এক বছরেরও কম সময়ে মরুভূমির বালুকে উর্বর মাটিতে রূপান্তরে জীবাণু প্রযুক্তিতে চীনের সাফল্য

দশক থেকে মাস: মরুভূমি পুনরুদ্ধারে নতুন সময়সীমা

চীনের বিজ্ঞানীরা পরীক্ষাগারে উৎপাদিত অণুজীব ব্যবহার করে ১০ থেকে ১৬ মাসের মধ্যে চলমান মরুভূমির বালুকে স্থিতিশীল ও উর্বর মাটিতে রূপান্তরের একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছেন। আগে এ কাজে কয়েক দশক লাগত। চীনা বিজ্ঞান একাডেমির (CAS) নথিভুক্ত এই অগ্রগতি, যা জিনজিয়াংয়ের তাকলামাকান মরুভূমির কাছে অর্জিত হয়েছে, সায়ানোব্যাকটেরিয়া কাজে লাগিয়ে জৈবিক মৃত্তিকা-আবরণ তৈরি করে। এই আবরণ বালুকণাগুলোকে একসঙ্গে আটকে রাখে, বাতাসের ক্ষয় রোধ করে এবং একই সঙ্গে জৈব পদার্থ গড়ে তোলে। এ কৌশল প্রাকৃতিক মরুভূমি পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়াকে উল্লেখযোগ্যভাবে ত্বরান্বিত করেছে। মরুভূমি পুনরুদ্ধারের ৫৯ বছরের নথিতে আবরণের বৃদ্ধির হিসাব থেকে দেখা গেছে, পরীক্ষাগারে উৎপাদিত সায়ানোব্যাকটেরিয়া যোগ করায় এ সময়সীমা কয়েক দশক থেকে কমে মাত্র কয়েক মাসে নেমে এসেছে। দ্রুত মাটি স্থিতিশীল হওয়ায় পুনরুদ্ধারকারী দলগুলো কঠোর বাতাস ও চরম তাপমাত্রায় চারাগাছ নষ্ট হওয়ার আগেই গাছপালা প্রতিষ্ঠার জন্য গুরুত্বপূর্ণ সময় পায়। উত্তর-পশ্চিম চীনজুড়ে বিছানো খড়ের চেকারবোর্ড-আকৃতির প্রতিবন্ধক এ প্রক্রিয়ার ভিত্তি হিসেবে কাজ করে। প্রক্রিয়াজাত জমিতে গাঢ় আস্তরণ দেখা যায়, যা মৌসুমি ধূলিঝড় ও চরম তাপমাত্রার পরও টিকে থাকে। ব্যাপক সেচ ও পরিপক্ব হতে কয়েক দশক সময় লাগে—এমন প্রচলিত বনায়ন পদ্ধতির সীমাবদ্ধতা কাটাতে এই জৈবিক পদ্ধতি সম্ভাব্য সমাধান হতে পারে। অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দেখা যায়, সায়ানোব্যাকটেরিয়া বালুকণাকে ঘিরে ব্যাকটেরিয়ার সুতার মতো তন্তুর জাল তৈরি করে এবং আঠালো শর্করা নিঃসরণ করে, যা শক্ত হয়ে সংহত স্তর গড়ে তোলে। পরীক্ষাগারের ফল অনুযায়ী, এই জীবন্ত আঠা বাতাসে মাটিক্ষয় ৯০ শতাংশের বেশি কমায় এবং এমন স্থিতিশীল পৃষ্ঠ তৈরি করে, যেখানে চারাগাছ শিকড় গড়তে পারে। তাকলামাকানের কঠোর পরিবেশে এ পদ্ধতি পরীক্ষা করা হয়েছে। সেখানে গ্রীষ্মে তাপমাত্রা প্রচণ্ড বেড়ে যায় এবং শীতে তীব্র ঠান্ডা পড়ে। পরীক্ষায় দেখা গেছে, ঋতুভেদে চরম পরিস্থিতিতেও এটি কার্যকর থাকে।

প্রাচীন ব্যাকটেরিয়া কীভাবে সূর্যের আলো ও বাতাস থেকে মাটি গড়ে

প্রায় ৩৫০ কোটি বছর আগে আবির্ভূত হয়েছিল বলে ধারণা করা হয়—এমন সায়ানোব্যাকটেরিয়া অণুবীক্ষণিক বাস্তুতন্ত্র-প্রকৌশলী হিসেবে কাজ করে। সূর্যালোকনির্ভর এই ব্যাকটেরিয়া সালোকসংশ্লেষণ করে বাতাস থেকে কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্রহণ করে এবং সরল জৈব যৌগ নিঃসরণ করে। পুষ্টি-স্বল্প মরুভূমির পরিবেশে কিছু প্রজাতি নাইট্রোজেন স্থিতিকরণও করে। এ প্রক্রিয়ায় তারা বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন গ্যাসকে উদ্ভিদের ব্যবহারযোগ্য পুষ্টিতে রূপান্তরিত করে, কার্যত বাতাস থেকেই সার তৈরি করে। ব্যাকটেরিয়াগুলো বালুর ওপর বিছানো খড়ের চেকারবোর্ড-আকৃতির প্রতিবন্ধকে উপনিবেশ গড়ে তোলে এবং পাতলা জীবন্ত স্তর তৈরি করে, যা মৌসুমি ধূলিঝড় ও চরম তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে। একবার প্রতিষ্ঠিত হলে, এই জীবগুলো অনুর্বর খনিজ পৃষ্ঠকে রূপান্তরিত করে এমন নবীন মাটির বাস্তুতন্ত্র গড়ে তোলে, যা উন্নত উদ্ভিদজীবনকে টিকিয়ে রাখতে সক্ষম।

নতুন মাটির আঠালো ভিত্তি

অণুবীক্ষণ যন্ত্রে পরীক্ষা করলে জৈবিক মৃত্তিকা-আবরণে দেখা যায়, ব্যাকটেরিয়ার তন্তুর জটিল জাল পৃথক বালুকণাকে ঘিরে আছে। কোষগুলো আঠালো শর্করা নিঃসরণ করে, যা শক্ত হয়ে পাতলা, সংহত স্তর তৈরি করে—মূলত বালুকণাকে একসঙ্গে আটকে রাখে। Soil Biology and Biochemistry-তে প্রকাশিত গবেষণা অনুযায়ী, পরীক্ষাগারে এই আবরণ বাতাসে মাটিক্ষয় ৯০ শতাংশের বেশি কমায়। প্রথম বছরের মধ্যেই প্রক্রিয়াজাত পৃষ্ঠের ওপরের এক ইঞ্চি মাটিতে পুষ্টি ধরে রাখা শুরু হয়, ফলে সেগুলো বাতাসে উড়ে যেতে পারে না। মৃত অণুজীব কোষ ও নিঃসৃত শর্করা ভেসে আসা খনিজ ধূলির সঙ্গে মিশে জৈব পদার্থ তৈরি করে, যা নাইট্রোজেন ও ফসফরাস আটকে রাখে। এভাবে এমন পরিবেশে উর্বর মাটির প্রাথমিক উপাদান গড়ে ওঠে, যেখানে আগে এ ধরনের সম্পদ ছিল না।

বাস্তুতান্ত্রিক পর্যায়ক্রম: অণুজীব থেকে শ্যাওলা

মৃত্তিকা-আবরণ পরিপক্ব হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে জীবসমাজে পরিবর্তন আসে। প্রথমে সেখানে প্রধানত অণুজীব থাকলেও পরে লাইকেন ও ছোট ছোট শ্যাওলার অংশ মিশে যায়। টেংগার মরুভূমিতে ৫৩ বছর ধরে চলা পুনরুদ্ধার কার্যক্রমের গবেষণায় দেখা গেছে, লাইকেন পৃষ্ঠকে আরও মজবুত করে, আর শ্যাওলা উচ্চতা ও ছায়া দিয়ে নতুন অণুজীবকে আশ্রয় দেয় এবং ক্ষুদ্র জলাধারে আর্দ্রতা ধরে রাখে। তবে এই পর্যায়ের জন্য সুরক্ষা প্রয়োজন। মানুষের পদচারণা, যানবাহন চলাচল ও পশুচারণে নাজুক পৃষ্ঠ ভেঙে যেতে পারে, ফলে পুনরুদ্ধার কয়েক বছর পিছিয়ে পড়তে পারে। সরল ব্যাকটেরিয়ার স্তর থেকে জটিল লাইকেন ও শ্যাওলার সমাজে উত্তরণ প্রাথমিক স্থিতিশীলতা থেকে প্রকৃত মাটি গঠনের পথে অগ্রগতির ইঙ্গিত দেয়। তবে বিরূপ প্রভাব প্রতিরোধের পূর্ণ সক্ষমতাসম্পন্ন এই উন্নত পর্যায়ে পৌঁছাতে সাধারণত দুই থেকে তিন বছর লাগে।

পুনরুদ্ধার করা মরুভূমির মাটির ব্যাকটেরিয়া নিয়ে গবেষণায় দেখা যায়, বিভিন্ন অণুজীবগোষ্ঠীর ভূমিকা আলাদা। বিস্তৃত সম্পদ ব্যবহার করতে সক্ষম, সংখ্যায় বেশি ব্যাকটেরিয়া গোষ্ঠী সমন্বিত পুষ্টিচক্রের মাধ্যমে বাস্তুতন্ত্রের একাধিক কার্যকারিতা দ্রুত পুনরুদ্ধার করে। সীমিত পরিবেশগত পরিসরে টিকে থাকা বিরল গোষ্ঠীগুলো বিভিন্ন জীবের একই কাজ করার ক্ষমতার মাধ্যমে দীর্ঘমেয়াদি স্থিতিশীলতায় অবদান রাখে। Communications Biology-তে প্রকাশিত গবেষণা বলছে, সংখ্যায় বেশি অণুজীবের গোষ্ঠী দৈব সমাবেশের ধরন অনুসরণ করলেও বিরল গোষ্ঠীগুলো নির্ধারিত প্রক্রিয়ায় পরিচালিত হয়। একসঙ্গে তারা এমন স্থিতিস্থাপক মৃত্তিকা-বাস্তুতন্ত্র গড়ে তোলে, যা পরিবেশের ওঠানামা সহ্য করতে পারে।

বালুর মধ্যে কার্বন ধারণ: গ্রেট গ্রিন ওয়ালের পরিপূরক

অণুজীবের মাধ্যমে পুনরুদ্ধারের এই কৌশল মরুভূমির প্রান্তবর্তী এলাকাকে কার্বন শোষক হিসেবে গড়ে তোলার বৃহত্তর প্রচেষ্টার সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ। চরম শুষ্কতার জন্য ডেথ সি নামে পরিচিত তাকলামাকান মরুভূমিকে সম্প্রতি থ্রি নর্থ শেল্টারবেল্ট ফরেস্ট প্রোগ্রামের আওতায় খরা-সহনশীল গাছ ও গুল্মের ৩,০৪৬ কিলোমিটার দীর্ঘ সবুজ বেষ্টনী দিয়ে পুরোপুরি ঘিরে ফেলা হয়েছে। এই জীবন্ত বেষ্টনী বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন ডাই-অক্সাইড শোষণ করে এবং চলমান বালিয়াড়ি স্থিতিশীল করে—অর্থাৎ এটি নিট কার্বন শোষক হিসেবে কাজ করে। দূর অনুধাবন তথ্যেও কার্বন ধারণের সম্ভাবনার প্রমাণ মিলেছে। ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বায়ুমণ্ডলীয় পদার্থবিদ কিং ফাই লি সোলার ইনডিউসড ফ্লুরোসেন্স (SIF) প্রযুক্তি ব্যবহার করে অঞ্চলটি নিয়ে গবেষণা করেন। সালোকসংশ্লেষণের সময় নির্গত মৃদু নিকট-অবলোহিত আভা শনাক্ত করে এ প্রযুক্তি। লি জোর দিয়ে বলেন, বৃষ্টিবনের তুলনায় কার্বন শোষণের পরিমাণ কম হলেও ধারাবাহিকতা গুরুত্বপূর্ণ।

এটি বৃষ্টিবন নয়। এটি দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়ার চাপারেলের মতো গুল্মভূমি। কিন্তু এটি যে আদৌ CO2 শোষণ করছে এবং ধারাবাহিকভাবে করছে, সেটি ইতিবাচক বিষয়, যা মহাকাশ থেকে পরিমাপ ও যাচাই করা যায়।

তবে প্রচলিত বনায়ন বড় ধরনের চ্যালেঞ্জের মুখে। পানিসম্পদ বিশ্লেষণে দেখা গেছে, ব্যাপকভাবে গাছ লাগালে নদীর প্রবাহ কমতে পারে এবং ভূগর্ভস্থ জলাধারের পানি নিঃশেষ হতে পারে, কারণ তৃষ্ণার্ত বনভূমি বাষ্পীভবন ও উদ্ভিদের প্রস্বেদনের মাধ্যমে বেশি পানি হারায়। চায়না এগ্রিকালচারাল ইউনিভার্সিটির গবেষণা বলছে, কিছু অঞ্চলে গাছ লাগানোর ফলে মোট বৃষ্টিপাত বাড়লেও মাটি ও ভূগর্ভ থেকে আরও বেশি আর্দ্রতা শোষিত হয়েছে, যা শুষ্ক অববাহিকায় পানির সংকট তৈরি করেছে। এ টানাপোড়েন মাইক্রোবিয়াল ক্রাস্ট প্রযুক্তির সম্ভাব্য গুরুত্ব তুলে ধরে। পরিণত বনভূমির তুলনায় এতে কম পানি লাগে, অথচ মাটিতে জৈব পদার্থ জমার মাধ্যমে কার্বন সংরক্ষণ করা যায়।

বৃহত্তর পরিসরে প্রয়োগ: তাকলামাকানের পরীক্ষা থেকে জাতীয় নীতিতে

তাকলামাকানের বাইরেও সায়ানোব্যাকটেরিয়া প্রযুক্তি আশাব্যঞ্জক ফল দেখিয়েছে। মু উস মরুভূমিতে আকাশপথে বীজ ছড়ানোর সঙ্গে অণুজীবের মাধ্যমে পুনরুদ্ধার যুক্ত করে চলমান বালুর ওপর মাটি গঠন সহজ হয়েছে এবং উর্বরতাও বেড়েছে। আকাশপথে বীজ ছড়ানো হয়েছে এমন ৩০ বছরের জমির উচ্চ-থ্রুপুট সিকোয়েন্সিং বিশ্লেষণে মাটির অণুজীবের বৈচিত্র্যে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি দেখা গেছে। ব্যাকটেরিয়া ও ছত্রাকের সংখ্যা বাড়ার পাশাপাশি মোট কার্বন, নাইট্রোজেন ও নাইট্রেটের মাত্রাও বেড়েছে। তাপ, লবণাক্ততা ও খরা মোকাবিলায় স্থানীয় সায়ানোব্যাকটেরিয়ার প্রজাতি সাধারণত বাইরে থেকে আনা প্রজাতির চেয়ে বেশি কার্যকর। তাই সর্বজনীন বাণিজ্যিক অণুজীব-ইনোকুল্যান্টের ওপর নির্ভর না করে কাছাকাছি মরুভূমি থেকে নমুনা সংগ্রহ করে কালচার করতে হয়। স্থানীয় উপযোগিতার এ শর্ত দ্রুত বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগের ক্ষেত্রে চ্যালেঞ্জ তৈরি করে, তবে এর ফলে পরিবেশগত সামঞ্জস্য ও প্রবর্তিত অণুজীবসমাজের দীর্ঘমেয়াদি টিকে থাকা নিশ্চিত হয়।

অণুজীব দিয়ে পুনরুদ্ধারের সীমা কোথায়?

আশাব্যঞ্জক ফল সত্ত্বেও অণুজীবের মাধ্যমে পুনরুদ্ধার পদ্ধতির উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা রয়েছে। অতিরিক্ত পশুচারণ, পানির অপব্যবহার ও জলবায়ু পরিবর্তনসহ নানা কারণে মরুকরণ ঘটে। তাই শুধু মৃত্তিকা-আবরণ দিয়ে এসব অন্তর্নিহিত কারণ মোকাবিলা করা সম্ভব নয়। যানবাহন ও মানুষের ভারী পদচারণা থেকে দীর্ঘমেয়াদি সুরক্ষা না থাকলে পুনরুদ্ধার করা পৃষ্ঠ ভেঙে পড়তে পারে। শেষ পর্যন্ত পানিই প্রধান সীমাবদ্ধতা। দীর্ঘস্থায়ী খরার সময় জীবন্ত আবরণ সুপ্ত অবস্থায় চলে যায়। ফলে ফলাফল জলবায়ুর অবস্থা এবং পুনরুদ্ধার কার্যক্রমের সময় সতর্কভাবে নির্ধারণের ওপর অনেকাংশে নির্ভর করে। ভৌত প্রতিবন্ধক, অণুজীব সংযোজন এবং পরিকল্পিতভাবে গাছপালা লাগানোর সমন্বিত উদ্যোগের অংশ হিসেবে এ পদ্ধতি সবচেয়ে ভালো কাজ করে। পুনরুদ্ধার করা বাস্তুতন্ত্র পর্যবেক্ষণে অত্যাধুনিক পদ্ধতি প্রয়োজন। অণুজীবের পর্যায়ক্রম অনুসরণ এবং বাস্তুতান্ত্রিক নিরাপত্তা যাচাইয়ে বিজ্ঞানীরা উচ্চ-থ্রুপুট সিকোয়েন্সিং ব্যবহার করেন। হুলুন বুইর স্যান্ডি ল্যান্ডে গবেষণায় দেখা গেছে, ছত্রাকের তুলনায় ব্যাকটেরিয়ার সমাজ পরিবেশগত পরিবর্তনে বেশি সাড়া দেয়। মাটির পিএইচ, আর্দ্রতা ও উদ্ভিদসংক্রান্ত বিষয়গুলো সমাজের গঠন নির্ধারণ করে। এসব সূচক ব্যবস্থাপকদের বুঝতে সাহায্য করে, পুনরুদ্ধার করা জমি কখন কার্যকর স্থিতিশীলতা অর্জন করেছে।

শুষ্ক ভূমি পুনরুদ্ধারে বৈশ্বিক শিক্ষা

চীনের মরুভূমিতে পাওয়া অভিজ্ঞতা আফ্রিকার সাহেল থেকে মধ্যপ্রাচ্য পর্যন্ত অন্যান্য শুষ্ক অঞ্চলের জন্যও শিক্ষণীয়। ২০০৭ সালে শুরু হওয়া আফ্রিকান গ্রেট গ্রিন ওয়াল উদ্যোগে এখন একটানা বৃক্ষবেষ্টনীর বদলে মোজাইকধর্মী পুনরুদ্ধার পদ্ধতি নেওয়া হচ্ছে। এতে সহায়ক প্রাকৃতিক পুনর্জন্ম ও কৃষিবনায়ন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। নাইজার ও বুরকিনা ফাসোতে কৃষকেরা অগভীর গর্তে বৃষ্টির পানি ধরে এবং ব্যাপক সেচ ছাড়াই চারাগাছ সুরক্ষিত রেখে সহায়ক প্রাকৃতিক পুনর্জন্মের মাধ্যমে মাটি পুনরুজ্জীবিত করেছেন। পশুখাদ্য ও মধুর মতো কৃষিবনায়ন পণ্য থেকে টেকসই জীবিকা গড়ে তোলার পাশাপাশি এসব পদ্ধতিতে লাখ লাখ একর জমি পুনরুদ্ধার করা হয়েছে। মাইক্রোবিয়াল মৃত্তিকা-আবরণ যুক্ত হলে এসব অঞ্চলের চলমান বালিয়াড়ি দ্রুত স্থিতিশীল হতে পারে এবং প্রাকৃতিক পুনর্জন্মের কৌশল দ্রুত কার্যকর হওয়ার ভিত্তি তৈরি হতে পারে।

এই প্রযুক্তি দেখায়, লক্ষ্যভিত্তিক উদ্যোগ নিলে মারাত্মকভাবে ক্ষতিগ্রস্ত জমিও তার কার্যক্ষমতা ফিরে পেতে পারে। বিজ্ঞানীদের মতে, সায়ানোব্যাকটেরিয়া প্রয়োগের সঙ্গে স্থানীয় পানি সংগ্রহের কৌশল যুক্ত করলে শুষ্ক অঞ্চলে পুনরুদ্ধারের প্রধান সীমাবদ্ধতা কাটানো সম্ভব। সেই সীমাবদ্ধতা হলো প্রাথমিক প্রতিষ্ঠার পর্যায়, যখন চারাগাছ বাতাস ও খরায় সবচেয়ে বেশি ঝুঁকিতে থাকে। চীনের পদ্ধতি আফ্রিকার মাটিতে কীভাবে মানিয়ে নেওয়া যায়, তা নিয়ে আন্তর্জাতিক সহযোগিতায় ইতোমধ্যে কাজ চলছে। সাহেলের নির্দিষ্ট তাপ ও লবণাক্ততার পরিস্থিতিতে টিকে থাকতে পারে—এমন স্থানীয়ভাবে উপযোগী সায়ানোব্যাকটেরিয়ার প্রজাতি শনাক্ত করাই প্রাথমিক পরীক্ষার লক্ষ্য। বিশ্বজুড়ে জলবায়ু পরিবর্তনে মরুকরণের চাপ বাড়ার সঙ্গে সঙ্গে পানি ব্যবহার কমিয়ে মাটি গঠন ত্বরান্বিত করতে পারে—এমন পদ্ধতি কৃষি উৎপাদনশীলতা বজায় রাখা এবং মহাদেশজুড়ে বালুঝড়ের বিস্তার ঠেকানোর জন্য অপরিহার্য হয়ে উঠতে পারে।

মূল বিষয়গুলো

• পরীক্ষাগারে উৎপাদিত সায়ানোব্যাকটেরিয়া দিয়ে বালুকণাকে স্থিতিশীল জৈবিক আবরণে বাঁধার মাধ্যমে চীনা বিজ্ঞানীরা মরুভূমির মাটি গঠনের সময় কয়েক দশক থেকে কমিয়ে ১০ থেকে ১৬ মাসে এনেছেন।
• এ কৌশল বাতাসে মাটিক্ষয় ৯০ শতাংশের বেশি কমায় এবং নাইট্রোজেন স্থিতিকরণ ও জৈব পদার্থ জমার মাধ্যমে পুষ্টিসমৃদ্ধ উপরিভাগের মাটি তৈরি করে।
• একাধিক মরুভূমিতে গবেষণায় দেখা গেছে, অণুজীবসমাজ বাস্তুতন্ত্রের বহুমুখী কার্যকারিতা বাড়ায়। সংখ্যায় বেশি গোষ্ঠী পুষ্টিচক্র পরিচালনা করে, আর বিরল গোষ্ঠী দীর্ঘমেয়াদি স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।
• শুষ্ক অঞ্চলে প্রচলিত বনায়নে পানির ব্যবহার নিয়ে চ্যালেঞ্জ রয়েছে। তাই গাছ লাগানোর পরিপূরক হিসেবে অণুজীবের মাধ্যমে পুনরুদ্ধার আরও টেকসই বিকল্প হতে পারে।
• এ পদ্ধতিতে ভৌত প্রতিবন্ধকতা থেকে সুরক্ষা ও যথাযথ বৃষ্টির সময় প্রয়োজন। মরুকরণ নিয়ন্ত্রণের সমন্বিত কৌশলের অংশ হিসেবে এটি সবচেয়ে ভালো কাজ করে।