Climate and environmental evolution in the Huola Basin of the Mohe permafrost region, Northeast China, since late MIS 3

पूर्वोत्तर चीन के सुदूर बर्फीले उत्तर में, जहाँ ज़मीन साल के अधिकांश समय बर्फ में जमी रहती है, एक ऐसा परिदृश्य स्थित है जो पृथ्वी के जलवायु इतिहास का एक रहस्य समेटे हुए है। यह क्षेत्र, उत्तरी गोलार्ध में फैले विशाल पर्माफ्रॉस्ट (permafrost) क्षेत्र का एक हिस्सा है, जहाँ ज़मीन खुद एक विशाल, धीमी गति से चलने वाले अभिलेख (archive) के रूप में कार्य करती है। पर्माफ्रॉस्ट सरल शब्दों में वह मिट्टी या चट्टान है जो लगातार कम से कम दो वर्षों तक जमी रहती है, और इन उच्च-अक्षांश क्षेत्रों में, यह तापमान और नमी में बदलाव के प्रति अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील है। जब जलवायु गर्म होती है, तो यह जमी हुई ज़मीन पिघल जाती है, जिससे पानी निकलता है और वहाँ उगने वाले पौधों में बदलाव आता है; जब यह ठंडी होती है, तो ज़मीन फिर से जम जाती है, जिससे सब कुछ अपनी जगह पर लॉक हो जाता है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि इन क्षेत्रों की वनस्पति—चाहे वह घना जंगल हो, विरल झाड़ियों वाला क्षेत्र हो, या एक गीला दलदल—केवल निष्क्रिय रूप से नहीं रहती है। इसके बजाय, पौधे जमी हुई ज़मीन के साथ सक्रिय रूप से अंतःक्रिया करते हैं, जिससे यह बदल जाता है कि मिट्टी कितनी गर्मी सोखती है और पानी इसके माध्यम से कैसे बहता है। बर्फ, पौधों और हवा के बीच इस नाजुक नृत्य को समझना इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि, आज दुनिया गर्म हो रही है, और ये जमी हुई भू-दृश्य तेजी से बदल रहे हैं, और हमें यह जानने की आवश्यकता है कि वे अतीत में कैसे व्यवहार करते थे ताकि हम भविष्यवाणी कर सकें कि वे भविष्य में कैसे व्यवहार कर सकते हैं।

इस इतिहास को उजागर करने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने उत्तरी हेनगन पर्वतमाला में स्थित एक छोटी घाटी, हुआला बेसिन (Huola Basin) में एक गहरा छेद किया। उन्होंने तलछट (sediment) का एक कोर निकाला, जो लगभग चार मीटर लंबा मिट्टी का एक बेलनाकार हिस्सा था, जो पिछले तीस हजार वर्षों से धीरे-धीरे जमा होता आ रहा था। यह कोर मिट्टी में लिखे गए एक टाइमलाइन की तरह है, जिसमें प्रत्येक परत अतीत के एक अलग अध्याय का प्रतिनिधित्व करती है। मिट्टी में फंसे पौधों के सूक्ष्म अवशेषों, रेत और गाद (silt) के कणों के आकार, और मिट्टी के चुंबकीय गुणों का सावधानीपूर्वक परीक्षण करके, टीम पिछले सहस्राब्दियों में इस दूरस्थ बेसिन की जलवायु और पर्यावरण कैसे बदले, इसका एक विस्तृत चित्र बनाने में सक्षम हुई। उन्होंने परतों को निर्धारित करने के लिए दो अलग-अलग विधियों का उपयोग किया: एक जो जैविक सामग्री में रेडियोधर्मी कार्बन के क्षय को मापता है, और दूसरा जो यह गणना करता है कि खनिज कण अंधेरे में कितने समय तक दबे रहे। इन तकनीकों ने उन्हें एक विश्वसनीय टाइमलाइन बनाने की अनुमति दी जो उस समय तक फैली हुई है जब दुनिया अपने अंतिम महान हिमयुग में प्रवेश कर रही थी।

हुआला बेसिन कोर द्वारा प्रकट की गई कहानी नाटकीय परिवर्तन की एक कहानी है, जो चार विशिष्ट अध्यायों में खुलती है। पहला अध्याय, जो तीस हजार से छब्बीस हजार साल पहले की अवधि को कवर करता है, एक कठोर, शुष्क दुनिया का चित्रण करता है। इस दौरान वनस्पति अविश्वसनीय रूप से विरल थी, जिसमें केवल कुछ बिखरे हुए पाइन के पेड़ अच्छी जल निकासी वाले स्थानों पर जीवित रहने के लिए संघर्ष कर रहे थे। ज़मीन संभवतः जमी हुई और पोषक तत्वों की कमी वाली थी, जिससे अधिकांश पौधों के लिए जड़ पकड़ना कठिन था। जैसे ही टाइमलाइन दूसरे अध्याय की ओर बढ़ी, जो छब्बीस हजार से तेरह हजार साल पहले तक था, जलवायु अपने सबसे ठंडे और शुष्क बिंदु पर पहुँच गई, जो अंतिम हिमयुग के शिखर के साथ मेल खाती थी। यह पर्माफ्रॉस्ट के अधिकतम विस्तार का युग था, जहाँ जमी हुई ज़मीन बहुत दक्षिण तक फैल गई थी। वनस्पति विरल बनी रही, जिसमें कठोर पाइन का प्रभुत्व था, लेकिन समग्र वनस्पति इतनी कम थी कि तलछट में पाया गया पराग बहुत कम मात्रा में था। इस अवधि के मिट्टी के कण महीन और नाजुक थे, जो यह सुझाव देते हैं कि घाटी से बहने वाला पानी कमजोर और सुस्त था, जो रेत या गाद का भारी भार ले जाने में असमर्थ था।

जैसे ही दुनिया गर्म होने लगी, एक महत्वपूर्ण बदलाव आया, जिसने तेरह हजार से आठ हजार साल पहले के तीसरे अध्याय को चिह्नित किया। यह डीग्लेशिएशन (deglaciation - हिमनद का पिघलना) का समय था, जब विशाल बर्फ की चादरें पीछे हटने लगी थीं। हुआला बेसिन ने जीवन के एक विस्फोट के साथ प्रतिक्रिया दी: झाड़ियाँ और जड़ी-बूटियाँ तेजी से फैलीं, जिन्होंने पीछे हटते ग्लेशियरों द्वारा छोड़े गए खुले स्थानों को भर दिया। इस समय की तलछट परतें शक्तिशाली जल प्रवाह की कहानी बताती हैं; कण अधिक मोटे हो गए, जो यह संकेत देते हैं कि पिघलती बर्फ और हिमपात घाटी के माध्यम से पानी की मजबूत धाराएं भेज रहे थे, जिससे परिदृश्य का पुनर्गठन हो रहा था। यह अवधि ठंडी थी लेकिन धीरे-धीरे गर्म हो रही थी, और वनस्पति की वापसी ने मिट्टी को स्थिर करने में मदद की। अंत में, आठ हजार साल पहले शुरू हुआ और वर्तमान समय तक जारी चौथा अध्याय, एक ऐसे परिदृश्य को प्रकट करता है जो ठंडा और आश्चर्यजनक रूप से गीला है। पाइन और बर्च के घने जंगलों ने अपनी जगह बना ली, और घाटी का तल एक समृद्ध पीट बॉग (peat bog) बन गया, जो एक ऐसा आर्द्रभूमि है जहाँ मृत वनस्पति पदार्थ मोटी परतों में जमा होता है। मिट्टी के ऊपरी परतों के चुंबकीय गुण बढ़ गए, जो एक संकेत है कि मिट्टी समृद्ध और विकसित हो रही थी, एक ऐसी प्रक्रिया जो गर्म और नम परिस्थितियों में सबसे अच्छी होती है।

इस खोज को विशेष रूप से दिलचस्प बनाने वाली बात यह है कि हुआला बेसिन इस क्षेत्र के अन्य स्थानों की तुलना में एक अलग कहानी बताता है। जबकि हाल के सहस्राब्दियों में जलवायु ठंडी होने के साथ क्षेत्र के कई हिस्से शुष्क हो गए, हुआला बेसिन अधिक गीला हो गया। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह डेटा की गलती नहीं थी, बल्कि स्वयं जमी हुई ज़मीन द्वारा संचालित एक वास्तविक घटना थी। पिछले कुछ हज़ार वर्षों में जैसे-जैसे जलवायु ठंडी हुई, पर्माफ्रॉस्ट फिर से फैल गया, जिसने एक अभेद्य बाधा के रूप में कार्य किया जिससे पानी ज़मीन में गहराई तक नहीं जा सका। इसने पानी को सतह पर रोक लिया, जिससे पीट बॉग और नमी-प्रिय पेड़ों के फलने-फूलने के लिए आदर्श स्थितियाँ पैदा हुईं, भले ही हवा ठंडी होती गई। यह एक सकारात्मक फीडबैक लूप बनाता है: ठंडी होती जलवायु पर्माफ्रॉस्ट को मजबूत करती है, जो ज़मीन को गीला रखती है, जो बदले में एक विशिष्ट प्रकार के जंगल का समर्थन करती है जो ठंडी और नम स्थितियों में पनपता है। यह तंत्र समझाता है कि क्यों हुआला बेसिन एक समृद्ध, गीला वातावरण बना रहा जबकि पड़ोसी क्षेत्र सूख गए।

इस कोर से प्राप्त निष्कर्ष दुनिया के अन्य हिस्सों के रिकॉर्ड के साथ निकटता से मेल खाते हैं, ग्रीनलैंड की बर्फ की चादरों से लेकर जापान सागर के समुद्र स्तर तक, जो पुष्टि करते हैं कि इस दूरस्थ चीनी बेसिन में जलवायु परिवर्तन एक वैश्विक पैटर्न का हिस्सा थे। हालाँकि, स्थानीय विवरण दिखाते हैं कि पूर्वी एशियाई ग्रीष्मकालीन मानसून और पर्माफ्रॉस्ट के अनूठे व्यवहार ने स्थानीय पर्यावरण को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। अध्ययन बताता है कि इन उच्च-अक्षांश क्षेत्रों का भविष्य काफी हद तक जमी हुई ज़मीन और वनस्पति के बीच इस अंतःक्रिया पर निर्भर करता है। यदि ग्लोबल वार्मिंग के कारण पर्माफ्रॉस्ट का क्षरण जारी रहता है, तो वह नाजुक संतुलन जिसने इन बॉग्स को हजारों वर्षों से गीला रखा है, बाधित हो सकता है, जिससे संभावित रूप से एक शुष्क, अधिक बंजर परिदृश्य बन सकता है। पिछले तीस हजार वर्षों को देखकर, शोधकर्ताओं ने इन जमी हुई भू-दृश्यों के विकास को समझने के लिए एक मजबूत आधार प्रदान किया है, जो भविष्य को समझने में मदद करने के लिए अतीत का एक स्पष्ट दृश्य प्रस्तुत करता है।