Greenhouse gas emissions from wetlands
پریشان کن دلدلی علاقوں سے گرین ہاؤس گیس کا اخراج بنیادی طور پر میتھین اور نائٹروس آکسائیڈ کے اخراج پر مشتمل ہوتا ہے۔ ویٹ لینڈز دنیا میں ماحولیاتی میتھین کا سب سے بڑا قدرتی ذریعہ ہیں، اور اس وجہ سے آب و ہوا کی تبدیلی کے حوالے سے تشویش کا ایک بڑا علاقہ ہیں۔ ویٹ لینڈز مٹی اور پودوں سے اخراج کے ذریعے ماحولیاتی میتھین کا تقریبا 20-30% حصہ بناتی ہیں، اور ہر سال ماحول میں اوسطا 161 ٹی جی میتھین کا حصہ ڈالتی ہیں۔ دلدلی زمینوں کی خصوصیت پانی سے بھری مٹی اور پودوں اور جانوروں کی انواع کی مخصوص کمیونٹیز ہیں جنہوں نے پانی کی مستقل موجودگی کے مطابق ڈھال لیا ہے۔ پانی کی سنترپتی کی یہ اعلی سطح میتھین کی پیداوار کے لیے سازگار حالات پیدا کرتی ہے۔ زیادہ تر میتھانوجینیسیس، یا میتھین کی پیداوار، آکسیجن کے ناقص ماحول میں ہوتی ہے۔ چونکہ گرم، نم ماحول میں رہنے والے جرثومے ماحول سے پھیلنے سے زیادہ تیزی سے آکسیجن کا استعمال کرتے ہیں، اس لیے دلدلی زمین خمیر کے ساتھ ساتھ میتھانوجن سرگرمی کے لیے مثالی اینیروبک ماحول ہیں۔ تاہم، آکسیجن کی دستیابی، مٹی کے درجہ حرارت اور مٹی کی ساخت کی وجہ سے میتھانوجینیسیس کی سطح میں اتار چڑھاؤ آتا ہے۔ نامیاتی مادے سے بھرپور مٹی کے ساتھ ایک گرم، زیادہ اینیروبک ماحول زیادہ موثر میتھانوجینیسیس کی اجازت دے گا۔ کچھ دلدلی علاقے میتھین کے اخراج کا ایک اہم ذریعہ ہیں اور کچھ نائٹروس آکسائیڈ کے اخراج کار بھی ہیں۔ نائٹروس آکسائیڈ ایک گرین ہاؤس گیس ہے جس کی گلوبل وارمنگ کی صلاحیت کاربن ڈائی آکسائیڈ سے 300 گنا زیادہ ہے اور یہ 21 ویں صدی میں خارج ہونے والا اوزون کو ختم کرنے والا غالب مادہ ہے۔ ویٹ لینڈز گرین ہاؤس گیسوں کے لیے سنک کے طور پر بھی کام کر سکتے ہیں۔ ویٹ لینڈ کی اقسام کے لحاظ سے اخراج ویٹ لینڈ کلاسوں کی خصوصیات میتھین کے اخراج کی شدت سے آگاہ کرنے میں مدد کر سکتی ہیں۔ تاہم، ویٹ لینڈ کلاسوں نے مقامی اور عارضی طور پر میتھین کے اخراج میں اعلی تغیر کا مظاہرہ کیا ہے۔ ویٹ لینڈز کی درجہ بندی اکثر زمین کی تزئین کی پوزیشن، پودوں اور ہائیڈرولوجک نظام کے لحاظ سے کی جاتی ہے۔ دلدلی زمین کی کلاسوں میں دلدل، دلدل، کچرے، فینس، پیٹ لینڈز، مسکیگ، پریری گڑھے (زمینی شکل)، اور پوکوسن شامل ہیں۔ مقدار ان کی خصوصیات کے مطابق، کچھ دلدلی زمین میتھین کے اخراج کا ایک اہم ذریعہ ہیں اور کچھ نائٹروس آکسائیڈ کے اخراج کار بھی ہیں۔ میتھین ویٹ لینڈز مٹی اور پودوں سے اخراج کے ذریعے ماحولیاتی میتھین کا تقریبا 20-30% حصہ بناتی ہیں۔ نائٹروس آکسائیڈ ایک گرین ہاؤس گیس ہے جس کی گلوبل وارمنگ کی صلاحیت کاربن ڈائی آکسائیڈ سے 300 گنا زیادہ ہے اور یہ 21 ویں صدی میں خارج ہونے والا اوزون کو ختم کرنے والا غالب مادہ ہے۔ بنیادی طور پر اینتھروپوجینک ذرائع سے اضافی غذائی اجزاء کو ڈی نائٹریفیکیشن اور نائٹریفیکیشن کے عمل کے ذریعے دلدلی زمین کی مٹی سے N2O بہاؤ میں نمایاں اضافہ کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے (نیچے ٹیبل دیکھیں)۔ نیو انگلینڈ نمک دلدل کے بین سمندری علاقے میں ہونے والی ایک تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ غذائی اجزاء کی اضافی سطح ان کو الگ کرنے کے بجائے N2O کے اخراج میں اضافہ کر سکتی ہے۔ جنوبی نصف کرہ میں دلدلی علاقوں سے نائٹروس آکسائیڈ کے بہاؤ کے بارے میں اعداد و شمار کی کمی ہے، جیسا کہ ماحولیاتی نظام پر مبنی مطالعات بشمول غالب حیاتیات کے کردار جو تلچھٹ بائیو جیو کیمسٹری کو تبدیل کرتے ہیں۔ آبی invertebrates ماحولیاتی طور پر متعلقہ نائٹروس آکسائڈ کا اخراج پیدا کرتے ہیں جو کہ ڈی نائٹریفائنگ بیکٹیریا کے انضمام کی وجہ سے ہوتے ہیں جو ذیلی سمندری تلچھٹ اور پانی کے کالم کے اندر رہتے ہیں اور اس طرح کچھ دلدلی علاقوں میں نائٹروس آکسائڈ کی پیداوار کو بھی متاثر کر سکتے ہیں۔ بہاؤ کی شرحوں کو فی یونٹ ایریا فی گھنٹہ کی شرحوں کے طور پر دکھایا گیا ہے۔ مثبت بہاؤ کا مطلب مٹی سے ہوا میں بہاؤ ہے ؛ منفی بہاؤ کا مطلب ہوا سے مٹی میں بہاؤ ہے۔ منفی N2O بہاؤ عام ہیں اور مٹی کے استعمال کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ میتھین کے اخراج کے راستے ویٹ لینڈز ڈوبنے کے عمل کا مقابلہ کرتے ہیں جو عام طور پر پانی کی سطح زیادہ ہونے کی وجہ سے مٹی کے ساتھ ہوتا ہے۔ پانی کی سطح اینیروبک میتھین کی پیداوار اور ایروبک میتھین کی کھپت کے درمیان حدود کی نمائندگی کرتی ہے۔ جب پانی کی سطح کم ہوتی ہے، تو دلدلی زمین کی مٹی کے اندر پیدا ہونے والی میتھین کو مٹی کے ذریعے اوپر آنا پڑتا ہے اور میتھانوٹروفک بیکٹیریا کی گہری پرت سے گزرنا پڑتا ہے، جس سے اخراج میں کمی آتی ہے۔ ویسکولر پلانٹس کے ذریعے میتھین کی نقل و حمل اس ایروبک پرت کو بائی پاس کر سکتی ہے، اس طرح اخراج میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک بار پیدا ہونے کے بعد، میتھین تین اہم راستوں کے ذریعے ماحول تک پہنچ سکتا ہے: سالماتی پھیلاؤ، پودوں کے ایرنکیما کے ذریعے نقل و حمل، اور ابلیشن۔ بنیادی پیداواریت میتھین کے اخراج کو براہ راست اور بالواسطہ طور پر ایندھن بناتی ہے کیونکہ پودے نہ صرف دلدلی علاقوں میں میتھین پیدا کرنے کے عمل کے لیے درکار زیادہ تر کاربن فراہم کرتے ہیں بلکہ اس کی نقل و حمل کو بھی متاثر کر سکتے ہیں۔ خمیر خمیر ایک ایسا عمل ہے جو بعض قسم کے خرد حیاتیات کے ذریعہ ضروری غذائی اجزاء کو توڑنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ایسیٹوکلاسٹک میتھانوجینیسیس نامی عمل میں، درجہ بندی کے ڈومین آرکیا سے مائکروجنزم ایسیٹیٹ اور H2-CO2 کو میتھین اور کاربن ڈائی آکسائیڈ میں خمیر کرکے میتھین پیدا کرتے ہیں۔ H3C-COOH → CH4 + CO2 ویٹ لینڈ اور آرکیا کی قسم پر منحصر ہے، ہائیڈروجنٹروفک میتھانوجینیسیس، ایک اور عمل جو میتھین پیدا کرتا ہے، بھی ہو سکتا ہے۔ یہ عمل آرکیا کے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ ہائیڈروجن کو آکسائڈائز کرکے میتھین اور پانی پیدا کرنے کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ پروفائل کے ذریعے 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O پھیلاؤ سے مراد ماحول تک پہنچنے کے لیے مٹی اور پانی کے ذخائر کے ذریعے میتھین کی حرکت ہے۔ راستے کے طور پر پھیلاؤ کی اہمیت مٹی اور پودوں کی قسم کی بنیاد پر ہر دلدلی زمین میں مختلف ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، پیٹ لینڈز میں، مردہ کی بڑے پیمانے پر مقدار، لیکن سڑ نہیں رہی، نامیاتی مادے کے نتیجے میں مٹی کے ذریعے میتھین کا نسبتا سست پھیلاؤ ہوتا ہے۔ مزید برآں، چونکہ میتھین پانی کے مقابلے مٹی کے ذریعے زیادہ تیزی سے سفر کر سکتا ہے، اس لیے پھیلاؤ خشک، زیادہ ڈھیلا کمپیکٹ مٹی والی دلدلی زمینوں میں بہت بڑا کردار ادا کرتا ہے۔ ایرنچیما پلانٹ ایرنچیما سے مراد بعض قسم کے پودوں کے بافتوں کے اندر برتن جیسی ٹرانسپورٹ ٹیوبیں ہیں۔ ایرنکیما والے پودوں میں سوراخ دار ٹشو ہوتے ہیں جو پودوں کی جڑوں تک اور وہاں سے گیسوں کے براہ راست سفر کی اجازت دیتے ہیں۔ اس نقل و حمل کے نظام کا استعمال کرتے ہوئے میتھین مٹی سے براہ راست اوپر فضا میں جا سکتا ہے۔ ایرنکیما کے ذریعہ پیدا ہونے والا براہ راست "شونٹ" میتھین کو آکسیجن کے ذریعہ آکسیکرن کو بائی پاس کرنے کی اجازت دیتا ہے جو پودوں کے ذریعہ بھی ان کی جڑوں تک منتقل ہوتا ہے۔ ایبلشن ایبلشن سے مراد ہوا میں میتھین کے بلبلوں کی اچانک رہائی ہے۔ یہ بلبلے وقت کے ساتھ مٹی میں میتھین کی تعمیر کے نتیجے میں ہوتے ہیں، جس سے میتھین گیس کی جیبیں بنتی ہیں۔ جیسے جیسے پھنسے ہوئے میتھین کے ان علاقوں کا سائز بڑھتا جائے گا، مٹی کی سطح بھی آہستہ آہستہ بڑھے گی۔ یہ رجحان اس وقت تک جاری رہتا ہے جب تک کہ اتنا دباؤ نہ بڑھ جائے کہ بلبلہ "پاپ" ہو جائے، میتھین کو اتنی تیزی سے مٹی کے ذریعے اوپر لے جائے کہ اس کے پاس مٹی میں موجود میتھانوٹروفک حیاتیات کے ذریعے استعمال ہونے کا وقت نہ ہو۔ گیس کے اس اخراج کے ساتھ، مٹی کی سطح ایک بار پھر گر جاتی ہے۔ دلدلی علاقوں میں ایبلشن کو نازک سینسرز کے ذریعے ریکارڈ کیا جا سکتا ہے، جنہیں پیزومیٹر کہتے ہیں، جو مٹی کے اندر دباؤ والی جگہوں کی موجودگی کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ ہائیڈرولک ہیڈز کا استعمال دباؤ بڑھنے اور چھوڑنے کے نتیجے میں مٹی کے ٹھیک ٹھیک بڑھنے اور گرنے کا پتہ لگانے کے لیے بھی کیا جاتا ہے۔ پیزومیٹر اور ہائیڈرولک ہیڈز کا استعمال کرتے ہوئے، میتھین کے منبع کے طور پر ابلیشن کی اہمیت کا تعین کرنے کے لیے شمالی ریاستہائے متحدہ کے پیٹ لینڈز میں ایک مطالعہ کیا گیا۔ نہ صرف اس بات کا تعین کیا گیا کہ در حقیقت شمالی ریاستہائے متحدہ کے پیٹ لینڈز میں ایبلشن میتھین کے اخراج کا ایک اہم ذریعہ ہے، بلکہ یہ بھی مشاہدہ کیا گیا کہ نمایاں بارش کے بعد دباؤ میں اضافہ ہوا ہے، جس سے یہ پتہ چلتا ہے کہ بارش کا براہ راست تعلق دلدلی علاقوں میں میتھین کے اخراج سے ہے۔ کنٹرول کرنے والے عوامل ویٹ لینڈ سے میتھین کے اخراج کی شدت کو عام طور پر ایڈی کوویرینس، گریڈینٹ یا چیمبر فلکس تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے، اور اس کا انحصار کئی عوامل پر ہوتا ہے، جن میں پانی کی میز، میتھانوجینک بیکٹیریا کا میتھانوٹروفک بیکٹیریا سے تقابلی تناسب، نقل و حمل کا طریقہ کار، درجہ حرارت، سبسٹریٹ کی قسم، پودوں کی زندگی اور آب و ہوا شامل ہیں۔ یہ عوامل دلدلی علاقوں میں میتھین کے بہاؤ کو متاثر کرنے اور کنٹرول کرنے کے لیے مل کر کام کرتے ہیں۔ مجموعی طور پر ماحول میں میتھین کے خالص بہاؤ کا بنیادی تعین میتھانوجینک بیکٹیریا کے ذریعہ پیدا ہونے والے میتھین کا تناسب ہے جو اسے سطح پر میتھین کی مقدار کے مقابلے میں بناتا ہے جو ماحول تک پہنچنے سے پہلے میتھانوٹروفک بیکٹیریا کے ذریعہ آکسائڈائز ہوتا ہے۔ یہ تناسب بدلے میں ماحول میں میتھین کے دیگر کنٹرول کرنے والے عوامل سے متاثر ہوتا ہے۔ مزید برآں، میتھین کے اخراج کے راستے اس بات کو متاثر کرتے ہیں کہ میتھین کس طرح ماحول میں داخل ہوتا ہے اور اس طرح دلدلی علاقوں میں میتھین کے بہاؤ پر یکساں اثر پڑتا ہے۔ پانی کی میز زیر غور آنے والا پہلا کنٹرول عنصر پانی کی میز کی سطح ہے۔ نہ صرف تالاب اور پانی کی میز کا مقام ان علاقوں کا تعین کرتا ہے جہاں میتھین کی پیداوار یا آکسیکرن ہو سکتی ہے، بلکہ یہ اس بات کا بھی تعین کرتا ہے کہ میتھین کتنی جلدی ہوا میں پھیل سکتا ہے۔ پانی کے ذریعے سفر کرتے وقت، میتھین کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرنے والے پانی کے مالیکیولز میں داخل ہوتے ہیں اور اس طرح سطح تک پہنچنے میں زیادہ وقت لگتا ہے۔ تاہم، مٹی کے ذریعے سفر کرنا بہت آسان ہے اور اس کے نتیجے میں ماحول میں پھیلاؤ آسان ہو جاتا ہے۔ نقل و حرکت کے اس نظریہ کی تائید دلدلی علاقوں میں کیے گئے مشاہدات سے ہوتی ہے جہاں خشک سالی کی وجہ سے پانی کی سطح میں کمی کے بعد میتھین کا نمایاں بہاؤ ہوا۔ اگر پانی کی سطح سطح پر یا اس سے اوپر ہے، تو میتھین کی نقل و حمل بنیادی طور پر ابلیشن اور ویسکولر یا دباؤ والے پودوں کی ثالثی نقل و حمل کے ذریعے شروع ہوتی ہے، جس میں دن کے وقت دباؤ والے وینٹیلیشن کا استعمال کرنے والے پودوں سے اعلی سطح کا اخراج ہوتا ہے۔ درجہ حرارت بھی ایک اہم عنصر ہے جس پر غور کرنا چاہیے کیونکہ ماحولیاتی درجہ حرارت-اور خاص طور پر مٹی کا درجہ حرارت-بیکٹیریا کے ذریعہ پیداوار یا کھپت کی میٹابولک شرح کو متاثر کرتا ہے۔ مزید برآں، چونکہ میتھین کا بہاؤ موسموں کے ساتھ سالانہ ہوتا ہے، اس لیے ایسے شواہد فراہم کیے گئے ہیں جو بتاتے ہیں کہ درجہ حرارت میں تبدیلی اور پانی کی سطح موسمی چکروں کی وجہ بننے اور ان پر قابو پانے کے لیے مل کر کام کرتی ہے۔ سبسٹریٹ کی ساخت مٹی اور سبسٹریٹ کی دستیابی کی ساخت میتھانوجینک اور میتھانوٹروفک بیکٹیریا کے لیے دستیاب غذائی اجزاء کو تبدیل کرتی ہے، اور اس طرح میتھین کی پیداوار اور کھپت کی شرح کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایسیٹیٹ یا ہائیڈروجن اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کی اعلی سطح والی دلدلی مٹی میتھین کی پیداوار کے لیے سازگار ہیں۔ مزید برآں، پودوں کی زندگی کی قسم اور پودوں کے سڑنے کی مقدار بیکٹیریا کے لیے دستیاب غذائی اجزاء کے ساتھ ساتھ تیزابیت کو بھی متاثر کرتی ہے۔ پودوں کے لیچیٹس جیسے کہ سپگنم کے فینولک مرکبات بھی میتھین کی پیداوار اور کھپت کو متاثر کرنے کے لیے مٹی کی خصوصیات کے ساتھ تعامل کر سکتے ہیں۔ سیلولوز کی مستقل دستیابی اور تقریبا 6.0 کی مٹی پی ایچ کا تعین میتھین کی پیداوار اور کھپت کے لیے زیادہ سے زیادہ حالات فراہم کرنے کے لیے کیا گیا ہے ؛ تاہم، سبسٹریٹ کے معیار کو دیگر عوامل سے مسترد کیا جا سکتا ہے۔ مٹی کے پی ایچ اور ساخت کا موازنہ اب بھی پانی کی میز اور درجہ حرارت کے اثرات سے کیا جانا چاہیے۔ خالص ماحولیاتی نظام کی پیداوار خالص ماحولیاتی نظام کی پیداوار (این ای پی) اور آب و ہوا کی تبدیلیاں وہ تمام عوامل ہیں جن کا دلدلی علاقوں سے میتھین کے اخراج کے ساتھ براہ راست تعلق دکھایا گیا ہے۔ پانی کی اونچی سطحوں والی دلدلی زمینوں میں، این ای پی کو میتھین کے اخراج کے ساتھ بڑھتا اور کم ہوتا ہوا دکھایا گیا ہے، غالبا اس حقیقت کی وجہ سے کہ این ای پی اور میتھین کے اخراج دونوں سبسٹریٹ کی دستیابی اور مٹی کی ساخت کے ساتھ بہتے ہیں۔ کم پانی کے ٹیبل والے دلدلی علاقوں میں، مٹی کے اندر اور باہر آکسیجن کی نقل و حرکت میتھین کے آکسیکرن اور میتھانوجینیسیس کی روک تھام میں اضافہ کر سکتی ہے، جس سے میتھین کے اخراج اور این ای پی کے درمیان تعلق ختم ہو جاتا ہے کیونکہ میتھین کی پیداوار مٹی کے اندر گہرے عوامل پر منحصر ہو جاتی ہے۔ بدلتی آب و ہوا ماحولیاتی نظام کے اندر بہت سے عوامل کو متاثر کرتی ہے، بشمول پانی کی سطح، درجہ حرارت، اور دلدلی زمین کے اندر پودوں کی ساخت-وہ تمام عوامل جو میتھین کے اخراج کو متاثر کرتے ہیں۔ تاہم، آب و ہوا کی تبدیلی آس پاس کے ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی مقدار کو بھی متاثر کر سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ماحول میں میتھین کے اضافے میں کمی آئے گی، جیسا کہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی دوگنی سطح والے علاقوں میں میتھین کے بہاؤ میں 80 فیصد کمی سے ظاہر ہوتا ہے۔ اضافی اخراج کی وجوہات دلدلی علاقوں کی انسانی ترقی انسان اکثر ترقی، رہائش اور زراعت کے نام پر دلدلی علاقوں کو نکال دیتے ہیں۔ دلدلی زمینوں کو نکالنے سے، پانی کی سطح اس طرح کم ہو جاتی ہے، جس سے مٹی میں میتھانوٹروفک بیکٹیریا کے ذریعہ میتھین کی کھپت میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، نکاسی کے نتیجے میں، پانی کے سنترپت گڑھے پیدا ہوتے ہیں، جو گرم، نم ماحول کی وجہ سے، بڑی مقدار میں میتھین کا اخراج کرتے ہیں۔ لہذا، میتھین کے اخراج پر اصل اثر کئی عوامل پر منحصر ہوتا ہے۔ اگر نالوں کو کافی فاصلے پر نہیں رکھا جاتا ہے، تو سنترپت گڑھے بن جائیں گے، جس سے منی ویٹ لینڈ ماحول پیدا ہوگا۔ مزید برآں، اگر پانی کی سطح کو کافی حد تک کم کیا جائے، تو دلدلی زمین کو دراصل میتھین کے منبع سے ایک سنک میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو میتھین کا استعمال کرتا ہے۔ آخر میں، اصل دلدلی زمین کی اصل ساخت بدلتی ہے کہ آس پاس کا ماحول کس طرح نکاسی آب اور انسانی ترقی سے متاثر ہوتا ہے۔ ویٹ لینڈز میتھین گرین ہاؤس گیس کا اخراج