氣候變化對沙蠶的影響：海水酸化如何改變它們的棲息地環境？

氣候變化對沙蠶（多毛綱環節動物）的影響，特別是海水酸化對其棲息地的改變，是一個涉及生態、生理和化學變化的復雜過程。海水酸化主要通過改變海洋化學環境、底質特性以及食物網結構，直接或間接威脅沙蠶的生存和繁殖。以下是具體影響機制：

工業革命以來，海洋吸收了約30%人類排放的CO?，導致海水pH值下降（目前比工業化前低0.1單位，預計2100年再降0.3-0.4單位）。CO?溶于水形成碳酸（H?CO?），解離為氫離子（H?）和碳酸氫根（HCO??），降低海水pH并減少碳酸鈣（CaCO?）飽和度。

鈣化結構受損
部分沙蠶（如管棲種類的龍介蟲科）分泌碳酸鈣（方解石或文石）構建棲管或外殼。酸化環境下：

• 碳酸鈣飽和度降低，導致棲管溶解或變薄。
• 維持鈣化結構需消耗更多能量，削弱生長與繁殖能力。 實例： 實驗室研究表明，pH 7.6-7.8（預測2100年水平）下，沙蠶棲管強度下降20-40%。

酸堿平衡與離子調節紊亂
沙蠶依賴體內酶和離子通道維持酸堿穩態。海水H?濃度升高會：

• 干擾細胞膜離子交換（如Na?/H?轉運體），增加維持滲透平衡的能耗。
• 影響血淋巴pH，降低代謝酶（如ATP酶）活性，導致運動能力和攝食效率下降。

呼吸與氧氣運輸障礙
酸化會降低血紅蛋白與氧的親和力（如沙蠶科物種的血紅蛋白在低pH下攜氧能力下降），加劇缺氧壓力。

底質化學性質變化
酸化海水滲透沉積層，導致：

• 沉積物中碳酸鈣顆粒溶解，改變底質孔隙結構和穩定性。
• 釋放沉積物中封存的重金屬（如銅、鎘）和污染物，增加沙蠶中毒風險。

微生物群落與有機物分解
酸化抑制分解有機物的細菌活性，減緩沉積物中有機質礦化速率，導致：

• 食物資源（如微生物膜、腐殖質）減少。
• 缺氧區域擴大（因有機物堆積加劇耗氧）。

棲息地物理結構破壞
珊瑚礁、貝床等鈣質生境是許多沙蠶的棲息地。珊瑚白化和貝類外殼溶解會直接摧毀其微生境。

食物網擾動

• 浮游植物群落變化：酸化促進小型浮游生物（如鞭毛藻）生長，取代硅藻等優質食物，降低沙蠶幼蟲食物質量。
• 捕食關系改變：沙蠶的天敵（如魚類、蟹類）可能因酸化遷移或減少，短期內減輕捕食壓力，但長期導致種群失衡。

與其他脅迫因子的協同作用

• 暖化疊加酸化：高溫增加代謝耗氧，而酸化降低血氧運輸，加劇缺氧應激。
• 缺氧加劇：酸化與富營養化協同促進海底缺氧區擴張，迫使沙蠶向淺水遷移，增加被捕食風險。

沙蠶作為“生態工程師”和關鍵餌料生物，其衰退將引發級聯效應：

• 沉積物擾動減少：削弱底質通氣與營養循環。
• 魚類資源下降：沙蠶是經濟魚類（如鱈魚、比目魚）的主要食物，影響漁業。
• 海岸帶穩定性降低：沙蠶棲管固沙作用減弱，加劇海岸侵蝕。

海水酸化通過直接生理脅迫（鈣化障礙、代謝紊亂）和間接生境退化（底質化學改變、食物網瓦解）威脅沙蠶種群。其影響與暖化、缺氧等因子協同放大，可能重塑潮間帶和淺海生態系統。未來研究需聚焦：

保護沙蠶棲息地需全球減排（實現《巴黎協定》1.5℃目標）與本地行動（減少陸源污染、恢復濕地）結合，維系這些“海洋蚯蚓”對生態系統的關鍵服務。