పర్యావరణ జలధర్మశాస్త్రం
"పర్యావరణ జలధర్మ శాస్త్రం"' (గ్రీకులో , "ఇకోస్" , అంటే "గృహము", " హైడోర్" , అంటే "నీరు", "-లాజియా" ) అంటే నీరు, పర్యావరణ వ్యవస్థల మధ్య గల పరస్పర చర్యలను అధ్యయనం చేసే శాస్త్రం. ఈ పరస్పర చర్యలు జల సముదాయాలైన నదులు, సరస్సుల మధ్యగానీ, లేదా భూమిపై ఉన్న అడవులు, ఎడారులు, భూమిపై నెలకొని ఉన్న ఇతర పర్యావరణ వ్యవస్థల నడుమగానీ జరుగుతాయి. బాష్పోత్సేకం, మొక్కలలో జల వినియోగం, నీటి లభ్యతకు అనుగుణంగా జీవులలో కలిగే మార్పులు, ప్రవాహాలపై, వాటి పని విధానాలపై వృక్ష సముదాయపు ప్రభావం, పర్యావరణ ప్రక్రియకు, జల పరిణామ చక్రానికి నడుమ జరిగే పునర్వ్యాప్తి వంటి విషయాలు పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్రంలో పరిశోధనాంశాలుగా ఉంటాయి.
జల పరిణామ చక్రంనేల మీద, నేల పైన, నేల కింద గల నిరంతర నీటి కదలికల గురించి వివరిస్తుంది. ఈ కదలిక పర్యావరణ వ్యవస్థల కారణంగా వివిధ సందర్భాలలో మారుతూ ఉంటుంది. మొక్కల్లో జరిగే బాష్పోత్సేకము వలన వాతావరణంలో పెద్ద మొత్తంలో నీరు చేరుతుంది. నీరు నేలపై ప్రవహిస్తున్నపుడు అది వృక్ష సముదాయం వలన ప్రభావితమవుతుంది. నదీ ప్రవాహ మార్గాలు కూడా, అవి వృక్ష సముదాయాల గుండా ప్రవహిస్తున్నపుడు, వాటి వలన రూపొందుతాయి.
పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్రఙ్ఞులు భూమికి సంబంధించిన, నీటికి సంబంధించిన వ్యవస్థలను రెండింటినీ అధ్యయనం చేస్తారు. భూ సంబంధిత పర్యావరణ వ్యవస్థలలో (అడవులు, ఎడారులు, సవానా గడ్డి భూములు వంటివి), వృక్షసముదాయానికి, భూ ఉపరితలానికి మధ్య జరిగే పరస్పర చర్యలు, వ్యాడోస్ జోన్, భూగర్భ జలం ప్రధానమైన అంశాలుగా ఉంటాయి. నీటికి సంబంధించిన పర్యావరణ వ్యవస్థలలో (నదులు, వాగులు, సరస్సులు, బురద నేలల వంటివి), నీటి రసాయన స్థితి, భూస్వరూప శాస్త్రం, జల ధర్మశాస్త్రం, ఆయా వ్యవస్థల నిర్మాణంపై, విధులపై ఏ విధంగా ప్రభావాన్ని చూపుతాయనేది ప్రధాన అంశాలుగా ఉంటాయి.
పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్ర మూల సూత్రాలను మూడు అంశీభూతాలుగా వివరించవచ్చు:
వారి వ్యక్తీకరణను ఈ పరిశీలించదగిన పరికల్పన (జలేవ్‌స్కీ మొదలైన వారు, 1997) లో చూడవచ్చు:
మొక్కల శరీర ధర్మ శాస్త్రం నీటి లభ్యతపై ప్రత్యక్షంగా సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుందనేది పర్యావరణ జలధర్మ శాస్త్రపు ప్రాథమిక సూత్రం. వర్షాధార అడవులలో వలే ఎక్కడైతే నీరు తగినంతగా లభ్యమవుతుందో, అక్కడ మొక్కల పెరుగుదల పోషక పదార్థాల లభ్యతపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆఫ్రికాలోని సవనా గడ్డి భూముల వంటి తగినంత నీటి లభ్యత లేని ప్రాంతాలలో, అక్కడి వృక్ష సముదాయంలోని రకాలు, వాటి విస్తరణ, అవి నేల నుండి గ్రహించగలిగిన నీటి మొత్తంపై ప్రత్యక్షంగా ఆధారపడి ఉంటాయి. నేల నుండి నీరు తగినంతగా లభించక పోయినట్లయితే, అప్పుడు నీటి ఒత్తిడి పరిస్థితులు ఏర్పడతాయి. నీటి ఒత్తిడి పరిస్థితులలో మొక్కలు పత్ర రంధ్రాలను మూసివేయడం లాంటి అనేక ప్రతిస్పందనల ద్వారా బాష్పోత్సేకాన్ని, కిరణజన్య సంయోగ క్రియను తగ్గించుకుంటాయి. ఆవరణలోని నీటి యొక్క చలనంలో తగ్గుదల, కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ వెల్లువ, చుట్టూ ఉన్నశీతోష్ణ స్థితిపైన, వాతావరణం పైనా ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.
నేలలోని తేమ అనే పదం వ్యాడోస్ జోన్లో ఉన్న నీటి మొత్తాన్ని గురించి వివరించడానికి, లేదా నేల దిగువ భాగంలోని అసంతృప్త భాగాన్ని గురించి వివరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. సంక్లిష్టమైన జీవ సంబంధిత ప్రక్రియలను నిర్వహించడం కోసం మొక్కలు ఈ నీటిపై ఆధారపడతాయి. అందువలన నేల లోని తేమ అనేది పర్యావరణ జల ధర్మశాస్త్రపు అధ్యయనంలో ఒక భాగమైంది. నేలలోని తేమ అనేదానిని సాధారణంగా నీటి అంశగానూ, formula_1, లేదా సంతృప్త స్థితిగానూ వివరిస్తారుformula_2. సమీకరణం ద్వారా ఈ పదాలు సచ్ఛిద్రతతో formula_3 సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటాయిformula_4. కాల గతిలో నేలలోని తేమలో వచ్చే మార్పులను నేలలోని తేమ యొక్క గతిశీలత అంటారు.
పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్రం, తాత్కాలిక (కాలము), ప్రాదేశిక (స్థలం) సంబంధాల యోచనలకు కూడా ప్రాముఖ్యతను ఇస్తుంది. జలధర్మ శాస్త్రం ప్రత్యేకించి, నీటి ఆవిరి చల్లబడి నీరుగా మారే సమయాలను, కాలగతిలో ఒక పర్యావరణ వ్యవస్థ పరిణామం చెందడానికి కీలకమైన కారకంగా గుర్తిస్తుంది. ఉదాహరణకు మధ్యధరా ప్రాంతంలోని భూతల ప్రకృతి దృశ్యం పొడిగా ఉండే వేసవులతో, తడిగా ఉండే శీతకాలాలతో ఉంటుంది. వేసవికాలం వృక్ష సముదాయం వృద్ధి చెందే కాలమయినట్టయితే, సంవత్సరమంతటా బాష్పోత్సేకం మధ్యమస్థాయిలో ఉన్నప్పటికీ, తరచుగా నీటి ఒత్తిడి ఎదురవుతుంది. ఈ ప్రాంతాల్లోని పర్యావరణ వ్యవస్థ, శీతకాలంలో నీటి లభ్యత ఎక్కువగా ఉన్నట్లయితే, నీటిని ఎక్కువగా గ్రహించగల గడ్డి జాతులకు సహకరించే విధంగానూ, వేసవిలో నీటి లభ్యత తక్కువగా ఉన్నట్లయితే, కరువును తట్టుకొని, నీటిని తక్కువగా గ్రహించే చెట్లకు సహకరించే విధంగానూ సంక్లిష్టమైన పద్ధతిలో రూపొంది ఉంటుంది.
పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్రం, మొక్కల ప్రాదేశిక విస్తరణ వెనుక గల జలసంచలన కారకాలను కూడా పరిగణనలోనికి తీసుకుంటుంది. మొక్కలకు అనుకూలించే ప్రదేశాలను, వాటి ప్రాదేశిక నిర్వహణను, నీటి లభ్యతను బట్టి పరోక్షంగా నిర్ణయిస్తారు. నేలలో తేమ తక్కువగా ఉండే పర్యావరణ వ్యవస్థలలో పెరిగే చెట్లు, బాగా నీరు దొరికే ప్రాంతాలలోని చెట్లకంటే ఒకదానికొకటి దూరదూరంగా ఉంటాయి.
ఒక భూతల ప్రకృతి దృశ్యం వద్ద గల జల సంతులనం పర్యావరణ జల ధర్మ శాస్త్రంలో ఒక ప్రాథమిక సమీకరణం. నేలలోనికి ప్రవేశించిన నీటి మొత్తం; నేల నుండి బయటికి పోయే నీటి మొత్తం, నేలలో నిలువ ఉన్న నీటి మొత్తాల కూడికకు సమానం కావాలని జల సంతులనం చెపుతుంది. నీటి సంతులనంలో నాలుగు ముఖ్యమైన కారకాలు ఉన్నాయి: అవి ఆవిరులను చల్లబరిచి నేలలోనికి వ్యాపింపచేయడం, నీరు తిరిగి ఆవిరై వాతావరణంలో కలవడం, నేలలోని లోతైన ప్రాంతాలకు నీరు కారడం వల్ల అది మొక్కలకు అందుబాటులో లేకపోవడం, భూ ఉపరితలం నుంచి నీరు దూరంగా పోవడం. దీనిని ఈ సమీకరణం ద్వారా వివరిస్తారు:
formula_5
సమీకరణలో ఎడమ వైపు ఉంచబడిన పదాలు వేళ్ళు పెరిగే ప్రాంతంలోని మొత్తం నీటిని గురించి వివరిస్తాయి. ఈ నీరు వృక్ష సముదాయానికి అందుబాటులో ఉంటుంది. దీని ఘన పరిమాణం నేల సచ్చిద్రతకు సమానంగా ఉండి (formula_3), దాని సంతృప్త స్థితి (formula_7) తోనూ, మొక్కల వేళ్ళ లోతుతోనూ హెచ్చింపబడుతుంది (formula_8). ఈ భేదాత్మక సమీకరణం formula_9 కాల గతిలో నేల ఏ విధంగా తన సంతృప్త స్థితిని మార్చుకుంటుందన్న విషయాన్ని వివరిస్తుంది. కుడి వైపు ఉన్న పదాలు వర్ష పాతపు రేటు (formula_10) ను నిలుపుదల (formula_11) ను, దూరంగా పోవడా (formula_12) న్ని, నీరు తిరిగి గాలిలో ఆవిరిగా చేరడా (formula_13) న్ని, కారిపోవడా (formula_14) న్ని వివరిస్తాయి. వీటిని ప్రతి రోజు మిల్లీమీటర్ల లెక్కన సూచిస్తారు (మిమి/రోజు). దూరంగా పోవడం, కారిపోవడాలు ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో నేల యొక్క సంతృప్త స్థితిపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి.
ఈ సమీకరణాన్ని పరిష్కరించడం కోసం నేల లోని తేమ ఆవిరై తిరిగి గాలిలోకి చేరే రేటును గురించి తప్పక తెలుసుకోవాలి. తేమను తిరిగి ఆవిరిగా మార్చి గాలిలోనికి చేర్చడమనేది నేల యొక్క విధి. ఈ నమూనాను సాధారణంగా ఒక నిర్దిష్ట సంతృప్త స్థితి కంటే హెచ్చు స్థితిని వివరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. నీరు ఆవిరిగా మారడమనేది అందుబాటులో ఉన్న సూర్యరశ్మి వంటి శీతోష్ణస్థితి కారకాలపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. నేలలోని తేమ, సంతృప్త స్థితి కంటే తక్కువ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, అది ఆవిరై తిరిగి గాలిలో కలవడంపై నియంత్రణలను విధిస్తుంది. వృక్ష సముదాయం ఇక ఎక్కువ కాలం నీటిని గ్రహించలేని స్థితికి చేరాక ఇలా చేయడం తగ్గిపోతుంది. నేల ఈ స్థాయికి చేరడాన్ని "శాశ్వతంగా వాడిపోయే స్థితి"గా పిలుస్తారు. ఈ పదం గందరగోళమైనది. ఎందుకంటే చాలా జాతులు వాస్తవంగా "వాడి"పోవు.