जलवायु परिवर्तन का पौधों, फसलों पर अलग-अलग तरह का असर पड़ता है:अध्ययन

इंसानों को अपने अस्तित्व को बनाए रखने के लिए पौधों की आवश्यकता होती है। हम जो कुछ भी खाते हैं उसमें पौधे या जानवर शामिल होते हैं जो खाद्य श्रृंखला के साथ कहीं न कहीं पौधों पर निर्भर होते हैं। पौधे प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र की रीढ़ भी हैं। पौधे हर साल लोगों द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड का लगभग 30 फीसदी तक अवशोषित करते हैं। लेकिन जलवायु परिवर्तन के लगातार खराब प्रभाव पड़ रहे हैं। वातावरण में बढ़ता सीओ2 का स्तर और गर्म तापमान पेड़ पौधों की दुनिया को कैसे प्रभावित करते हैं?

सीओ2 पौधों की उत्पादकता को बढ़ाता है

पौधे सूर्य के प्रकाश में वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड और प्रकाश संश्लेषण के लिए पानी का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया के तहत ऑक्सीजन और कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करते हैं जो पौधे की ऊर्जा और विकास के लिए उपयोग होता है।

वातावरण में सीओ2 के बढ़ते स्तर से पौधों में प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि होती है। इस प्रभाव को कार्बन निषेचन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। नए शोध में पाया गया है कि 1982 और 2020 के बीच, दुनिया भर में प्रकाश संश्लेषण में 12 फीसदी की वृद्धि हुई। जिसके चलते वातावरण में सीओ2 के स्तर पर नजर रखी गई, जो कि 17 फीसदी बढ़ गया था। प्रकाश संश्लेषण में इस वृद्धि का अधिकांश हिस्सा कार्बन डाइऑक्साइड के उपयोग करने के कारण हुआ था।

प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि से कुछ पौधों में अधिक विकास होता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि बढ़े हुए सीओ2 के स्तरों के की वजह से, जमीन के ऊपर पौधों की वृद्धि में औसतन 21 फीसदी की वृद्धि हुई। जबकि जमीन के नीचे के विकास में 28 फीसदी की वृद्धि हुई। नतीजतन, गेहूं, चावल और सोयाबीन जैसी कुछ फसलों की पैदावार में 12 से 14 प्रतिशत की वृद्धि के साथ बढ़े हुए सीओ2 से लाभ होने की उम्मीद है। कुछ उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय घास और मकई, गन्ना, ज्वार और बाजरा सहित कई महत्वपूर्ण फसलों की वृद्धि हुई।

सीओ2 की अधिक मात्रा के तहत, पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान कम पानी का उपयोग करते हैं। पौधों में रंध्र नामक छिद्र होते हैं जो सीओ2 को अवशोषित करने और नमी को वातावरण में छोड़ने में मदद करते हैं। जब सीओ 2 का स्तर बढ़ता है तो पौधों में प्रकाश संश्लेषण की दर अधिक बनी रह सकती है। आंशिक रूप से अपने रंध्र को बंद कर सकते हैं, जिससे पौधे की पानी की कमी 5 से 20 प्रतिशत के बीच कम हो सकती है। वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया है कि इससे पौधे वातावरण में कम पानी छोड़ सकते हैं, इस प्रकार जमीन पर, मिट्टी और धाराओं में अधिक रह सकते हैं।

सीओ2 के साथ-साथ अन्य कारक मायने रखते हैं

जलवायु परिवर्तन से सीओ2 का अधिक स्तर पौधों को कार्बन निषेचन प्रभाव से फायदा पहुंचाने और अपने लिए कम पानी का उपयोग करने में सक्षम बनाता है। लेकिन यह सभी पौधों पर लागू नहीं होता है। यह उससे कहीं अधिक जटिल है, क्योंकि जलवायु परिवर्तन पौधों की वृद्धि के लिए महत्वपूर्ण अन्य कारकों को भी प्रभावित कर रहा है, जैसे पोषक तत्व, तापमान और पानी आदि। 

1980 से 2017 के बीच सैकड़ों पौधों की प्रजातियों पर किए गए अध्ययन में शोधकर्ताओं ने पाया कि अधिकांश असिंचित स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र पोषक तत्वों, विशेष रूप से नाइट्रोजन में कमी हो रही हैं। उन्होंने बढ़ते तापमान और सीओ2 के स्तर सहित वैश्विक परिवर्तनों के लिए पोषक तत्वों में इस कमी को जिम्मेदार ठहराया।

नाइट्रोजन पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है, जो वायुमंडल का लगभग 80 प्रतिशत हिस्सा है। यह डीएनए और आरएनए में एक आवश्यक तत्व है और पौधों में वृद्धि के लिए कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन बनाने के लिए इसकी आवश्यकता होती है।

हालांकि पौधे वातावरण में पाई जाने वाली नाइट्रोजन गैस का उपयोग नहीं कर सकते हैं क्योंकि इसमें नाइट्रोजन के दो परमाणु एक साथ इतनी मजबूती से बंधे होते हैं कि उन्हें एक ऐसे रूप में तोड़ना मुश्किल होता है जिसे पौधे उपयोग कर सकते हैं। बिजली में ट्रिपल बॉन्ड को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, एक प्रक्रिया जिसे नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहा जाता है। उर्वरक का उत्पादन करने वाली औद्योगिक प्रक्रिया में नाइट्रोजन भी स्थिर होती है।

लेकिन अधिकांश नाइट्रोजन स्थिरीकरण मिट्टी में होता है, जहां कुछ बैक्टीरिया पौधों की जड़ों से जुड़ते हैं, जैसे फलियों आदि से। जीवाणु पौधे से कार्बन प्राप्त करते हैं और साथ में नाइट्रोजन को स्थिर करते हैं, इसे ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ मिलाकर यौगिक पौधे उपयोग कर सकते हैं।

कोलंबिया विश्वविद्यालय के पारिस्थितिकी, विकास और पर्यावरण जीव विज्ञान विभाग के प्रोफेसर केविन ग्रिफिन ने बताया कि अधिकांश जीवित चीजों में कार्बन और नाइट्रोजन के बीच अपेक्षाकृत निश्चित अनुपात होता है।

इसका मतलब यह है कि यदि पौधे अधिक सीओ2 लेते हैं और कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए क्योंकि वातावरण में सीओ2 अधिक है, तो पत्तियों में नाइट्रोजन की मात्रा कम हो सकती है। पौधे की उत्पादकता पर्याप्त नाइट्रोजन के उपलब्ध होने पर निर्भर करती है। उन्होंने कहा यदि किसी पत्ती के आसपास या पौधे के आसपास या जंगल के किसी हिस्से के आसपास सीओ2 बढ़ाते हैं, तो आमतौर पर उत्पादकता बढ़ जाती है।

लेकिन उत्पादकता में वृद्धि होगी या नहीं, यह इस बात पर निर्भर हो सकता है कि उस हिस्से में पर्याप्त नाइट्रोजन है या नहीं। इसलिए यदि नाइट्रोजन सीमित है, तो यह हो सकता है कि एक पौधे उस अतिरिक्त सीओ 2 का उपयोग नहीं कर सकते हैं और उत्पादकता में कुछ समय के बाद वृद्धि कम सकती है।

पेड़ वर्तमान में मानवजनित सीओ2 उत्सर्जन का लगभग एक तिहाई अवशोषित करते हैं, लेकिन ऐसा करना जारी रखने की उनकी क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि उनके लिए कितना नाइट्रोजन उपलब्ध है। यदि नाइट्रोजन सीमित है, तो बढ़ी हुई सीओ2 का फायदा भी सीमित होगा।

जैसे-जैसे तापमान 25 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बढ़ता है, नाइट्रोजन निर्धारण की दर कम हो जाती है। एक गर्म होती दुनिया में नाइट्रोजन स्थिरीकरण कम हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप पौधों की उत्पादकता कम होगी। तब पौधे वातावरण से सीओ2 को हटा कम हटाएंगे जिससे और अधिक गर्मी और कम नाइट्रोजन स्थिरीकरण होगा। ग्रिफिन और उनके सहयोगियों ने एक उपकरण विकसित किया जिसने उन्हें बैक्टीरिया पर नाइट्रोजन के तापमान प्रतिक्रिया को मापने में सक्षम बनाया, जिसने पौधों की जड़ों के साथ एक जुड़ाव बनाया, जैसा कि मुक्त रहने वाले बैक्टीरिया के विपरीत था।

पौधों और फसलों पर बढ़ते तापमान का असर

बढ़ते तापमान के कारण मौसम की अवधि भी लंबी और गर्म होती जा रही है। क्योंकि पौधे अधिक और लंबे समय तक विकसित होंगे, वे वास्तव में अधिक पानी का उपयोग करेंगे, जिससे उनके छिद्रों को आंशिक रूप से बंद करने की भरपाई हो जाएगी। वाष्पीकरण के बाद से स्थानीय तापमान बढ़ सकता है, जब पौधे हवा में नमी छोड़ते हैं, हवा को ठंडा रखते हैं।

इसके अलावा, जब मिट्टी सूखी होती है, तो पौधे तनावग्रस्त हो जाते हैं और अधिक सीओ2 अवशोषित नहीं करते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण को सीमित कर सकता है। वैज्ञानिकों ने पाया कि भले ही पौधे नमी वाले साल के दौरान प्रकाश संश्लेषण के लिए अतिरिक्त कार्बन को अवशोषित करते हैं, लेकिन पिछले सूखे वर्ष के दौरान अवशोषित सीओ2 की मात्रा की भरपाई नहीं कर सकते।

कई फसलें 32 से 35 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर दबाव का अनुभव करने लगते हैं, हालांकि यह फसल के प्रकार और पानी की उपलब्धता पर निर्भर करता है। मॉडल बताते हैं कि अतिरिक्त गर्मी की प्रत्येक डिग्री कुछ महत्वपूर्ण फसलों, जैसे मकई और सोयाबीन की पैदावार में 3 से 7 प्रतिशत की कमी कर सकती है।

इसके अलावा, तापमान में वृद्धि से पौधे का जीवन चक्र तेज हो जाता है ताकि जैसे-जैसे पौधा अधिक तेजी से परिपक्व होता है, उसके पास प्रकाश संश्लेषण के लिए कम समय होता है और परिणामस्वरूप अनाज की कम पैदावार होती है।

बढ़ते तापमान की प्रतिक्रिया में पौधे भी आगे बढ़ रहे हैं। कुछ जलवायु परिस्थितियों के अनुकूल होने वाली प्रजातियां धीरे-धीरे उत्तर की ओर बढ़ रही हैं या अधिक ऊंचाई पर जहां यह ठंडा है। पिछले कई दशकों में, कई पौधे हर 10 वर्षों में लगभग 36 फीट की ऊंचाई या 10.5 मील उच्च अक्षांश तक चले गए हैं। आर्कटिक ट्री लाइन भी हर साल 131 से 164 फीट उत्तर की ओर ध्रुव की ओर बढ़ रही है।

नए वातावरण उनमें आने वाली प्रजातियों के लिए कम मेहमाननवाज हो सकते हैं क्योंकि संसाधनों के लिए कम जगह या अधिक प्रतिस्पर्धा हो सकती है। हो सकता है कि कुछ प्रजातियों के पास जाने के लिए कोई जगह नहीं बची हो और अंततः कुछ प्रजातियों को परिवर्तनों से नुकसान होगा जबकि अन्य को लाभ होगा।

चरम मौसम का पौधों और फसलों पर असर

शोधकर्ताओं ने कहा कि जलवायु परिवर्तन के कारण लगातार और गंभीर चरम मौसम की घटनाएं होंगी, जिसमें अत्यधिक वर्षा, हवा की गड़बड़ी, लू और सूखा शामिल हैं। अत्यधिक वर्षा की घटनाएं पौधों की वृद्धि में रुकावट डाल सकती हैं, विशेष रूप से हाल ही में जिन जंगलों में आग लगने की घटनाएं हुई थी। पौधों को बाढ़ और मिट्टी के कटाव के प्रति अधिक संवेदनशील बनाती हैं। अधिक लगातार तेज हवाएं ट्री स्टैंड पर दबाव डाल सकती हैं।

जलवायु परिवर्तन से और अधिक लू और सूखा पड़ने के आसार हैं, जो कार्बन निषेचन प्रभाव से किसी भी लाभ की भरपाई करने की संभावना को कम करता है। जबकि गर्मी के मौसम में फसल की पैदावार अक्सर कम हो जाती है। गर्मी और सूखेपन से अमेरिका के कुछ हिस्सों में मक्का की पैदावार में 20 प्रतिशत और पूर्वी यूरोप और दक्षिण-पूर्वी अफ्रीका में 40 प्रतिशत की गिरावट आ सकती है। इसके अलावा, गर्मी और पानी की कमी से उत्तरी अमेरिका, कनाडा और यूक्रेन जैसे स्थानों में फसल की पैदावार को कम कर सकता है, जहां गर्म तापमान के कारण फसल की पैदावार बढ़ने का अनुमान है।

सीओ2 के बढ़ने से पौधों और फसलों पर अन्य प्रभाव

सीओ2 के बढ़ने से कुछ फसलों की पैदावार बढ़ सकती है, जबकि सीओ2 का बढ़ता स्तर फसलों में महत्वपूर्ण पोषक तत्वों के स्तर को प्रभावित करता है। बढ़े हुए सीओ2 के साथ, एक अध्ययन में पता चला कि गेहूं, चावल और जौ और आलू में प्रोटीन की मात्रा में 10 से 15 प्रतिशत की कमी आई।

फसलों को कैल्शियम, मैग्नीशियम, फास्फोरस, लोहा और जस्ता सहित महत्वपूर्ण खनिजों का नुकसान होता है। चावल की किस्मों के बारे में 2018 में किए गए एक अध्ययन में पाया गया कि उच्च सीओ2 की मात्रा से विटामिन ई में वृद्धि हुई, इसके परिणामस्वरूप विटामिन बी1, बी2, बी5 और बी9 में कमी आई।

इसके विपरीत पौधों की वृद्धि में सीओ2-ईंधन की वृद्धि के परिणामस्वरूप मिट्टी में कार्बन का भंडारण कम हो सकता है। हाल के शोध में पाया गया है कि कार्बन उर्वरकों द्वारा की गई अतिरिक्त वृद्धि को बनाए रखने के लिए पौधों को मिट्टी से अधिक पोषक तत्व प्राप्त करने पड़ते हैं। यह सूक्ष्मजीवों की गतिविधि को बढ़ाता है, जो सीओ2 को वायुमंडल में छोड़ देता है, अन्यथा मिट्टी में रह सकता है। निष्कर्ष लंबे समय से चली आ रही धारणा को चुनौती देते हैं कि जैसे-जैसे सीओ 2 में वृद्धि के कारण पौधे अधिक बढ़ते हैं, अतिरिक्त बायोमास कार्बनिक पदार्थों में बदल जाएगा और मिट्टी उनके कार्बन भंडारण को बढ़ा सकती है।

पौधे और फसलें अनिश्चित भविष्य का सामना कर रहे हैं

अध्ययन से पता चलता है कि जलवायु परिवर्तन के प्रति पौधों के जीवन की प्रक्रिया में भविष्य अधिकांश पौधे अधिक तनावग्रस्त और कम उत्पादक होंगे। यह अध्ययन नेचर में प्रकाशित हुआ है।