वृहद् पादपों और जानवरों के अलावा, सूक्ष्मजीव इस पृथ्वी पर जैविक तंत्रों के प्रमुख घटक हैं। क्या आपको याद है कि कक्षा ग्यारह में आपने जीवित जीवों की विविधता के बारे में पढ़ा था? क्या आप याद कर सकते हैं कि जीवित जीवों के कौन-से जगत सूक्ष्मजीवों को सम्मिलित करते हैं? कौन-से केवल सूक्ष्मदर्शी हैं? सूक्ष्मजीव हर जगह मौजूद हैं – मिट्टी में, पानी में, वायु में, हमारे शरीर के भीतर और अन्य जानवरों तथा पादपों के शरीर में भी। वे ऐसे स्थानों पर भी मौजूद हैं जहाँ कोई अन्य जीवन-रूप संभवतः अस्तित्व में नहीं आ सकता – जैसे ज्वालामुखीय झरनों (तापीय छिद्रों) के भीतर गहराई में जहाँ तापमान 1000°C तक हो सकता है, मिट्टी की गहराई में, कई मीटर मोटी बर्फ की परतों के नीचे और अत्यधिक अम्लीय वातावरण में। सूक्ष्मजीव विविध हैं – प्रोटोजोआ, जीवाणु, कवक और सूक्ष्म पादप एवं प्राणु वायरस, वायरॉयड और प्रायन्स जो प्रोटीनयुक्त संक्रामक एजेंट हैं। कुछ सूक्ष्मजीव आकृति 10.1 और 10.2 में दिखाए गए हैं।

आकृति 10.1 जीवाणु: (a) छड़ाकार, 1500X आवर्धित; (b) गोलाकार, 1500X आवर्धित; (c) एक छड़ाकार जीवाणु जिसमें कशाएँ दिख रही हैं, 50,000X आवर्धित

आकृति 10.2 वायरस: (क) एक बैक्टीरियोफेज; (ख) एडेनोवायरस जो श्वसन संक्रमण का कारण बनता है; (ग) छड़ाकार तम्बाकू मोज़ेक वायरस (TMV)। लगभग 1,00,000–1,50,000X तक आवर्धित

आकृति 10.3 (क) पेट्री डिश में बढ़ते हुए जीवाणुओं के कॉलोनी; (ख) पेट्री डिश में बढ़ता हुआ कवक कॉलोनी

जीवाणु जैसे सूक्ष्मजीव और कई कवक पोषक माध्यम पर पाले जा सकते हैं ताकि वे कॉलोनियाँ बना सकें (आकृति 10.3), जिन्हें नग्न आँखों से देखा जा सकता है। ऐसे संवर्धन सूक्ष्मजीवों पर अध्ययन में उपयोगी होते हैं।

अध्याय 8 में आपने पढ़ा है कि सूक्ष्मजीव मनुष्यों में बड़ी संख्या में रोगों का कारण बनते हैं। वे पशुओं और पौधों में भी रोग उत्पन्न करते हैं। लेकिन इससे आपको यह नहीं सोचना चाहिए कि सभी सूक्ष्मजीव हानिकारक हैं; कई सूक्ष्मजीव मनुष्य के लिए विविध प्रकार से उपयोगी हैं। मानव कल्याण में सूक्ष्मजीवों के कुछ सबसे महत्वपूर्ण योगदानों की चर्चा इस अध्याय में की गई है।

10.1 घरेलू उत्पादों में सूक्ष्मजीव

आप आश्चर्यचकित होंगे यह जानकर कि हम रोज़ाना सूक्ष्मजीवों या उनसे प्राप्त उत्पादों का उपयोग करते हैं। एक सामान्य उदाहरण है दूध से दही बनाना। लैक्टोबेसिलस और अन्य सूक्ष्मजीव जिन्हें सामान्यतः लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया (LAB) कहा जाता है, दूध में विकसित होते हैं और उसे दही में बदल देते हैं। विकास के दौरान, LAB अम्ल उत्पन्न करते हैं जो दूध के प्रोटीन को जमाते हैं और आंशिक रूप से पचाते हैं। ताज़ा दूध में थोड़ी मात्रा में दही डाला जाता है जिसे उत्प्रेरक या स्टार्टर कहा जाता है और जिसमें लाखों LAB होते हैं, जो उपयुक्त तापमान पर गुणा करते हैं, इस प्रकार दूध को दही में बदल देते हैं, जो विटामिन B12 बढ़ाकर इसकी पोषण संबंधी गुणवत्ता को भी बेहतर बनाता है। हमारे पेट में भी, LAB रोग पैदा करने वाले सूक्ष्मजीवों को रोकने में बहुत लाभकारी भूमिका निभाते हैं।

आटा, जिसका उपयोग डोसा और इडली जैसे खाद्य पदार्थों को बनाने के लिए किया जाता है, उसे भी जीवाणुओं द्वारा किण्वित किया जाता है। आटे की फूली हुई उपस्थिति CO2 गैस के उत्पादन के कारण होती है। क्या आप बता सकते हैं कि CO2 के निर्माण के परिणामस्वरूप कौन सा चयापचय पथ चल रहा है? आपको क्या लगता है कि इन किण्वनों के लिए जीवाणु कहाँ से आते हैं? इसी प्रकार, ब्रेड बनाने के लिए प्रयुक्त आटे को बेकर’s यीस्ट (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग करके किण्वित किया जाता है। कई पारंपरिक पेय और खाद्य पदार्थ भी सूक्ष्मजीवों द्वारा किण्वन से बनाए जाते हैं। ‘ताड़ी’, दक्षिण भारत के कुछ हिस्सों का एक पारंपरिक पेय, ताड़ के पेड़ों से निकलने वाले रस को किण्वित करके बनाया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग मछली, सोयाबीन और बांस की कोपलों को किण्वित करके खाद्य पदार्थ बनाने के लिए भी किया जाता है। चीज़, सबसे पुराने खाद्य पदार्थों में से एक है जिसमें सूक्ष्मजीवों का उपयोग किया गया था। चीज़ की विभिन्न किस्में उनकी विशिष्ट बनावट, स्वाद और सुगंध से पहचानी जाती हैं, जिनकी विशिष्टता प्रयुक्त सूक्ष्मजीवों से आती है। उदाहरण के लिए, ‘स्विस चीज़’ में बड़े छेद एक जीवाणु Propionibacterium sharmanii द्वारा बड़ी मात्रा में CO2 के उत्पादन के कारण होते हैं। ‘रॉकफोर्ट चीज़’ को उन पर एक विशिष्ट कवक उगाकर पकाया जाता है, जो उन्हें एक विशेष स्वाद देता है।

10.2 उद्योगिक उत्पादों में सूक्ष्मजीव

उद्योग में भी, सूक्ष्मजीवों का उपयोग मनुष्यों के लिए मूल्यवान कई उत्पादों के संश्लेषण के लिए किया जाता है। पेय और प्रतिजैविक कुछ उदाहरण हैं। औद्योगिक स्तर पर उत्पादन के लिए सूक्ष्मजीवों को बहुत बड़े पात्रों, जिन्हें फरमेंटर (Figure 10.4) कहा जाता है, में उगाना पड़ता है।

चित्र 10.4 किण्वक (फरमेंटर्स)

10.2.1 किण्वित पेय

विशेषकर खमीर (यीस्ट) का उपयोग प्राचीन काल से वाइन, बीयर, व्हिस्की, ब्रांडी या रम जैसे पेय बनाने के लिए किया जाता रहा है। इस उद्देश्य के लिए वही खमीर Saccharomyces cerevisiae, जो रोटी बनाने में प्रयुक्त होता है और सामान्यतः ब्रुअर’s यीस्ट कहलाता है, का उपयोग माल्ट किए गए अनाजों और फलों के रसों को किण्वित कर इथेनॉल उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। क्या आप याद कर सकते हैं वे उपापचयी अभिक्रियाएँ जिनसे खमीर द्वारा इथेनॉल बनता है? किण्वन के लिए प्रयुक्त कच्चे माल के प्रकार और प्रक्रिया के प्रकार (आसवन के साथ या बिना आसवन) के आधार पर विभिन्न प्रकार की मादक पेय प्राप्त होती हैं। वाइन और बीयर बिना आसवन के बनाए जाते हैं, जबकि व्हिस्की, ब्रांडी और रम किण्वित सरबत के आसवन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। एक किण्वन संयंत्र का फोटोग्राफ चित्र 10.5 में दिखाया गया है।

चित्र 10.5 किण्वन संयंत्र

10.2.2 प्रतिजैविक (एंटीबायोटिक्स)

सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित एंटीबायोटिकों को बीसवीं सदी की सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक माना जाता है और इन्होंने मानव समाज की भलाई में बहुत बड़ा योगदान दिया है। ‘एंटी’ एक ग्रीक शब्द है जिसका अर्थ है ‘विरुद्ध’, और ‘बायो’ का अर्थ है ‘जीवन’, साथ में इनका अर्थ होता है ‘जीवन के विरुद्ध’ (रोग पैदा करने वाले जीवों के संदर्भ में); जबकि मनुष्यों के संदर्भ में ये ‘जीवन के पक्ष में’ होते हैं, विरुद्ध नहीं। एंटीबायोटिक रासायनिक पदार्थ होते हैं, जो कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित होते हैं और अन्य (रोग पैदा करने वाले) सूक्ष्मजीवों को मार सकते हैं या उनकी वृद्धि को रोक सकते हैं।

आप सामान्य रूप से प्रयुक्त एंटीबायोटिक पेनिसिलिन से परिचित हैं। क्या आप जानते हैं कि पेनिसिलिन पहली खोजी गई एंटीबायोटिक थी, और यह एक संयोग से हुई खोज थी? अलेक्जेंडर फ्लेमिंग स्टेफिलोकोकी बैक्टीरिया पर काम करते समय, एक बार उन्होंने देखा कि उनकी एक अधुली हुई कल्चर प्लेट में एक फफूंद उग आया है जिसके आसपास स्टेफिलोकोकी नहीं बढ़ पा रहे थे। उन्होंने पाया कि यह फफूंद द्वारा उत्पादित एक रसायन के कारण था और उन्होंने इसे उस फफूंद Penicillium notatum के नाम पर पेनिसिलिन नाम दिया। हालांकि, इसकी पूरी क्षमता एक प्रभावी एंटीबायोटिक के रूप में बहुत बाद में अर्नेस्ट चेन और हावर्ड फ्लोरी द्वारा स्थापित की गई। इस एंटीबायोटिक का व्यापक रूप से द्वितीय विश्व युद्ध में घायल हुए अमेरिकी सैनिकों के इलाज में उपयोग किया गया। फ्लेमिंग, चेन और फ्लोरी को इस खोज के लिए 1945 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

पेनिसिलिन के बाद, अन्य एंटीबायोटिक्स को भी अन्य सूक्ष्मजीवों से शुद्ध किया गया। क्या आप कुछ अन्य एंटीबायोटिक्स के नाम बता सकते हैं और उनके स्रोतों का पता लगा सकते हैं? एंटीबायोटिक्स ने प्लेग, काली खांसी (काली खांसी), डिप्थीरिया (गल घोटू) और कुष्ठ रोग (कुष्ठ रोग) जैसी घातक बीमारियों के इलाज की हमारी क्षमता को बहुत बेहतर बना दिया है, जो पहले दुनिया भर में लाखों लोगों की जान लेती थीं। आज, हम एंटीबायोटिक्स के बिना एक दुनिया की कल्पना नहीं कर सकते।

10.2.3 रसायन, एंजाइम और अन्य जैव सक्रिय अणु

सूक्ष्मजीवों का उपयोग कार्बनिक अम्ल, अल्कोहल और एंजाइम जैसे कुछ रसायनों के वाणिज्यिक और औद्योगिक उत्पादन के लिए भी किया जाता है। अम्ल उत्पादकों के उदाहरण हैं Aspergillus niger (एक कवक) सिट्रिक अम्ल का, Acetobacter aceti (एक जीवाणु) एसिटिक अम्ल का; Clostridium butylicum (एक जीवाणु) ब्यूटिरिक अम्ल का और Lactobacillus (एक जीवाणु) लैक्टिक अम्ल का।

खमीर (Saccharomyces cerevisiae) का उपयोग एथेनॉल के वाणिज्यिक उत्पादन के लिए किया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग एंजाइमों के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। लाइपेसेज़ डिटर्जेंट फॉर्मूलेशन में उपयोग किए जाते हैं और कपड़ों से तैलीय दाग हटाने में सहायक होते हैं। आपने ध्यान दिया होगा कि बाजार से खरीदे गए बोतलबंद फलों के रस घर पर बनाए गए रसों की तुलना में अधिक साफ होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बोतलबंद रसों को पेक्टिनेस और प्रोटिएस के उपयोग से स्पष्ट किया जाता है। Streptococcus जीवाणु द्वारा उत्पादित और जेनेटिक इंजीनियरिंग द्वारा संशोधित स्ट्रेप्टोकाइनेज़ का उपयोग मायोकार्डियल इन्फार्क्शन के कारण हृदयाघात से पीड़ित रोगियों के रक्त वाहिकाओं से थक्के हटाने के लिए ‘क्लॉट बस्टर’ के रूप में किया जाता है।

एक और जैविक सक्रिय अणु, साइक्लोस्पोरिन A, जिसे अंग प्रत्यारोपण के रोगियों में प्रतिरक्षा-दमनकारी एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है, कवक ट्राइकोडर्मा पॉलीस्पोरम द्वारा उत्पादित होता है। खमीर मोनास्कस पर्प्यूरियस द्वारा उत्पादित स्टेटिन्स को रक्त-कोलेस्ट्रॉल घटाने वाले एजेंटों के रूप में व्यावसायिक रूप से बेचा जाता है। यह कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण के लिए उत्तरदायी एंजाइम की प्रतिस्पर्धात्मक अवरोधन द्वारा कार्य करता है।

10.3 सीवेज उपचार में सूक्ष्मजीव

हम जानते हैं कि शहरों और कस्बों में हर रोज़ बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है। इस अपशिष्ट जल का एक प्रमुख घटक मानव मल है। इस नगरीय अपशिष्ट जल को सीवेज भी कहा जाता है। इसमें बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ और सूक्ष्मजीव होते हैं, जिनमें से कई रोगजनक हैं। क्या आपने कभी सोचा है कि इस विशाल मात्रा वाले सीवेज या शहरी अपशिष्ट जल का निपटान रोज़ कहाँ किया जाता है? इसे सीधे नदियों और धाराओं जैसे प्राकृतिक जल निकायों में नहीं छोड़ा जा सकता — आप समझ सकते हैं क्यों। निपटान से पहले, इसलिए, सीवेज को सीवेज उपचार संयंत्रों (STPs) में उपचारित किया जाता है ताकि यह कम प्रदूषणकारी हो जाए। अपशिष्ट जल का उपचार सीवेज में स्वाभाविक रूप से मौजूद विषमपोषी सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाता है। यह उपचार दो चरणों में किया जाता है:

चित्र 10.6 द्वितीयक उपचार

प्राथमिक उपचार: ये उपचरण चरण मुख्यतः छानने और तलछट बैठाने के माध्यम से सीवेज से बड़े और छोटे कणों को भौतिक रूप से हटाने से जुड़े होते हैं। इन्हें चरणों में हटाया जाता है; प्रारंभ में, तैरती हुई मलबे को क्रमिक छानने द्वारा हटाया जाता है। फिर गिट्टी (मिट्टी और छोटे कंकड़) को तलछट बैठाकर हटाया जाता है। सभी ठोस पदार्थ जो बैठ जाते हैं वे प्राथमिक स्लज बनाते हैं, और ऊपर का साफ़ तरल अपशिष्ट (एफ्लुएंट) बनता है। प्राथमिक बसने वाले टैंक से निकलने वाले अपशिष्ट को द्वितीयक उपचार के लिए ले जाया जाता है। द्वितीयक उपचार या जैविक उपचार: प्राथमिक अपशिष्ट को बड़े वातन टैंकों (चित्र 10.6) में डाला जाता है जहाँ इसे यांत्रिक रूप से लगातार हिलाया जाता है और इसमें हवा पंप की जाती है। इससे उपयोगी ऐरोबिक सूक्ष्मजीवों की झागदार गुच्छों (फ्लॉक्स) में प्रबल वृद्धि होती है (बैक्टीरिया के द्रव्यमान जो कवक की तंतुओं से जुड़कर जालीनुमा संरचनाएँ बनाते हैं)। बढ़ते समय ये सूक्ष्मजीव अपशिष्ट में उपस्थित कार्बनिक पदार्थ का अधिकांश भाग उपभोग कर लेते हैं। इससे अपशिष्ट का BOD (जैव रासायनिक ऑक्सीजन माँग) काफी कम हो जाता है। BOD उस ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाता है जो एक लीटर पानी में उपस्थित सभी कार्बनिक पदार्थ को बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत करने में खर्च होगी। सीवेज जल को तब तक उपचारित किया जाता है जब तक BOD घट न जाए। BOD परीक्षण जल के नमूने में सूक्ष्मजीवों द्वारा ऑक्सीजन के उपयोग की दर को मापता है और इस प्रकार अप्रत्यक्ष रूप से BOD जल में उपस्थित कार्बनिक पदार्थ की माप है। अपशिष्ट जल का BOD जितना अधिक होगा, उसकी प्रदूषण क्षमता उतनी ही अधिक होगी।

एक बार जब सीवेज या अपशिष्ट जल का BOD काफी हद तक कम हो जाता है, तो इस अपशिष्ट को एक बसने वाले टैंक में भेजा जाता है जहाँ जीवाणु ‘फ्लॉक’ को तलछट बनने दिया जाता है। इस तलछट को सक्रिय कीचड़ कहा जाता है। सक्रिय कीचड़ का एक छोटा भाग वापस एरेशन टैंक में पंप किया जाता है ताकि यह इनोकुलम का काम कर सके। कीचड़ का शेष बड़ा भाग बड़े टैंकों में पंप किया जाता है जिन्हें अनऑक्सिक कीचड़ डाइजेस्टर कहा जाता है। यहाँ अन्य प्रकार के जीवाणु, जो अनऑक्सिक रूप से वृद्धि करते हैं, कीचड़ में मौजूद जीवाणुओं और कवकों को पचाते हैं। इस पाचन के दौरान जीवाणु गैसों के मिश्रण जैसे मीथेन, हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करते हैं। ये गैसें बायोगैस बनाती हैं और ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग की जा सकती हैं क्योंकि यह ज्वलनशील है।

द्वितीयक उपचार संयंत्र से निकलने वाला अपशिष्ट प्रायः नदियों और धाराओं जैसे प्राकृतिक जल निकायों में छोड़ा जाता है। ऐसे संयंत्र का एक हवाई दृश्य चित्र 10.7 में दिखाया गया है।

आप समझ सकते हैं कि कैसे सूक्ष्मजीव प्रतिदिन विश्व भर में लाखों गैलन अपशिष्ट जल के उपचार में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। यह पद्धति पिछली एक सदी से अधिक समय से दुनिया के लगभग सभी भागों में प्रचलित है। आज तक कोई भी मानव-निर्मित तकनीक सीवेज के सूक्ष्मजीवीय उपचार से मुकाबला नहीं कर पाई है।

चित्र 10.7 एक सीवेज संयंत्र का हवाई दृश्य

आप जानते हैं कि बढ़ते शहरीकरण के कारण, अब पहले की तुलना में बहुत अधिक मात्रा में सीवेज उत्पन्न हो रहा है। हालांकि, इतनी बड़ी मात्रा को संसाधित करने के लिए सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट्स की संख्या पर्याप्त रूप से नहीं बढ़ी है। इसलिए अक्सर अनुपचारित सीवेज सीधे नदियों में बहा दिया जाता है, जिससे उनका प्रदूषण होता है और जलजनित रोगों में वृद्धि होती है।

पर्यावरण और वन मंत्रालय ने हमारे देश की इन प्रमुख नदियों को प्रदूषण से बचाने के लिए गंगा एक्शन प्लान और यमुना एक्शन प्लान शुरू किए हैं। इन योजनाओं के तहत, बड़ी संख्या में सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट्स बनाने का प्रस्ताव है ताकि नदियों में केवल उपचारित सीवेज ही छोड़ा जा सके। आपके निकटवर्ती किसी स्थान पर स्थित सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट की यात्रा एक बहुत ही रोचक और शिक्षाप्रद अनुभव होगा।

10.4 बायोगैस के उत्पादन में सूक्ष्मजीव

बायोगैस गैसों का एक मिश्रण है (जिसमें प्रमुख रूप से मीथेन होता है) जो सूक्ष्मजीवों की क्रियाशीलता से उत्पन्न होता है और जिसे ईंधन के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है। आपने सीखा है कि सूक्ष्मजीव वृद्धि और उपापचय के दौरान विभिन्न प्रकार की गैसीय अंतिम-उत्पाद उत्पन्न करते हैं। उत्पन्न होने वाली गैस का प्रकार सूक्ष्मजीवों और उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक आधारों पर निर्भर करता है। आटा के किण्वन, पनीर बनाने और पेय पदार्थों के उत्पादन से संबंधित उदाहरणों में उद्धृत मुख्य गैस CO2 थी। हालांकि, कुछ विशिष्ट जीवाणु, जो सेल्यूलोसिक पदार्थ पर अवायवीय रूप से वृद्धि करते हैं, CO2 और H2 के साथ-साथ बड़ी मात्रा में मीथेन भी उत्पन्न करते हैं। इन जीवाणुओं को सामूहिक रूप से मीथैनोजेन कहा जाता है, और इनमें से एक सामान्य जीवाणु Methanobacterium है। ये जीवाणु सामान्यतः सीवेज उपचार के दौरान अवायवीय स्लज में पाए जाते हैं। ये जीवाणु मवेशियों के रुमेन (पेट का एक भाग) में भी उपस्थित होते हैं। मवेशियों के आहार में उपस्थित बहुत सारा सेल्यूलोसिक पदार्थ रुमेन में भी होता है। रुमेन में ये जीवाणु सेल्यूलोज के विघटन में सहायता करते हैं और मवेशियों के पोषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। क्या आपको लगता है कि हम मनुष्य अपने भोजन में उपस्थित सेल्यूलोज को पचा पाते हैं? इस प्रकार, मवेशियों के मल (गोबर), जिसे सामान्यतः गोबर कहा जाता है, इन जीवाणुओं से भरपूर होता है। गोबर का उपयोग बायोगैस, जिसे सामान्यतः गोबर गैस कहा जाता है, उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

बायोगैस संयंत्र में एक कंक्रीट का टैंक (10-15 फीट गहरा) होता है जिसमें जैविक अपशिष्ट एकत्र किए जाते हैं और गोबर की झोली डाली जाती है। झोली के ऊपर एक तैरता हुआ ढक्कन रखा जाता है, जो टैंक में माइक्रोबियल गतिविधि के कारण गैस बनने पर ऊपर उठता रहता है। बायोगैस संयंत्र में एक आउटलेट होता है, जो एक पाइप से जुड़ा होता है ताकि बायोगैस को निकटवर्ती घरों तक पहुंचाया जा सके। खर्च हुई झोली को दूसरे आउटलेट से निकाला जाता है और इसे खाद के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। ग्रामीण क्षेत्रों में मवेशियों का गोबर बड़ी मात्रा में उपलब्ध होता है जहां मवेशियों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इसलिए बायोगैस संयंत्र अधिकतर ग्रामीण क्षेत्रों में बनाए जाते हैं। इस प्रकार बनी बायोगैस का उपयोग खाना बनाने और रोशनी के लिए किया जाता है। एक बायोगैस संयंत्र की तस्वीर चित्र 10.8 में दिखाई गई है। चित्र 10.8 एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र बायोगैस उत्पादन की तकनीक भारत में मुख्यतः भारतीय कृषि अनुसंधान संस्थान (IARI) और खादी और ग्रामोद्योग आयोग (KVIC) के प्रयासों से विकसित की गई थी। यदि आपका विद्यालय किसी गांव में या गांव के पास स्थित है, तो यह जानना बहुत रोचक होगा कि क्या आस-पास कोई बायोगैस संयंत्र है। बायोगैस संयंत्र का दौरा करें और उन लोगों से इसके बारे में अधिक जानें जो वास्तव में इसे संचालित कर रहे हैं।

चित्र 10.8 एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र

10.5 जैव नियंत्रण एजेंटों के रूप में सूक्ष्मजीव

जैविक नियंत्रण का अर्थ है पौधों की बीमारियों और कीटों को नियंत्रित करने के लिए जैविक विधियों का प्रयोग। आधुनिक समाज में, इन समस्याओं से निपटने के लिए रसायनों का प्रयोग तेजी से बढ़ा है — कीटनाशकों और पesticides के प्रयोग द्वारा। ये रसायन विषैले होते हैं और मनुष्यों तथा जानवरों दोनों के लिए अत्यंत हानिकारक होते हैं, और ये हमारे पर्यावरण (मिट्टी, भूजल), फलों, सब्जियों और फसलों को प्रदूषित कर रहे हैं। हमारी मिट्टी खरपतवारों को हटाने के लिए प्रयोग किए जाने वाले weedicides के कारण भी प्रदूषित हो रही है।

कीटों और रोगों का जैविक नियंत्रण: कृषि में ऐसी विधि है जिसमे रसायनों के बजाय प्राकृतिक शिकार पर आधारित होता है। जैविक किसान की एक प्रमुख मान्यता है कि जैव विविधता स्वास्थ्य को बढ़ावा देती है। जितना अधिक विविधता एक परिदृश्य में होती है, वह उतना ही अधिक टिकाऊ होता है। इसलिए जैविक किसान ऐसी प्रणाली बनाने का प्रयास करता है जिसमे कभी-कभी ‘कीट’ कहे जाने वाले कीटों को समाप्त नहीं किया जाता, बल्कि जीवंत और सजीव पारिस्थितिक तंत्र के भीतर जटिल नियंत्रण और संतुलन प्रणाली द्वारा नियंत्रणीय स्तर पर रखा जाता है। ‘पारंपरिक’ खेती की प्रथाओं के विपरीत जो अक्सर रसायनिक तरीकों का उपयोग करके उपयोगी और हानिकारक जीवन रूपों दोनों को बिना भेदभाव के मारती हैं, यह एक समग्र दृष्टिकोण है जो क्षेत्र के जीव-जंतुओं और वनस्पतियों के बीच अंतर्क्रिया के जाल को समझने का प्रयास करता है। जैविक किसान यह मानता है कि जिन जीवों को अक्सर कीट कहा जाता है उनका उन्मूलन न केवल संभव नहीं है, बल्कि अवांछनीय भी है, क्योंकि उनके बिना वे लाभदायक शिकारी और परजीवी कीट जो उन पर भोजन या मेजबान के रूप में निर्भर करते हैं, जीवित नहीं रह सकेंगे। इस प्रकार, जैवनियंत्रण उपायों के उपयोग से हमारी विषैले रसायनों और कीटनाशकों पर निर्भरता काफी कम हो जाएगी। जैविक खेती दृष्टिकोण का एक महत्वपूर्ण भाग यह है कि खेत में निवास करने वाले विभिन्न जीवन रूपों, शिकारियों के साथ-साथ कीटों, और उनके जीवन चक्र, भोजन के पैटर्न और उनके पसंदीदा आवासों से परिचित होना चाहिए। यह उपयुक्त जैवनियंत्रण साधन विकसित करने में मदद करेगा।

बहुत ही परिचित लाल और काली धारियों वाला भृंग—लेडीबर्ड—और ड्रैगनफ्लाई क्रमशः एफिड्स और मच्छरों से छुटकारा दिलाने में उपयोगी होते हैं। तितली के कैटरपिलरों को नियंत्रित करने के लिए पेश किए जाने वाले सूक्ष्म जैविक नियंत्रण एजेंटों का एक उदाहरण है बैसिलस थुरिंजिएंसिस (अक्सर Bt लिखा जाता है)। ये सूखे बीजाणुओं के रूप में थैलियों में उपलब्ध होते हैं, जिन्हें पानी में मिलाकर ब्रासिका और फलदार पेड़ों जैसी संवेदनशील फसलों पर छिड़का जाता है, जहाँ इन्हें कीट लार्वा खा लेते हैं। लार्वा के आंत में विष जारी होता है और लार्वा मर जाते हैं। यह जीवाणु रोग कैटरपिलरों को मार देगा, पर अन्य कीटों को नुकसान नहीं पहुँचाएगा। पिछले दशक में जेनेटिक इंजीनियरिंग की विधियों के विकास के कारण वैज्ञानिकों ने B. thuringiensis के विष जीनों को पौधों में डाल दिया है। ऐसे पौधे कीटों के आक्रमण से प्रतिरोधी होते हैं। Bt-कपास ऐसा ही एक उदाहरण है, जिसे हमारे देश के कुछ राज्यों में उगाया जा रहा है। आप इसके बारे में अधिक अध्याय 12 में पढ़ेंगे।

पौधों के रोगों के उपचार में प्रयोग के लिए विकसित किया जा रहा एक जैविक नियंत्रण है कवक ट्राइकोडर्मा। ट्राइकोडर्मा प्रजातियाँ स्वतंत्र रूप से जीवित कवक होती हैं जो जड़ पारिस्थितिक तंत्र में बहुत सामान्य हैं। ये कई पौधों के रोगजनकों के प्रभावी जैविक नियंत्रण एजेंट होते हैं।

बैकुलोवायरस ऐसे रोगजनक हैं जो कीटों और अन्य आर्थ्रोपोडों पर आक्रमण करते हैं। जैविक नियंत्रण एजेंटों के रूप में प्रयोग किए जाने वाले अधिकांश बैकुलोवायरस न्यूक्लियोपॉलीहेड्रोवायरस वंश में आते हैं। ये वायरस प्रजाति-विशिष्ट, संकीर्ण स्पेक्ट्रम कीटनाशी अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं। यह दिखाया गया है कि इनका पौधों, स्तनधारियों, पक्षियों, मछलियों या यहां तक कि गैर-लक्ष्य कीटों पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ता। यह विशेष रूप से वांछनीय है जब लाभकारी कीटों का संरक्षण किया जा रहा हो ताकि समग्र समेकित कीट प्रबंधन (IPM) कार्यक्रम में सहायता मिल सके, या जब किसी पारिस्थितिक रूप से संवेदनशील क्षेत्र का उपचार किया जा रहा हो।

10.6 जैविक उर्वरक के रूप में सूक्ष्मजीव

हमारे वर्तमान जीवनशैली के साथ पर्यावरणीय प्रदूषण एक प्रमुख चिंता का कारण है। कृषि उत्पाद की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए रासायनिक उर्वरकों के उपयोग ने इस प्रदूषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। बेशक, हमने अब यह महसूस किया है कि रासायनिक उर्वरकों के अत्यधिक उपयोग से जुड़ी समस्याएं हैं और जैविक खेती - जैव उर्वरकों के उपयोग - पर स्विच करने का दबाव है। जैव उर्वरक ऐसे जीव होते हैं जो मिट्टी की पोषक तत्वों की गुणवत्ता को समृद्ध करते हैं। जैव उर्वरकों के मुख्य स्रोत बैक्टीरिया, कवक और सायनोबैक्टीरिया हैं। आपने लेग्यूमिनस पौधों की जड़ों पर गांठों के बारे में पढ़ा है जो राइजोबियम के सहजीवी संघ द्वारा बनाई जाती हैं। ये बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को कार्बनिक रूपों में स्थिर करते हैं, जिसे पौधा पोषक तत्व के रूप में उपयोग करता है। अन्य बैक्टीरिया मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहते हुए वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर कर सकते हैं (उदाहरण अजोस्पिरिलम और अजोटोबैक्टर), इस प्रकार मिट्टी की नाइट्रोजन सामग्री को समृद्ध करते हैं।

कवक भी पौधों के साथ सहजीवी संघ बनाने के लिए जाने जाते हैं (माइकोराइजा)। ग्लोमस वंश के कई सदस्य माइकोराइजा बनाते हैं। इन संघों में कवक सहजीवी मिट्टी से फॉस्फोरस अवशोषित करता है और इसे पौधे को पास करता है। ऐसे संघ वाले पौधे अन्य लाभ भी दिखाते हैं, जैसे कि जड़-जनित रोगजनकों के प्रति प्रतिरोध, लवणता और सूखे के प्रति सहनशीलता, और पौधे की वृद्धि और विकास में समग्र वृद्धि। क्या आप बता सकते हैं कि इस संघ से कवक को क्या लाभ मिलता है?

सायनोबैक्टीरिया जलचर और स्थलीय वातावरणों में व्यापक रूप से फैले हुए स्वपोषी सूक्ष्मजीव हैं, जिनमें से कई वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर कर सकते हैं, उदाहरण के लिए अनाबीना, नॉस्टॉक, ऑसिलेटोरिया आदि। धान के खेतों में सायनोबैक्टीरिया एक महत्वपूर्ण जैविक उर्वरक के रूप में कार्य करते हैं। नील-हरी शैवाल मिट्टी में कार्बनिक पदार्थ भी जोड़ते हैं और इसकी उर्वरता बढ़ाते हैं। वर्तमान में, हमारे देश में बाजार में कई प्रकार के जैविक उर्वरक वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हैं और किसान नियमित रूप से अपने खेतों में इनका उपयोग मिट्टी के पोषक तत्वों को पुनः भरने और रासायनिक उर्वरकों की निर्भरता को कम करने के लिए करते हैं।

सारांश

सूक्ष्मजीव पृथ्वी पर जीवन का एक बहुत महत्वपूर्ण घटक हैं। सभी सूक्ष्मजीव रोगजनक नहीं होते हैं। कई सूक्ष्मजीव मनुष्यों के लिए बहुत उपयोगी होते हैं। हम लगभग हर रोज़ सूक्ष्मजीवों और सूक्ष्मजीवों से प्राप्त उत्पादों का उपयोग करते हैं। दूध में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया (LAB) नामक बैक्टीरिया उगते हैं और उसे दही में बदल देते हैं। ब्रेड बनाने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला आटा खमीर नामक यीस्ट Saccharomyces cerevisiae द्वारा खमीरित किया जाता है। कुछ व्यंजन जैसे इडली और डोसा, सूक्ष्मजीवों द्वारा खमीरित आटे से बनाए जाते हैं। बैक्टीरिया और फंगी चीज़ को विशेष बनावट, स्वाद और खुशबू देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। सूक्ष्मजीवों का उपयोग औद्योगिक उत्पादों जैसे लैक्टिक एसिड, एसिटिक एसिड और अल्कोहल बनाने के लिए किया जाता है, जिनका उद्योग में विभिन्न प्रक्रियाओं में उपयोग होता है। पेनिसिलिन जैसे एंटीबायोटिक उपयोगी सूक्ष्मजीवों द्वारा बनाए जाते हैं जो रोग पैदा करने वाले हानिकारक सूक्ष्मजीवों को मारने के लिए उपयोग किए जाते हैं। एंटीबायोटिकों ने डिप्थीरिया, काली खांसी और निमोनिया जैसी संक्रामक बीमारियों को नियंत्रित करने में बड़ी भूमिका निभाई है। सौ से अधिक वर्षों से सूक्ष्मजीवों का उपयोग सक्रिय कीचड़ बनाने की प्रक्रिया द्वारा सीवेज (अपशिष्ट जल) के उपचार के लिए किया जा रहा है और यह प्रकृति में पानी की पुनर्चक्रण में मदद करता है। मेथेनोजेन पौधों के अपशिष्ट को नष्ट करते समय मीथेन (बायोगैस) उत्पन्न करते हैं। सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित बायोगैस ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। सूक्ष्मजीवों का उपयोग हानिकारक कीटों को मारने के लिए भी किया जा सकता है, इस प्रक्रिया को जैवनियंत्रण कहा जाता है। जैवनियंत्रण उपाय हमें कीटों के नियंत्रण के लिए विषैले कीटनाशकों के भारी उपयोग से बचने में मदद करते हैं। इन दिनों रासायनिक उर्वरकों के स्थान पर जैवउर्वरकों के उपयोग को बढ़ावा देने की आवश्यकता है। यह स्पष्ट है कि मनुष्यों ने सूक्ष्मजीवों के विविध उपयोगों से यह सिद्ध कर दिया है कि वे मानव समाज की भलाई में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।