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海底“清洁工”海黄瓜:它们如何维持海洋生态平衡?

海黄瓜(海参)确实堪称海洋中的“清洁工”,它们在维持海洋生态平衡方面扮演着至关重要的多重角色。以下是它们的主要贡献方式:

高效分解者与沉积物处理者:

  • 摄食方式: 海黄瓜主要以海底沉积物(沙子、淤泥)为食。它们用口部周围的触手将沉积物连同其中的有机碎屑(如死亡的浮游生物、藻类、动物粪便、微生物、腐烂的动植物残骸)一起扫入口中。
  • 消化过程: 在消化道内,它们高效地消化吸收这些有机物质中的营养物质。
  • 排泄与“清洁”: 消化后的、相对干净的沉积物以条状或颗粒状的粪便形式排出体外。这个过程相当于过滤和清洁了海底的表层沉积物,去除了大量腐败的有机质,防止其在海底过度堆积和腐烂。这大大降低了沉积物因有机物分解而缺氧和产生有毒物质(如硫化氢)的风险。

促进营养循环:

  • 释放营养盐: 海黄瓜在消化有机物的过程中,会将其中一部分营养物质(如氮、磷等)转化为溶解的无机盐形式(如氨、磷酸盐)释放回水体或沉积物中。
  • 供给初级生产者: 这些释放出的营养盐是浮游植物(海洋食物链的基础)生长所必需的“肥料”。通过这种方式,海黄瓜将沉积物中锁定的、难以被直接利用的营养物质,重新释放到水层中,供浮游植物吸收利用,从而驱动了整个海洋生态系统的初级生产力和食物网。
  • 排泄物再利用: 它们排出的粪便颗粒相对富含细菌和未完全消化的微营养,本身也成为其他小型底栖生物(如多毛类蠕虫、小型甲壳类)的食物来源,促进了沉积物内部的食物链。

生物扰动者:

  • 翻动沉积物: 海黄瓜在海底爬行和摄食的过程中,会不断地翻动、混合和疏松沉积物。
  • 改善沉积物环境:
    • 增加氧气渗透: 翻动使氧气更容易渗透到沉积物深层,促进了好氧微生物的活动,加速有机物的分解矿化,减少厌氧环境及其产生的有害物质。
    • 改善孔隙结构: 改变沉积物的物理结构,增加孔隙度,有利于底栖生物(如穴居动物)的生存和活动。
    • 促进物质交换: 增强沉积物与上覆水体之间的物质(营养盐、氧气)交换。
  • 埋藏污染物/碳: 在一定程度上,它们摄食表层沉积物的行为,可以将一些表层污染物或有机碳埋藏到更深层,起到一定的“掩埋”作用(虽然这不是主要目的)。

钙循环的参与者:

  • 海黄瓜体壁内含有微小的碳酸钙骨片。当它们死亡后,这些骨片溶解,其中的钙离子重新进入海水,参与了海洋中的钙循环,对于维持海水化学平衡有一定贡献。

食物网中的重要环节:

  • 海黄瓜本身是许多海洋生物(如大型鱼类、螃蟹、龙虾、海星、海獭,甚至海鸟和人类)的重要食物来源。它们是海洋食物链中承上启下的关键一环。

对维持生态平衡的意义:

  • 防止富营养化和缺氧: 通过高效清除沉积物表面富集的有机碎屑,海黄瓜显著降低了沉积物因有机物厌氧分解而导致的缺氧事件(形成“死亡区”)和硫化氢等有毒物质产生的风险。这对维持健康的底栖环境至关重要。
  • 维持底栖生物多样性: 它们通过生物扰动改善了沉积物的物理化学环境(如氧含量、结构),创造了更多样化的微生境,支持了丰富的底栖生物群落(蠕虫、贝类、甲壳类等)的生存。
  • 保障初级生产力: 通过促进营养盐(尤其是氮、磷)的再生和循环,海黄瓜间接支持了浮游植物的生长,为整个海洋食物网提供了基础能量来源。
  • 物质循环的关键节点: 它们是将沉积物中“锁住”的有机碳和营养物质重新激活并送回海洋生态循环的关键生物之一。

面临的威胁与生态失衡:

不幸的是,全球许多地区的海黄瓜种群因过度捕捞(主要作为食材)、栖息地破坏(如底拖网、海岸开发)、污染气候变化而急剧下降。其数量的锐减会带来严重的生态后果:

  • 沉积物有机质堆积: 海底“清洁”效率大大降低,有机碎屑大量堆积。
  • 沉积物缺氧和酸化: 有机质厌氧分解加剧,导致底层水域缺氧、产生硫化氢,沉积物酸化,形成不适于大多数生物生存的“死亡地带”。
  • 营养循环受阻: 营养盐再生效率下降,可能影响浮游植物生长。
  • 底栖生物多样性下降: 沉积物环境恶化,导致依赖健康沉积物的底栖生物群落崩溃。
  • 食物网结构破坏: 作为重要饵料的缺失,影响其捕食者的生存。

总结来说,海黄瓜作为海底的“清洁工”和“翻土工”,通过摄食沉积物中的有机碎屑、促进营养盐循环、翻动疏松海底、改善沉积物环境,在维持海洋底栖生态系统健康、防止环境恶化、支持生物多样性和保障整个海洋食物网生产力方面,扮演着不可或缺的角色。它们是海洋生态平衡的重要守护者之一,其种群的保护对于海洋生态系统的稳定至关重要。