छोटे जीव, बड़े कर्म: न्यूट्रोपिक्स के ग्रीनहाउस प्रभाव में पत्ती कटर की भूमिका

कौन सा प्राणी अक्सर कड़ी मेहनत, धीरज, सामूहिकता और यहां तक ​​कि जिम्मेदारी के साथ मानव संस्कृति में जुड़ा हुआ है? यदि आपने मधुमक्खियों के बारे में सोचा है, तो आप सही हैं, लेकिन आज उनके बारे में नहीं है। आज हम चींटियों के बारे में बात करेंगे, और "साधारण" लोगों के बारे में नहीं, बल्कि पत्तों के कटर के बारे में। हमने अचानक कुछ कीड़ों के बारे में बात करने का फैसला क्यों किया? क्या कुछ ज्यादा महत्वपूर्ण नहीं है। निष्कर्षों पर जल्दबाज़ी न करें, क्योंकि कॉलोनी के लाभ के लिए कड़ी मेहनत करने वाले ये छोटे कार्यपॉलिक्स (कॉफी के अंतःशिरा इंजेक्शन के बिना) लगभग पूरे पारिस्थितिक तंत्र के निर्माण में अंतिम भूमिका से दूर कोई आराम नहीं करते हैं। इसका मतलब है - छोटा, लेकिन साहसी।

विशेष रूप से, पत्ती कटर, जैसा कि वैज्ञानिकों ने पाया है, एन ₂ ओ (नाइट्रिक ऑक्साइड) का उत्पादन करते हैं, जिसकी मात्रा अपशिष्ट जल उपचार टैंक द्वारा उत्पन्न की तुलना में तीन गुना अधिक है। इस प्रकार, पत्ती कटर नेओट्रोपिक्स के ग्रीनहाउस प्रभाव के तंत्र में केंद्रीय भूमिकाओं में से एक खेलते हैं। वैज्ञानिकों ने माप कैसे किया, वास्तव में उन्होंने क्या पता लगाने का प्रबंधन किया और पत्ती काटने वाली चींटियों के साथ क्या करने का प्रस्ताव है? हम शोध समूह की रिपोर्ट में जवाब पाएंगे। चलो चलते हैं।

थोड़ा मायकोलॉजी

चींटियों को कीड़े के बीच सबसे विकसित परिवारों में से एक माना जाता है। उनका उपनिवेश एक बड़ा जीवित तंत्र है जो वस्तुतः बिना किसी चमक के साथ काम करता है। फिलहाल, एक सेकंड के लिए, चींटियों की लगभग 14,000 प्रजातियां हैं, जिनमें से अधिकांश उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में रहती हैं।



आज के अध्ययन के नायक पूरे परिवार नहीं हैं, लेकिन कुछ प्रकार की चींटियां हैं: अट्टा और एक्रोमिरेमेक्स, जो पत्ती कटर के सामान्य नाम के तहत बेहतर रूप से जाने जाते हैं। आपने शायद उन्हें कम से कम दक्षिण अमेरिका के बारे में कुछ वृत्तचित्र में देखा था। इस प्रजाति का नाम उनकी मुख्य विशेषताओं के बारे में सीधे बोलता है, कम से कम वे जो पर्यवेक्षक को तुरंत दिखाई देते हैं। लीफ कटर अपने शक्तिशाली ऊपरी जबड़े (मैंडिबल्स / मैंडिबल्स) की मदद से पत्तियों के टुकड़ों को काट देते हैं और उन्हें अपनी कॉलोनी में स्थानांतरित कर देते हैं। लेकिन वे सीधे पत्ते नहीं खाते हैं, उन्हें कृषि के लिए इसकी आवश्यकता होती है। हां, ये थोड़े मेहनती किसान हैं।

उनकी कॉलोनी की गहराई में, पत्ती कटर फंगल गार्डन को तोड़ते हैं जो पोषण करते हैं, अर्थात्, चबाने वाले पत्तों के साथ निषेचन करते हैं। बड़े कामगार चींटियाँ पत्ते उठाती हैं, और छोटी चींटियाँ उसे चबाती हैं और खाद बनाती हैं।


पत्ती कटर के बारे में एक छोटी सी क्लिप।

यह अध्ययन की गई प्रजातियों में से एक एक्रोमिरेमेक्स की असामान्य विशेषता को भी ध्यान देने योग्य है। ये चींटियाँ एक ग्रंथि से "सुसज्जित" होती हैं जो स्ट्रेप्टोमी बैक्टीरिया के अस्तित्व के लिए आवश्यक रहस्य का निर्माण करती हैं। इस जीवाणु को एस्कोवोप्सिस कवक के हानिकारक प्रभावों के खिलाफ "टीका" के रूप में चींटियों द्वारा आवश्यक है, जो एक एंथिल में मशरूम के खेत पर परजीवी खरपतवार का एक रूप है।


अविश्वसनीय रूप से रंगीन स्ट्रेप्टोमी सहकोशिका।

इस अध्ययन में पत्ती काटने और खेती की विशेषताओं पर विचार किया जाता है। अधिक सटीक रूप से, शोधकर्ताओं ने एन के प्रसंस्करण के पहले अज्ञात तरीकों की पहचान करने के लिए लीफ कटर की बर्बादी का विश्लेषण किया, जिससे वातावरण में एन ₂ ओ की एक बड़ी मात्रा निकलती है, जो ग्रीनहाउस गैसों का हिस्सा है। रासायनिक और माइक्रोबियल संरचना के संदर्भ में अपशिष्ट का विश्लेषण किया गया था।

अवलोकन की तैयारी

अध्ययन के लिए नमूने कोस्टा रिका के वर्षावनों में एकत्र किए गए थे (सटीक स्थान को पीरो जैविक स्टेशन कहा जाता है)। इस क्षेत्र की मुख्य विशेषता मिश्रित वन है: एक हिस्सा (प्राथमिक) वनों से अछूता है, और दूसरा (द्वितीयक) 50 साल पहले चरागाह के स्थान पर नव विकसित मोटा होता है। ऊंचाई 0 से 100 मीटर तक भिन्न होती है। औसत वार्षिक तापमान लगभग 26 ° C है, और औसत वर्षा 3400 मिमी तक पहुँचती है। वर्ष के दौरान मौसम की स्थिति शुष्क मौसम (जनवरी - मार्च) से सितंबर और अक्टूबर में एक चोटी के साथ बारिश होती है।


चित्र संख्या 1

प्रजातियों की चींटियों की 22 कॉलोनियों से नमूने लिए गए थे अट्टा कोलोम्बिका, जो 4 किमी ^{2 के} क्षेत्र में स्थित थे, दोनों प्राथमिक क्षेत्र और जंगल के माध्यमिक क्षेत्र को प्रभावित करते थे। वैज्ञानिकों ने कॉलोनियों के आसपास के क्षेत्र के माध्यम से गैसों के वितरण के आगे के विश्लेषण के लिए सभी नमूना संग्रह बिंदुओं के निर्देशांक दर्ज किए। इसके अलावा, माप कॉलोनियों और अपशिष्ट डंप के क्षेत्र से बने थे, जिसमें कई पाइप (22 सेंटीमीटर व्यास) को 3 सेमी की गहराई तक रखा गया था, जो हवादार पीवीसी कवर के साथ शीर्ष पर बंद थे। यह छवियों को लेने से 10 मिनट पहले किया गया था। इसके बाद, गहराई को मापा गया, जिस पर एक निश्चित परीक्षण अवधि के बाद पाइप निकल गए। इस प्रकार अपशिष्ट उत्पादन की दर को समझना संभव था।

हर 10 मिनट में, नमूने आधे घंटे के लिए एकत्र किए गए और 10 मिलीलीटर पूर्व खाली किए गए फ्लास्क में रखे गए।

नमूने एन ₂ ओ, सीओ ₂ और सीएच ₄ की उपस्थिति के लिए गैस विश्लेषण के अधीन थे। इसके लिए, एक मिथेनेटर के साथ एक गैस क्रोमैटोग्राफ, एक इलेक्ट्रॉन-कैप्चर डिटेक्टर और एक लौ आयनीकरण डिटेक्टर का उपयोग किया गया था।

नमूने (अपशिष्ट और मिट्टी) को 3 दिनों के लिए 48 ° C पर रखा गया था और इसका उपयोग वियोजन एंजाइम की संभावित गतिविधि को निर्धारित करने के लिए किया गया था।

विमुद्रीकरण * - नाइट्राइट से नाइट्राइट्स में कमी, और फिर गैसीय ऑक्साइड और आणविक नाइट्रोजन के लिए।

10 बाड़ क्षेत्रों से नमूने एक में जोड़ दिए गए थे, जो कि विभाज्य में विभाजित थे। इसके अलावा, 90 मिनट के लिए, वे कचरे के ढेर की सतह से एक नमूना जोड़कर या बिना ऊब गए थे।

Aliquot * - नमूने के कई अंशों को सटीक रूप से मापा जाता है।

माइक्रोबियल बायोमास का निर्धारण करने के लिए, 8 ग्राम नमूने 1 घंटे पहले और क्लोरोफॉर्म धूमन प्रक्रिया के 3 दिन बाद लिए गए थे। विश्लेषण के दौरान, नमूनों में कार्बनिक कार्बन और नाइट्रोजन की उपस्थिति पर विशेष ध्यान दिया गया था, जिसे शिमदज़ू टीओसी-वी सीपीएन / टीएनएम -1 विश्लेषक ने मदद की थी।



अवलोकन परिणाम


चित्र संख्या 2

एटा कोलम्बिका चींटियों के कचरे के ढेर से एन ₂ ओ का उत्सर्जन बहुत भिन्न होता है: 180 मिलीग्राम एन _{2 से} एम ^-2 एच ^-1 से 89000 मिलीग्राम एन ₂ ऑन एम ^-2 एच ^-1 ( 2 ए )। ये माप एक वास्तविक पारिस्थितिक तंत्र में टिप्पणियों के साथ उत्कृष्ट समझौते में हैं, अर्थात् प्रकृति में। इस प्रकार, उत्पादित गैस का औसत मूल्य 11200 mg N ₂ ON m ^-2 h ^{-1 है} ।

m ^-2 h ^-1 * - प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटा।

चित्रा 2 बी पत्ती कटर और मानवजनित संरचनाओं (मानव द्वारा डिजाइन या बनाए रखा) के कचरे के ढेर की एन ₂ ओ पीढ़ी की तुलना दिखाता है: अवायवीय लैगून, अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र, आदि। और जैसा कि इस तुलना से पता चलता है कि N ₂ O पैदा करने के कार्य के साथ लीफ कटर बहुत बेहतर है।

कचरा ढेर द्वारा उत्पादित गैस की मात्रा प्राथमिक और माध्यमिक जंगल में वैज्ञानिकों ने जो देखा है, उससे बहुत अलग है। जब बारिश के मौसम की शुरुआत में जून 2017 में कचरा ढेर का उत्सर्जन अपने चरम पर पहुंच गया, तो पड़ोसी कॉलोनी से एन ₂ ओ की मात्रा आसपास के जंगलों (प्राथमिक और माध्यमिक) से काफी भिन्न नहीं हुई और लगभग 67 मिलीग्राम (चित्र 3b और 2 ए ) की मात्रा थी। चींटी कॉलोनी के आसपास के जंगल द्वारा उत्पादित एन ₂ ओ की मात्रा 11 मिलीग्राम एन ₂ ऑन एम ^-2 एच ^{-1 थी} , औसत वार्षिक दर आमतौर पर केवल 2 मिलीग्राम थी।

शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि नाइट्रिफिकेशन और डेनेट्रिफिकेशन, जो ऑक्सीजन के आंशिक दबाव और सब्सट्रेट की आपूर्ति के प्रति बहुत संवेदनशील हैं, नाइट्रस ऑक्साइड के उत्पादन में सबसे महत्वपूर्ण माइक्रोबियल प्रक्रियाएं हैं। इसलिए, चींटियों के कचरा ढेर की संरचना में कुछ विशेषताएं होनी चाहिए जो एन ₂ ओ का उत्पादन बढ़ाती हैं।


चित्र संख्या 3

और इस तरह की सुविधा की खोज की गई, अर्थात्, एन की बढ़ी हुई एकाग्रता और लैंडफिल में गिरने वाले कचरे में सी: एन (कार्बन और नाइट्रोजन) का एक कम अनुपात - 13.5 + 1 ( 3f , 3e )। यह हरे पत्ते (21 + 5) और गिरे हुए पर्ण (32-42) के ऊतकों में सी: एन अनुपात के साथ इसकी तुलना करने के लायक है।

और यहां सामान्य तर्क समाधान के करीब पहुंचने में मदद करता है: पर्णसमूह पृथ्वी की सतह को जंगल में समान रूप से पर्याप्त रूप से कवर करता है, जबकि चींटियां इसे एक छोटे से क्षेत्र में खींचती हैं, जिससे जैविक कचरे की एकाग्रता बढ़ जाती है। डेटा के विश्लेषण से पता चला है कि ढेर में नाइट्रोजन की एकाग्रता आसपास के जंगल के कूड़े की तुलना में 5 गुना अधिक है। इसके अलावा, एनएच ₄ (500 गुना अधिक) की एक अविश्वसनीय रूप से उच्च एकाग्रता और एनओ 3 का बहुत कम एकाग्रता ^- ( 3 जी , 3 एच ), एनोक्सिया के संकेतों के साथ, एन ₂ ओ के उत्पादन के लिए मुख्य तंत्र के रूप में, डेनेट्रिफिकेशन के कारक हैं, और नाइट्रिफिकेशन नहीं।

एनोक्सिया, यानी ऑक्सीजन की अनुपस्थिति, मीथेन (सीएच ₄ ) की उच्च एकाग्रता से भी पुष्टि की जाती है - 0.01 से 250 मिलीग्राम सीएच ₄ -सी एम -1 एच -1 के। यह देखते हुए कि कचरे के ढेर की तरह, 5.5 के पीएच में मेथनोजेनेसिस, डेनिट्रिफिकेशन की तुलना में काफी कम प्रभावी है। इससे पता चलता है कि कचरे की रेडॉक्स क्षमता को बहुत कम किया जा सकता है। हीप्स में और आसपास के जंगल के कूड़े में डिनाइट्रीफिकेशन एंजाइम की संभावित गतिविधि की तुलना करके, वैज्ञानिकों ने पाया कि ढेर में यह आंकड़ा 25 गुना अधिक ( 3 डी ) है।

इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पत्ती कटर के ढेर कुछ कारकों की उपस्थिति के कारण सीओ ₂ , सीएच ₄ और नाइट्रस ऑक्साइड के उत्पादन का एक बहुत अच्छी तरह से समन्वित "तंत्र" है: एक बड़ी मात्रा में माइक्रोबियल बायोमास, सब्सट्रेट की उपलब्धता, आदर्श अजैविक स्थितियां, आदि। केवल एक चीज जो अस्पष्ट बनी हुई है वह है अलग-अलग कचरा ढेर के बीच उत्पादित एन ₂ ओ की मात्रा में अंतर। दूसरे शब्दों में, विभिन्न लैंडफिल के लिए उपरोक्त कारक लगभग समान हैं। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि एन ₂ ओ इंडेक्स में अंतर अधिक आंतरिक कारकों पर निर्भर हो सकता है, इसलिए बोलने के लिए, कचरा ढेर की व्यक्तिगत संरचना पर: माइक्रॉक्लाइमेट, अन्य जीवित जीवों का प्रभाव, फ़ीड गुणवत्ता, माइक्रोबियल बायोमास में परिवर्तन, कॉलोनी (व्यक्तियों) की स्थिति, आदि।


चित्र संख्या 4

इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने निम्नलिखित संकेतकों को एक साथ रखा: शीट कटरों द्वारा उत्पादित एन ₂ ओ की मात्रा, कचरा ढेर का क्षेत्र, प्राथमिक और माध्यमिक जंगलों में और सीमा क्षेत्रों में कचरे का घनत्व दोनों। इन आंकड़ों के संयोजन से यह समझना संभव हो जाता है कि विश्व स्तर पर एन ₂ ओ लीफ कटर के उत्पादन से न्यूट्रोपिक्स के वातावरण और पारिस्थितिकी तंत्र पर क्या प्रभाव पड़ता है।

और अब मज़ेदार हिस्से के लिए। लगभग ०.०-३.३५ किलोग्राम एन _२ ओएन प्रति वर्ष प्रति हेक्टेयर प्रति हेक्टेयर १.२ प्रति हेक्टेयर औसत घनत्व के साथ पत्ती कटर के उत्पादन में होता है। और यह जंगल के कूड़े (प्राथमिक) द्वारा एन ₂ ओ के उत्पादन का 200% है।

शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि प्रकृति में, एन ₂ ओ उत्पादन में कूदता समय-समय पर पारिस्थितिक तंत्र में अचानक परिवर्तन (उदाहरण के लिए मौसम की स्थिति) के कारण होता है। हालांकि, पत्ती कटरों के ढेर में, पूरे वर्ष तापमान काफी स्थिर रहता है। और बहुत बार-बार होने वाली बारिश अतिरिक्त रूप से नम कार्बनिक पदार्थों की आपूर्ति करती है जो नाइट्रोजन के साथ ढेर से समृद्ध होती है, जो एन ₂ ओ की एक बड़ी मात्रा के उत्पादन में योगदान करती है।

जंगल में पत्ती काटने वाली कालोनियों का "प्रवास" भी एक बड़ी भूमिका निभाता है। एक नए स्थान पर जाने पर, चींटियां कॉलोनी और लैंडफिल दोनों को छोड़ देती हैं, जो 1 वर्ष के भीतर विघटित हो जाती है। हालाँकि, इसके बाद भी, मिट्टी में नाइट्रोजन की बढ़ी हुई सांद्रता बनी हुई है। और इससे पता चलता है कि छोड़े गए कूड़े के ढेर भी एन ₂ ओ उत्पन्न करते हैं, पहले से ही अपने पूर्व चींटियों की भागीदारी के बिना।

अध्ययन की बारीकियों के साथ एक अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं कि आप अनुसंधान समूह की रिपोर्ट और इसके अतिरिक्त सामग्रियों पर ध्यान दें ।

उपसंहार

इस अध्ययन का मुख्य निष्कर्ष यह है कि पत्ती कटर की महत्वपूर्ण गतिविधि पूरे क्षेत्र के पारिस्थितिकी तंत्र के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। लीफ कटर लैंडफिल असामान्य रासायनिक विशेषताओं के साथ अद्वितीय संरचनाएं हैं जो एक साथ एन ₂ ओ के बड़े पैमाने पर उत्पादन में योगदान करती हैं।

अपने काम के साथ, वैज्ञानिक एक बार फिर साबित करते हैं कि पर्यावरण पर छोटे जीवों का प्रभाव कितना हो सकता है। प्रकृति की हर चीज आपस में जुड़ी हुई है। लेकिन कभी-कभी हम पूरी तरह से यह नहीं समझते हैं कि यह कनेक्शन कैसे और कहां दिखाई देता है और इसका क्या प्रभाव पड़ता है। खैर, इस अध्ययन के लिए धन्यवाद, हम अपनी बड़ी और रहस्यमय दुनिया के बारे में थोड़ा और जानते हैं।



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