पारिस्थितिकी II: समुदाय पारिस्थितिकी, पारितंत्र की संरचना व प्रकार्य, जीवोम तथा भारत का जैव-भूगोल

GATE पारिस्थितिकी व विकास पेपर का खंड 1, दूसरा भाग: समष्टि से ऊपर के स्तर। इसमें समुदाय संयोजन, संरचना व अनुक्रमण तथा परिक्षेपण व पर्यावरणीय छनन की भूमिकाएँ; अल्फ़ा, बीटा व गामा विविधता, समृद्धि, समानता, सापेक्ष प्रचुरता तथा शैनन व सिम्पसन सूचकांक; जाति–क्षेत्रफल संबंध, विविधता प्रवणताएँ व द्वीप जैव-भूगोल सिद्धांत; प्राथमिक व द्वितीयक उत्पादकता, खाद्य जाल, ऊर्जा प्रवाह तथा कार्बन व नाइट्रोजन चक्र; स्थिरता व प्रत्यास्थता; तथा वैश्विक जीवोम, जैव-भौगोलिक परिमंडल और भारत की वनस्पति, प्राणिजात व जैव-भौगोलिक क्षेत्र सम्मिलित हैं। जहाँ कोई संख्या मानक है — सूचकांक, दक्षता, घातांक — वह प्रश्नोत्तरी से पहले यहाँ हल की गई है।

1. समुदाय संयोजन, संरचना व अनुक्रमण

स्थानीय समुदाय क्षेत्रीय जाति-भंडार से छन्नों की एक शृंखला द्वारा संयोजित होता है। परिक्षेपण सीमित करता है कि कौन-सी जातियाँ पहुँचती ही हैं; पर्यावरणीय (आवास) छनन उन्हें हटाता है जो स्थानीय परिस्थितियाँ नहीं सह सकतीं, अतः साथ पाई जाने वाली जातियाँ प्रायः वे लक्षण साझा करती हैं जो पर्यावरण माँगता है; तथा जैविक अन्योन्यक्रियाएँ — प्रतिस्पर्धा, परभक्षण, सुसाध्यीकरण — उत्तरजीवियों को छाँटती हैं, और सीमांत समानता भविष्यवाणी करती है कि संसाधन-उपयोग में अत्यधिक समान जातियाँ सह-अस्तित्व में नहीं रह सकतीं। प्राथमिकता प्रभावों का अर्थ है आगमन का क्रम अंतिम समुदाय बदल सकता है। समुदाय संरचना जातियों की संख्या, उनकी सापेक्ष प्रचुरताओं, प्रमुख जातियों, भौतिक स्तरण (वन का वितान, अधोवितान, झाड़ी व भूमि स्तरों में स्तरीकरण) तथा पोषी संगठन से वर्णित होती है।

अनुक्रमण एक स्थल पर समय के साथ समुदाय संरचना में दिशात्मक परिवर्तन है। प्राथमिक अनुक्रमण ऐसी भूमि पर आरंभ होता है जहाँ न मृदा है न जैविक विरासत — नग्न चट्टान, लावा प्रवाह, पीछे हटते हिमनद का हिमोढ़, नया बालू टिब्बा — लाइकेन व मॉस जैसे पुरोगामियों सहित जो मृदा निर्माण आरंभ करते हैं। द्वितीयक अनुक्रमण ऐसे विक्षोभ के बाद होता है जो मृदा व बीज बैंक छोड़ जाता है — परित्यक्त खेत, जला या कटा वन — और कहीं तेज़ है। शुष्क आधारों पर अनुक्रमण मरुक्रमक (xerosere) और जल में जलक्रमक (hydrosere) हैं, जो जलमग्न, प्लावी, नरकुल-दलदल, सेज-घासस्थल व वन अवस्थाओं से तालाब को भर देता है। क्लीमेंट्स ने अनुक्रमण को एकल जलवायवीय चरम (climax) की ओर अनुमेय प्रगति माना, समुदाय को महाजीव; ग्लीसन का व्यष्टिवादी दृष्टिकोण मानता है कि प्रत्येक जाति पर्यावरण के प्रति स्वतंत्र रूप से अनुक्रिया करती है, अतः समुदाय ढीले, बदलते संयोजन हैं।

कॉनेल व स्लेटियर के अनुक्रमण के तीन मॉडल (1977)
मॉडलबाद की जातियों पर आरंभिक जातियों का प्रभावउदाहरण
सुसाध्यीकरणस्थल को अधिक उपयुक्त बनाती हैं (मृदा, नाइट्रोजन, छाया)ग्लेशियर बे हिमोढ़ों पर नाइट्रोजन-स्थिरकारी एल्डर
सहनशीलतान सहायता न बाधा; बाद की जातियाँ कम संसाधन सह लेती हैंपुरोगामियों के नीचे बढ़ते छाया-सहिष्णु वृक्ष
संदमनमरने या क्षतिग्रस्त होने तक स्थल पर अधिकार रखती हैंअंतर्ज्वारीय गोलाश्मों पर शैवाल परतें

2. विविधता: अल्फ़ा, बीटा, गामा, समृद्धि, समानता व सूचकांक

व्हिटेकर ने अल्फ़ा (α) विविधता, एक स्थल या आवास के भीतर विविधता; गामा (γ) विविधता, पूरे क्षेत्र या भूदृश्य की विविधता; तथा बीटा (β) विविधता, स्थलों के बीच जाति संरचना में आवर्तन, में भेद किया। उनके गुणनात्मक रूप में β = γ/ᾱ: यदि एक भूदृश्य में 30 जातियाँ हैं और उसके स्थलों का औसत 12 है, β = 2.5 — भूदृश्य 2.5 पूर्णतः भिन्न समुदायों के तुल्य है। जाति समृद्धि S केवल जातियों की संख्या है; समानता यह है कि व्यष्टि उनमें कितनी समानता से बँटे हैं; सापेक्ष प्रचुरता pᵢ = nᵢ/N प्रत्येक जाति का अंश है; और श्रेणी–प्रचुरता आलेख (श्रेणी के सापेक्ष log प्रचुरता) दोनों को एक साथ दिखाता है, प्रभुत्व वाले समुदाय हेतु ढलवाँ व सम समुदाय हेतु उथला।

दो सूचकांक जो प्रत्येक पेपर पूछता है, और वे कैसे व्यवहार करते हैं
सूचकांकसूत्रअर्थ व परास
शैनन H′H′ = −Σ pᵢ ln pᵢयादृच्छिक व्यष्टि की जाति की अनिश्चितता; एक जाति हेतु 0, सब समान होने पर अधिकतम ln S
पीलू समानता J′J′ = H′/ln S0 से 1; सभी जातियाँ समान प्रचुर होने पर 1
सिम्पसन D (प्रभाविता)D = Σ pᵢ² (या Σ nᵢ(nᵢ − 1)/[N(N − 1)])यादृच्छिक रूप से लिए दो व्यष्टियों के एक ही जाति के होने की प्रायिकता; प्रभुत्व के साथ बढ़ता है
सिम्पसन विविधता1 − D, या 1/D1 − D उनके भिन्न होने की प्रायिकता (0 से 1); 1/D समान रूप से सामान्य जातियों की प्रभावी संख्या

हल किया उदाहरण: 40, 30, 20 व 10 व्यष्टियों वाली चार जातियाँ, अतः p = 0.4, 0.3, 0.2 व 0.1। शैनन: −[0.4 ln 0.4 + 0.3 ln 0.3 + 0.2 ln 0.2 + 0.1 ln 0.1] = 0.3665 + 0.3612 + 0.3219 + 0.2303 = 1.280। चार जातियों हेतु अधिकतम ln 4 = 1.386 है, अतः J′ = 1.280/1.386 = 0.92। सिम्पसन: D = 0.16 + 0.09 + 0.04 + 0.01 = 0.30, अतः 1 − D = 0.70 व 1/D = 3.33 — समुदाय 3.33 समान रूप से सामान्य जातियों जितना विविध है, अपनी वास्तविक चार से कम क्योंकि वह असम है।

⚠️ जानें कि प्रश्न किस सिम्पसन की बात कर रहा है
"सिम्पसन सूचकांक" तीन तरह लिखा जाता है। D = Σp² विविधता बढ़ने पर घटता है, जबकि 1 − D व 1/D उसके साथ बढ़ते हैं। किसी विविध समुदाय हेतु "सिम्पसन सूचकांक = 0.30" और उसी समुदाय हेतु "0.70" बताने वाला प्रश्न विरोधाभासी नहीं — यह D व 1 − D है। दिया सूत्र पढ़ें, और यदि कोई न दिया हो तो बताएँ आपने कौन-सा निकाला। शैनन लघुगणक आधार पर भी निर्भर है: ln नैट देता है, log₂ बिट।

3. जाति–क्षेत्रफल संबंध, विविधता प्रवणताएँ व द्वीप जैव-भूगोल

जातियों की संख्या क्षेत्रफल के साथ घात नियम S = cA^z से बढ़ती है, जो log–log अक्षों पर सरल रेखा है: log S = log c + z log A, ढाल z। पृथक द्वीपों हेतु z प्रायः लगभग 0.2 से 0.35 है; सतत मुख्य भूमि के भीतर नीडित प्रतिदर्शों हेतु यह कम, लगभग 0.1 से 0.2, है, क्योंकि मुख्य भूमि प्रतिदर्श आसपास के क्षेत्र से आप्रवासियों द्वारा पूरित होते रहते हैं। दो द्वीपों से z निकालना: 10 km² पर 20 जातियाँ व 1000 km² पर 50, z = log(50/20)/log(1000/10) = log 2.5/log 100 = 0.398/2 = 0.20 देते हैं। एक उपयोगी अँगूठा-नियम: z ≈ 0.3 सहित क्षेत्रफल में दस गुना वृद्धि जाति संख्या को लगभग दोगुना करती है, क्योंकि 10^0.3 = 2.0।

विविधता प्रवणताएँ: अधिकांश समूहों हेतु जाति समृद्धि उष्णकटिबंध में सर्वाधिक होती है और ध्रुवों की ओर घटती है — अक्षांशीय विविधता प्रवणता। संभावित व्याख्याओं में उष्णकटिबंध का बड़ा क्षेत्रफल, उच्च ऊर्जा व उत्पादकता, जलवायवीय रूप से स्थिर क्षेत्रों में विविधीकरण हेतु लंबा समय, उच्च जाति-उद्भवन या निम्न विलोपन दरें, उष्णकटिबंधीय निकेत संरक्षणवाद और प्रबल जैविक अन्योन्यक्रियाएँ हैं; किसी एक पर सहमति नहीं है। तुंगता प्रवणताओं के साथ समृद्धि प्रायः एकदिष्ट रूप से घटने के बजाय मध्य-ऊँचाइयों पर शिखर पर होती है, अंशतः ज्यामितीय बाधाओं (मध्य-प्रांत प्रभाव) और अंशतः जलवायु के कारण। पश्चिमी घाट व पूर्वी हिमालय अपने शिखरों से काफ़ी नीचे समृद्धि शिखर दिखाते हैं।

द्वीप जैव-भूगोल का साम्य सिद्धांत (मैकआर्थर व विल्सन, 1963 व 1967) द्वीप समृद्धि को आप्रवास, जो द्वीप भरने पर घटता है (कम आगमन नई जातियाँ होती हैं), और विलोपन, जो सीमित स्थान में अधिक जातियाँ भरने पर बढ़ता है, के बीच संतुलन मानता है। वक्र साम्य समृद्धि S* पर काटते हैं। निकट द्वीपों के आप्रवास वक्र ऊँचे और बड़े द्वीपों के विलोपन वक्र नीचे होते हैं, अतः बड़े, निकट द्वीपों में सर्वाधिक जातियाँ होती हैं; साम्य गतिक है, सतत आवर्तन सहित। रैखिक रूप में P जातियों के मुख्य भूमि भंडार हेतु I = I₀(1 − S/P) व E = E₀S/P, और I = E रखने पर S* = PI₀/(I₀ + E₀): P = 100, I₀ = 10 व E₀ = 15 जातियाँ प्रति वर्ष सहित S* = 1000/25 = 40। फ़्लोरिडा में छोटे मैंग्रोव द्वीपों का सिम्बरलॉफ़ व विल्सन द्वारा निर्जंतुकरण, जो भिन्न जातियों सहित समान समृद्धि तक पुनः पहुँचे, ने सिद्धांत की सीधी परीक्षा की।

4. उत्पादकता, खाद्य जाल व ऊर्जा प्रवाह

सकल प्राथमिक उत्पादकता (GPP) वह दर है जिस पर उत्पादक प्रकाश-संश्लेषण द्वारा ऊर्जा स्थिर करते हैं; शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता (NPP) = GPP − R_a, जहाँ R_a स्वपोषी श्वसन है, वह है जो उपभोक्ताओं व अपघटकों हेतु उपलब्ध है। शुद्ध पारितंत्र उत्पादकता परपोषी श्वसन भी घटाती है, और कार्बन संचित करने वाले पारितंत्र हेतु धनात्मक होती है। द्वितीयक उत्पादकता उपभोक्ताओं द्वारा जैवभार उत्पादन की दर है। प्रति इकाई क्षेत्रफल उष्णकटिबंधीय वर्षावन, दलदल व कच्छ, तथा प्रवाल भित्तियाँ व ज्वारनदमुख सर्वाधिक उत्पादक पारितंत्रों में हैं, और मरुस्थल व खुला महासागर सबसे कम में; फिर भी अपने क्षेत्रफल के कारण खुला महासागर वैश्विक NPP में बड़ा अंश देता है।

ऊर्जा स्थानांतरण की दक्षताएँ
दक्षतापरिभाषासामान्य मान
उपभोगस्तर n द्वारा अंतर्ग्रहीत ऊर्जा / स्तर n − 1 का उत्पादनवनों में कम (बहुत काष्ठ अनखाई), प्लवक में उच्च
स्वांगीकरणस्वांगीकृत / अंतर्ग्रहीतशाकभक्षियों हेतु लगभग 20–50 %, मांसभक्षियों हेतु लगभग 80 %
उत्पादननया जैवभार / स्वांगीकृतसमतापियों में कुछ प्रतिशत, असमतापियों में कहीं अधिक
पोषी स्थानांतरण (लिंडमैन)स्तर n का उत्पादन / स्तर n − 1 का उत्पादनलगभग 10 %, सामान्यतः 5–20 % परास

हल किया उदाहरण: यदि उत्पादकों की NPP 20 000 kJ m⁻² y⁻¹ है और शाकभक्षी उत्पादन 1500 kJ m⁻² y⁻¹ है, तो पोषी स्थानांतरण दक्षता 1500/20 000 = 7.5 % है। स्थिर 10 % पर शृंखला उत्पादक → शाकभक्षी → मांसभक्षी → शीर्ष मांसभक्षी के शीर्ष को NPP का 0.1³ = 0.1 % मिलता है, इसी कारण खाद्य शृंखलाएँ विरले ही चार या पाँच कड़ियों से अधिक होती हैं। ऊर्जा का पिरामिड सदा सीधा होता है; संख्या का पिरामिड उलटा हो सकता है (हज़ारों कीट धारण करता एक वृक्ष) और खुले महासागर में जैवभार का पिरामिड उलटा हो सकता है, जहाँ शीघ्र आवर्तित पादपप्लवक का छोटा स्थायी भंडार प्राणिप्लवक के बड़े स्थायी भंडार को पोषित करता है। पारितंत्र में ऊर्जा एक दिशा में प्रवाहित होती है और प्रत्येक चरण पर ऊष्मा के रूप में खोती है; पदार्थ चक्रित होता है।

खाद्य शृंखलाएँ चारण शृंखला (जीवित पौधे → शाकभक्षी → मांसभक्षी) व अपरद शृंखला (मृत कार्बनिक पदार्थ → अपरदाहारी व अपघटक → उनके परभक्षी) हैं; अधिकांश स्थलीय पारितंत्रों में अधिकांश NPP अपरद शृंखला से होकर जाती है। खाद्य जाल शृंखलाओं को जोड़ता है। संयोजकता (संभव कड़ियों का साकार भाग), सर्वभक्षिता व पोषी स्तरों की संख्या उसकी संरचना बताती हैं।

5. जैव-भू-रासायनिक चक्र व पारितंत्र गुण

कार्बन चक्र कार्बन को वायुमंडल (CO₂ के रूप में), जीवित व मृत जैवभार, मृदाओं, महासागर (सबसे बड़ा सक्रिय भंडार, अधिकतर विलीन अकार्बनिक कार्बन के रूप में) तथा शैलों व जीवाश्म ईंधनों के बीच ले जाता है। प्रकाश-संश्लेषण CO₂ खींचता है और श्वसन व अपघटन उसे लौटाते हैं; महासागर वायु से CO₂ का विनिमय करता है और विलेयता व जैविक पंपों द्वारा उसे गहराई तक ले जाता है। जीवाश्म ईंधन जलाना व वन साफ़ करना वायुमंडल में कार्बन उस गति से अधिक जोड़ते हैं जिससे स्थल व महासागर अवशोषक उसे ग्रहण करते हैं, इसी कारण वायुमंडलीय CO₂ बढ़ती है।

नाइट्रोजन चक्र, चरण दर चरण
चरणरूपांतरणकारक
स्थिरीकरणN₂ → NH₃ (नाइट्रोजिनेज़ द्वारा, जिसे ऑक्सीजन निष्क्रिय करती है)शिंबी गुलिकाओं में Rhizobium, Frankia, स्वतंत्रजीवी Azotobacter, Anabaena व Nostoc जैसे सायनोबैक्टीरिया; तड़ित; हेबर–बॉश प्रक्रम
अमोनीकरणकार्बनिक N → NH₄⁺अपघटक जीवाणु व कवक
नाइट्रीकरणNH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻ (वायवीय)Nitrosomonas (पहला चरण), Nitrobacter (दूसरा चरण)
विनाइट्रीकरणNO₃⁻ → N₂O → N₂ (अवायवीय)जलभराव वाली मृदाओं में Pseudomonas व अन्य विकल्पी अवायवीय
एनामॉक्सNH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂ (अवायवीय)प्लैंक्टोमाइसीट जीवाणु, महासागरों में महत्त्वपूर्ण

कार्बन व नाइट्रोजन के बड़े वायुमंडलीय भंडार हैं और ये गैसीय चक्र हैं; फ़ॉस्फ़ोरस की कोई सार्थक गैसीय अवस्था नहीं है और वह शैल अपक्षय से मृदाओं, जल व महासागरीय अवसादों तक धीमे अवसादी चक्र का अनुसरण करता है, इसी कारण फ़ॉस्फ़ोरस प्रायः अलवणजलीय उत्पादकता को सीमित करता है और फ़ॉस्फ़ेट अपवाह सुपोषण चलाता है। पारितंत्र गुणों में स्थिरता के अनेक घटक हैं: प्रतिरोध विक्षोभ में अपरिवर्तित रहने की क्षमता है, प्रत्यास्थता उसके बाद लौटने की गति (या क्षमता), और परिवर्तनशीलता समय के साथ उतार-चढ़ाव का आकार। घासस्थल सूखे के प्रति कम प्रतिरोधी पर अति प्रत्यास्थ हो सकता है; वन एक शुष्क वर्ष का प्रतिरोध कर सकता है पर कटाई से उबरने में शताब्दियाँ ले सकता है। हॉलिंग ने प्रत्यास्थता का प्रयोग उस विक्षोभ के आकार हेतु भी किया जिसे तंत्र भिन्न अवस्था में जाने से पहले सोख सकता है, जैसे स्वच्छ झील का गंदली हो जाना।

6. जीवोम, जैव-भौगोलिक परिमंडल व भारत का जैव-भूगोल

जीवोम जलवायु का अनुसरण करते हैं: व्हिटेकर का आरेख उन्हें माध्य वार्षिक ताप व वर्षण द्वारा रखता है — उष्णकटिबंधीय वर्षावन (वर्ष भर गर्म, आर्द्र), उष्णकटिबंधीय मौसमी वन व सवाना (शुष्क ऋतु सहित गर्म), मरुस्थल (किसी भी ताप पर शुष्क), शीतोष्ण घासस्थल, शीतोष्ण पर्णपाती वन, शीतोष्ण वर्षावन, बोरियल वन या टैगा (शीत, शंकुधारी-प्रधान) व टुंड्रा (वृक्षों हेतु अति शीत, स्थायी तुषार सहित)। पर्वत इसी अनुक्रम को तुंगता पट्टियों में संकुचित करते हैं। वालेस ने विश्व के स्थलीय प्राणिजात को छह प्राणि-भौगोलिक परिमंडलों में बाँटा: पैलिआर्कटिक, नियार्कटिक, नियोट्रॉपिकल, इथियोपियाई (एफ्रोट्रॉपिकल), ओरिएंटल (इंडोमलायन) व ऑस्ट्रेलियाई। बाली व लोम्बोक तथा बोर्नियो व सुलावेसी के बीच वालेस रेखा ओरिएंटल से ऑस्ट्रेलियाई प्राणिजात तक तीव्र परिवर्तन चिह्नित करती है, जो सुंडा शेल्फ़ के किनारे का अनुसरण करता है।

भारत मुख्यतः ओरिएंटल परिमंडल में है, हिमालय व पार-हिमालय में पैलिआर्कटिक तत्वों तथा अपने प्राणिजात में इथियोपियाई (अफ़्रीकी) व मलायी सादृश्यों सहित। उसके पास विश्व के स्थल क्षेत्रफल का लगभग 2.4 % है और वह अभिलिखित जातियों का अनुमानित 7–8 % धारण करता है। रॉजर्स व पंवार का वर्गीकरण उसे दस जैव-भौगोलिक क्षेत्रों में बाँटता है: पार-हिमालय, हिमालय, मरुस्थल, अर्ध-शुष्क क्षेत्र, पश्चिमी घाट, दक्कन प्रायद्वीप, गंगा का मैदान, उत्तर-पूर्व, तट व द्वीप। चैंपियन व सेठ ने भारत के वनों को 16 प्रकार समूहों में वर्गीकृत किया, उष्णकटिबंधीय आर्द्र सदाबहार व उष्णकटिबंधीय नम व शुष्क पर्णपाती वनों से, उष्णकटिबंधीय कँटीले, तटीय व दलदली वनों (सुंदरबन जैसे मैंग्रोव सहित) से होकर, उपोष्णकटिबंधीय, पर्वतीय शीतोष्ण, उप-अल्पाइन व अल्पाइन प्रकारों तक।

  • पश्चिमी घाट: उच्च स्थानिकता सहित आर्द्र सदाबहार वन, विशेषकर उभयचरों, अलवणजलीय मछलियों व पुष्पीय पौधों की; सिंहपुच्छी मकाक, नीलगिरि तहर व बैंगनी मेंढक (Nasikabatrachus sahyadrensis) स्थानिक हैं।
  • हिमालय व उत्तर-पूर्व: उपोष्णकटिबंधीय से अल्पाइन तक तीव्र तुंगता क्षेत्रीकरण; लाल पांडा, हूलॉक गिबन (भारत का एकमात्र कपि) व अनेक रोडोडेंड्रॉन व ऑर्किड।
  • मरुस्थल व अर्ध-शुष्क: थार, सोन चिरैया (ग्रेट इंडियन बस्टर्ड), कृष्णमृग व चिंकारा सहित; गिर वन में एकमात्र जंगली एशियाई सिंह हैं।
  • द्वीप: अंडमान व निकोबार द्वीपों में प्रबल मलायी सादृश्य व अनेक स्थानिक हैं, जैसे निकोबार मेगापोड व नारकोंडम धनेश।

मुख्य बिंदु

  • समुदाय परिक्षेपण, पर्यावरणीय छनन व अन्योन्यक्रियाओं से संयोजित होते हैं; प्राथमिक अनुक्रमण मृदा के बिना, द्वितीयक मृदा सहित आरंभ होता है, सुसाध्यीकरण, सहनशीलता या संदमन द्वारा।
  • β = γ/ᾱ; H′ = −Σp ln p, J′ = H′/ln S सहित; सिम्पसन D = Σp² प्रभाविता है, 1 − D व 1/D विविधता।
  • S = cA^z, द्वीपों हेतु z ≈ 0.2–0.35; द्वीप समृद्धि घटते आप्रवास व बढ़ते विलोपन का साम्य है, बड़े, निकट द्वीपों पर सर्वाधिक।
  • NPP = GPP − R_a; पोषी स्थानांतरण दक्षता लगभग 10 % है; ऊर्जा एक दिशा में प्रवाहित होती है और ऊर्जा पिरामिड कभी उलटा नहीं होता।
  • Nitrosomonas अमोनियम को नाइट्राइट, Nitrobacter नाइट्राइट को नाइट्रेट, विनाइट्रीकारक नाइट्रेट को N₂ बनाते हैं; भारत के दस जैव-भौगोलिक क्षेत्र हैं और वह मुख्यतः ओरिएंटल परिमंडल में है।

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. परित्यक्त कृषि खेत पर अनुक्रमण, जहाँ मृदा व बीज बैंक शेष हैं, है

    1. द्वितीयक अनुक्रमण
    2. प्राथमिक अनुक्रमण
    3. जलक्रमक
    4. पोषक हानि से उत्पन्न प्रतिगामी अनुक्रमण
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — द्वितीयक अनुक्रमण

    विक्षोभ के बाद मृदा व जैविक विरासत सहित आरंभ होने वाला अनुक्रमण द्वितीयक है, और यह प्राथमिक अनुक्रमण से तेज़ है, जो शैल या लावा जैसे नग्न आधार पर आरंभ होता है। जलक्रमक खुले जल में आरंभ होता है।

  2. हिमनदीय हिमोढ़ों पर नाइट्रोजन-स्थिरकारी एल्डर मृदा को समृद्ध करते हैं और बाद में स्प्रूस की स्थापना संभव बनाते हैं। यह कॉनेल व स्लेटियर के किस मॉडल का समर्थन करता है?

    1. सुसाध्यीकरण
    2. सहनशीलता
    3. संदमन
    4. समुदाय संरचना का उदासीन विचलन
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — सुसाध्यीकरण

    बाद की जातियों हेतु स्थल को अधिक उपयुक्त बनाने वाली आरंभिक जातियाँ सुसाध्यक हैं। सहनशीलता में आरंभिक जातियों का बाद वालों की स्थापना पर कोई प्रभाव नहीं होता, और संदमन में वे स्थल को उनके विरुद्ध रोके रखती हैं।

  3. एक समुदाय में 40, 30, 20 व 10 व्यष्टियों वाली चार जातियाँ हैं। उसका शैनन सूचकांक H′ (प्राकृतिक लघुगणक), दो दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 1.28

    H′ = −Σp ln p = 0.4(0.916) + 0.3(1.204) + 0.2(1.609) + 0.1(2.303) = 0.367 + 0.361 + 0.322 + 0.230 = 1.28। log₁₀ प्रयोग करना 0.56 देता है, और ऋण चिह्न भूलना −1.28।

  4. 40, 30, 20 व 10 व्यष्टियों वाली चार जातियों के उसी समुदाय हेतु पीलू समानता J′ = H′/ln S, दो दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.92

    H′ = 1.280 व ln 4 = 1.386, अतः J′ = 1.280/1.386 = 0.92। ln S के स्थान पर S = 4 से भाग देना 0.32 देता है, और log₁₀ 4 से भाग देना आधारों को मिलाता है।

  5. एक समुदाय की सापेक्ष प्रचुरताएँ 0.4, 0.3, 0.2 व 0.1 हैं। सिम्पसन विविधता सूचकांक 1 − D, जहाँ D = Σpᵢ², दो दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.70

    D = 0.16 + 0.09 + 0.04 + 0.01 = 0.30, दो यादृच्छिक व्यष्टियों के एक ही जाति के होने की प्रायिकता, अतः 1 − D = 0.70। 0.30 बताना प्रभाविता रूप D देता है, और 1/D = 3.33 व्युत्क्रम रूप है।

  6. एक भूदृश्य में कुल 30 जातियाँ हैं, और उसके व्यक्तिगत स्थलों में औसतन 12 जातियाँ हैं। व्हिटेकर की गुणनात्मक बीटा विविधता ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 2.5

    β = γ/ᾱ = 30/12 = 2.5, पूर्णतः भिन्न समुदायों की वह संख्या जिसके तुल्य भूदृश्य है। योगात्मक रूप γ − ᾱ = 18 औसत स्थल में न पाई जाने वाली जातियाँ गिनता है और भिन्न माप है।

  7. 10 km² के द्वीप पर सरीसृपों की 20 जातियाँ हैं और उसी द्वीपसमूह के 1000 km² के द्वीप पर 50। S = cA^z मानकर घातांक z, दो दशमलव स्थानों तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.20

    z = log(S₂/S₁)/log(A₂/A₁) = log 2.5/log 100 = 0.398/2 = 0.20। क्षेत्रफलों के अनुपात को उसके लघुगणक के स्थान पर लेना, या (50 − 20)/(1000 − 10) प्रयोग करना, घात नियम को अंकगणितीय अक्षों पर सरल रेखा मानना है।

  8. P = 100 जातियों के मुख्य भूमि भंडार वाले रैखिक द्वीप-जैवभूगोल मॉडल में आप्रवास I = 10(1 − S/P) व विलोपन E = 15S/P जातियाँ प्रति वर्ष है। द्वीप पर जातियों की साम्य संख्या ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 40

    I = E रखने पर: 10(1 − S/100) = 15S/100, अतः 10 = 25S/100 व S* = PI₀/(I₀ + E₀) = 1000/25 = 40। 100 × 10/15 = 67 लेना द्वीप भरने पर आप्रवास के घटने की उपेक्षा करता है।

  9. द्वीप जैव-भूगोल के साम्य सिद्धांत के अनुसार कौन-से कथन सही हैं?

    1. समान समृद्धि पर बड़े द्वीपों की विलोपन दरें छोटे द्वीपों से कम होती हैं
    2. मुख्य भूमि के निकट द्वीपों की आप्रवास दरें दूर वालों से अधिक होती हैं
    3. साम्य पर जाति संरचना आवर्तन द्वारा बदलती रहती है
    4. साम्य पहुँचने के बाद कोई और आप्रवास या विलोपन नहीं होता
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — समान समृद्धि पर बड़े द्वीपों की विलोपन दरें छोटे द्वीपों से कम होती हैं; B — मुख्य भूमि के निकट द्वीपों की आप्रवास दरें दूर वालों से अधिक होती हैं; C — साम्य पर जाति संरचना आवर्तन द्वारा बदलती रहती है

    क्षेत्रफल विलोपन वक्र को नीचे और निकटता आप्रवास वक्र को ऊपर करती है। साम्य गतिक है: आप्रवास व विलोपन समान दरों पर चलते रहते हैं, अतः संख्या लगभग स्थिर रहते हुए जातियाँ आवर्तित होती हैं। अंतिम कथन गतिक को स्थैतिक साम्य से भ्रमित करता है।

  10. एक घासस्थल में उत्पादकों की शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता 20 000 kJ m⁻² y⁻¹ और शाकभक्षी उत्पादन 1500 kJ m⁻² y⁻¹ है। पोषी स्थानांतरण दक्षता, प्रतिशत में एक दशमलव स्थान तक, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 7.5

    दक्षता = शाकभक्षियों का उत्पादन/पौधों का उत्पादन = 1500/20 000 = 0.075 = 7.5 %। यह लिंडमैन के 10 % के आसपास लगभग 5–20 % के सामान्य परास में है; 13.3 उलटा अनुपात है जिसे संख्या के रूप में बताया गया।

  11. खुले महासागर में प्राणिप्लवक का स्थायी जैवभार पादपप्लवक से अधिक हो सकता है। सर्वोत्तम व्याख्या यह है कि

    1. पादपप्लवक अति शीघ्र आवर्तित होते हैं, अतः छोटा स्थायी भंडार उच्च उत्पादन बनाए रखता है
    2. महासागर में ऊर्जा प्राणिप्लवक से पादपप्लवक की ओर ऊपर प्रवाहित होती है
    3. महासागर में पोषी स्थानांतरण दक्षता 100 % से अधिक है
    4. प्राणिप्लवक चरने के साथ प्रकाश-संश्लेषण भी करते हैं
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — पादपप्लवक अति शीघ्र आवर्तित होते हैं, अतः छोटा स्थायी भंडार उच्च उत्पादन बनाए रखता है

    जैवभार का पिरामिड स्थायी भंडार दर्ज करता है, उत्पादन नहीं। पादपप्लवक दिनों में विभाजित होते हैं और लगभग उतनी ही तेज़ी से चरे जाते हैं, अतः उनका छोटा भंडार बड़े, धीमे आवर्तित होने वाले प्राणिप्लवक भंडार को पोषित करता है। ऊर्जा (उत्पादन) का पिरामिड सीधा रहता है; कोई दक्षता 100 % से अधिक नहीं हो सकती।

  12. नाइट्रोजन-चक्र के चरण व उसे करने वाले जीव के कौन-से युग्म सही हैं?

    1. अमोनियम का नाइट्राइट में ऑक्सीकरण — Nitrosomonas
    2. नाइट्राइट का नाइट्रेट में ऑक्सीकरण — Nitrobacter
    3. शिंबियों की मूल गुलिकाओं में N₂ का स्थिरीकरण — Rhizobium
    4. भली-भाँति वातित मृदा में नाइट्रेट का N₂ में अपचयन — Nitrosomonas
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अमोनियम का नाइट्राइट में ऑक्सीकरण — Nitrosomonas; B — नाइट्राइट का नाइट्रेट में ऑक्सीकरण — Nitrobacter; C — शिंबियों की मूल गुलिकाओं में N₂ का स्थिरीकरण — Rhizobium

    नाइट्रीकरण द्वि-चरणीय वायवीय ऑक्सीकरण है: Nitrosomonas NH₄⁺ को NO₂⁻, Nitrobacter NO₂⁻ को NO₃⁻ बनाता है। Rhizobium शिंबी गुलिकाओं में N₂ स्थिर करता है। विनाइट्रीकरण अवायवीय है, जलभराव वाली मृदाओं में Pseudomonas जैसे जीवाणुओं द्वारा — वातित मृदा में नाइट्रीकारक Nitrosomonas द्वारा नहीं।

  13. भीषण सूखे के बाद घासस्थल A ने अपने जैवभार का 60 % खोया और एक ऋतु में पूर्णतः उबर गया; वन B ने 10 % खोया पर उबरने में 15 वर्ष लिए। कौन-सा वर्णन सही है?

    1. A का प्रतिरोध कम व प्रत्यास्थता उच्च है; B का प्रतिरोध उच्च व प्रत्यास्थता कम है
    2. A का प्रतिरोध उच्च व प्रत्यास्थता कम है; B का प्रतिरोध कम व प्रत्यास्थता उच्च है
    3. दोनों का प्रतिरोध उच्च है, क्योंकि दोनों उबर गए
    4. B हर अर्थ में अधिक स्थिर है, क्योंकि उसने कम खोया
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — A का प्रतिरोध कम व प्रत्यास्थता उच्च है; B का प्रतिरोध उच्च व प्रत्यास्थता कम है

    प्रतिरोध यह है कि विक्षोभ में तंत्र कितना कम बदलता है (B कम बदला); प्रत्यास्थता यह है कि वह कितनी शीघ्रता से लौटता है (A तेज़ लौटा)। स्थिरता के अनेक घटक हैं और दोनों तंत्र उन पर विपरीत क्रम में हैं, इसी कारण घटक बताए बिना "अधिक स्थिर" पूर्ण उत्तर नहीं है।

  14. निम्न में से कौन-से उन दस जैव-भौगोलिक क्षेत्रों में हैं जिनमें भारत वर्गीकृत है?

    1. पार-हिमालय
    2. पश्चिमी घाट
    3. दक्कन प्रायद्वीप
    4. सुंडा शेल्फ़
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — पार-हिमालय; B — पश्चिमी घाट; C — दक्कन प्रायद्वीप

    रॉजर्स व पंवार के दस क्षेत्र पार-हिमालय, हिमालय, मरुस्थल, अर्ध-शुष्क, पश्चिमी घाट, दक्कन प्रायद्वीप, गंगा का मैदान, उत्तर-पूर्व, तट व द्वीप हैं। सुंडा शेल्फ़ दक्षिण-पूर्व एशिया की महाद्वीपीय शेल्फ़ है जिसके किनारे का वालेस रेखा अनुसरण करती है; यह भारतीय क्षेत्र नहीं है।

  15. भारत मुख्यतः वालेस के किस प्राणि-भौगोलिक परिमंडल में है?

    1. ओरिएंटल (इंडोमलायन)
    2. पैलिआर्कटिक
    3. इथियोपियाई (एफ्रोट्रॉपिकल)
    4. ऑस्ट्रेलियाई
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ओरिएंटल (इंडोमलायन)

    भारत का अधिकांश भाग ओरिएंटल है; हिमालय व पार-हिमालय में पैलिआर्कटिक तत्व मिलते हैं, और प्राणिजात कुछ अफ़्रीकी व मलायी सादृश्य दिखाता है। ऑस्ट्रेलियाई परिमंडल इंडोनेशिया में वालेस रेखा के पूर्व से आरंभ होता है।

  16. एक ऐसे जाति समूह हेतु आरक्षित जाल अभिकल्पित करना है जिसका जाति–क्षेत्रफल घातांक z = 0.3 है। यदि आरक्षित क्षेत्र का क्षेत्रफल दस गुना किया जाए, तो उसमें अपेक्षित जातियों की संख्या लगभग किस गुणक से बदलती है?

    1. 2
    2. 3
    3. 10
    4. 1.3
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — 2

    S₂/S₁ = (A₂/A₁)^z = 10^0.3 = 2.0 — क्षेत्रफल में दस गुना वृद्धि समृद्धि को लगभग दोगुना करती है। 10 × 0.3 = 3 गुणा करना घातांक को गुणांक से भ्रमित करता है, और 10 केवल z = 1 हेतु उत्तर होता।