Extreme conditions and ecosystem disruptions of the relationships between phytoplankton, seagrass and macroalgal communities in the Indian River Lagoon, Florida, USA, 1997-2024
यह अध्ययन प्रलेखित करता है कि कैसे इंडियन रिवर लैगून में चरम जलवायु घटनाओं ने, विशेष रूप से 2010 की शीत लहर और 2017-18 के तूफान की अवधि ने, उन क्रमिक पारिस्थितिकी तंत्र व्यवधानों को प्रेरित किया जिन्होंने 1997-2024 की अवधि के दौरान फाइटोप्लांकटन, समुद्री घास और मैक्रोएल्गल समुदायों के बीच के संतुलन को मौलिक रूप से बदल दिया।
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तटीय लैगून उथले, संरक्षित जल निकाय होते हैं जहाँ समुद्र भूमि से मिलता है, जो मछलियों के लिए नर्सरी और पर्यावरण के लिए फिल्टर के रूप में कार्य करते हैं। इन पारिस्थितिक तंत्रों में, जीवन तीन मुख्य प्रकार के पौधों के बीच एक नाजुक संतुलन पर निर्भर करता है: पानी में तैरते सूक्ष्म शैवाल (microscopic algae), रेत में जड़े हुए घास, और बड़े समुद्री शैवाल (seaweeds) जो तैरते हैं या तल पर उगते हैं। ये समूह एक ही संसाधनों, मुख्य रूप से सूर्य के प्रकाश और नाइट्रोजन एवं फास्फोरस जैसे पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। जब पानी साफ होता है और पोषक तत्वों का स्तर मध्यम होता है, तो घास और समुद्री शैवाल आमतौर पर फलते-फूलते हैं, जो खाद्य जाल (food web) की नींव बनाते हैं। हालाँकि, जब पानी में बहुत अधिक पोषक तत्व प्रवेश करते हैं, तो तैरते सूक्ष्म शैवाल तेजी से बढ़ सकते हैं, जिससे पानी हरा या भूरा हो जाता है और नीचे के पौधों के लिए आवश्यक सूर्य का प्रकाश अवरुद्ध हो जाता है। यह बदलाव पूरे पारिस्थितिकी तंत्र को ध्वस्त कर सकता है, लेकिन वैज्ञानिक लंबे समय से यह जानना चाहते थे कि क्या अचानक होने वाली चरम मौसम की घटनाएं इन परिवर्तनों को धीरे-धीरे होने वाले प्रदूषण संचय की तुलना में अधिक तेज़ी से ट्रिगर कर सकती हैं।
सत्ताइस वर्षों तक, शोधकर्ता फ्लोरिडा के इंडियन रिवर लैगून का अध्ययन कर रहे हैं, जो फ्लोरिडा के पूर्वी तट के साथ चलता हुआ एक लंबा, संकरा जल क्षेत्र है। यह प्रणाली अद्वितीय है क्योंकि यह बहुत उथली है और खुले समुद्र के साथ इसके बहुत कम संबंध हैं, जिसका अर्थ है कि पानी महीनों तक एक ही स्थान पर रहता है। यह धीमी गति पोषक तत्वों को जमा होने और यदि स्थितियाँ अनुकूल हों तो शैवाल के बढ़ने की अनुमति देती है। फ्लोरिडा विश्वविद्यालय और सेंट जॉन्स रिवर वॉटर मैनेजमेंट डिस्ट्रिक्ट के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम ने लगभग तीन दशकों तक इस लैगून के स्वास्थ्य को ट्रैक किया। उन्होंने पानी के तापमान, लवणता और स्पष्टता को मापा, विभिन्न प्रकार के शैवाल की गणना की, और आठ विशिष्ट स्थानों पर समुद्री घास (seagrass) और समुद्री शैवाल (seaweed) के कवरेज का मानचित्रण किया। उनका लक्ष्य यह समझना था कि विभिन्न पादप समुदायों के बीच का संतुलन समय के साथ कैसे बदला और उन परिवर्तनों के कारण क्या थे।
अध्ययन से पता चला कि लैगून में बदलाव क्रमिक रूप से नहीं हुआ। इसके बजाय, इसने दो नाटकीय बदलावों का अनुभव किया, जिनमें से प्रत्येक एक चरम मौसम की घटना द्वारा प्रेरित था। पहला बड़ा मोड़ 2010 और 2011 के आसपास आया। उन सर्दियों के दौरान, क्षेत्र ने असामान्य रूप से ठंडे तापमान का सामना किया, जिसमें पानी लंबे समय तक जमने के करीब पहुँच गया। इस शीत लहर ने समुद्री जीवन, जिसमें मछलियाँ और पौधे दोनों शामिल थे, सहित पानी और आसपास के मैंग्रोव वनों में बड़ी संख्या में जीवों को मार डाला। जैसे ही यह मृत जैविक पदार्थ सड़ने लगा, इसने पानी में पोषक तत्वों का एक बड़ा उछाल वापस छोड़ दिया। भोजन के इस अचानक प्रवाह ने, धीमी गति वाले पानी के साथ मिलकर, सूक्ष्म शैवाल के दशक भर के विस्फोट को ईंधन दिया।
दस वर्षों तक, 2011 से 2020 तक, लैगून इन छोटे तैरते पौधों द्वारा नियंत्रित था। पानी शैवाल से इतना घना हो गया कि सूर्य का प्रकाश सतह को भेद नहीं पा रहा था। शोधकर्ताओं ने पाया कि पानी की स्पष्टता इतनी कम हो गई कि समुद्री घास, जिसे जीवित रहने के लिए तेज रोशनी की आवश्यकता होती है, विकसित नहीं हो सकी। समुद्री घास के मैदान, जो दशकों तक लैगून की प्रमुख विशेषता रहे थे, मुरझा गए और बड़े क्षेत्रों से गायब हो गए। तैरते हुए शैवाल ज्यादातर बहुत छोटे प्रकार के थे, जिनमें एक 'ब्राउन टाइड' प्रजाति शामिल थी जो इन पोषक तत्वों से भरपूर, कम रोशनी वाली स्थितियों में पनपती है। यह अवधि पारिस्थितिकी तंत्र का एक पूर्ण उलटफेर थी: तल पर रहने वाले पौधों की जगह सूक्ष्म जीवन के एक तैरते कालीन ने ले ली थी।
दूसरा प्रमुख बदलाव लगभग 2021 के आसपास शुरू हुआ, जो एक अलग प्रकार के चरम मौसम: शक्तिशाली चक्रवातों की एक श्रृंखला द्वारा संचालित था। इन तूफानों ने भारी बारिश और तेज हवाएं लाईं, जिसने शैवाल की शेष मोटी परतों को बहा दिया और पानी को मथ दिया। जैसे ही पानी साफ हुआ, समुद्री घास ने कुछ क्षेत्रों में धीरे-धीरे वापसी शुरू की। हालाँकि, लैगून केवल अपनी पुरानी स्थिति में वापस नहीं लौटा। कई स्थानों पर, एक अलग प्रकार का समुद्री शैवाल, जिसे 'बेंथिक मैक्रोएल्गा' (benthic macroalga) के रूप में जाना जाता है, कॉलरपा (Caulerpa) ने खाली पड़े स्थान पर कब्जा कर लिया। यह समुद्री शैवाल बहुत आक्रामक है और मरती हुई समुद्री घास द्वारा छोड़े गए खुले, रेतीले आवासों में तेजी से बढ़ सकता है। जबकि दक्षिणी भाग में समुद्री घास की रिकवरी शुरू हुई, उत्तरी क्षेत्रों में कॉलरपा समुद्री शैवाल का भारी उछाल देखा गया, जो अब तल पर घने मैट के रूप में फैला हुआ है।
शोधकर्ताओं ने इन परिवर्तनों की पुष्टि करने के लिए उन्नत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि 2010 की ठंडी तापमान मुख्य चालक था जिसने शैवाल के उछाल के दशक को शुरू किया, जबकि 2017 और 2022 के चक्रवातों ने पानी को साफ करने और समुद्री शैवाल को नए उपलब्ध स्थान पर बसने में मदद की। अध्ययन बताता है कि पारिस्थितिकी तंत्र अब एक नई अवस्था में है, जहाँ तैरते शैवाल, समुद्री घास और समुद्री शैवाल के बीच का संतुलन 2010 से पहले की तुलना में भिन्न है। समुद्री घास की रिकवरी सुनिश्चित नहीं है; कुछ क्षेत्रों में, तेजी से बढ़ने वाला समुद्री शैवाल स्थान के लिए घास के साथ प्रतिस्पर्धा कर रहा है।
यह दीर्घकालिक रिकॉर्ड दिखाता है कि तटीय पारिस्थितिकी तंत्र केवल प्रदूषण या जलवायु परिवर्तन के कारण धीरे-धीरे एक नए सामान्य की ओर नहीं बढ़ रहे हैं। वे एकल, चरम घटनाओं द्वारा पूरी तरह से अलग अवस्था में धकेले जा सकते हैं। ठंडी सर्दियों और चक्रवातों ने 'रीसेट बटन' के रूप में कार्य किया, लेकिन उन्होंने सिस्टम को पहले जैसी स्थिति में रीसेट नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने लैगून को एक नई संरचना में धकेल दिया जहाँ पौधों के बीच के संबंध मौलिक रूप से बदल गए हैं। ये निष्कर्ष रेखांकित करते हैं कि जबकि प्रदूषण को कम करना आवश्यक है, चरम मौसम की घटनाओं की बढ़ती आवृत्ति इन महत्वपूर्ण तटीय आवासों की स्थिरता के लिए एक नया और अप्रत्याशित खतरा है। इंडियन रिवर लैगून का भविष्य इस बात पर निर्भर करेगा कि ये प्रतिस्पर्धी पादप समुदाय अगली चरम घटना के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, चाहे वह शीत लहर हो, कोई तूफान हो, या तीव्र गर्मी की अवधि हो।
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