अपने बीज फैलाने के लिए कम जानवरों के साथ, पौधों को जलवायु परिवर्तन के अनुकूल होने में परेशानी हो सकती है

इवान फ्रिक, एलेजांद्रो ऑर्डोनेज़, जेन्स-क्रिश्चियन स्वेनिंग और हल्ड्रे रोजर्स द्वारा लिखित

एक ओक, मेपल या अंजीर की तरह एक परिपक्व, चौड़ी शाखाओं वाले पेड़ की कल्पना करें। यह कैसे प्रजनन करता है ताकि इसकी संतान प्रकाश के लिए लड़ते हुए इसकी छाया में न बढ़े?

उत्तर बीज फैलाव है। पौधों ने अपने बीज को मूल पौधे से दूर फैलाने के लिए कई रणनीतियाँ विकसित की हैं। कुछ अंकुर पैदा करते हैं जो हवा में तैरते हैं। दूसरों के पास ऐसे फल होते हैं जो वास्तव में फट जाते हैं, उनके बीज निकाल देते हैं।

और आधे से अधिक पौधे अपने बीजों को फैलाने के लिए वन्य जीवन पर निर्भर हैं। यह आमतौर पर तब होता है जब जानवर पौधों से फल खाते हैं या अपने नट ले जाते हैं, फिर बीज को कहीं और छोड़ देते हैं या छोड़ देते हैं। उष्णकटिबंधीय वर्षावनों में, जानवर 90 प्रतिशत तक वृक्ष प्रजातियों के बीज बिखेरते हैं।

जलवायु परिवर्तन के अनुकूल पौधों का एक प्रमुख तरीका प्रवास के माध्यम से है। लेकिन पौधों की लगभग आधी प्रजातियां फैलाव के लिए जानवरों पर निर्भर हैं।

हमारा (w @ anordonez1 @ haldre1 @JCSvenning) नया पेपर पूछता है कि कैसे बीज फैलाव नुकसान पौधों की जलवायु परिवर्तन को ट्रैक करने की क्षमता को प्रभावित करता है। https://t.co/LhjALFjCcf pic.twitter.com/iV42uluq5t

– इवान फ्रिक (@ecfricke) 13 जनवरी, 2022

आज पृथ्वी तेजी से प्रजातियों को खो रही है, संभावित रूप से अपने इतिहास में छठे बड़े पैमाने पर विलुप्त होने का प्रतिनिधित्व कर रही है। एक नए प्रकाशित अध्ययन में, हम जांच करते हैं कि बीज फैलाव के लिए इस नुकसान का क्या मतलब है, पक्षियों और स्तनधारियों पर ध्यान केंद्रित करना जो मांसल-फल वाले पौधों को फैलाते हैं।

हमने आकलन किया कि कैसे बीज फैलाने वाले पौधों को अपनी भौगोलिक सीमाओं को बदलने में मदद करते हैं ताकि विकास के लिए उपयुक्त आवासों तक पहुंच सकें – जलवायु परिवर्तन से बचने के लिए एक महत्वपूर्ण तंत्र। यदि तापमान और वर्षा जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियों को ट्रैक करने के लिए पर्याप्त बीज नहीं फैलते हैं, तो पौधों को उन सेटिंग्स में फंस सकता है जहां वे जीवित रहने के लिए संघर्ष करेंगे। इससे पौधों की प्रजातियों को नुकसान हो सकता है, साथ ही उनके द्वारा प्रदान किए जाने वाले मूल्यवान उत्पादों और सेवाओं, भोजन से लेकर कार्बन भंडारण तक।

संयंत्र आंदोलन के लिए एक नया युग

पशु लाखों वर्षों से बीज फैलाते रहे हैं, लेकिन हमारे आधुनिक युग में पौधों और उनके बीज फैलाने वालों के बीच संबंध नाटकीय रूप से बदल गए हैं।

कैलिफोर्निया में जामुन अब भूरा भालू द्वारा नहीं खाया जाता है, जो एक सदी पहले राज्य से गायब हो गए थे। मेडागास्कर द्वीप पर, बीज अब गोरिल्ला के आकार के नींबू के पेट में यात्रा नहीं करते हैं, जो लगभग 2,300 साल पहले वहां विलुप्त हो गए थे। फ्रांस में, बीज शेरों के फर पर या गैंडों के पैर की उंगलियों के बीच सवारी नहीं पकड़ते हैं, जैसा कि प्रागैतिहासिक गुफा चित्रों में दिखाया गया है। जब जानवर आज बीज बिखेरते हैं, तो सड़कों, खेतों या निर्मित क्षेत्रों से उनकी आवाजाही अक्सर बाधित होती है।

अधिकांश पशु-बिखरे हुए पौधों के लिए – विशेष रूप से बड़े बीज वाले, जिन्हें फैलाने के लिए टपीर, हाथी और हॉर्नबिल जैसे बड़े जानवरों की आवश्यकता होती है – इन परिवर्तनों का अर्थ है बीज फैलाव में बड़ी कमी, और पौधों की गति में भारी मंदी।

हमारी टीम द्वारा किए गए शोध और कई सहयोगियों द्वारा किए गए कार्य ने नकारात्मक पारिस्थितिक परिणामों को उजागर किया है जो बीज फैलाने वाले गायब होने पर होते हैं। अब शोधकर्ता यह आकलन कर रहे हैं कि कैसे बीज फैलाव में गिरावट जलवायु परिवर्तन के प्रति पौधों की प्रतिक्रियाओं को प्रभावित कर रही है।

जो खो गया है उसे परिमाणित करना

हजारों बीज फैलाने वाली प्रजातियों में से केवल एक छोटा सा अंश और दसियों हज़ारों पशु-छितरी हुई पौधों की प्रजातियों का सीधे अध्ययन किया गया है। कई बीज फैलाव प्रजातियां विलुप्त या इतनी दुर्लभ हैं कि उनका अध्ययन बिल्कुल नहीं किया जा सकता है।

इस चुनौती को दूर करने के लिए, हमने प्रकाशित अध्ययनों से डेटा एकत्र किया, जिसमें दिखाया गया था कि कौन सा पक्षी और स्तनपायी बीज फैलाने वाले कौन से फल खाते हैं, वे बीज को कितनी दूर तक फैलाते हैं, और उनके पाचन तंत्र का बीज पर प्रभाव कैसे मदद करता है या अंकुरण में बाधा डालता है। ये तीन चरण एक साथ वर्णन करते हैं कि सफल बीज फैलाव के लिए क्या आवश्यक है: एक बीज को मूल पौधे से हटा दिया जाना चाहिए, उससे कुछ दूरी की यात्रा करनी चाहिए और अंकुर बनने के लिए जीवित रहना चाहिए।

इसके बाद, हमने प्रत्येक प्रजाति के लक्षणों के आधार पर, बीज फैलाव के लिए भविष्यवाणियां उत्पन्न करने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग किया। उदाहरण के लिए, उत्तरी अमेरिका में मध्यम आकार के थ्रश पर डेटा हमें यह मॉडल करने में मदद कर सकता है कि एशिया से मध्यम आकार की थ्रश प्रजातियां बीज कैसे फैलती हैं, भले ही एशियाई प्रजातियों का सीधे अध्ययन न किया गया हो।

हमारे प्रशिक्षित मॉडल का उपयोग करके, हम अनुमान लगा सकते हैं कि प्रत्येक पक्षी और स्तनपायी प्रजातियों द्वारा बीज फैलाव क्या है? यहां तक ​​कि दुर्लभ या विलुप्त प्रजातियां जिनके लिए बीज फैलाव प्रक्रिया पर कोई प्रजाति-विशिष्ट डेटा नहीं है।

अंतिम चरण वर्तमान बीज फैलाव की तुलना करना था यदि विलुप्त होने और प्रजातियों की श्रेणी के संकुचन नहीं हुए तो क्या होगा। मांसल पौधों के लिए, हमारा अनुमान है कि पक्षियों और स्तनधारियों के नुकसान के कारण, जलवायु परिवर्तन के साथ तालमेल बिठाने के लिए स्थानों को बदलकर 60 प्रतिशत कम बीज दुनिया भर में पर्याप्त रूप से बिखरे हुए हैं। इसके अलावा, हम अनुमान लगाते हैं कि यदि वर्तमान में लुप्तप्राय बीज फैलाव प्रजातियां जैसे बोनोबोस, सवाना हाथी और हेलमेट वाले हॉर्नबिल विलुप्त हो जाते हैं, तो वैश्विक बीज फैलाव में अतिरिक्त 15 प्रतिशत की गिरावट आएगी।

पिछले बीज फैलाव गिरावट का प्रभाव उत्तरी अमेरिका, यूरोप और दक्षिण अमेरिका के दक्षिणी भाग सहित क्षेत्रों में सबसे अधिक रहा है। लुप्तप्राय प्रजातियों के भविष्य के नुकसान का दक्षिण पूर्व एशिया और मेडागास्कर सहित क्षेत्रों में उनके सबसे गंभीर प्रभाव होंगे।

कम बीज फैलाव मौजूद होने से, कम बीजों को काफी दूर तक ले जाया जाएगा ताकि पौधे अपनी सीमाओं को बदलकर जलवायु परिवर्तन के अनुकूल हो सकें।

हमारे प्रशिक्षित मॉडल का उपयोग करके, हम प्रत्येक पक्षी और स्तनपायी प्रजातियों द्वारा बीज फैलाव का अनुमान लगा सकते हैं – यहां तक ​​कि दुर्लभ या विलुप्त प्रजातियां जिनके लिए बीज फैलाव प्रक्रिया पर कोई प्रजाति-विशिष्ट डेटा नहीं है।

अंतिम चरण वर्तमान बीज फैलाव की तुलना करना था यदि विलुप्त होने और प्रजातियों की श्रेणी के संकुचन नहीं हुए तो क्या होगा। मांसल पौधों के लिए, हमारा अनुमान है कि पक्षियों और स्तनधारियों के नुकसान के कारण, जलवायु परिवर्तन के साथ तालमेल बिठाने के लिए स्थानों को बदलकर 60 प्रतिशत कम बीज दुनिया भर में पर्याप्त रूप से बिखरे हुए हैं। इसके अलावा, हम अनुमान लगाते हैं कि यदि वर्तमान में लुप्तप्राय बीज फैलाव प्रजातियां जैसे बोनोबोस, सवाना हाथी और हेलमेट वाले हॉर्नबिल विलुप्त हो जाते हैं, तो वैश्विक बीज फैलाव में अतिरिक्त 15 प्रतिशत की गिरावट आएगी।

पिछले बीज फैलाव गिरावट का प्रभाव उत्तरी अमेरिका, यूरोप और दक्षिण अमेरिका के दक्षिणी भाग सहित क्षेत्रों में सबसे अधिक रहा है। लुप्तप्राय प्रजातियों के भविष्य के नुकसान का दक्षिण पूर्व एशिया और मेडागास्कर सहित क्षेत्रों में उनके सबसे गंभीर प्रभाव होंगे।

कम बीज फैलाव मौजूद होने से, कम बीजों को काफी दूर तक ले जाया जाएगा ताकि पौधे अपनी सीमाओं को बदलकर जलवायु परिवर्तन के अनुकूल हो सकें।

बीज फैलाने वाले यह सुनिश्चित करने में मदद करके जैव विविधता को भी बढ़ावा देते हैं कि बड़ी संख्या में पौधों की प्रजातियां जीवित रह सकें और पनप सकें। पारिस्थितिक तंत्र जिसमें विविध आनुवंशिक बनावट के साथ कई पौधों की प्रजातियां होती हैं, अनिश्चित भविष्य को संभालने के लिए बेहतर ढंग से सुसज्जित होती हैं, और पारिस्थितिक तंत्र के कार्यों को बनाए रखने के लिए जिन पर मनुष्य भरोसा करते हैं, जैसे कि कार्बन का भंडारण, भोजन और लकड़ी का उत्पादन, पानी को छानना और बाढ़ और कटाव को नियंत्रित करना।

बीज फैलाव बढ़ाने के तरीके हैं। यह सुनिश्चित करना कि समान आवासों के पैच जुड़े हुए हैं, प्रजातियों को उनके बीच स्थानांतरित करने में मदद करता है। टौकेन से लेकर भालू से लेकर हाथी तक, महत्वपूर्ण बीज फैलाने वालों की आबादी को बहाल करने से भी मदद मिलेगी। और हमारे जैसे बीज फैलाव के वैश्विक मॉडल वैज्ञानिकों और भूमि प्रबंधकों को जलवायु परिवर्तन को संबोधित करने के लिए प्रकृति-आधारित समाधान के रूप में बीज फैलाने वालों के बारे में सोचने में मदद कर सकते हैं।

– इवान फ्रिक राइस यूनिवर्सिटी से, एलेजांद्रो ऑर्डोनेज़ और जेन्स-क्रिश्चियन स्वेनिंग आरहूस यूनिवर्सिटी से और हल्ड्रे रोजर्स आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी से हैं।

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