देशज मछलियों को संकट में डालती है।

मुख्य बिंदु

  • SIR: R₀ = β/γ = संचरण दर × संक्रामक अवधि; संक्रमण R₀ > 1 पर आक्रमण करता है और R_e = R₀S/N > 1 रहने तक बढ़ता है।
  • सामूहिक-प्रतिरक्षा दहलीज़ 1 − 1/R₀; टीका प्रभावकारिता E सहित आवश्यक आवरण (1 − 1/R₀)/E है; घनत्व-आश्रित संचरण की दहलीज़ परपोषी घनत्व होती है, आवृत्ति-आश्रित की नहीं।
  • पशुजन्य रोग चमगादड़ों, कृंतकों व कुत्तों जैसे भंडारों से अतिप्रवाहित होते हैं, और भूमि-उपयोग परिवर्तन उद्भव चलाता है; तनुकरण प्रभाव जैव विविधता को कम जोखिम से जोड़ सकता है।
  • प्रतिरोध औषधि द्वारा वरण के अंतर्गत उत्परिवर्तन व क्षैतिज जीन स्थानांतरण से विकसित होता है; β-लैक्टामेज़, लक्ष्य परिवर्तन (MRSA में mecA), बहिःप्रवाह व घटी पारगम्यता क्रियाविधियाँ हैं।
  • जलवायु परिवर्तन परासों को ध्रुवों की ओर व ऊपर की ओर खिसकाता है, लक्षण-काल आगे करता है, बेमेल, विरंजन व अम्लीकरण उत्पन्न करता है; HIPPO ख़तरों के नाम देता है, और दस का नियम, शत्रु मुक्ति, EICA व नए शस्त्र आक्रमणों का वर्णन करते हैं।

अभ्यास प्रश्न (16)

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।

  1. एक SIR मॉडल में संचरण दर β = 0.3 प्रति दिन और माध्य संक्रामक अवधि 10 दिन है। सामूहिक-प्रतिरक्षा दहलीज़, प्रतिशत के रूप में एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 66.7

    R₀ = β × संक्रामक अवधि = 0.3 × 10 = 3, और p_c = 1 − 1/R₀ = 1 − 1/3 = 0.667 = 66.7 %। 33.3 उत्तर देना 1/R₀ देता है, वह संवेदनशील भाग जिस पर महामारी मुड़ती है, आवश्यक प्रतिरक्षित भाग नहीं।

  2. एक संक्रमण का R₀ = 5 है, और एक टीका उसे पाने वालों के 90 % की रक्षा करता है। सतत संचरण रोकने हेतु आवश्यक न्यूनतम टीकाकरण आवरण, प्रतिशत के रूप में एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 88.9

    प्रतिरक्षित भाग को 1 − 1/5 = 0.8 तक पहुँचना चाहिए; 90 % प्रभावकारिता सहित आवश्यक आवरण 0.8/0.9 = 0.889 = 88.9 % है। 80 उत्तर देना टीका विफलता की उपेक्षा करता है, और 72 प्रभावकारिता से भाग देने के बजाय गुणा करता है।

  3. एक संक्रमण का R₀ = 4 है, और समष्टि का 60 % वर्तमान में प्रतिरक्षित है। प्रभावी जनन संख्या, एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 1.6

    R_e = R₀ × S/N = 4 × 0.4 = 1.6, अब भी 1 से ऊपर, अतः मामले बढ़ते रहते हैं; इस संक्रमण हेतु दहलीज़ 1 − 1/4 = 75 % प्रतिरक्षित है। इसके स्थान पर प्रतिरक्षित भाग से गुणा करना 2.4 देता है।

  4. मूल SIR मॉडल में कौन-से कथन सही हैं?

    1. R₀ संचरण दर गुणा माध्य संक्रामक अवधि के बराबर है
    2. संवेदनशील भाग 1/R₀ से नीचे गिरते ही महामारी घटने लगती है
    3. पूर्ण टीके से समष्टि के 1 − 1/R₀ भाग का टीकाकरण सतत संचरण रोकता है
    4. R₀ < 1 वाला संक्रमण बड़ी समष्टि में प्रवेश कराने पर बड़ी महामारी उत्पन्न करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — R₀ संचरण दर गुणा माध्य संक्रामक अवधि के बराबर है; B — संवेदनशील भाग 1/R₀ से नीचे गिरते ही महामारी घटने लगती है; C — पूर्ण टीके से समष्टि के 1 − 1/R₀ भाग का टीकाकरण सतत संचरण रोकता है

    R₀ = β/γ = β × (1/γ)। R₀S/N < 1 होते ही dI/dt < 0, और 1 − 1/R₀ को प्रतिरक्षित करना R_e को 1 से नीचे रखता है। R₀ < 1 सहित प्रत्येक मामला औसतन एक से कम नया मामला उत्पन्न करता है, अतः प्रवेश समाप्त हो जाते हैं, समष्टि आकार कुछ भी हो।

  5. परपोषी घनत्व घटाने हेतु वन्यजीव भंडार की छँटाई से संक्रमण के उन्मूलन की अपेक्षा केवल तब है जब

    1. संचरण घनत्व-आश्रित हो, जिससे निम्न परपोषी घनत्व पर R₀ 1 से नीचे गिरे
    2. संचरण आवृत्ति-आश्रित हो, जैसे यौन संचरित संक्रमणों में
    3. रोगजनक अति उग्र हो
    4. परपोषी समष्टि वहन क्षमता पर हो
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — संचरण घनत्व-आश्रित हो, जिससे निम्न परपोषी घनत्व पर R₀ 1 से नीचे गिरे

    घनत्व-आश्रित संचरण (βSI) सहित R₀ परपोषी घनत्व के समानुपाती है, अतः एक दहलीज़ घनत्व है जिसके नीचे संक्रमण बना नहीं रह सकता। आवृत्ति-आश्रित संचरण (βSI/N) सहित संपर्क दरें घनत्व के साथ नहीं गिरतीं, अतः छँटाई R₀ नहीं घटाती — और परपोषी व्यवहार बाधित करके संक्रमण फैला भी सकती है।

  6. पशुजन्य रोग व उसके भंडार या वाहक के कौन-से युग्म सही हैं?

    1. निपाह विषाणु — Pteropus फल चमगादड़
    2. क्यासानूर वन रोग — Haemaphysalis किलनियाँ
    3. प्लेग — कृंतक व उनके पिस्सू
    4. जापानी मस्तिष्क ज्वर — मुख्यतः प्रत्यक्ष संपर्क द्वारा व्यक्ति से व्यक्ति फैलता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — निपाह विषाणु — Pteropus फल चमगादड़; B — क्यासानूर वन रोग — Haemaphysalis किलनियाँ; C — प्लेग — कृंतक व उनके पिस्सू

    निपाह Pteropus चमगादड़ों द्वारा, KFD प्रवर्धक के रूप में बंदरों सहित Haemaphysalis किलनियों द्वारा, और प्लेग कृंतकों व पिस्सुओं द्वारा वहन होता है। जापानी मस्तिष्क ज्वर पक्षियों व सुअरों से Culex मच्छरों द्वारा वहन होता है; मनुष्य अंतिम परपोषी हैं, अतः यह व्यक्ति से व्यक्ति नहीं जाता।

  7. एक प्रतिरोधी जीवाणु प्रभेद 0.01 आवृत्ति पर है। प्रतिजैविक उपचार में यह संवेदनशील प्रभेद से प्रति पीढ़ी दोगुनी तेज़ी से बढ़ता है (अगुणित वरण)। 5 पीढ़ियों बाद उसकी आवृत्ति, तीन दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.244

    सापेक्ष योग्यता 2 सहित विषम-अनुपात p/(1 − p) प्रत्येक पीढ़ी दोगुना होता है: (0.01/0.99) × 2⁵ = 0.0101 × 32 = 0.323, अतः p = 0.323/1.323 = 0.244। स्वयं आवृत्ति को 32 से गुणा करना 0.32 देता है, जो इस बात की उपेक्षा करता है कि संवेदनशील कोशिकाएँ भी बढ़ती रहती हैं।

  8. Staphylococcus aureus में मेथिसिलिन प्रतिरोध (MRSA) मुख्यतः किसके कारण है?

    1. mecA जीन, β-लैक्टमों हेतु निम्न बंधुता वाला पेनिसिलिन-बंधक प्रोटीन कूटित करता हुआ
    2. टेट्रासाइक्लिन निष्कासित करने वाला बहिःप्रवाह पंप
    3. बाह्य-झिल्ली पोरिनों की हानि
    4. जीवाणु द्वारा औषधि के विरुद्ध उत्पादित प्रतिरक्षी
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — mecA जीन, β-लैक्टमों हेतु निम्न बंधुता वाला पेनिसिलिन-बंधक प्रोटीन कूटित करता हुआ

    MRSA mecA वहन करता है, जो PBP2a कूटित करता है; कोशिका-भित्ति एंज़ाइम कार्य करता रहता है क्योंकि β-लैक्टम उससे कमज़ोर रूप से बँधते हैं — लक्ष्य रूपांतरण। पोरिन ग्राम-ऋणात्मक जीवाणुओं की बाह्य झिल्ली के हैं, जो S. aureus में नहीं होती, और जीवाणु प्रतिरक्षी नहीं बनाते।

  9. प्रतिजैविक प्रतिरोध के विकास के विषय में कौन-से कथन सही हैं?

    1. प्रतिरोध जीन संयुग्मन द्वारा प्लाज़्मिडों पर जातियों के बीच फैल सकते हैं
    2. प्रतिजैविक अनुपस्थित होने पर प्रतिरोध प्रायः योग्यता लागत वहन करता है
    3. प्रतिपूरक उत्परिवर्तन प्रतिजैविक उपयोग रुकने के बाद प्रतिरोध को बने रहने दे सकते हैं
    4. प्रतिजैविक से अनावरण प्रत्येक जीवाणु को अनुक्रिया में प्रतिरोध विकसित करने को प्रेरित करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — प्रतिरोध जीन संयुग्मन द्वारा प्लाज़्मिडों पर जातियों के बीच फैल सकते हैं; B — प्रतिजैविक अनुपस्थित होने पर प्रतिरोध प्रायः योग्यता लागत वहन करता है; C — प्रतिपूरक उत्परिवर्तन प्रतिजैविक उपयोग रुकने के बाद प्रतिरोध को बने रहने दे सकते हैं

    प्लाज़्मिड संयुग्मन प्रतिरोध को जातियों के पार ले जाता है; औषधि के बिना प्रतिरोध प्रायः महँगा है, पर प्रतिपूरक उत्परिवर्तन लागत हटा सकते हैं। प्रतिजैविक उन रूपों का वरण करता है जो पहले से विद्यमान हैं या जीन स्थानांतरण से आते हैं — यह लैमार्कवादी विचार कि औषधि प्रत्येक कोशिका को प्रतिरोधी बनाती है, भ्रांति है।

  10. नीदरलैंड में ग्रेट टिट अब प्रायः अपने चूज़े उन इल्लियों के वसंत शिखर के बाद निकालते हैं जिन पर वे भोजन करते हैं, क्योंकि इल्लियों ने अपना समय पक्षियों से अधिक आगे कर लिया है। यह किसका उदाहरण है?

    1. लक्षण-कालीय (पोषी) बेमेल
    2. महासागर अम्लीकरण
    3. ध्रुवों की ओर परास विस्थापन
    4. शत्रु मुक्ति
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — लक्षण-कालीय (पोषी) बेमेल

    जब अन्योन्यक्रियारत जातियाँ अपना ऋतुकालिक समय भिन्न दरों पर बदलती हैं, तो उपभोक्ता की शिखर माँग संसाधन शिखर से मेल नहीं खाती — लक्षण-कालीय या पोषी बेमेल। परास विस्थापन इसमें परिवर्तन है कि जाति कहाँ रहती है, यह नहीं कि कब प्रजनन करती है।

  11. निम्न में से कौन-से हाल के जलवायु परिवर्तन के सुप्रलेखित जैविक परिणाम हैं?

    1. जाति परासों का ऊपर की ओर व ध्रुवों की ओर विस्थापन
    2. वसंत में पहले पुष्पन व प्रजनन
    3. प्रवाल भित्तियों का सामूहिक विरंजन
    4. पृष्ठ महासागर के pH में वृद्धि
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — जाति परासों का ऊपर की ओर व ध्रुवों की ओर विस्थापन; B — वसंत में पहले पुष्पन व प्रजनन; C — प्रवाल भित्तियों का सामूहिक विरंजन

    परास विस्थापन, आगे बढ़ता वसंत लक्षण-काल व ताप-चालित प्रवाल विरंजन सभी व्यापक रूप से अभिलिखित हैं। महासागर CO₂ अवशोषित करता है, जो कार्बोनिक अम्ल बनाती है, अतः पूर्व-औद्योगिक काल से पृष्ठ pH लगभग 0.1 गिरा है — अम्लीकरण, pH में वृद्धि नहीं।

  12. इनमें से कौन-सा अनुकूलन उपाय के बजाय शमन उपाय है?

    1. वनोन्मूलन से उत्सर्जन घटाने हेतु भुगतान (REDD+)
    2. गलियारे बनाना ताकि जातियाँ खिसकती जलवायु का अनुसरण कर सकें
    3. किसी जाति को उसके वर्तमान परास से परे स्थलों पर ले जाना
    4. जलवायु शरणस्थलों के रूप में शीतल सूक्ष्म-आवासों की रक्षा
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — वनोन्मूलन से उत्सर्जन घटाने हेतु भुगतान (REDD+)

    शमन कारण को घटाता है — ग्रीनहाउस-गैस उत्सर्जन या उनका संचय — और REDD+ वन कार्बन को वायुमंडल से बाहर रखकर यह करता है। गलियारे, सहायित प्रवास व शरणस्थल जातियों को पहले से हो रहे परिवर्तन से निपटने में सहायता करते हैं, जो अनुकूलन है।

  13. एक प्रवेशित पौधा अपने मूल परास की अपेक्षा बड़ा व अधिक ओजस्वी बढ़ता है, जहाँ विशेषज्ञ कीट उस पर भोजन करते हैं; उनमें से कोई कीट उसके साथ नहीं आया। यह सबसे प्रत्यक्ष रूप से किस परिकल्पना का समर्थन करता है?

    1. शत्रु मुक्ति परिकल्पना
    2. नए शस्त्र परिकल्पना
    3. दस का नियम
    4. देशज प्रतिस्पर्धियों द्वारा जैविक प्रतिरोध
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — शत्रु मुक्ति परिकल्पना

    मूल परास के प्राकृतिक शत्रुओं से मुक्ति शत्रु मुक्ति है; EICA इसे आगे बढ़ाकर प्रस्ताव करता है कि पौधा फिर रक्षा से वृद्धि की ओर संसाधन खिसकाने हेतु विकसित होता है। नए शस्त्र परजीवी-रसायनों से, दस का नियम आक्रमण चरणों के पार क्षरण से संबंधित है, और जैविक प्रतिरोध आक्रामकों के विरुद्ध कार्य करता है, उनके पक्ष में नहीं।

  14. विलियमसन के दस के नियम के अनुसार किसी क्षेत्र में आयातित 1000 जातियों में से लगभग कितनी के स्थापित होने की अपेक्षा होगी?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 10

    लगभग दस में एक प्रत्येक चरण पार करती है: 1000 आयातित → लगभग 100 वन्य में दिखती हैं → लगभग 10 स्थापित होती हैं → लगभग 1 पीड़क बनती है। 100 उत्तर देना एक चरण पहले रुकना है, और 1 पीड़क बनने को अपेक्षित संख्या है।

  15. निम्न में से कौन-से आक्रामक विदेशी पौधे हैं जो भारत में गंभीर पारिस्थितिक समस्याएँ उत्पन्न करते हैं?

    1. Lantana camara
    2. Prosopis juliflora
    3. Eichhornia crassipes
    4. Tectona grandis (सागौन)
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — Lantana camara; B — Prosopis juliflora; C — Eichhornia crassipes

    लैंटाना (उष्णकटिबंधीय अमेरिका से) वनों में, Prosopis juliflora (मध्य व दक्षिण अमेरिका से) शुष्क भूमियों व घासस्थलों में, और जलकुंभी (दक्षिण अमेरिका से) आर्द्रभूमियों में आक्रमण करती है। सागौन प्रायद्वीपीय भारत व दक्षिण-पूर्व एशिया का देशज है, अतः यहाँ विदेशी आक्रामक नहीं है।

  16. दक्षिण एशिया में तीन Gyps गिद्ध जातियों की समष्टियाँ एक दशक से थोड़े अधिक में 95 % से अधिक गिर गईं। मुख्य कारण था

    1. उनके द्वारा खाए गए पशुधन शवों में पशु-चिकित्सा औषधि डाइक्लोफ़ेनाक के अवशेष
    2. जलीय खाद्य शृंखलाओं से जैव-आवर्धित DDT से अंड-कवच पतलापन
    3. उत्खनन से नीड़ चट्टानों की हानि
    4. एक आक्रामक अपमार्जक से प्रतिस्पर्धा
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — उनके द्वारा खाए गए पशुधन शवों में पशु-चिकित्सा औषधि डाइक्लोफ़ेनाक के अवशेष

    डाइक्लोफ़ेनाक से उपचारित मवेशियों के शव खाने वाले गिद्धों को वृक्क विफलता हुई; पशु-चिकित्सा उपयोग हेतु औषधि प्रतिबंधित होने के बाद गिरावट धीमी हुई। DDT-चालित अंड-कवच पतलापन अन्यत्र शिकारी पक्षियों की गिरावट का प्रतिष्ठित कारण है, पर यह अपमार्जकों के इस पतन की व्याख्या नहीं करता।