આપણે ટેલિવિઝન પર, અખબારોમાં અને આપણી આસપાસના લોકો દ્વારા ‘પર્યાવરણ’ શબ્દનો ઉપયોગ ઘણીવાર સાંભળ્યો છે. આપણા વડીલો આપણને કહે છે કે ‘પર્યાવરણ’ પહેલાં જેવું હતું તેવું નથી; અન્ય કહે છે કે આપણે સ્વસ્થ ‘પર્યાવરણ’માં કામ કરવું જોઈએ; અને વિકસિત અને વિકાસશીલ દેશોની સમાવેશ થતી વૈશ્વિક શિખર સભાઓ ‘પર્યાવરણીય’ મુદ્દાઓ પર ચર્ચા કરવા માટે નિયમિત રીતે યોજવામાં આવે છે. આ પ્રકરણમાં, આપણે અભ્યાસ કરીશું કે પર્યાવરણમાં વિવિધ ઘટકો એકબીજા સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને આપણે પર્યાવરણ પર કેવી અસર કરીએ છીએ.

13.1 પરિવેશતંત્ર - તેના ઘટકો શું છે?

તમામ સજીવો જેવા કે છોડ, પ્રાણીઓ, સૂક્ષ્મજીવો અને મનુષ્યો તેમજ ભૌતિક આસપાસ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને પ્રકૃતિમાં સંતુલન જાળવે છે. પર્યાવરણના નિર્જીવ ઘટકો સાથે મળીને એક વિસ્તારમાં રહેલા તમામ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા સજીવો એક પરિવેશતંત્રની રચના કરે છે. આમ, એક પરિવેશતંત્રમાં જૈવિક ઘટકો, જેમાં સજીવોનો સમાવેશ થાય છે, અને અજૈવિક ઘટકો, જેમાં તાપમાન, વરસાદ, પવન, માટી અને ખનિજો જેવા ભૌતિક પરિબળોનો સમાવેશ થાય છે, હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જો તમે બગીચાની મુલાકાત લો તો તમને વિવિધ છોડ જડશે, જેમ કે ઘાસ, વૃક્ષો; ગુલાબ, જાસૂસ, સૂર્યમુખી જેવા ફૂલો ધરાવતા છોડ; અને દેડકા, કીટકો અને પક્ષીઓ જેવા પ્રાણીઓ. આ તમામ સજીવો એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને તેમની વૃદ્ધિ, પ્રજનન અને અન્ય પ્રવૃત્તિઓ પરિવેશતંત્રના અજૈવિક ઘટકો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. તેથી બગીચો એક પરિવેશતંત્ર છે. અન્ય પ્રકારના પરિવેશતંત્રો જંગલો, તળાવો અને સરોવરો છે. આ કુદરતી પરિવેશતંત્રો છે જ્યારે બગીચાઓ અને પાકના ખેતરો માનવનિર્મિત (કૃત્રિમ) પરિવેશતંત્રો છે.

પ્રવૃત્તિ 13.1

• તમે એક માછલીઘર જોયું હશે. ચાલો એક ડિઝાઇન કરવાનો પ્રયાસ કરીએ.
• માછલીઘર બનાવતી વખતે આપણે ધ્યાનમાં રાખવાની કઈ બાબતો છે? માછલીને તરવા માટે મુક્ત જગ્યા (તે એક મોટો જાર હોઈ શકે છે), પાણી, ઓક્સિજન અને ખોરાકની જરૂર પડશે.
• આપણે ઓક્સિજન પંપ (એરેટર) અને બજારમાં ઉપલબ્ધ માછલીના ખોરાક દ્વારા ઓક્સિજન પૂરું પાડી શકીએ છીએ.
• જો આપણે થોડા જલીય છોડ અને પ્રાણીઓ ઉમેરીએ તો તે સ્વયંપોષિત પ્રણાલી બની શકે છે. તમે વિચારી શકો છો કે આ કેવી રીતે થાય છે? માછલીઘર એ માનવનિર્મિત પરિવેશતંત્રનું ઉદાહરણ છે.
• શું આપણે માછલીઘર સેટ કર્યા પછી તેને તેમ જ છોડી શકીએ? શા માટે તેને થોડા સમયમાં એકવાર સાફ કરવું પડે છે? શું આપણે તળાવો અથવા સરોવરોને એ જ રીતે સાફ કરવા પડે? શા માટે અથવા શા માટે નહીં?

આપણે પહેલાના વર્ગોમાં જોયું છે કે સજીવોને ઉત્પાદકો, ગ્રાહકો અને વિઘટકો તરીકે જૂથબદ્ધ કરી શકાય છે, તેમના પર્યાવરણમાંથી તેમનું પોષણ મેળવવાની રીત અનુસાર. ચાલો આપણે ઉપર આપણા દ્વારા બનાવેલા સ્વયંપોષિત પરિવેશતંત્ર દ્વારા શું શીખ્યા તે યાદ કરીએ. કયા સજીવો ક્લોરોફિલની હાજરીમાં સૂર્યની વિકિરણ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી શર્કરા અને સ્ટાર્ચ જેવા કાર્બનિક સંયોજનો બનાવી શકે છે? બધા હરિત છોડ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા જે પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ખોરાક ઉત્પન્ન કરી શકે છે, આ શ્રેણીમાં આવે છે અને તેમને ઉત્પાદકો કહેવામાં આવે છે.

સજીવો તેમના પોષણ માટે ઉત્પાદકો પર પ્રત્યક્ષ અથવા પરોક્ષ રીતે આધાર રાખે છે? આ સજીવો જે ઉત્પાદિત ખોરાકનો ઉપયોગ કરે છે, ક્યાં તો સીધા ઉત્પાદકો પરથી અથવા પરોક્ષ રીતે અન્ય ગ્રાહકોને ખાઈને, તે ગ્રાહકો છે. ગ્રાહકોને શાકાહારી, માંસાહારી, સર્વભક્ષી અને પરોપજીવી તરીકે વિવિધ રીતે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. શું તમે ગ્રાહકોની આ દરેક શ્રેણીના ઉદાહરણો આપી શકો છો?

• કલ્પના કરો કે તમે માછલીઘર સાફ ન કરો અને કેટલીક માછલીઓ અને છોડ મરી ગયા છે. શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે જ્યારે કોઈ સજીવ મરે છે ત્યારે શું થાય છે? બેક્ટેરિયા અને ફૂગનો સમાવેશ કરતા સૂક્ષ્મજીવો, મૃત અવશેષો અને સજીવોના કચરાને તોડી પાડે છે. આ સૂક્ષ્મજીવો વિઘટકો છે કારણ કે તેઓ જટિલ કાર્બનિક પદાર્થોને સરળ અકાર્બનિક પદાર્થોમાં તોડી પાડે છે જે માટીમાં જાય છે અને છોડ દ્વારા ફરી એકવાર ઉપયોગમાં લેવાય છે. વિઘટકોની ગેરહાજરીમાં કચરો અને મૃત પ્રાણીઓ અને છોડનું શું થશે? શું વિઘટકો ન હોય તો પણ માટીનું કુદરતી પુનઃભરાઈ જવાનું થશે?

પ્રવૃત્તિ 13.2

• માછલીઘર બનાવતી વખતે શું તમે એવું ધ્યાન રાખ્યું હતું કે જલીય પ્રાણી ન મૂકવું જે અન્યને ખાઈ જાય? નહિં તો શું થયું હોત?

• જૂથો બનાવો અને ચર્ચા કરો કે સજીવોના ઉપરોક્ત દરેક જૂથો એકબીજા પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે.

• જલીય સજીવોને કોણ કોને ખાય છે તે ક્રમમાં લખો અને ઓછામાં ઓછા ત્રણ પગલાંની સાંકળ બનાવો.

  $\begin{array}{|l|}\hline \qquad \quad \\ \hline \end{array} \longrightarrow \begin{array}{|l|}\hline \qquad \quad \\ \hline \end{array} \longrightarrow \begin{array}{|l|}\hline \qquad \quad \\ \hline \end{array} $

• શું તમે સજીવોના કોઈ પણ એક જૂથને પ્રાથમિક મહત્વનું ગણશો? શા માટે અથવા શા માટે નહીં?

13.1.1 ખોરાક સાંકળો અને જાળ

આકૃતિ 13.1 પ્રકૃતિમાં ખોરાક સાંકળ (a) જંગલમાં, (b) ઘાસભૂમિમાં અને (c) તળાવમાં

પ્રવૃત્તિ 13.4 માં આપણે એકબીજા પર ખોરાક મેળવતા સજીવોની શ્રેણી બનાવી છે. આ શ્રેણી અથવા વિવિધ જૈવિક સ્તરો પર ભાગ લેતા સજીવો એક ખોરાક સાંકળ બનાવે છે (આકૃતિ 13.1).

ખોરાક સાંકળનું દરેક પગલું અથવા સ્તર એક પોષણ સ્તર બનાવે છે. સ્વયંપોષી અથવા ઉત્પાદકો પ્રથમ પોષણ સ્તર પર હોય છે. તેઓ સૌર ઊર્જાને નિશ્ચિત કરે છે અને તેને પરપોષીઓ અથવા ગ્રાહકો માટે ઉપલબ્ધ બનાવે છે. શાકાહારી અથવા પ્રાથમિક ગ્રાહકો બીજા સ્થાને આવે છે, નાના માંસાહારી અથવા ગૌણ ગ્રાહકો ત્રીજા સ્થાને અને મોટા માંસાહારી અથવા તૃતીયક ગ્રાહકો ચોથું પોષણ સ્તર બનાવે છે (આકૃતિ 13.2).

આપણે જાણીએ છીએ કે આપણે જે ખોરાક ખાઈએ છીએ તે કામ કરવા માટે આપણને ઊર્જા પૂરી પાડવા માટે બળતણ તરીકે કાર્ય કરે છે. આમ, પર્યાવરણના વિવિધ ઘટકો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં સિસ્ટમના એક ઘટકથી બીજામાં ઊર્જાનો પ્રવાહ સામેલ હોય છે. જેમ આપણે અભ્યાસ કર્યો છે, સ્વયંપોષી સૂર્યપ્રકાશમાં હાજર ઊર્જાને પકડે છે અને તેને રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ ઊર્જા જીવંત વિશ્વની તમામ પ્રવૃત્તિઓને આધાર આપે છે. સ્વયંપોષીઓ પાસેથી, ઊર્જા પરપોષીઓ અને વિઘટકો તરફ જાય છે. જો કે, જેમ આપણે ‘ઊર્જાના સ્ત્રોતો’ પરના પાછલા પ્રકરણમાં જોયું છે, જ્યારે એક પ્રકારની ઊર્જાને બીજામાં બદલવામાં આવે છે, ત્યારે કેટલીક ઊર્જા પર્યાવરણમાં એવા સ્વરૂપોમાં ખોવાઈ જાય છે જેનો ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાતો નથી. પર્યાવરણના વિવિધ ઘટકો વચ્ચે ઊર્જાના પ્રવાહનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે અને તે જાણવા મળ્યું છે કે -

આકૃતિ 13.2 પોષણ સ્તરો

• એક સ્થળીય પરિવેશતંત્રમાં હરિત છોડ તેમની પાંદડીઓ પર પડતા સૂર્યપ્રકાશની ઊર્જાનો લગભગ $1 %$ ભાગ પકડે છે અને તેને ખોરાક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.

• જ્યારે હરિત છોડને પ્રાથમિક ગ્રાહકો દ્વારા ખાવામાં આવે છે, ત્યારે ઊર્જાનો એક મોટો ભાગ પર્યાવરણમાં ગરમી તરીકે ખોવાઈ જાય છે, કેટલીક માત્રા પાચનમાં અને કામ કરવામાં જાય છે અને બાકીનું વૃદ્ધિ અને પ્રજનન તરફ જાય છે. ખાધેલા ખોરાકનું સરેરાશ $10 %$ ભાગ તેના પોતાના શરીરમાં ફેરવાય છે અને ગ્રાહકોના આગલા સ્તર માટે ઉપલબ્ધ બને છે.

• તેથી, $10 %$ ને કાર્બનિક પદાર્થની સરેરાશ માત્રા તરીકે લઈ શકાય છે જે દરેક પગલા પર હાજર હોય છે અને ગ્રાહકોના આગલા સ્તર સુધી પહોંચે છે.

• કારણ કે આગલા સ્તરના ગ્રાહકો માટે ખૂબ ઓછી ઊર્જા ઉપલબ્ધ છે, ખોરાક સાંકળો સામાન્ય રીતે ફક્ત ત્રણ અથવા ચાર પગલાંઓની બનેલી હોય છે. દરેક પગલે ઊર્જાનું નુકસાન એટલું મોટું હોય છે કે ચાર પોષણ સ્તરો પછી ખૂબ ઓછી ઉપયોગી ઊર્જા બાકી રહે છે.

• સામાન્ય રીતે પરિવેશતંત્રના નીચલા પોષણ સ્તરો પર વ્યક્તિઓની સંખ્યા વધારે હોય છે, સૌથી વધુ સંખ્યા ઉત્પાદકોની હોય છે.

• ખોરાક સાંકળોની લંબાઈ અને જટિલતા ખૂબ જ બદલાય છે. દરેક સજીવ સામાન્ય રીતે બે અથવા વધુ અન્ય પ્રકારના સજીવો દ્વારા ખવાય છે જે બદલામાં અનેક અન્ય સજીવો દ્વારા ખવાય છે. તેથી સીધી રેખાની ખોરાક સાંકળને બદલે, સંબંધને શાખાઓવાળી રેખાઓની શ્રેણી તરીકે દર્શાવી શકાય છે જેને ખોરાક જાળ કહેવામાં આવે છે (આકૃતિ 13.3).

ઊર્જા પ્રવાહ આકૃતિ (આકૃતિ 13.4) પરથી, બે બાબતો સ્પષ્ટ થાય છે. પ્રથમ, ઊર્જાનો પ્રવાહ એકદિશીય છે. સ્વયંપોષીઓ દ્વારા પકડવામાં આવેલી ઊર્જા સૌર ઇનપુટ પર પાછી ફરતી નથી અને જે ઊર્જા શાકાહારીઓ તરફ જાય છે તે સ્વયંપોષીઓ પાસે પાછી આવતી નથી. જેમ તે વિવિધ પોષણ સ્તરો દ્વારા ક્રમિક રીતે આગળ વધે છે તે પહેલાના સ્તર માટે હવે ઉપલબ્ધ નથી. બીજું, દરેક સ્તરે ઊર્જાના નુકસાનને કારણે દરેક પોષણ સ્તરે ઉપલબ્ધ ઊર્જા ક્રમિક રીતે ઘટી જાય છે.

આકૃતિ 13.3 ખોરાક જાળ, જેમાં ઘણી ખોરાક સાંકળોનો સમાવેશ થાય છે

આકૃતિ 13.4 પરિવેશતંત્રમાં ઊર્જા પ્રવાહ દર્શાવતી આકૃતિ

ખોરાક સાંકળનો બીજો રસપ્રદ પાસો એ છે કે કેવી રીતે અજાણતાં કેટલાક હાનિકારક રસાયણો ખોરાક સાંકળ દ્વારા આપણા શરીરમાં પ્રવેશે છે. તમે ધોરણ IX માં વાંચ્યું છે કે પાણી કેવી રીતે પ્રદૂષિત થાય છે. એક કારણ એ છે કે આપણી પાકને રોગો અને કીટકોથી બચાવવા માટે અનેક કીટનાશકો અને અન્ય રસાયણોનો ઉપયોગ. આ રસાયણો ક્યાં તો માટીમાં ધોવાઈ જાય છે અથવા જળાશયોમાં જાય છે. માટીમાંથી, આ છોડ દ્વારા પાણી અને ખનિજો સાથે શોષવામાં આવે છે, અને જળાશયોમાંથી આ જલીય છોડ અને પ્રાણીઓ દ્વારા લેવામાં આવે છે. આ એક રસ્તો છે જેના દ્વારા તેઓ ખોરાક સાંકળમાં પ્રવેશે છે. કારણ કે આ રસાયણો વિઘટનશીલ નથી, આ દરેક પોષણ સ્તરે ક્રમિક રીતે સંચિત થાય છે. મનુષ્યો કોઈપણ ખોરાક સાંકળમાં ટોચના સ્તરે હોય છે, આ રસાયણોની મહત્તમ સાંદ્રતા આપણા શરીરમાં સંચિત થાય છે. આ ઘટનાને જૈવિક વિસ્તરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ જ કારણ છે કે આપણા ખોરાકના અનાજ જેવા કે ઘઉં અને ચોખા, શાકભાજી અને ફળો, અને માંસ પણ, કીટનાશક અવશેષોની વિવિધ માત્રા ધરાવે છે. તેમને હંમેશા ધોવાથી અથવા અન્ય માધ્યમોથી દૂર કરી શકાતા નથી.

પ્રવૃત્તિ 13.3

• તૈયાર ખાદ્ય પદાર્થોમાં કીટનાશકોના સ્તર વિશે અખબારી અહેવાલો આજકાલ ઘણીવાર જોવા મળે છે અને કેટલાક રાજ્યોએ આ ઉત્પાદનો પર પ્રતિબંધ મૂક્યો છે. જૂથોમાં આવા પ્રતિબંધોની જરૂરિયાત પર ચર્ચા કરો.
• તમે શું વિચારો છો કે આ ખાદ્ય પદાર્થોમાં કીટનાશકોનો સ્ત્રોત શું હશે? શું કીટનાશકો આ સ્ત્રોત દ્વારા અન્ય ખાદ્ય ઉત્પાદનો દ્વારા પણ આપણા શરીરમાં પ્રવેશી શકે?
• ચર્ચા કરો કે કીટનાશકોના આપણા સેવનને ઘટાડવા માટે કઈ પદ્ધતિઓ લાગુ કરી શકાય.

13.2 આપણી પ્રવૃત્તિઓ પર્યાવરણને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે?

આપણે પર્યાવરણનો અભિન્ન ભાગ છીએ. પર્યાવરણમાં થતા ફેરફારો આપણને પ્રભાવિત કરે છે અને આપણી પ્રવૃત્તિઓ આપણી આસપાસના પર્યાવરણને બદલે છે. આપણે ધોરણ IX માં પહેલેથી જ જોયું છે કે આપણી પ્રવૃત્તિઓ પર્યાવરણને કેવી રીતે પ્રદૂષિત કરે છે. આ પ્રકરણમાં, આપણે વિગતવાર બે પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ, એટલે કે, ઓઝોન સ્તરનો ઘટાડો અને કચરા નિકાલ પર નજર રાખીશું.

13.2.1 ઓઝોન સ્તર અને તે કેવી રીતે ઘટી રહ્યું છે

ઓઝોન $(O_3)$ એ ઓક્સિજનના ત્રણ અણુઓ દ્વારા રચાયેલું એક અણુ છે. જ્યારે $O_2$, જેને આપણે સામાન્ય રીતે ઓક્સિજન કહીએ છીએ, તે તમામ ઍરોબિક જીવન માટે આવશ્યક છે. ઓઝોન, એક ઘાતક જહર છે. જો કે, વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરે, ઓઝોન એક આવશ્યક કાર્ય કરે છે. તે સૂર્યના પરાબેંગી (UV) વિકિરણોથી પૃથ્વીની સપાટીને રક્ષણ આપે છે. આ વિકિરણ સજીવો માટે ખૂબ જ નુકસાનકારક છે, ઉદાહરણ તરીકે, તે મનુષ્યોમાં ત્વચાના કેન્સરનું કારણ બને છે તે જાણીતું છે.

વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરે ઓઝોન એ ઓક્સિજન $(O_2)$ અણુ પર કાર્ય કરતા UV વિકિરણનું ઉત્પાદન છે. ઉચ્ચ ઊર્જા UV વિકિરણ કેટલાક આણ્વીય ઓક્સિજન $(O_2)$ ને મુક્ત ઓક્સિજન $(O)$ અણુઓમાં વિભાજિત કરે છે. આ અણુઓ પછી આણ્વીય ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ઓઝોન બનાવે છે જેમ કે દર્શાવેલ છે-

$ \begin{gathered} O_2 \xrightarrow{uV} O+O \\ O+O_2 \underset{\text{ (ઓઝોન) }}{O_3} \end{gathered} $

વાતાવરણમાં ઓઝોનની માત્રા 1980 ના દાયકામાં તીવ્ર રીતે ઘટવાનું શરૂ થયું. આ ઘટાડો ક્લોરોફ્લોરોકાર્બન (CFCs) જેવા સંશ્લેષિત રસાયણો સાથે જોડાયેલો છે જેનો ઉપયોગ રેફ્રિજરન્ટ તરીકે અને અગ્નિશામકમાં થાય છે. 1987 માં, સંયુક્ત રાષ્ટ્ર પર્યાવરણ કાર્યક્રમ (UNEP) $CFC$ ઉત્પાદનને 1986 ના સ્તરે સ્થિર કરવા માટે કરાર કરવામાં સફળ ર