പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം
പരിസ്ഥിതിശാസ്ത്രത്തിൽ, അന്തരീക്ഷത്തിലെ അല്ലെങ്കിൽ ജലത്തിലെ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിൽ നിന്ന് ജൈവ സംയുക്തങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന പ്രക്രിയയെയാണ് പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. പ്രധാനമായും പ്രകാശത്തെ ഊർജ്ജസ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രകാശസംശ്ലേഷണം വഴിയാണ് ഇത് നടക്കുന്നത്, എന്നാൽ അജൈവ രാസസംയുക്തങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണമോ നിരോക്സീകരണമോ വഴി ഊർജ്ജം കണ്ടെത്തുന്ന രാസസംശ്ലേഷണം വഴിയും ഇത് നടക്കുന്നു. ഭൂമിയിലെ ഏതാണ്ട് എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളും നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്. പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിന് കാരണക്കാരായ ജീവികളെ സ്വയംപോഷികൾ അല്ലെങ്കിൽ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദകർ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇവയാണ് ഭക്ഷ്യശൃംഖലയുടെ അടിസ്ഥാനം. കരയിലെ പരിസ്ഥിതി വ്യവസ്ഥകളിൽ പ്രധാനമായും സസ്യങ്ങളാണ് ഈ ധർമ്മം നിർവ്വഹിക്കുന്നത്, എന്നാൽ ജലീയ പരിസ്ഥിതി വ്യവസ്ഥകളിൽ പായലുകളാണ് (ആൽഗകൾ) ഈ ധർമ്മം നിർവ്വഹിക്കുന്നതിൽ മുൻപന്തിയിൽ നിൽക്കുന്നത്. പരിസ്ഥിതി ശാസ്ത്രജ്ഞർ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തെ മൊത്തം ഉൽപ്പാദനം (Gross primary production) എന്നും അറ്റ ഉൽപ്പാദനം (Net primary production) എന്നും രണ്ടായി തരംതിരിക്കുന്നു.
അവലോകനം (Overview)
[തിരുത്തുക]ജൈവ സംയുക്തങ്ങളിൽ ജീവികൾ രാസോർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം. സൂര്യപ്രകാശമാണ് ഈ ഊർജ്ജത്തിന്റെ പ്രധാന സ്രോതസ്സ്, എങ്കിലും അജൈവ തന്മാത്രകളുടെ രാസോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്ന ലിത്തോട്രോഫിക് ജീവികൾ വഴിയും വളരെ ചെറിയ അളവിൽ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം നടക്കുന്നുണ്ട്.
സ്രോതസ്സ് ഏതായാലും, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് (CO2), വെള്ളം (H2O) തുടങ്ങിയ ലളിതമായ അജൈവ സംയുക്തങ്ങളിൽ നിന്ന് സങ്കീർണ്ണമായ ജൈവ തന്മാത്രകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന്റെയും രാസസംശ്ലേഷണത്തിന്റെയും ലളിതമാക്കിയ രാസസമവാക്യങ്ങൾ താഴെ നൽകുന്നു:
- CO2 + H2O + light → CH2O + O2 (പ്രകാശസംശ്ലേഷണം)
- CO2 + O2 + 4 H2S → CH2O + 4 S + 3 H2O (രാസസംശ്ലേഷണം)
ഇവയിലെല്ലാം അവസാന ഉൽപ്പന്നം ഗ്ലൂക്കോസ് പോലെയുള്ള കാർബോഹൈഡ്രേറ്റ് തന്മാത്രകളാണ് ((CH2O)n). ഈ ലളിതമായ തന്മാത്രകളെ പിന്നീട് മാംസ്യങ്ങൾ (Proteins), സങ്കീർണ്ണ കാർബോഹൈഡ്രേറ്റുകൾ, ലിപിഡുകൾ, ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകൾ എന്നിവ നിർമ്മിക്കാനോ അല്ലെങ്കിൽ ശ്വസനപ്രക്രിയയിലൂടെ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടാനോ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ജന്തുക്കൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള പരപോഷികൾ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദകരെ ഭക്ഷണമാക്കുമ്പോൾ ഈ ജൈവ തന്മാത്രകൾ ഭക്ഷ്യശൃംഖലയിലെ ഉയർന്ന തലങ്ങളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
മൊത്തം പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനവും അറ്റ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനവും
[തിരുത്തുക]ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തിനുള്ളിൽ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദകർ നിർമ്മിക്കുന്ന മൊത്തം രാസോർജ്ജത്തിന്റെ അളവാണ് **മൊത്തം പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം** (Gross Primary Production - GPP). ഈ ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം കോശശ്വസനത്തിനും (Cellular respiration) കലകളുടെ പരിപാലനത്തിനുമായി സസ്യങ്ങൾ തന്നെ ഉപയോഗിക്കുന്നു.[1][2] ബാക്കി വരുന്ന ഊർജ്ജമാണ് **അറ്റ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം** (Net Primary Production - NPP).
- NPP = GPP - ശ്വസനം [സസ്യങ്ങളുടെ]
ഒരു പരിസ്ഥിതി വ്യവസ്ഥയിലെ എല്ലാ സ്വയംപോഷികളും ചേർന്ന് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഉപയോഗപ്രദമായ അറ്റ രാസോർജ്ജത്തിന്റെ നിരക്കാണ് അറ്റ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം. ഇത് സസ്യങ്ങളുടെ വളർച്ചയ്ക്കും പ്രത്യുത്പാദനത്തിനും ലഭ്യമാകുന്നു. തുടർന്ന് സസ്യഭുക്കുകളായ ജീവികൾക്ക് ഇത് ഭക്ഷണമായി മാറുന്നു.
GPP യും NPP യും സാധാരണയായി ഒരു യൂണിറ്റ് വിസ്തീർണ്ണത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന പിണ്ഡം (Mass per unit area per unit time) എന്ന അളവിലാണ് രേഖപ്പെടുത്തുന്നത്. കരയിലെ പരിസ്ഥിതി വ്യവസ്ഥകളിൽ, ഒരു ചതുരശ്ര മീറ്ററിൽ ഒരു വർഷം ഉണ്ടാകുന്ന കാർബണിന്റെ ഗ്രാം (g C m−2 yr−1) എന്ന യൂണിറ്റാണ് കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
കരയിലെ ഉൽപ്പാദനം (Terrestrial production)
[തിരുത്തുക]
കരയിൽ, പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും നടക്കുന്നത് സംവഹന സസ്യങ്ങൾ (Vascular plants) വഴിയാണ്. ചെറിയൊരു ഭാഗം ആൽഗകളും ബാഹ്യസംവഹന വ്യവസ്ഥയില്ലാത്ത മോസുകൾ, ലിപർവർട്ടുകൾ തുടങ്ങിയ സസ്യങ്ങളും നിർവ്വഹിക്കുന്നു. കരയിലെ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം പല ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു; പ്രധാനമായും ജല ലഭ്യതയും താപനിലയുമാണ് ഇതിനെ സ്വാധീനിക്കുന്നത്.[3] മരുഭൂമികളിലോ ധ്രുവപ്രദേശങ്ങളിലോ താപനില വളരെ കൂടുതലോ കുറവോ ആകുമ്പോഴും ജലലഭ്യത കുറയുമ്പോഴും പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം ഗണ്യമായി കുറയുന്നു.
സസ്യങ്ങൾ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലൂടെയും സ്വേദനത്തിലൂടെയും (Transpiration) ജലം ഉപയോഗിക്കുന്നു. വേരുകളിൽ നിന്ന് പോഷകങ്ങൾ ഇലകളിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നതിനും സസ്യത്തെ തണുപ്പിക്കുന്നതിനും സ്വേദനം സഹായിക്കുന്നു. ഇലകളിലെ ആസ്യരന്ധ്രങ്ങൾ (Stomata) വഴിയാണ് ജലബാഷ്പവും കാർബൺ ഡയോക്സൈഡും വിനിമയം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. C4, CAM സസ്യങ്ങൾ വരണ്ട കാലാവസ്ഥയിലും കാര്യക്ഷമമായി പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം നടത്താൻ തക്കവണ്ണം അനുയോജ്യമായ മാറ്റങ്ങൾ കൈവരിച്ചവയാണ്.
സമുദ്രത്തിലെ ഉൽപ്പാദനം (Oceanic production)
[തിരുത്തുക]
കരയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി സമുദ്രങ്ങളിൽ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും നടത്തുന്നത് ആൽഗകളാണ് (പായലുകൾ). ഏകാണു ജീവികൾ മുതൽ കടൽപ്പായലുകൾ (Seaweeds) വരെയുള്ള ജീവികൾ ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഇവയിൽ യൂബാക്ടീരിയകളും ഉൾപ്പെടുന്നു, എന്നാൽ ആർക്കിയകൾ ജീവവാതകം പുറത്തുവിടുന്ന രീതിയിലുള്ള പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്തുന്നതായി അറിയപ്പെട്ടിട്ടില്ല.[4] സമുദ്രത്തിലെ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിൽ സിംഹഭാഗവും നിർവ്വഹിക്കുന്നത് പ്ലവക സസ്യങ്ങൾ (ഫൈറ്റോപ്ലാങ്ക്ടൺ) എന്നറിയപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മജീവികളാണ്.
പ്രകാശം (Light)
[തിരുത്തുക]
സമുദ്ര ഉപരിതലത്തിൽ പ്രകാശം ലഭ്യമാകുന്ന പാളിയെ ഫൊട്ടിക് സോൺ (Photic zone) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടക്കാൻ പര്യാപ്തമായ വെളിച്ചം ലഭിക്കുന്ന സാധാരണയായി 10 മുതൽ 100 മീറ്റർ വരെയുള്ള ഉപരിതല ഭാഗമാണിത്. ഫൊട്ടിക് സോണിന്റെയും മിക്സഡ് ലെയറിന്റെയും സ്വഭാവമനുസരിച്ചാണ് പ്രകാശത്തിന്റെ ലഭ്യതയും പ്ലവകങ്ങളുടെ വളർച്ചയും നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നത്.[5]
പോഷകങ്ങൾ (Nutrients)
[തിരുത്തുക]
ഫൈറ്റോപ്ലാങ്ക്ടണുകളുടെ വളർച്ചയ്ക്ക് നൈട്രേറ്റ്, ഫോസ്ഫേറ്റ്, സിലിക്കിക് ആസിഡ് തുടങ്ങിയ അജൈവ പോഷകങ്ങൾ അത്യാവശ്യമാണ്. ചത്ത ജീവികളുടെയും അവശിഷ്ടങ്ങളുടെയും അടിഞ്ഞുപോകൽ കാരണം ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പോഷകങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടുന്നു. ആഴക്കടലിലെ ജലം ഉപരിതല ജലവുമായി കലരുമ്പോഴാണ് (Upwelling) ഈ പോഷകങ്ങൾ തിരികെ ഉപരിതലത്തിൽ എത്തുന്നത്. കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനം കാരണം വരുംകാലങ്ങളിൽ സമുദ്രങ്ങളിലെ അറ്റ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിൽ 3% മുതൽ 10% വരെ കുറവുണ്ടായേക്കാമെന്ന് മോഡലുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.[6]
ഇരുമ്പ് (Iron)
[തിരുത്തുക]സമുദ്രത്തിലെ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന മറ്റൊരു പ്രധാന സൂക്ഷ്മപോഷകമാണ് ഇരുമ്പ് (Iron). ചില മഹാസമുദ്ര മേഖലകളിൽ മറ്റ് പോഷകങ്ങൾ ധാരാളമുണ്ടെങ്കിലും ഇരുമ്പിന്റെ കുറവ് കാരണം പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം പരിമിതപ്പെടാറുണ്ട്.[7]
അളക്കൽ രീതികൾ (Measurement)
[തിരുത്തുക]പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനം അളക്കാൻ വിവിധ മാർഗ്ഗങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു:
കരയിൽ
[തിരുത്തുക]ഒരു നിശ്ചിത പ്രദേശത്തെ സസ്യപിണ്ഡം (Biomass harvesting) നേരിട്ട് ശേഖരിച്ചു തൂക്കി നോക്കിയോ, വായുവിലെ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിന്റെ വിനിമയ നിരക്ക് (Eddy covariance measurement) വിശകലനം ചെയ്തോ ഇത് അളക്കുന്നു.[8]
ജലത്തിൽ
[തിരുത്തുക]ജലത്തിൽ ലയിച്ചുചേർന്ന ഓക്സിജന്റെ അളവിലുണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസം (Light and dark bottle method) അളന്നോ, റേഡിയോ ആക്ടീവ് കാർബൺ-14 (14C) ഐസോടോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ചോ പ്ലവകങ്ങളുടെ ഉൽപ്പാദന നിരക്ക് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.[9]
ആഗോളതലത്തിൽ
[തിരുത്തുക]നാസയുടെ ശാസ്ത്രീയ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ (Satellite Remote Sensing) വഴി ക്ലോറോഫിലിന്റെ അളവും സമുദ്ര-കര ഭാഗങ്ങളിലെ പ്രകാശ സ്വീകരണവും അളന്ന് കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡലുകളിലൂടെ മൊത്തം ഉൽപ്പാദനം കണക്കാക്കുന്നു.[10]
മാനവിക സ്വാധീനം (Human impact)
[തിരുത്തുക]മനുഷ്യർ, കൃഷി, വനനശീകരണം, നഗരവത്കരണം എന്നിവ ഭൂമിയിലെ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തെയും അതിന്റെ സ്വാഭാവിക വിതരണത്തെയും വലിയ തോതിൽ സ്വാധീനിക്കുന്നുണ്ട്. ആഗോളതലത്തിൽ ലഭ്യമാകുന്ന അറ്റ പ്രാഥമിക ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ 20% മുതൽ 30% വരെ പങ്ക് മനുഷ്യർ സ്വന്തം ആവശ്യങ്ങൾക്കായി (ഭക്ഷണം, ഇന്ധനം, വസ്ത്രം) നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു (Human Appropriation of Net Primary Production - HANPP).[11]
ഇവയും കാണുക
[തിരുത്തുക]അവലംബങ്ങൾ
[തിരുത്തുക]- ↑ Amthor, J.S.; Baldocchi, D.D. (2001). "Terrestrial Higher Plant Respiration and Net Primary Production". In Roy, J.; Saugier, B.; Mooney, H.A. (eds.). Terrestrial Global Productivity. Academic Press. pp. 33–59. ISBN 978-0-12-619110-3.
- ↑ Waring, R.H.; Running, S.W. (1998). Forest Ecosystems: Analysis at Multiple Scales. Academic Press. ISBN 978-0-12-735443-9.
- ↑ "Net Primary Productivity". NASA Earth Observations. Archived from the original on 2017-03-02. Retrieved 2018-02-12.
- ↑ Valiela, I. (1995). Marine Ecological Processes (2nd ed.). Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-94321-3.
- ↑ Mann, K.H.; Lazier, J.R.N. (2006). Dynamics of Marine Ecosystems: Biological-Physical Interactions in the Oceans (3rd ed.). Blackwell Publishing. ISBN 978-1-4051-1118-8.
- ↑ Pörtner, H.-O., ed. (2019). "Chapter 5: Changing Ocean, Marine Ecosystems, and Dependent Communities". IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (Report). IPCC.
- ↑ Martin, J.H. (1990). "Glacial-interglacial CO2 change: The Iron Hypothesis". Paleoceanography. 5 (1): 1–13. doi:10.1029/PA005i001p00001.
- ↑ Schulze, E.D.; Beck, E.; Müller-Hohenstein, K. (2005). Plant Ecology. Springer. ISBN 978-3-540-20833-4.
- ↑ Steemann Nielsen, E. (1952). "The Use of Radio-active Carbon (C14) for Measuring Organic Production in the Sea". Journal du Conseil. 18 (2): 117–140. doi:10.1093/icesjms/18.2.117.
- ↑ Field, C.B.; Behrenfeld, M.J.; Randerson, J.T.; Falkowski, P. (1998). "Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components". Science. 281 (5374): 237–240. doi:10.1126/science.281.5374.237. PMID 9657713.
- ↑ Haberl, H.; Erb, K.H.; Krausmann, F.; Gaube, V.; Bondeau, A.; Plutzar, C.; Erb, K.; Fischer-Kowalski, M. (2007). "Quantifying and mapping the human appropriation of net primary production in earth's terrestrial ecosystems". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (31): 12942–12947. doi:10.1073/pnas.0704243104. PMC 1931388. PMID 17616580.