Snow droughts enhance carbon uptake in energy-limited ecosystems but reduce it in water-limited ones
वनस्पति मॉडल सिमुलेशन को अवलोकन संबंधी डेटा के साथ एकीकृत करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि हिम सूखे (snow droughts) आम तौर पर ऊर्जा-सीमित पारिस्थितिक तंत्रों में वार्षिक कार्बन अवशोषण को बढ़ाते हैं जबकि जल-सीमित पारिस्थितिक तंत्रों में इसे कम करते हैं, और ये प्रभाव आगामी वसंत और ग्रीष्मकालीन नमी की स्थितियों के बावजूद बने रहते हैं।
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सर्दियों की बर्फ ज़मीन को ढंकने वाली एक सफेद चादर से कहीं अधिक है; यह एक विशाल, जमी हुई जलाशय है जो वसंत और गर्मियों के लिए पानी को संचित रखती है। उत्तरी गोलार्ध में, जहाँ दुनिया का लगभग सारा मौसमी हिम संचय स्थित है, यह जमी हुई भंडारण प्रक्रिया अत्यंत महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, यह धीरे-धीरे पिघलती है, जिससे पानी की एक निरंतर धारा निकलती है जो नदियों को भरती है, मिट्टी को पुनर्जीवित करती है और पौधों को बढ़ने में मदद करती है। जब सर्दियों में यह बर्फ जमा नहीं हो पाती, या बहुत जल्दी पिघल जाती है, तो यह वैज्ञानिकों द्वारा 'स्नो ड्राउट' (हिम सूखा) कही जाने वाली स्थिति पैदा करती है। यह केवल बर्फ की कमी नहीं है; यह जल आपूर्ति में एक व्यवधान है जिस पर पारिस्थित तंत्र हजारों वर्षों से निर्भर रहे हैं। जैसे-जैसे ग्रह गर्म हो रहा है, ये स्नो ड्राउट अधिक बार होने लगे हैं, जो प्राकृतिक दुनिया के प्रति हमारी समझ के लिए एक महत्वपूर्ण प्रश्न खड़ा करते हैं: इस जमी हुई बर्फ के नुकसान से वायुमंडल से कार्बन सोखने की पौधों की क्षमता कैसे प्रभावित होती है?
शोधकर्ताओं की एक टीम ने उत्तरी गोलार्ध के संपूर्ण परिदृश्य को देखते हुए, वनस्पति के विकास के कंप्यूटर मॉडल और वास्तविक दुनिया के उपग्रह डेटा को जोड़कर इसका उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने पौधों के स्वास्थ्य के एक विशिष्ट माप पर ध्यान केंद्रित किया जिसे 'ग्रॉस प्राइमरी प्रोडक्टिविटी' (सकल प्राथमिक उत्पादकता) कहा जाता है, जो सरल शब्दों में कार्बन डाइऑक्साइड की वह कुल मात्रा है जिसे पौधे अपनी पत्तियां और तने बनाने के लिए हवा से खींचते हैं। गंभीर स्नो ड्राउट वाले वर्षों की तुलना सामान्य बर्फ वाले वर्षों से करते हुए, उन्होंने एक जटिल कहानी का पता लगाया जहाँ एक ही मौसम की घटना अलग-अलग स्थानों पर विपरीत प्रभाव डाल सकती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ठने, उत्तरी जंगलों में, जहाँ सूर्य का प्रकाश और गर्मी आमतौर पर विकास के लिए सीमित कारक होते हैं, बर्फ की कमी वास्तव में पौधों को बढ़ने में मदद करती है। हालाँकि, शुष्क क्षेत्रों में, जहाँ पानी पहले से ही कम है, वही बर्फ की कमी पौधों को संघर्ष करने और कम कार्बन सोखने के लिए मजबूर करती है।
इस विभाजित परिणाम के पीछे का तंत्र बढ़ते मौसम (ग्रोइंग सीजन) के समय में निहित है। कनाडा और साइबेरिया के बोरियल जंगलों जैसे ठंडे, ऊर्जा-सीमित क्षेत्रों में, स्नो ड्राउट का अर्थ है कि बर्फ जल्दी पिघल जाती है। यह पौधों को एक शुरुआती बढ़त देता है, जिससे वे वसंत में जल्दी प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) शुरू कर पाते हैं। क्योंकि इन क्षेत्रों में आमतौर पर सीजन के बाद में बारिश और मिट्टी की नमी से पर्याप्त पानी उपलब्ध होता है, इसलिए पौधे इस अतिरिक्त समय का पूरा लाभ उठा सकते हैं। परिणाम स्वरूप उत्पादकता में वृद्धि होती है, जिसमें पौधे उस समय की तुलना में अधिक कार्बन सोखते हैं जब बर्फ अधिक समय तक टिकी रहती। शोधकर्ताओं ने देखा कि इन उत्तरी पारिस्थित प्रणालियों में, वसंत की शुरुआती वृद्धि इतनी महत्वपूर्ण थी कि इससे पूरे वर्ष के लिए कार्बन ग्रहण करने में शुद्ध वृद्धि हुई।
इसके विपरीत, मध्य एशिया या अमेरिकी पश्चिम के घास के मैदानों और झाड़ियों जैसे जल-सीमित पारिस्थित तंत्रों में कहानी पूरी तरह बदल जाती है। यहाँ, स्नो ड्राउट के कारण जल्दी पिघलने से एक खतरनाक जाल बन जाता है। पौधे जल्दी बढ़ना तो शुरू कर देते हैं, लेकिन क्योंकि हिम संचय (snowpack) छोटा था, इसलिए गर्म गर्मियों के महीनों के लिए मिट्टी में कम पानी जमा रहता है। यह शुरुआती विकास उपलब्ध नमी का तेजी से उपयोग कर लेता है, जिससे पौधे तब प्यासे रह जाते हैं जब उन्हें इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है। इससे उत्पादकता में भारी गिरावट आती है, जो शुरुआती लाभ की तुलना में कहीं अधिक होती है। इन शुष्क क्षेत्रों में, स्नो ड्राउट प्रभावी रूप से भविष्य से पानी चुरा लेता है, जिससे पौधे कुल मिलाकर कम कार्बन सोख पाते हैं। अध्ययन ने दिखाया कि हालांकि दोनों प्रकार के क्षेत्रों में शुरुआती वसंत का लाभ होता है, लेकिन शुष्क क्षेत्रों में गर्मियों का संकट इतना गंभीर है कि वह एक संभावित लाभ को शुद्ध हानि में बदल देता है।
शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि बर्फ पिघलने के बाद का मौसम गीला या सूखा होने पर क्या होता है। उन्होंने पाया कि जल-सीमित क्षेत्रों में, एक गीली गर्मी भी स्नो ड्राउट से पौधों को होने वाले नुकसान से पूरी तरह नहीं बचा सकती। बर्फ के जल्दी पिघलने और उसके बाद के शुरुआती विकास से उत्पन्न जल की कमी इतनी गहरी होती है कि उसे केवल वर्षा से पूरा नहीं किया जा सकता। यह सुझाव देता है कि स्नो ड्राउट का प्रभाव केवल बर्फ की तत्काल कमी के बारे में नहीं है, बल्कि यह एक 'लेगेसी इफेक्ट' (विरासत प्रभाव) है जो पूरे बढ़ते मौसम के दौरान बना रहता है। इन क्षेत्रों के पौधे अनिवार्य रूप से गर्मियों की गर्मी आने से पहले ही विफल होने के लिए तैयार हो जाते हैं।
जब टीम ने पूरे उत्तरी गोलार्ध में प्रभावों को जोड़ा, तो तस्वीर एक ऐसे नाजुक संतुलन की थी जो अलग-अलग दिशाओं में झुक रहा था। उन्होंने गणना की कि ठंडे, नम जंगलों में सकारात्मक प्रभाव इतने बड़े थे कि वे पूरे क्षेत्र के लिए कार्बन अवशोषण में लगभग 180 बिलियन किलोग्राम की शुद्ध वृद्धि कर सकते थे। हालाँकि, यह समग्र लाभ दुनिया के शुष्क हिस्सों में हो रही महत्वपूर्ण हानियों को छिपा देता है। अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि पृथ्वी के कार्बन सिंक (कार्बन सोखने वाली प्राकृतिक प्रणाली) की स्थिरता समान नहीं है। यह इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि कोई क्षेत्र ऊर्जा द्वारा सीमित है या पानी द्वारा। जैसे-जैसे ग्लोबल वार्मिंग बर्फ के संचय को कम कर रही है, इन पारिस्थित तंत्रों का भविष्य इस बात पर निर्भर करेगा कि वे बढ़ते मौसम की जल्दी शुरुआत और संभावित रूप से शुष्क, अधिक तनावपूर्ण गर्मी के बीच इस बदलते संतुलन के साथ कितनी अच्छी तरह अनुकूलन कर पाते हैं।
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