水蚯蚓在湿地中的隐藏角色：如何通过掘穴改善底泥氧气含量？-雪聪网

水蚯蚓（寡毛纲环节动物，如颤蚓、水丝蚓等）在湿地生态系统中扮演着至关重要的“隐藏工程师”角色。它们通过掘穴活动显著改善底泥的氧气含量，这个过程涉及多个相互关联的机制：

创造物理通道（管道效应）：

水蚯蚓在沉积物中钻洞、觅食和呼吸，形成大量垂直或分支的孔道和洞穴。
这些孔道直接穿透了原本致密、缺氧的底泥层，为水体中的溶解氧提供了进入沉积物深层的物理通道。
氧气可以沿着这些孔道通过扩散或随水流（如潮汐、风浪引起的渗透或水蚯蚓自身活动引起的水体交换）更深入地渗透到沉积物中。

增强生物扰动：

水蚯蚓在掘穴和摄食过程中，会不断地翻动、混合和重新排列沉积物颗粒。
这种物理扰动：
- 打破沉积物表层形成的生物膜或结壳，这些结壳会阻碍氧气向下的扩散。
- 将深层缺氧、富含还原性物质（如硫化氢、亚铁离子）的沉积物带到表层，使其暴露在含氧水体中而被氧化。
- 将表层富含氧气和新鲜有机质的沉积物带入深层，为更深层的微生物提供氧气和底物。
- 增加沉积物的孔隙度和渗透性，使水体更容易渗入，携带溶解氧。

排泄物（粪球）的形成：

水蚯蚓摄食沉积物中的有机碎屑和微生物，消化后排出粪球。
这些粪球通常比周围的原始沉积物颗粒更大、更松散、孔隙更多。
这种结构变化显著增加了粪球周围沉积物的渗透性，有利于氧气和水流的通过，在局部形成微氧环境。

促进微生物活动与氧化：

水蚯蚓的孔道内壁和粪球表面为好氧和兼性好氧微生物提供了理想的栖息地。这里有相对较高的氧气浓度（来自通道）和丰富的有机质（来自水蚯蚓排泄或沉积物）。
这些微生物（主要是细菌）利用氧气快速分解有机污染物。这个分解过程本身消耗氧气，但更重要的是，它减少了沉积物中耗氧物质的总量。
微生物活动加速了有机物的矿化，将原本在厌氧条件下缓慢分解、产生还原性有毒物质（如甲烷、硫化氢）的过程，转变为在好氧条件下产生二氧化碳和水的过程，从而降低沉积物内部的耗氧需求。
水蚯蚓体表也可能附着好氧微生物，随着它们的移动，将氧气和这些微生物带入更深层。

改善氧气含量的最终效果：

扩大氧化层深度： 水蚯蚓的活动显著增加了沉积物中氧气能够渗透的深度，扩大了表层好氧区的范围（氧化层），压缩了深层厌氧区（还原层）。
提高氧化还原电位： 沉积物整体的氧化还原电位升高，意味着氧化环境占据主导。
减少有害还原性物质： 硫化氢、甲烷、亚铁离子等有毒或温室气体的产生和积累被抑制。
改善沉积物环境： 好氧环境有利于更多样化的底栖生物（如其他小型无脊椎动物、好氧微生物）生存，促进健康的底栖食物网。
增强污染物降解： 好氧条件加速了有机污染物（包括一些难降解有机物）和某些无机污染物（如氨氮通过硝化作用）的生物降解。
促进养分循环： 加速了氮、磷、碳等关键营养元素的矿化和循环过程。

总结：

水蚯蚓通过其持续的掘穴、摄食、排泄和活动，充当了湿地底泥的“活体通气系统”。它们创造物理通道输送氧气，扰动沉积物打破阻碍并促进混合，改造沉积物结构增加渗透性，并刺激好氧微生物活动加速耗氧物质的分解。这些协同作用共同显著提高了底泥的氧气含量，改善了氧化还原状态，对整个湿地生态系统的健康、水质净化和生物地球化学循环都起着不可或缺的“隐藏”但关键的作用。它们的存在是湿地沉积物维持较高活性和自净能力的重要因素。