バイオ灌漑

バイオ灌漑とは、底生 生物が巣穴を上層の水で洗い流すプロセスを指します。その結果生じる間隙水と上層の海水の間の溶解物質の交換は、海洋の生物地球化学の観点から重要なプロセスです。

海洋沿岸生態系には、堆積物を不安定にする生物が存在することが多い。これらの生物は堆積物の物理的状態を変化させ、他の生物や生物自身の状態を改善する。これらの生物は、バイオターベーション（生物撹乱）を引き起こすこともよくあり、バイオターベーションは一般に互換的に、またはバイオ灌漑に関連して使用される。^[1]

バイオ灌漑は、2 つの異なるプロセスとして機能します。これらのプロセスは、粒子の再加工と換気として知られており、底生の大型無脊椎動物(通常は穴を掘る動物)の働きです。この粒子の再加工と換気は、生物が餌を食べたり (動物の摂食)、排便したり、穴を掘ったり、呼吸したりするときに発生します。

バイオ灌漑は大量の酸化輸送を担っており、生物地球化学循環に大きな影響を与えます。

バイオ灌漑は元素循環の主成分である。これらの元素には、マグネシウム、窒素、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、ウランなどがある。他の元素はバイオ灌漑プロセスの特定の段階でのみ置換される。アルミニウム、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セリウムはすべて、幼虫が堆積物を掘り始めるプロセスの開始時に影響を受ける。一方、マンガン、ニッケル、ヒ素、カドミウム、セシウムはすべて、掘削プロセスの後にわずかに移動した。^[2]

この生物学的に駆動される動的プロセスを説明しようと試みる科学者たちは、まだそのプロセスの 3D 画像を開発できていません。

位置放射断層撮影法/コンピュータ断層撮影法（ PET/CT ） を使用したハイブリッド医療画像技術があり、換気を測定し、生物によって引き起こされる間隙水の 移流を4D画像で視覚化します。 ^[3]

沿岸生態系にゴカイのような生物灌漑生物がいない場合、多くの堆積問題が生じます。これらの問題には、有機物を多く含む微粒子による堆積物の目詰まりや、堆積物の浸透性の大幅な低下が含まれます。また、酸素が堆積物の深部まで浸透できず、間隙水中に還元された鉱化生成物が蓄積します。^[4]これらの問題は沿岸生態系の基盤を破壊します。

土壌の生物撹乱に寄与する2つの生物は、Nephtys caeca（Fabricius）とNereis virens（Sars）環形動物である。これらの生物は堆積物を掘り、バイオ灌漑し、餌を食べ、これらの活動に参加する際に、不規則な動きにより堆積物中の粒子を均質化する。これらの生物によって生成されるバイオ灌漑は、堆積柱内の渦鞭毛藻の嚢子の分布を変更する。嚢子は埋められるか、表面に持ち上げられ、回転し続ける。これらの生物が分布を助ける最も重要な渦鞭毛藻の1つは、有害微細藻類と呼ばれ、有毒な赤潮の形成の原因となる。これらの赤潮は軟体動物や甲殻類を毒化し、漁業に非常に大きな経済的損失をもたらす。^[5]

海洋環境の堆積物はメチル水銀（MMHg）生成の重要な場所です 。この生成は、沿岸および沖合の水柱と食物連鎖にこのMMHgの重要な供給源を提供します。科学者は、バイオ灌漑サイトの密度が異なるボストン港の4つの異なるステーションで生成のフラックスを測定しました。MMHg 交換量と底生動物の巣穴密度の間には強い線形関係があります。ボストン港では、バイオ灌漑がメチル水銀の生成と水柱フラックスを刺激することが示されました。^[6]