पर्यावरण का भूगोल I: पारितंत्र और मानव पारिस्थितिकी, ऊर्जा प्रवाह, जैव-भू-रासायनिक चक्र, पर्यावरणीय नीतिशास्त्र और गहन पारिस्थितिकी

पारितंत्र शब्द आर्थर टैन्सले ने 1935 में जीवों और उनके पर्यावरण के भौतिक कारकों के संपूर्ण तंत्र के लिए गढ़ा, जिसे एक कार्यात्मक इकाई माना गया। इसके अजैविक घटक हैं ऊर्जा, जलवायु, आधार-तल और अकार्बनिक पोषकों का भंडार; इसके जैविक घटक हैं उत्पादक (स्वपोषी, मुख्यतः हरे पौधे और पादप-प्लवक), उपभोक्ता (प्राथमिक उपभोक्ता के रूप में शाकाहारी, द्वितीयक और तृतीयक उपभोक्ता के रूप में मांसाहारी, और सर्वाहारी) और अपघटक (जीवाणु और कवक, जो पोषकों को अजैविक भंडार में लौटाते हैं)। दो पारितंत्रों के बीच का संक्रमण क्षेत्र पारिस्थितिक संक्रमिका (इकोटोन) है, और उसमें अपने किसी भी पड़ोसी से अधिक प्रजातियाँ होने की प्रवृत्ति कोर प्रभाव है।

पारितंत्रों का भौगोलिक वर्गीकरण प्रमुख पर्यावरणों का अनुसरण करता है। स्थल पर इकाइयाँ बायोम (जीवोम) हैं — अपनी चरम वनस्पति से परिभाषित क्षेत्रीय पारितंत्र, जो मुख्यतः तापमान और नमी से नियंत्रित होती है (रॉबर्ट व्हिटेकर का बायोम आरेख उन्हें इन्हीं दो अक्षों पर अंकित करता है): उष्णकटिबंधीय वर्षावन, उष्णकटिबंधीय पर्णपाती वन और सवाना, उष्ण मरुस्थल, शीतोष्ण घास-भूमि, भूमध्यसागरीय झाड़ी, शीतोष्ण पर्णपाती वन, बोरियल वन (टैगा), टुंड्रा और पर्वतों के ऊँचाई-अनुसार कटिबंध। जल में विभाजन समुद्री पारितंत्रों (खुला महासागर, महाद्वीपीय मग्नतट सागर, ज्वारनदमुख, मैंग्रोव और प्रवाल-भित्तियाँ) और मीठे जल के पारितंत्रों के बीच है — स्थिरजलीय (लेंटिक) (स्थिर जल: झीलें, तालाब), प्रवाहीजलीय (लोटिक) (बहता जल: धाराएँ, नदियाँ) और आर्द्रभूमियाँ।

भूगोल में मानव पारिस्थितिकी का अर्थ मानव समाजों और उनके पर्यावरण के संबंध का अध्ययन है। हार्लन एच. बैरोज़ ने 1923 में एसोसिएशन ऑफ़ अमेरिकन जियोग्राफ़र्स को दिए अपने अध्यक्षीय भाषण, "भूगोल मानव पारिस्थितिकी के रूप में", में प्रस्ताव किया कि भूगोल को ठीक यही परिभाषित किया जाए — प्राकृतिक पर्यावरण के साथ मानव समायोजन का अध्ययन — न कि भौतिक पृथ्वी का विज्ञान। यही पद शिकागो समाजशास्त्र स्कूल ने नगरीय स्थान के लिए समूहों की प्रतिस्पर्धा हेतु भी प्रयुक्त किया (नगरीय अध्याय देखें)। दोनों अर्थों में मानव पारिस्थितिकी लोगों को पारितंत्र का भाग मानती है, उससे बाहर नहीं, जो इस खंड की पारिस्थितिकी से अंतिम खंड के नीतिशास्त्र तक का सेतु है।

रेमंड लिंडमैन के मिनेसोटा की एक झील पर 1942 के "पोषी-गतिक" शोधपत्र ने ऊर्जा प्रवाह के अध्ययन की नींव रखी। उत्पादक सौर ऊर्जा को सकल प्राथमिक उत्पादकता (GPP) के रूप में ग्रहण करते हैं; उनके अपने श्वसन के बाद जो बचता है वह शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता (NPP) है, उपभोक्ताओं हेतु उपलब्ध ऊर्जा। एक पोषी स्तर से अगले में हर स्थानांतरण पर अधिकांश ऊर्जा श्वसन में ऊष्मा के रूप में नष्ट होती है या बिना उपयोग अपघटकों को जाती है, और केवल लगभग 10 प्रतिशत अगले स्तर में संचित होती है — अंगूठे का नियम जिसे दस प्रतिशत नियम (लिंडमैन दक्षता) कहते हैं। दो परिणाम निकलते हैं: ऊर्जा प्रवाह एकदिशीय है और पुनर्चक्रित नहीं हो सकता, और आहार शृंखलाएँ छोटी होती हैं, कदाचित ही चार या पाँच कड़ियों से आगे। प्रति इकाई क्षेत्र NPP उष्णकटिबंधीय वर्षावनों, ज्वारनदमुखों, दलदलों और प्रवाल-भित्तियों में सर्वाधिक और मरुस्थलों व खुले महासागर में न्यूनतम है — यद्यपि खुले महासागर का विशाल क्षेत्र उसके कुल उत्पादन को बड़ा बनाता है।

चराई आहार शृंखला जीवित हरे पौधों से आरंभ होती है (घास → टिड्डा → मेंढक → साँप → बाज़); अपरद आहार शृंखला मृत कार्बनिक पदार्थ से आरंभ होती है जिसे अपरदाहारी और अपघटक खाते हैं, और वनों में यह चराई शृंखला से अधिक ऊर्जा वहन करती है। वास्तविक आहार-संबंध परस्पर गुँथकर आहार जाल बनाते हैं, जिनकी जटिलता पारितंत्र को स्थिरता देती है, क्योंकि कई खाद्य-स्रोतों वाला उपभोक्ता एक के खोने पर भी बचा रहता है। चार्ल्स एल्टन (1927) ने पारिस्थितिक पिरामिडों का वर्णन किया, जो किसी समय पर पोषी स्तरों की संरचना दर्शाते हैं। डीडीटी और पारे जैसे स्थायी विष, जो विघटित नहीं होते, हर ऊपरी स्तर पर अधिक सांद्र होते जाते हैं — जैव-आवर्धन — इसीलिए शीर्ष परभक्षी सबसे अधिक कष्ट पाते हैं।

ऊर्जा के विपरीत, पदार्थ पुनर्चक्रित होता है। जैव-भू-रासायनिक चक्र या तो गैसीय हैं, जिनका मुख्य भंडार वायुमंडल या महासागर में है (कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन), या अवसादी, जिनका मुख्य भंडार पृथ्वी की पर्पटी में है (फ़ॉस्फ़ोरस, और अधिकांश पाठ्यपुस्तकों में सल्फ़र)। कार्बन चक्र में प्रकाश-संश्लेषण वायु से कार्बन डाइऑक्साइड खींचता है और श्वसन, अपघटन और दहन उसे लौटाते हैं। कहीं सबसे बड़ा भंडार स्थलमंडल है — कार्बोनेट चट्टानें और जीवाश्म ईंधन; गहरा महासागर वायुमंडल से लगभग पचास गुना कार्बन रखता है और विलयन द्वारा धीरे-धीरे उसका विनिमय करता है; मृदाएँ वनस्पति और वायुमंडल दोनों के योग से अधिक रखती हैं। जीवाश्म ईंधन जलाना कार्बन को मंद भूवैज्ञानिक भंडार से तीव्र वायुमंडलीय भंडार में ले जाता है, जो वर्तमान असंतुलन की जड़ है। ऑक्सीजन चक्र इससे युग्मित है: प्रकाश-संश्लेषण ऑक्सीजन मुक्त करता है, श्वसन और दहन उसे खपाते हैं, और समतापमंडल में पराबैंगनी प्रकाश कुछ ऑक्सीजन को ओज़ोन में बदलता है।

पारितंत्रों पर मानवीय प्रभाव प्रौद्योगिकी की हर अवस्था के साथ बढ़ा है — अग्नि और आखेट से कृषि और सिंचाई होते हुए औद्योगिक ऊर्जा-उपयोग तक। जॉर्ज पर्किन्स मार्श की मैन एंड नेचर (1864) इस बात का पहला व्यवस्थित विवरण थी कि मानवीय क्रिया भूमि का कैसे क्षरण करती है; प्रिंसटन संगोष्ठी मैन्स रोल इन चेंजिंग द फ़ेस ऑफ़ द अर्थ (1956), जिसके आयोजकों में कार्ल सॉअर थे, इस विषय को भूगोल में लाई। मुख्य प्रभाव हैं वनोन्मूलन, जैव-विविधता की हानि, मृदा अपरदन और मरुस्थलीकरण, कार्बन और नाइट्रोजन चक्रों में परिवर्तन, और प्रदूषण; उनके पैमाने ने पॉल क्रुट्ज़ेन और यूजीन स्टोएर्मर (2000) को यह प्रस्ताव करने को प्रेरित किया कि पृथ्वी एक नए युग, मानवयुग (एंथ्रोपोसीन), में प्रवेश कर चुकी है। गैरेट हार्डिन के "द ट्रेजेडी ऑफ़ द कॉमन्स" (1968) ने तर्क दिया कि मुक्त रूप से सुलभ संसाधनों का अति-उपयोग होता है क्योंकि हर उपयोगकर्ता अतिरिक्त उपयोग का पूरा लाभ पाता है जबकि लागत बँट जाती है।

पर्यावरणीय नीतिशास्त्र पूछता है कि क्या प्रकृति का मूल्य केवल मानवीय लक्ष्यों के साधन के रूप में है। मानवकेंद्रवाद कहता है हाँ; जीवकेंद्रवाद नैतिक स्थिति को सभी जीवित प्राणियों तक फैलाता है; पारिकेंद्रवाद उसे संपूर्ण पारितंत्रों तक फैलाता है। आल्डो लियोपोल्ड का भूमि नीतिशास्त्र, ए सैंड काउंटी आल्मनैक (1949) में, शास्त्रीय पारिकेंद्री कथन है: "कोई वस्तु तब उचित है जब वह जैविक समुदाय की अखंडता, स्थिरता और सौंदर्य को बनाए रखने की ओर प्रवृत्त हो। वह तब अनुचित है जब वह अन्यथा प्रवृत्त हो।" कीटनाशकों पर रेचल कार्सन की साइलेंट स्प्रिंग (1962) ने आधुनिक पर्यावरण आंदोलन आरंभ किया, और लिन व्हाइट के "द हिस्टॉरिकल रूट्स ऑफ़ अवर इकोलॉजिक क्राइसिस" (1967) ने पश्चिमी ईसाइयत की प्रभुत्व-वृत्ति को दोषी ठहराया। गहन पारिस्थितिकी का नामकरण नॉर्वेजियन दार्शनिक आर्ने नेस ने 1973 में किया। उन्होंने एक उथली पारिस्थितिकी, जो मुख्यतः विकसित देशों के लोगों के स्वास्थ्य और समृद्धि हेतु प्रदूषण और संसाधन-क्षय से लड़ती है, को सभी जीवन के आंतरिक मूल्य, जैवमंडलीय समतावाद और व्यापक प्राकृतिक जगत से तादात्म्य द्वारा आत्म-साक्षात्कार पर आधारित गहन पारिस्थितिकी से अलग किया; जॉर्ज सेशन्स के साथ उन्होंने 1984 में आठ-सूत्री मंच प्रस्तुत किया। इसके आलोचकों में मरे बुकचिन की सामाजिक पारिस्थितिकी है, जो पारिस्थितिक संकट को सामाजिक पदानुक्रम से जोड़ती है, और पारिस्थितिक नारीवाद (फ़्रांस्वाज़ द'ओबोन ने 1974 में यह शब्द गढ़ा; वंदना शिवा की स्टेइंग अलाइव, 1988, भारतीय मील का पत्थर है)।