मृदा कार्बन में सूक्ष्मजीवों के स्रावों का बड़ा योगदान सामने आया

nature.com में प्रकाशित शोध ने उस दूसरे प्रमुख सूक्ष्मजीवी मार्ग की पहचान की है, जिसके जरिए कार्बन मिट्टी में प्रवेश करता है और उसमें बना रहता है। सूक्ष्मजीव केवल मृत कोशिकाओं के अवशेषों के जरिए योगदान नहीं देते; जीवित रहते हुए उनके द्वारा छोड़े गए पदार्थ भी तुलनीय मात्रा में कार्बन मुहैया करा सकते हैं और समान या अधिक दरों पर खनिज-संबद्ध जैविक कार्बन में शामिल हो सकते हैं।

यह निष्कर्ष चीन की कृषि-भूमि की मिट्टियों के अध्ययन से सामने आया, जिसमें शोधकर्ताओं ने बाह्यकोशिकीय बहुलकीय पदार्थों के उत्पादन को मापने के लिए समस्थानिक-अनुसरण तकनीक विकसित की। ये पदार्थ सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं के बाहर छोड़े जाते हैं और ऐसे मिश्रण बनाते हैं जिनमें शर्करा, प्रोटीन और अन्य जैविक बहुलक शामिल हो सकते हैं। इनकी बनावट को अक्सर श्लेष्मा जैसी बताया जाता है, लेकिन दीर्घकालिक मृदा कार्बन भंडारण में इनके महत्व को मृत-कोशिका अवशेषों की तुलना में कम स्पष्ट रूप से मापा गया है।

सूक्ष्मजीवी कार्बन चक्र का छूटा हुआ हिस्सा

मृदा जैविक कार्बन का निर्माण आंशिक रूप से वनस्पति सामग्री से होता है, लेकिन यह सामग्री जमीन में प्रवेश करने के बाद उसके साथ क्या होता है, यह तय करने में सूक्ष्मजीव मदद करते हैं। वे पौधों से प्राप्त कार्बन को संसाधित करते हैं और उसके कुछ हिस्से को सूक्ष्मजीवी कार्बन में बदल देते हैं। यह कार्बन मिट्टी में बना रह सकता है और जैविक पदार्थ के व्यापक भंडार का हिस्सा बन सकता है।

वैज्ञानिक यह स्थापित कर चुके हैं कि कोशिकीय अवशेष—सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं के मरने पर बचने वाले अवशेष—इस भंडारण में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं। नया काम एक कम विकसित प्रश्न पर केंद्रित है: मृत्यु से पहले कोशिका के बाहर छोड़े गए सूक्ष्मजीवी उत्पादों से कितना कार्बन मिलता है?

बाह्यकोशिकीय बहुलकीय पदार्थ इसका एक उत्तर देते हैं। सूक्ष्मजीव इन्हें बनाकर अपने आसपास छोड़ते हैं, जहां ये मिट्टी के कणों और खनिजों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। अध्ययन के परिणाम बताते हैं कि यह प्रक्रिया मृत कोशिकाओं के जरिए होने वाले कार्बन भंडारण की कोई मामूली पूरक प्रक्रिया नहीं है। सर्वेक्षण की गई मिट्टियों में बाह्यकोशिकीय पदार्थों का उत्पादन सूक्ष्मजीवी कोशिकीय अवशेषों के उत्पादन के बराबर था।

शोधकर्ताओं ने विभिन्न मिट्टियों में इन पदार्थों की प्रचुरता या उत्पादन और खनिज-संबद्ध जैविक कार्बन के बीच सांख्यिकीय संबंध भी पाया। यह संबंध अपने-आप में प्रक्रिया के हर चरण को स्थापित नहीं करता, लेकिन यह सूक्ष्मजीवी स्रावों और स्थायित्व के लिए महत्वपूर्ण माने जाने वाले मृदा कार्बन भंडारों में से एक के बीच संबंध की ओर संकेत करता है।

खनिज-बद्ध भंडारों तक कार्बन का अनुसरण

बाह्यकोशिकीय मार्ग की मात्रा निर्धारित करने के लिए शोधकर्ताओं ने ऑक्सीजन-18 युक्त पानी पर आधारित एक विधि विकसित की। ऑक्सीजन-18 ऑक्सीजन का ऐसा रूप है, जिसका जैविक प्रक्रियाओं के दौरान अनुसरण किया जा सकता है। उन्होंने इस विधि का इस्तेमाल चीन की कृषि मिट्टियों के राष्ट्रीय स्तर के सर्वेक्षण में किया, जिससे बाह्यकोशिकीय बहुलकीय पदार्थों के उत्पादन का आकलन किसी एक नियंत्रित नमूने के बजाय अनेक स्थलों पर किया जा सका।

अध्ययन में प्रयोगशाला के सूक्ष्म-पारिस्थितिकी तंत्र प्रयोग भी किए गए, जिनमें कार्बन-13 से चिह्नित कार्बन का इस्तेमाल किया गया। इससे बाह्यकोशिकीय बहुलकीय पदार्थों से उत्पन्न कार्बन का अनुसरण करना और यह निर्धारित करना संभव हुआ कि वह खनिज-संबद्ध जैविक कार्बन भंडार में पहुंचा या नहीं।

इन प्रयोगों से पता चला कि सूक्ष्मजीवी पदार्थों से प्राप्त कार्बन खनिज-संबद्ध भंडार में उन दरों पर पहुंचा, जो सूक्ष्मजीवी कोशिकीय अवशेषों के लिए मापी गई दरों के बराबर थीं और कुछ मामलों में उनसे अधिक थीं। यह परिणाम इस दावे को मजबूत करता है कि सूक्ष्मजीवी स्राव मिट्टी के पर्यावरण में केवल अस्थायी पदार्थ नहीं हैं। वे खनिजों से जुड़े कार्बन अंश का हिस्सा बन सकते हैं, जहां जैविक पदार्थ ऐसे रूप में रहता है जो मृदा कार्बन संचय के लिए प्रासंगिक है।

यह निष्कर्ष क्यों महत्वपूर्ण है

खनिज-संबद्ध जैविक कार्बन मिट्टी में कार्बन के प्रमुख गंतव्यों में से एक है। यह समझना महत्वपूर्ण है कि कार्बन इस भंडार तक कैसे पहुंचता है, क्योंकि यही मार्ग तय करता है कि शोधकर्ता मृदा कार्बन में होने वाले बदलावों की व्याख्या कैसे करते हैं और सूक्ष्मजीवी समुदायों के प्रभाव का आकलन कैसे करते हैं।

यह काम सूक्ष्मजीवी कार्बन प्रसंस्करण की तस्वीर का विस्तार करता है। केवल मृत कोशिकाओं पर ध्यान देने से जीवित सूक्ष्मजीवों द्वारा छोड़ा गया कार्बन नजरअंदाज हो जाता, जबकि अध्ययन से संकेत मिलता है कि यह बाह्यकोशिकीय योगदान भी उतना ही महत्वपूर्ण हो सकता है। इसलिए ये निष्कर्ष यह समझाने का एक तंत्र प्रदान करते हैं कि सूक्ष्मजीवी समुदाय मिट्टी में कार्बन की आवाजाही और उसके बने रहने को कैसे प्रभावित करते हैं।

ये परिणाम वैश्विक बदलाव के प्रति मृदा कार्बन की प्रतिक्रिया पर शोध को बेहतर बनाने में भी मदद कर सकते हैं। सूक्ष्मजीवी गतिविधि को बदलने वाली परिस्थितियां न केवल कोशिकीय अवशेषों के निर्माण, बल्कि बाह्यकोशिकीय बहुलकीय पदार्थों के उत्सर्जन और उनके भाग्य को भी प्रभावित कर सकती हैं। अध्ययन बाह्यकोशिकीय मार्ग को कोशिकीय अवशेषों के विकल्प के रूप में प्रस्तुत नहीं करता। इसके बजाय, यह दोनों को ऐसे महत्वपूर्ण मार्गों के रूप में पहचानता है, जिनके जरिए सूक्ष्मजीवी प्रसंस्करण खनिज-संबद्ध मृदा कार्बन में योगदान दे सकता है।