इकोफिज़ियोलॉजी: यह जानवरों और पौधों में क्या अध्ययन और अनुप्रयोग करता है - जीवविज्ञान - 2025

Ecofisiología पारिस्थितिकी की शाखा है जो जीवों के कार्यात्मक प्रतिक्रिया पर्यावरण परिवर्तन के लिए अनुकूल करने के लिए अध्ययन करता है। जीवित रहने के लिए प्रत्येक जीव को अपने पर्यावरण के अनुकूल होना चाहिए और यह अनुकूलन संरचनात्मक और कार्यात्मक दोनों है।

यह अनुशासन शारीरिक पारिस्थितिकी या पर्यावरणीय शरीर विज्ञान के रूप में भी जाना जाता है, और बुनियादी और व्यावहारिक ज्ञान दोनों उत्पन्न करता है। इस प्रकार, एक जीव के शरीर विज्ञान और पर्यावरणीय परिवर्तनों के बीच संबंध जानना संभव है।

इकोफिजियोलॉजिकल प्रयोग। स्रोत: रसबाक

इसी तरह, पारिस्थितिकी तंत्र भोजन बनाने के लिए पौधे और पशु उत्पादन के क्षेत्र में जानकारी प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, अत्यधिक पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति सहिष्णु पौधों के पारिस्थितिकीयविज्ञान का अध्ययन आनुवंशिक सुधार में उपयोगी रहा है।

इसी तरह, इकोफिजियोलॉजिकल अध्ययनों से यह स्थापित करना संभव हो जाता है कि अधिक से अधिक पशु उत्पादकता प्राप्त करने के लिए सबसे उपयुक्त पर्यावरणीय स्थिति क्या है। इस प्रकार, उत्पादन इकाइयों में जानवरों को आराम प्रदान करने के लिए पर्यावरणीय कारकों की भिन्नता की सीमाएं स्थापित की जा सकती हैं।

पारिस्थितिक विज्ञान क्या अध्ययन करता है?

इकोफिजियोलॉजी एक अनुशासन है जहां शरीर विज्ञान और पारिस्थितिकी अभिसरण करते हैं। फिजियोलॉजी विज्ञान जो जीवित प्राणियों और पारिस्थितिकी के कामकाज का अध्ययन करता है वह जीवित प्राणियों और उनके पर्यावरण के बीच संबंधों को संबोधित करता है।

इस अर्थ में, पारिस्थितिकीयविज्ञान इन परिवर्तनों के लिए बदलते पर्यावरण और पौधे या पशु चयापचय के अनुकूलन के बीच गतिशील संबंध का अध्ययन करता है।

- पारिस्थितिक प्रयोग

अपने उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, इकोफिज़ियोलॉजी वर्णनात्मक अनुसंधान और प्रयोगात्मक विधि दोनों को लागू करता है। इसके लिए, यह उन भौतिक-रासायनिक कारकों की पहचान करता है जो पर्यावरण में कार्य करते हैं और शरीर पर उनके प्रभाव को निर्धारित करते हैं।

ये कारक संसाधन हो सकते हैं जो जीव अपने अस्तित्व या स्थितियों के लिए उपयोग करता है जो उसके कामकाज को प्रभावित करते हैं। इसके बाद, उक्त कारक की विविधताओं के लिए जीवित जीव की शारीरिक प्रतिक्रिया स्थापित की जाती है।

मेटाबोलिक सिस्टम शामिल

एक निश्चित कारक के परिवर्तन के लिए जीव की अनुकूली प्रतिक्रिया में शामिल कार्बनिक और कार्यात्मक प्रणालियों की पहचान करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, जब तापमान में परिवर्तन होते हैं तो व्यक्ति के थर्मोरेग्युलेटरी सिस्टम से प्रतिक्रिया होती है।

प्रयोगात्मक डिजाइन

एक कारक में परिवर्तन के लिए जीव की शारीरिक प्रतिक्रिया स्थापित करने के लिए इकोफिजियोलॉजी प्रयोगों के डिजाइन का उपयोग करता है। इसका एक उदाहरण सब्सट्रेट में एक पौधे की प्रजातियों के व्यक्तियों को अलग-अलग नमक सांद्रता के अधीन कर सकता है।

- पर्यावरण परिवर्तन के प्रकार

एक बार अध्ययन किए जाने वाले कारकों को परिभाषित किया गया है, पर्यावरण में होने वाले परिवर्तनों और उनकी अस्थायी प्रकृति को पहचानना आवश्यक है, तीन चरणों को परिभाषित:

चक्रीय परिवर्तन

ये परिवर्तन समय-समय पर आवर्ती होते हैं, जैसे कि मौसम या दिन और रात का विकल्प। इनका सामना करते हुए, पर्यावरणीय परिवर्तन की लय का पालन करते हुए, जीविका ने एक चक्रीय कार्यप्रणाली विकसित की है।

दिन और रात का चक्र। स्त्रोत: कलिवर

उदाहरण के लिए, पानी की कमी के कारण पसीने को कम करने के लिए सूखे मौसम में पत्तियों का गिरना। जानवरों के मामले में, इन चक्रीय परिवर्तनों के लिए अनुकूलन भी हैं; उदाहरण के लिए कुछ पक्षियों के पंखों का परिवर्तन।

टुंड्रा के ptarmigan (लागोपस मटा) में मौसमी होमोक्रोमिया होता है और सर्दियों में सफेद रंग की परत प्रस्तुत करता है जबकि वसंत में यह अंधेरे और परिवर्तनशील स्वर में बदल जाता है। इस प्रकार, उनका छलावरण बर्फ की एक समान सफेद और फिर बाकी वर्ष के दौरान पर्यावरण के अंधेरे टन के अनुकूल होता है।

चक्रीय परिवर्तनों के लिए एक और पशु अनुकूलन सर्दियों के समय में भालू और अन्य प्रजातियों का हाइबरनेशन है। इसमें चयापचय दर में परिवर्तन शामिल है जिसमें शारीरिक कार्यों में कमी शामिल है, जैसे कि तापमान और हृदय गति।

यादृच्छिक परिवर्तन

इस प्रकार के परिवर्तन बिना किसी नियमितता के, यादृच्छिक रूप से होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पहाड़ ढलान का भूस्खलन, एक तेल फैल या एक नया शिकारी या रोगज़नक़ का आगमन।

इस प्रकार के परिवर्तन प्रजातियों के लिए अधिक जोखिम का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि वे अत्यधिक घटित होते हैं। इन मामलों में, जीवों की प्रतिक्रिया पहले से मौजूद कार्यों में प्लास्टिसिटी पर निर्भर करती है।

दिशात्मक परिवर्तन

वे कुछ उद्देश्यों के लिए जानबूझकर मनुष्यों के कारण वातावरण में परिवर्तन हैं। इसका एक मामला चारागाह स्थापित करने के लिए जंगल की कटाई या चावल की खेती के लिए एक आर्द्रभूमि का हस्तक्षेप है।

- सामान्य अभिधारणा

प्राकृतिक वातावरण में प्रायोगिक और अवलोकन संबंधी साक्ष्यों के संचय से शुरू होकर, इकोफिज़ियोलॉजी सामान्य मुद्राओं को परिभाषित करने की कोशिश करता है। ये सामान्य सिद्धांत हैं जो पर्यावरणीय परिवर्तनों के लिए कुछ शारीरिक प्रतिक्रियाओं की नियमितता से निकलते हैं।

लेबिग का नियम न्यूनतम

स्प्रेंगेल (1828) ने पोस्ट किया कि जीव की वृद्धि में निर्धारण कारक पर्यावरण में सबसे दुर्लभ है। बाद में इस सिद्धांत को लिबिग (1840) द्वारा लोकप्रिय किया गया था, और इसे न्यूनतम या लिबिग के कानून के कानून के रूप में जाना जाता है।

बार्थोलोम्यू (1958) ने इस सिद्धांत को प्रजातियों के वितरण के लिए लागू किया, यह इंगित करते हुए कि यह सबसे सीमित पर्यावरणीय कारक द्वारा निर्धारित किया जाता है।

टॉलरेंस का शेल्फ़र्ड का नियम

1913 में, विक्टर शेल्फ़र्ड ने कहा कि एक निश्चित प्रजाति प्रत्येक पर्यावरणीय कारक और उनकी बातचीत के लिए भिन्नता की एक परिभाषित सीमा में मौजूद है। इसे सहिष्णुता सीमा के रूप में जाना जाता है, जिसके बाहर की प्रजातियां जीवित नहीं रहती हैं।

टॉलरेंस का शेल्फ़र्ड का नियम। स्रोत:

यह सिद्धांत परिभाषित करता है कि एक निश्चित पर्यावरणीय कारक की भिन्नता के आयाम में जीव के लिए तीन संभावित अवस्थाएं हैं। ये राज्य इष्टतम, शारीरिक तनाव और असहिष्णुता हैं।

इस अर्थ में, कारक की इष्टतम सीमा में, प्रजातियों की आबादी प्रचुर मात्रा में होगी। इष्टतम से दूर जाने पर, एक तनाव क्षेत्र में प्रवेश करता है जहां आबादी कम हो जाती है और, सहिष्णुता सीमा के बाहर, प्रजाति गायब हो जाती है।

- डिजिटल तकनीक और इकोफिजियोलॉजी

सभी विज्ञानों की तरह, नई तकनीकों के विकास से पारिस्थितिक विज्ञान के अध्ययन को बढ़ाया गया है। अपनी प्रयोगात्मक प्रकृति के कारण, विशेष रूप से यह अनुशासन डिजिटल प्रौद्योगिकी के विकास का पक्षधर रहा है।

आज पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विविधता है जो क्षेत्र में पर्यावरणीय कारकों को मापने की अनुमति देती है। इनमें सौर विकिरण मीटर, तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, पत्ती क्षेत्र, अन्य शामिल हैं।

जानवरों में अनुप्रयोगों के उदाहरण

- खेत जानवरों की उत्पादकता पर तापमान का प्रभाव

एक बहुत ही प्रासंगिक क्षेत्र पशु उत्पादन के लिए लागू पारिस्थितिकी तंत्र है, जो पर्यावरणीय कारकों की भिन्नता के लिए प्रजनन जानवरों की प्रतिक्रिया को समझना चाहता है। इन कारकों में से एक तापमान है, वैश्विक औसत तापमान में वृद्धि की वर्तमान प्रवृत्ति को ध्यान में रखना।

Homeothermy

बड़े पैमाने पर प्रजनन करने वाले जानवर होमियोथर्मिक हैं, अर्थात, वे पर्यावरणीय बदलावों के बावजूद एक स्थिर आंतरिक तापमान बनाए रखते हैं। यह बाहर के तापमान में वृद्धि या घटने की भरपाई के लिए रासायनिक ऊर्जा के निवेश के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

यह बाहरी तापमान क्षतिपूर्ति प्रक्रिया थर्मोरेग्यूलेशन के माध्यम से प्राप्त की जाती है, जिसमें हाइपोथैलेमस, श्वसन प्रणाली और त्वचा शामिल होती है।

अंडे देने वाली मुर्गीयां

दिन के समय एक बिछाने मुर्गी को खिलाया जाता है, इसकी उत्पादकता के लिए महत्वपूर्ण पाया गया है। इस मामले में यह गर्मी तनाव के एक समारोह के रूप में भोजन की आत्मसात क्षमता के साथ करना है।

अंडे देने वाली मुर्गीयां। स्रोत: पलोय (एलन एचएम)

यदि फ़ीड को दिन के सबसे गर्म घंटों में आपूर्ति की जाती है, तो मुर्गी इसे कम आत्मसात करती है और इसका उत्पादन कम हो जाता है। नतीजतन, पर्यावरण के तापमान में वृद्धि का मतलब फ्री-रेंज मुर्गियों की उत्पादकता में कमी है।

पशु

तापमान में वृद्धि जानवरों को थर्मोरेग्यूलेशन के शारीरिक तंत्र को सक्रिय करने के लिए मजबूर करती है। इसमें ऊर्जा का निवेश शामिल होता है जो वजन बढ़ाने या दूध उत्पादन से घटाया जाता है।

दूसरी ओर, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, जानवर अपनी भोजन की प्राथमिकताओं को बदलते हैं। इन मामलों में, पानी का सेवन बढ़ जाता है और वजन कम होने के परिणामस्वरूप शुष्क पदार्थ की खपत कम हो जाती है।

- प्रदूषण और मेंढक

इकोफिजियोलॉजिकल अध्ययन जानवरों की प्रजातियों के शरीर विज्ञान को उनके पर्यावरण से संबंधित करना और प्रदूषण के संभावित नकारात्मक प्रभावों को स्थापित करना संभव बनाते हैं। इसका एक उदाहरण खतरे की वर्तमान स्थिति है, जिसमें मेंढक और टोड्स का सामना करना पड़ता है।

मेंढक (Atelopus zeteki) प्रदूषण के प्रति संवेदनशील। स्रोत: ब्रायन ग्रैटविक

उभयचरों की ज्ञात 6,500 प्रजातियों में से लगभग आधी को विलुप्त होने का खतरा है। ये जानवर तापमान, आर्द्रता या पर्यावरणीय प्रदूषण में परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील हैं।

उभयचरों की श्वसन और परिसंचरण

उभयचरों के श्वसन का शरीर-विज्ञान बहुत अजीब है, क्योंकि वे दोनों फेफड़े और त्वचा के माध्यम से सांस लेते हैं। जब वे पानी से बाहर होते हैं तो वे अपने फेफड़ों का उपयोग करते हैं और पानी में वे अपनी त्वचा से सांस लेते हैं, जो कि O2, CO2 और पानी के लिए पारगम्य है।

प्रभाव

श्वसन का रूप इन जानवरों को वायु और पानी दोनों से प्रदूषकों के अवशोषण के लिए अतिसंवेदनशील बनाता है। दूसरी ओर, पानी में ऑक्सीजन की कम सांद्रता के कारण, वे कमजोर पड़ जाते हैं क्योंकि वे इसे ठीक से अवशोषित नहीं करते हैं।

इन स्थितियों के तहत वे मर सकते हैं या कमजोर हो सकते हैं और रोगजनक कवक और बैक्टीरिया द्वारा हमला करने के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं। सबसे बड़े खतरों में से एक रोगजनक कवक है बत्राचोचिट्रियम डेंड्रोबैटिडिस, जो त्वचा में इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रवाह को रोकता है।

पौधों में अनुप्रयोगों के उदाहरण

- पौधों की इकोफिजियोलॉजी

ग्लोबल वार्मिंग के परिणामस्वरूप कुछ क्षेत्रों में सहिष्णुता के कानून के कारण कुछ फसलों का उत्पादन होगा। यही है, पानी की उपलब्धता जैसे कारक प्रजातियों की सहिष्णुता सीमा के बाहर जाएंगे।

मरूद्भिद। स्रोत: टॉमस क्लेलाजो

हालांकि, शुष्क क्षेत्र की प्रजातियों ने पानी की कमी के अनुकूल रणनीति विकसित की है। इस अर्थ में, शुष्क क्षेत्र के पौधों के इकोफिजियोलॉजी में शोध से पौधे के आनुवंशिक सुधार के संभावित संकेत मिलते हैं।

Osmolytes

इन रणनीतियों में से एक प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए जीन अभिव्यक्ति का संशोधन है जो पानी की कमी को सहन करने में मदद करता है। इन प्रोटीनों में ऑस्मोलाइट्स हैं जो कोशिकाओं को थोड़ा पानी के साथ भी अपने बर्गर को बनाए रखने में मदद करते हैं।

इन प्रोटीनों और उनके चयापचय के ज्ञान का उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा फसलों में सुधार के लिए किया जा सकता है।

- हेलोफिलिक पौधों के इकोफिजियोलॉजी

कृषि में आने वाली समस्याओं में से एक सिंचाई जल द्वारा जोड़े गए लवण की सांद्रता के कारण मिट्टी की लवणता है। जैसे-जैसे अधिक मिट्टी नमकीन होती जाती है, खाद्य उत्पादन के लिए कम क्रॉपलैंड उपलब्ध होता है।

हेलोफिलिक पौधे

हालांकि, मिट्टी में लवण की उच्च एकाग्रता की स्थिति में जीवित रहने के लिए अनुकूलित पौधों की प्रजातियां हैं। ये तथाकथित हलोफाइटिक पौधे (हेलोस = नमक; फाइटो = पौधा) हैं।

इन प्रजातियों ने नमक के अवशोषण से बचने, इसे विसर्जित करने या इसका उत्सर्जन करने के लिए तंत्र के रूप में रूपात्मक और शारीरिक अनुकूलन की एक श्रृंखला विकसित की है।

भोजन के रूप में हेलोफाइटिक पौधे

इन पौधों के पारिस्थितिक तंत्र का ज्ञान कृषि प्रणालियों के विकास और उन्हें खाद्य स्रोतों के रूप में उपयोग करने के लिए आधार के रूप में कार्य करता है। इस तरह, लवणयुक्त कृषि मिट्टी पर खेती की जाने वाली हेलोफाइटिक प्रजातियों को पशुधन के लिए फ़ीड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

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