मॅथेमॅटिकल इकॉलॉजी: निसर्गाची गणिती भाषा आणि माधवराव गाडगीळांचा वारसा

नुकतेच सुप्रसिद्ध पर्यावरण तज्ज्ञ आणि ज्येष्ठ शास्त्रज्ञ डॉ. माधवराव गाडगीळ यांचे निधन झाले. त्यांच्या जाण्याने भारतीय पर्यावरण चळवळीचा एक देदीप्यमान स्तंभ कोसळला आहे. त्यांच्या अफाट कर्तृत्वाबद्दल सर्वत्र बरेच काही लिहिले आणि बोलले गेले; मात्र, त्यांच्या अभ्यासाचा पाया ज्या विषयावर उभा होता, तो म्हणजे ‘मॅथेमॅटिकल इकॉलॉजी’ (Mathematical Ecology) किंवा ‘गणितीय पर्यावरणशास्त्र.’ त्यांनी आपली डॉक्टरेट हार्वर्ड विद्यापीठातून याच विषयात पूर्ण केली होती. जीवशास्त्र आणि गणित यांचा हा संगम केवळ शैक्षणिक नसून तो निसर्गाच्या अस्तित्वाचा कणा आहे, हे त्यांनी ओळखले होते.

   निसर्गातील घडामोडी समजून घेण्यासाठी गणिताचा वापर करणे ही कल्पनाच मुळात क्रांतिकारक आहे. आपण निसर्गाकडे सहसा भावनांच्या किंवा सौंदर्याच्या नजरेतून पाहतो; पण निसर्ग हाही नियमांनी आणि आकड्यांनी बांधलेला आहे. मॅथेमॅटिकल इकॉलॉजीमध्ये नैसर्गिक प्रणाली, प्राण्यांची संख्या, पर्यावरणातील बदल आणि प्रजातींमधील परस्परसंबंधांचा अभ्यास करण्यासाठी ‘गणितीय प्रारूपे ‘ तयार केली जातात. यातून केवळ आजची परिस्थिती समजत नाही, तर भविष्यातील बदलांचा अचूक अंदाज बांधणे सोपे जाते. या शास्त्रांतर्गत अनेक वेगवेगळ्या महत्त्वाच्या मुद्द्यांचा सविस्तर अभ्यास केला जातो; त्यांतील काही महत्त्वाचे मुद्दे खालीलप्रमाणे : 

१. लोकसंख्येची गतिशीलता (Population Dynamics ) : कोणतीही प्रजाती काळाच्या ओघात कशी वाढते किंवा कमी होते, याचे एक गणित असते. समजा, एखाद्या जंगलात काही हरणे सोडली, तर सुरुवातीला त्यांची संख्या झपाट्याने वाढते (Exponential Growth), पण अन्नाची आणि जागेची उपलब्धता मर्यादित असल्यामुळे ही वाढ एका विशिष्ट मर्यादेनंतर थांबते. यालाच ‘लॉजिस्टिक ग्रोथ’ म्हणतात. जर मानवी हस्तक्षेपामुळे ही मर्यादा ओलांडली गेली, तर ती प्रजाती नष्ट होऊ शकते.

२. भक्षक-भक्ष्य संबंध (Predator-Prey Relations) : निसर्गातील वाघ आणि हरण किंवा साप आणि उंदीर यांच्या संख्येचे संतुलन हे ‘लोटका-वोल्टेरा’ (Lotka-Volterra) यांसारख्या समीकरणांनी मांडले जाते. जर भक्ष्यांची संख्या वाढली, तर भक्षकांची संख्याही वाढते; पण भक्षक वाढले, की भक्ष्यांची शिकार जास्त होते आणि त्यांची संख्या कमी होते. हे चक्र गणिताच्या साहाय्याने समजून घेतल्यास आपल्याला जंगलातील जैवविविधतेचा समतोल राखण्यासाठी काय केले पाहिजे ते समजू शकते. 

३. रोगप्रसार आणि मानवी आरोग्य : निसर्गातील रोगराई मानवी वस्तीत कशी येते, याचा अभ्यास आता अनिवार्य झाला आहे. ‘SIR’ (Susceptible, Infected, Recovered) मॉडेलच्या माध्यमातून रोगाचा संसर्ग किती वेगाने पसरू शकतो, हे काढले जाते. कोविड-१९ च्या काळात आपण पाहिले, की मानवाने निसर्गावर आक्रमण केल्यामुळे कोविड विषाणू मानवीय जगतात प्रवेशित झाला असा एक सिद्धांत मांडला गेला.  गणिताच्या आधारेच टाळेबंदी, रुग्णसंख्या, लसीकरण याबाबतचे निर्णय घेतले गेले.  जंगले तोडल्यामुळे प्राण्यांमधील विषाणू मानवाकडे कसे स्थलांतरित होतात, याचे गणितीय विश्लेषण आज शास्त्रज्ञ करत आहेत.

४. पर्यावरण संवर्धन आणि माधवरावांचे योगदान : लुप्त होत चाललेल्या प्रजातींना वाचवण्यासाठी ‘मेटापॉप्युलेशन’ (Metapopulation) सारखी मॉडेल्स वापरली जातात. माधवराव गाडगीळांनी याच विज्ञानाचा वापर करून पश्चिम घाटातील जैवविविधतेचा अभ्यास केला. त्यांनी केवळ प्राणी-वनस्पतींची गणना केली नाही, तर तिथल्या माणसांचा, त्यांच्या गरजांचा आणि पर्यावरणाच्या ऱ्हासाचा गणिती संबंध जोडला. ‘गाडगीळ समितीचा अहवाल’ हा या गणितीय आणि वैज्ञानिक अभ्यासाचेच एक फलित होते, ज्यात निसर्ग वाचवण्यासाठी मानवाने आपल्या लालसेवर गणिताने आखलेली मर्यादा ठेवणे किती गरजेचे आहे, हे मांडले होते.

   आपल्याभोवती असलेल्या निसर्गाची रचना अत्यंत गुंतागुंतीची आहे. आत्ताचे आपले म्हणजे मनुष्य जातीचे वागणे आणि त्याचा पर्यावरणावर पुढे होणारा परिणाम शास्त्रशुद्ध पद्धतीने काढणे हे आजच्या काळातील सर्वात महत्त्वाचे काम आहे. आपण किती कार्बन उत्सर्जन करतो, किती जंगले तोडतो आणि त्याबदल्यात तापमान किती वाढते, हे सर्व गणिताने मांडता येते. ‘काय होऊ शकते’ आणि ‘कशाकशाचा ऱ्हास होऊ शकतो,’ हे जर आधीच आकड्यांच्या स्वरूपात समोर आले, तर कदाचित मानवाच्या वागण्यात सुधारणा होईल, हा एक मोठा आशावाद या शास्त्रामागे आहे.

   मॅथेमॅटिकल इकॉलॉजी हा केवळ आकड्यांचा खेळ नसून, ती निसर्गाची भाषा आहे. ती आपल्याला सांगते, की जर आपण निसर्गाची  श्रीशिल्लक  संपवली, तर भविष्यात येऊ घातलेली दिवाळखोरी निश्चित आहे. माधवराव गाडगीळांनी अनेक वर्षांपूर्वी आपल्या कारकिर्दीसाठी या विषयाची निवड केली, हाच मुळी त्यांचा द्रष्टेपणा होता. त्यांनी गणिताच्या चष्म्यातून निसर्गाचे दुःख पाहिले आणि ते मांडले.

आज आपण हवामान बदल, अतिवृष्टी, दुष्काळ यांसारख्या संकटांना सामोरे जात आहोत. यातून मार्ग काढण्यासाठी आपल्याला पुन्हा एकदा गाडगीळांनी दाखवलेल्या वैज्ञानिक वाटेने जावे लागेल. या शास्त्राचा सखोल अभ्यास करून, त्या आधारे निसर्ग संवर्धन व पर्यावरण रक्षण करणे हीच माधवरावांना वाहिलेली खरी श्रद्धांजली ठरेल.