नॉर्विच: यूनिवर्सिटी ऑफ ईस्ट एंग्लिया और अर्लहैम इंस्टीट्यूट के एक शोध में कहा गया है कि महासागरों में जैव विविधता ‘ब्रेक पॉइंट’ की सीमाओं को स्थानांतरित करने के कारण ग्लोबल वार्मिंग से महत्वपूर्ण अल्गल समुदायों में अचानक परिवर्तन होने की संभावना है।
नेचर कम्युनिकेशंस नामक पत्रिका में आज प्रकाशित एक नए अध्ययन में पाया गया है कि जैसे-जैसे जलवायु परिवर्तन गर्म गोलार्ध का विस्तार करता है, इन सीमाओं को अगले 100 वर्षों में ध्रुव-वार्ड स्थानांतरित करने की भविष्यवाणी की जाती है।
वार्मिंग के कारण माइक्रोबियल विविधता में क्रमिक परिवर्तन के बजाय, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह अधिक अचानक होगा जिसे वे ‘ब्रेक पॉइंट’ कहते हैं – जहां ऊपरी समुद्र का तापमान वार्षिक औसत पर लगभग 15 डिग्री है, ठंडे और गर्म पानी को अलग करता है।
यूके उन क्षेत्रों में से एक है जिसके सबसे गंभीर रूप से प्रभावित होने की संभावना है, और पहले की तुलना में अधिक अचानक। लेकिन टीम का कहना है कि अगर हम जलवायु परिवर्तन को रोकने के लिए तेजी से कदम उठाते हैं तो बदलाव को रोका जा सकता है। प्रोफेसर थॉमस मॉकयूईए के स्कूल ऑफ एनवायर्नमेंटल साइंसेज से, ने कहा: “समुद्र के जीवन को संतुलित करने के लिए एक स्वस्थ पारिस्थितिकी तंत्र को बनाए रखने के लिए शैवाल आवश्यक हैं। सूरज की रोशनी, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ऊर्जा को अवशोषित करके, वे समुद्री जीवन के लिए कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन करते हैं।”
ये जीव पृथ्वी पर कुछ सबसे बड़े खाद्य जाले को रेखांकित करते हैं और वैश्विक जैव-रासायनिक चक्र चलाते हैं। वार्षिक वैश्विक कार्बन निर्धारण के कम से कम 20 प्रतिशत के लिए जवाबदेह, तापमान परिवर्तन का शैवाल पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है, जिस पर हमारी समुद्री प्रणाली, मत्स्य पालन और समुद्री जैव विविधता निर्भर करती है।
थॉमस ने कहा, “हम बेहतर ढंग से समझना चाहते थे कि आर्कटिक से अंटार्कटिक तक जलवायु संकट दुनिया भर में शैवाल को कैसे प्रभावित कर रहा है।” इस शोध का नेतृत्व यूईए के वैज्ञानिकों ने यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (डीओई) ज्वाइंट जीनोम इंस्टीट्यूट (जेजीआई, यूएसए) और अर्लहैम इंस्टीट्यूट (यूके) के सहयोग से किया।
ब्रिटेन में यूनिवर्सिटी ऑफ एक्सेटर और जर्मनी में अल्फ्रेड वेगेनर इंस्टीट्यूट फॉर पोलर एंड मरीन रिसर्च सहित 32 शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा 10 से अधिक वर्षों में प्रमुख अध्ययन किया गया था।
इसमें पहला पोल-टू-पोल विश्लेषण शामिल था कि कैसे शैवाल (यूकेरियोटिक फाइटोप्लांकटन) और उनके व्यक्त जीन भौगोलिक रूप से महासागरों में वितरित किए जाते हैं। इस प्रकार, टीम ने अध्ययन किया कि ऊपरी महासागर में ध्रुव से ध्रुव तक पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण उनकी जीन गतिविधि कैसे बदल रही है।
जैसा कि ऊपरी महासागर पहले से ही बढ़ते CO2 स्तरों के कारण महत्वपूर्ण वार्मिंग का अनुभव कर रहा है, शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि इन अल्गल समुदायों का वितरण जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल (आईपीसीसी) 5 वीं आकलन रिपोर्ट के एक मॉडल के आधार पर कैसे बदल सकता है।
शैवाल समुदायों की विविधता और जीन गतिविधि जटिल माइक्रोबायोम के हिस्से के रूप में सूक्ष्म एकल-कोशिका वाले जीवों, या प्रोकैरियोट्स के साथ बातचीत द्वारा आकार लेते हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि इन वैश्विक समुदायों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है – जीव जो मुख्य रूप से ठंडे ध्रुवीय और गर्म गैर-ध्रुवीय जल में रहते हैं।
तापमान के अक्षांशीय प्रवणता के कारण ऊपरी महासागर के पानी की भौतिक संरचना (उदाहरण के लिए, मौसमी मिश्रित ठंड बनाम स्थायी रूप से स्तरीकृत गर्म पानी) में अंतर द्वारा भौगोलिक पैटर्न को सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है।
जीवों का विश्लेषण न्यूक्लिक एसिड निष्कर्षण और आर्कटिक महासागर, उत्तरी अटलांटिक महासागर, दक्षिण अटलांटिक महासागर और दक्षिणी महासागर में चार शोध परिभ्रमण के दौरान एकत्र किए गए नमूनों के डीएनए और एमआरएनए अनुक्रमण के माध्यम से किया गया था।
प्रो मॉक ने कहा: “महत्वपूर्ण अंतरराष्ट्रीय प्रयासों ने इन जीवों की विविधता और वैश्विक महासागर में उनकी वैश्विक जीवविज्ञान को चलाने में अंतर्दृष्टि प्रदान की है, हालांकि, स्थानीय प्रजातियों के समुदायों के बीच बड़े पैमाने पर मतभेदों के लिए जिम्मेदार पर्यावरणीय परिस्थितियों की अभी भी सीमित समझ है। ध्रुव से ध्रुव।
“हमारे परिणाम बड़े पैमाने पर पर्यावरणीय उतार-चढ़ाव और गड़बड़ी के अधीन जैव विविधता परिवर्तन के साथ बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों के संबंध में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। यह ज्ञान ग्लोबल वार्मिंग के परिणामों की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक है और इसलिए पर्यावरण प्रबंधन का मार्गदर्शन कर सकता है।
“हम इस अक्षांश पर यूके और अन्य देशों के आसपास की समुद्री प्रणालियों के गंभीर रूप से प्रभावित होने की उम्मीद कर सकते हैं, और पहले की तुलना में अधिक अचानक।
“सबसे बड़ा पारिस्थितिकी तंत्र परिवर्तन तब होगा जब यूके के आसपास समुद्री माइक्रोएल्गल समुदायों और उनके संबंधित बैक्टीरिया को उनके गर्म पानी के समकक्षों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा।
“यह ध्रुव-वार्ड स्थानांतरण पारिस्थितिकी तंत्र सीमा या ‘जैव विविधता विराम बिंदु’ दोनों समुदायों को अलग करने के कारण होने की उम्मीद है। ऐसा होने के लिए, वार्षिक औसत ऊपरी महासागर का तापमान 15C से अधिक गर्म होना चाहिए।
“हालांकि यह अपरिवर्तनीय नहीं है, अगर हम ग्लोबल वार्मिंग को रोक सकते हैं,” उन्होंने कहा।
सह-लेखक डॉ रिचर्ड लेगेट अर्लहैम इंस्टीट्यूट में, ने कहा: “यह अध्ययन यह भी दर्शाता है कि डीएनए अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों ने समुद्र-आधारित पारिस्थितिक तंत्र को समझने में क्या महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है और ऐसा करने में, शोधकर्ताओं को प्रकाश डालने और कुछ सबसे बड़ी पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करने में मदद करना है। प्लैनट।”
इस काम का नेतृत्व यूईए के पर्यावरण विज्ञान और कंप्यूटिंग विज्ञान के स्कूलों के दो पूर्व पीएचडी छात्रों, डॉ करस ने किया था मार्टिन (अर्लहैम संस्थान में भी आधारित) और डॉ कैटरीन श्मिट.
डॉ मार्टिन ने कहा: “इन परिणामों से पता चलता है कि ऊपरी महासागर में सबसे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक सीमा दोनों गोलार्धों में ध्रुवीय को गैर-ध्रुवीय अल्गल माइक्रोबायम से अलग करती है, जो न केवल अल्गल माइक्रोबायम के स्थानिक स्केलिंग को बदलती है बल्कि ग्लोबल वार्मिंग के कारण ध्रुव-वार्ड भी बदलती है। .
“हम भविष्यवाणी करते हैं कि माइक्रोबियल विविधता के ‘ब्रेक पॉइंट’ वार्मिंग के कारण स्पष्ट रूप से ध्रुव-वार्ड ले जाएंगे – विशेष रूप से ब्रिटिश द्वीपों के आसपास – मानव-प्रेरित जलवायु परिवर्तन के कारण अल्गल माइक्रोबायम में अचानक बदलाव के साथ।
“यह एक शानदार अनुभव और एक शानदार टीम के साथ काम करने का एक अविश्वसनीय अवसर रहा है। साथ में, हमने एक अद्भुत डेटासेट का विश्लेषण किया जो हमारे माइक्रोबियल महासागर अनुसंधान के अक्षांश का विस्तार करता है, जिससे हमें ध्रुव से ध्रुव तक हमारे बदलते महासागर में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में मदद मिलती है।”
डॉ श्मिट ने कहा: “हमारे शोध परिभ्रमण के दौरान हमने पहले से ही गर्म से ठंडे पानी से काफी अलग अल्गल समुदायों को देखा है। इस प्रारंभिक खोज को हमारे परिणामों द्वारा समर्थित किया गया था, यह बताते हुए कि ऊपरी महासागर में सबसे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक सीमा ध्रुवीय को गैर-ध्रुवीय अल्गल माइक्रोबायम से अलग करती है। दोनों गोलार्ध। और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह सीमा न केवल अल्गल माइक्रोबायोम के स्थानिक स्केलिंग को बदल देती है बल्कि ग्लोबल वार्मिंग के कारण पोल-वार्ड को भी बदल देती है।”
प्रोफेसर टिम लेंटनएक्सेटर विश्वविद्यालय से, ने कहा: “जैसा कि इस सदी में जलवायु परिवर्तन के साथ महासागर गर्म होता है, हम भविष्यवाणी करते हैं कि ठंडे, ध्रुवीय माइक्रोएल्गल समुदायों और गर्म, गैर-ध्रुवीय माइक्रोएल्गल समुदायों के बीच ‘ब्रेक पॉइंट’ समुद्र के चारों ओर उत्तर की ओर बढ़ जाएगा। ब्रिटिश द्कदृरप।
“चूंकि सूक्ष्म शैवाल खाद्य श्रृंखला के आधार के लिए महत्वपूर्ण हैं, इसलिए हम मत्स्य पालन के साथ-साथ समुद्री संरक्षण के प्रभाव के साथ शेष समुद्री पारिस्थितिक तंत्र में बड़े बदलाव की उम्मीद कर सकते हैं।
“जैविक कार्बन पंप’ जिसके द्वारा महासागर वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड लेता है, सूक्ष्म शैवाल समुदायों में इस बदलाव के साथ बदल जाएगा – सबसे अधिक संभावना कम प्रभावी हो रही है – जो बदले में ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ाने के लिए प्रतिक्रिया दे सकती है।”
नेचर कम्युनिकेशंस नामक पत्रिका में आज प्रकाशित एक नए अध्ययन में पाया गया है कि जैसे-जैसे जलवायु परिवर्तन गर्म गोलार्ध का विस्तार करता है, इन सीमाओं को अगले 100 वर्षों में ध्रुव-वार्ड स्थानांतरित करने की भविष्यवाणी की जाती है।
वार्मिंग के कारण माइक्रोबियल विविधता में क्रमिक परिवर्तन के बजाय, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि यह अधिक अचानक होगा जिसे वे ‘ब्रेक पॉइंट’ कहते हैं – जहां ऊपरी समुद्र का तापमान वार्षिक औसत पर लगभग 15 डिग्री है, ठंडे और गर्म पानी को अलग करता है।
यूके उन क्षेत्रों में से एक है जिसके सबसे गंभीर रूप से प्रभावित होने की संभावना है, और पहले की तुलना में अधिक अचानक। लेकिन टीम का कहना है कि अगर हम जलवायु परिवर्तन को रोकने के लिए तेजी से कदम उठाते हैं तो बदलाव को रोका जा सकता है। प्रोफेसर थॉमस मॉकयूईए के स्कूल ऑफ एनवायर्नमेंटल साइंसेज से, ने कहा: “समुद्र के जीवन को संतुलित करने के लिए एक स्वस्थ पारिस्थितिकी तंत्र को बनाए रखने के लिए शैवाल आवश्यक हैं। सूरज की रोशनी, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ऊर्जा को अवशोषित करके, वे समुद्री जीवन के लिए कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन करते हैं।”
ये जीव पृथ्वी पर कुछ सबसे बड़े खाद्य जाले को रेखांकित करते हैं और वैश्विक जैव-रासायनिक चक्र चलाते हैं। वार्षिक वैश्विक कार्बन निर्धारण के कम से कम 20 प्रतिशत के लिए जवाबदेह, तापमान परिवर्तन का शैवाल पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है, जिस पर हमारी समुद्री प्रणाली, मत्स्य पालन और समुद्री जैव विविधता निर्भर करती है।
थॉमस ने कहा, “हम बेहतर ढंग से समझना चाहते थे कि आर्कटिक से अंटार्कटिक तक जलवायु संकट दुनिया भर में शैवाल को कैसे प्रभावित कर रहा है।” इस शोध का नेतृत्व यूईए के वैज्ञानिकों ने यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (डीओई) ज्वाइंट जीनोम इंस्टीट्यूट (जेजीआई, यूएसए) और अर्लहैम इंस्टीट्यूट (यूके) के सहयोग से किया।
ब्रिटेन में यूनिवर्सिटी ऑफ एक्सेटर और जर्मनी में अल्फ्रेड वेगेनर इंस्टीट्यूट फॉर पोलर एंड मरीन रिसर्च सहित 32 शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा 10 से अधिक वर्षों में प्रमुख अध्ययन किया गया था।
इसमें पहला पोल-टू-पोल विश्लेषण शामिल था कि कैसे शैवाल (यूकेरियोटिक फाइटोप्लांकटन) और उनके व्यक्त जीन भौगोलिक रूप से महासागरों में वितरित किए जाते हैं। इस प्रकार, टीम ने अध्ययन किया कि ऊपरी महासागर में ध्रुव से ध्रुव तक पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण उनकी जीन गतिविधि कैसे बदल रही है।
जैसा कि ऊपरी महासागर पहले से ही बढ़ते CO2 स्तरों के कारण महत्वपूर्ण वार्मिंग का अनुभव कर रहा है, शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि इन अल्गल समुदायों का वितरण जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल (आईपीसीसी) 5 वीं आकलन रिपोर्ट के एक मॉडल के आधार पर कैसे बदल सकता है।
शैवाल समुदायों की विविधता और जीन गतिविधि जटिल माइक्रोबायोम के हिस्से के रूप में सूक्ष्म एकल-कोशिका वाले जीवों, या प्रोकैरियोट्स के साथ बातचीत द्वारा आकार लेते हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि इन वैश्विक समुदायों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है – जीव जो मुख्य रूप से ठंडे ध्रुवीय और गर्म गैर-ध्रुवीय जल में रहते हैं।
तापमान के अक्षांशीय प्रवणता के कारण ऊपरी महासागर के पानी की भौतिक संरचना (उदाहरण के लिए, मौसमी मिश्रित ठंड बनाम स्थायी रूप से स्तरीकृत गर्म पानी) में अंतर द्वारा भौगोलिक पैटर्न को सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है।
जीवों का विश्लेषण न्यूक्लिक एसिड निष्कर्षण और आर्कटिक महासागर, उत्तरी अटलांटिक महासागर, दक्षिण अटलांटिक महासागर और दक्षिणी महासागर में चार शोध परिभ्रमण के दौरान एकत्र किए गए नमूनों के डीएनए और एमआरएनए अनुक्रमण के माध्यम से किया गया था।
प्रो मॉक ने कहा: “महत्वपूर्ण अंतरराष्ट्रीय प्रयासों ने इन जीवों की विविधता और वैश्विक महासागर में उनकी वैश्विक जीवविज्ञान को चलाने में अंतर्दृष्टि प्रदान की है, हालांकि, स्थानीय प्रजातियों के समुदायों के बीच बड़े पैमाने पर मतभेदों के लिए जिम्मेदार पर्यावरणीय परिस्थितियों की अभी भी सीमित समझ है। ध्रुव से ध्रुव।
“हमारे परिणाम बड़े पैमाने पर पर्यावरणीय उतार-चढ़ाव और गड़बड़ी के अधीन जैव विविधता परिवर्तन के साथ बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों के संबंध में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। यह ज्ञान ग्लोबल वार्मिंग के परिणामों की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक है और इसलिए पर्यावरण प्रबंधन का मार्गदर्शन कर सकता है।
“हम इस अक्षांश पर यूके और अन्य देशों के आसपास की समुद्री प्रणालियों के गंभीर रूप से प्रभावित होने की उम्मीद कर सकते हैं, और पहले की तुलना में अधिक अचानक।
“सबसे बड़ा पारिस्थितिकी तंत्र परिवर्तन तब होगा जब यूके के आसपास समुद्री माइक्रोएल्गल समुदायों और उनके संबंधित बैक्टीरिया को उनके गर्म पानी के समकक्षों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा।
“यह ध्रुव-वार्ड स्थानांतरण पारिस्थितिकी तंत्र सीमा या ‘जैव विविधता विराम बिंदु’ दोनों समुदायों को अलग करने के कारण होने की उम्मीद है। ऐसा होने के लिए, वार्षिक औसत ऊपरी महासागर का तापमान 15C से अधिक गर्म होना चाहिए।
“हालांकि यह अपरिवर्तनीय नहीं है, अगर हम ग्लोबल वार्मिंग को रोक सकते हैं,” उन्होंने कहा।
सह-लेखक डॉ रिचर्ड लेगेट अर्लहैम इंस्टीट्यूट में, ने कहा: “यह अध्ययन यह भी दर्शाता है कि डीएनए अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों ने समुद्र-आधारित पारिस्थितिक तंत्र को समझने में क्या महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है और ऐसा करने में, शोधकर्ताओं को प्रकाश डालने और कुछ सबसे बड़ी पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करने में मदद करना है। प्लैनट।”
इस काम का नेतृत्व यूईए के पर्यावरण विज्ञान और कंप्यूटिंग विज्ञान के स्कूलों के दो पूर्व पीएचडी छात्रों, डॉ करस ने किया था मार्टिन (अर्लहैम संस्थान में भी आधारित) और डॉ कैटरीन श्मिट.
डॉ मार्टिन ने कहा: “इन परिणामों से पता चलता है कि ऊपरी महासागर में सबसे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक सीमा दोनों गोलार्धों में ध्रुवीय को गैर-ध्रुवीय अल्गल माइक्रोबायम से अलग करती है, जो न केवल अल्गल माइक्रोबायम के स्थानिक स्केलिंग को बदलती है बल्कि ग्लोबल वार्मिंग के कारण ध्रुव-वार्ड भी बदलती है। .
“हम भविष्यवाणी करते हैं कि माइक्रोबियल विविधता के ‘ब्रेक पॉइंट’ वार्मिंग के कारण स्पष्ट रूप से ध्रुव-वार्ड ले जाएंगे – विशेष रूप से ब्रिटिश द्वीपों के आसपास – मानव-प्रेरित जलवायु परिवर्तन के कारण अल्गल माइक्रोबायम में अचानक बदलाव के साथ।
“यह एक शानदार अनुभव और एक शानदार टीम के साथ काम करने का एक अविश्वसनीय अवसर रहा है। साथ में, हमने एक अद्भुत डेटासेट का विश्लेषण किया जो हमारे माइक्रोबियल महासागर अनुसंधान के अक्षांश का विस्तार करता है, जिससे हमें ध्रुव से ध्रुव तक हमारे बदलते महासागर में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में मदद मिलती है।”
डॉ श्मिट ने कहा: “हमारे शोध परिभ्रमण के दौरान हमने पहले से ही गर्म से ठंडे पानी से काफी अलग अल्गल समुदायों को देखा है। इस प्रारंभिक खोज को हमारे परिणामों द्वारा समर्थित किया गया था, यह बताते हुए कि ऊपरी महासागर में सबसे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक सीमा ध्रुवीय को गैर-ध्रुवीय अल्गल माइक्रोबायम से अलग करती है। दोनों गोलार्ध। और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह सीमा न केवल अल्गल माइक्रोबायोम के स्थानिक स्केलिंग को बदल देती है बल्कि ग्लोबल वार्मिंग के कारण पोल-वार्ड को भी बदल देती है।”
प्रोफेसर टिम लेंटनएक्सेटर विश्वविद्यालय से, ने कहा: “जैसा कि इस सदी में जलवायु परिवर्तन के साथ महासागर गर्म होता है, हम भविष्यवाणी करते हैं कि ठंडे, ध्रुवीय माइक्रोएल्गल समुदायों और गर्म, गैर-ध्रुवीय माइक्रोएल्गल समुदायों के बीच ‘ब्रेक पॉइंट’ समुद्र के चारों ओर उत्तर की ओर बढ़ जाएगा। ब्रिटिश द्कदृरप।
“चूंकि सूक्ष्म शैवाल खाद्य श्रृंखला के आधार के लिए महत्वपूर्ण हैं, इसलिए हम मत्स्य पालन के साथ-साथ समुद्री संरक्षण के प्रभाव के साथ शेष समुद्री पारिस्थितिक तंत्र में बड़े बदलाव की उम्मीद कर सकते हैं।
“जैविक कार्बन पंप’ जिसके द्वारा महासागर वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड लेता है, सूक्ष्म शैवाल समुदायों में इस बदलाव के साथ बदल जाएगा – सबसे अधिक संभावना कम प्रभावी हो रही है – जो बदले में ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ाने के लिए प्रतिक्रिया दे सकती है।”
.