“一起向自然”生物多樣性

科普系列

人與自然是生命共同體。我們與自然界的其他生物共同生活在這顆藍(lán)色星球。在人類歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中，我們與自然歷經(jīng)了從信賴?yán)玫皆噲D征服、到自覺(jué)保護(hù)的不同階段，在生態(tài)文明日益發(fā)展的當(dāng)下，對(duì)自然的保護(hù)更是我們每個(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)。

您是否曾為路邊盛開(kāi)的鮮花駐足？您是否曾為一個(gè)物種的滅絕惋惜？在鋼筋水泥的城市中生活，您是否曾懷念在自然環(huán)境中那份靜謐？

“一起向自然”生物多樣性科普系列將通過(guò)一個(gè)個(gè)物種的介紹，帶您認(rèn)識(shí)生物界，從單細(xì)胞到多細(xì)胞、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等、從水生到陸生，遵循生物進(jìn)化的規(guī)律，讓我們“一起向自然”。

「READING」

走進(jìn)棘皮動(dòng)物

棘皮動(dòng)物在無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)化中具有十分重要的地位。它們廣泛分布于從淺海到數(shù)千米的深海，現(xiàn)存種類7000多種，化石種類多達(dá)20000多種，其中有5個(gè)綱已完全滅絕。盡管不同類群的棘皮動(dòng)物在外形上差異很大，但從解剖學(xué)和系統(tǒng)發(fā)生學(xué)看, 它們有著相同的基本特征：幼體兩側(cè)對(duì)稱，成體多為輻射對(duì)稱；具獨(dú)特的水管系統(tǒng)；體中有與消化道分離的真體腔, 體壁有來(lái)源于中胚層的內(nèi)骨骼；口從胚孔的相對(duì)端發(fā)生, 屬后口動(dòng)物。棘皮動(dòng)物的骨骼很發(fā)達(dá)，由許多分開(kāi)的碳酸鈣骨板構(gòu)成。骨骼外包表皮，皮上一般帶棘。根據(jù)棘皮動(dòng)物的體形、有無(wú)柄和腕、步帶溝開(kāi)放或封閉，以及管足的排列等，可將其分為2個(gè)亞門(mén)、5個(gè)綱，即有柄亞門(mén)下的海百合綱，游走亞門(mén)下的海星綱、蛇尾綱、海膽綱和海參綱。

在海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，棘皮動(dòng)物在某些底棲動(dòng)物群落中常為優(yōu)勢(shì)種。同時(shí)也是海洋動(dòng)物地理學(xué)研究中很好的指標(biāo)種。棘皮動(dòng)物化石種類甚多，在地質(zhì)學(xué)上占有一定地位。它們還具有重要生態(tài)價(jià)值：某些吞食性種類能夠大量搬運(yùn)腐敗物質(zhì)，減少海底微生物的活動(dòng)，某些蛇尾類常是底棲魚(yú)類的餌料……作為海洋生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的一環(huán)，棘皮動(dòng)物至今仍活躍于海底世界，以其造型獨(dú)特的身影，豐富著這片浩瀚無(wú)垠的藍(lán)色汪洋。

海 星?

拉丁學(xué)名：Asteroidea

分類地位：棘皮動(dòng)物門(mén) 游走亞門(mén) 海星綱

Vol.1 海星的簡(jiǎn)介

“是誰(shuí)住在深海的大菠蘿里？”

熟悉的旋律響起，相信不少讀者眼前已經(jīng)出現(xiàn)了這樣的畫(huà)面：穿著工裝短褲的黃色方塊海綿大笑著揮動(dòng)手中的水母網(wǎng)，奔跑著躍出海洋生物的小鎮(zhèn)，在海草叢林中追逐著優(yōu)雅漂浮的水母……很遺憾，長(zhǎng)大成人的我們都知道，真正的海底世界中不會(huì)有菠蘿外形、家具齊全的房子，不會(huì)有能說(shuō)人話甚至做漢堡的海綿，也不會(huì)有各種生物其樂(lè)融融相處一隅的比奇堡……但是等一下，先別急著失望，如果我說(shuō)，這部動(dòng)畫(huà)片中還是有相當(dāng)寫(xiě)實(shí)的成分呢？讓我們稍稍將畫(huà)面倒帶，注意菠蘿屋左側(cè)那塊巨大的半球形石頭，和從中跑出的粉色家伙了嗎？這個(gè)呆頭呆腦、名叫“派大星”的卡通形象，就來(lái)源于我們今天故事的主角——海星。而那塊巨大的、深埋白沙中的石頭，則是許多海星棲息環(huán)境的真實(shí)寫(xiě)照。

作為棘皮動(dòng)物門(mén)的標(biāo)志性成員之一，海星類廣布世界各海域，對(duì)各類海洋環(huán)境都具有一定適應(yīng)力。雖然它們外表憨態(tài)可掬、溫和無(wú)害，似乎還有些行動(dòng)遲緩，但卻曾以“死神”之名，讓海洋生態(tài)系統(tǒng)中的另一類動(dòng)物聞風(fēng)喪膽，令許多靠海為生的漁民頭痛不已。

動(dòng)畫(huà)中的派大星與現(xiàn)實(shí)世界的“派大星”

來(lái)源：wikipedia

Vol.2 外形特征

海星是棘皮動(dòng)物門(mén)游走亞門(mén)海星綱千余物種的統(tǒng)稱。它們身體扁平，多呈星形。全身由許多鈣質(zhì)骨板借結(jié)締組織結(jié)合而成，也就是說(shuō)，海星的骨骼是由許多分離的不同形狀的小骨片在結(jié)締組織的連接下形成的網(wǎng)格狀骨骼。這些小骨片上有穿孔，既可減輕重量，又可增加強(qiáng)度。每個(gè)小骨片是由真皮中一個(gè)細(xì)胞先分泌一個(gè)晶體，圍繞晶體再由周圍的細(xì)胞分泌及積累鈣鹽形成，因此骨片可隨動(dòng)物的生長(zhǎng)而增大。骨片的大小、形狀及網(wǎng)格的排列都決定于真皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與排列。除此之外，海星的體表還有突出的棘或刺，它們也屬于骨骼成分，用來(lái)防衛(wèi)及消除體表的沉積物。還有些海星具有瘤或疣等附屬物，也有些種類體表光滑。

海星體表的刺狀結(jié)構(gòu)

來(lái)源：wikipedia

海星通常有五個(gè)腕，但有些種類也有更少或更多的腕，中美的菊海星屬（Heliaster）腕甚至多達(dá)50條。由于海星的腕呈輻射狀，因此身體沒(méi)有前后之分，隨時(shí)都能朝任一方向移動(dòng)。

具有很多腕的菊海星屬（Heliaster）

外表類似拖把頭

來(lái)源：flickr.com

海星的嘴在其身體下側(cè)中部，可與海星爬過(guò)的物體表面直接接觸。具有口的一面被稱為口面，另一面則被稱為反口面。口面從口到各腕的末端伸出一條很寬的溝，叫做步帶溝（它的用處我們隨后介紹），步帶溝兩側(cè)邊緣有可動(dòng)的長(zhǎng)棘，可隨時(shí)關(guān)閉及保護(hù)步帶溝。

海星的口面

來(lái)源：wikipedia

由于海星全身覆蓋堅(jiān)硬骨板，腕的活動(dòng)會(huì)受到限制，只能緩緩彎曲。因此它們的行動(dòng)主要依靠水管系統(tǒng)。水管系統(tǒng)是棘皮動(dòng)物特有的一個(gè)管狀系統(tǒng)，在步帶溝內(nèi)通常生有幾列帶吸盤(pán)的管足，這些管足柔軟又富有彈性，能夠來(lái)回?cái)[動(dòng)和抓吸物體，管足基部具有指狀液囊，其中充滿液體并與全身相通。在水管系統(tǒng)的支持下，海星能通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)控制肌肉局部收縮，管足在液壓作用下可支撐和移動(dòng)身體。

海星的管足

來(lái)源：wikipedia

和動(dòng)畫(huà)角色派大星不同，真實(shí)世界的海星沒(méi)有明顯的眼部結(jié)構(gòu)。由于身體輻射對(duì)稱，似乎也很難判斷究竟哪里是頭部。實(shí)際上，海星的眼睛取決于它們的腕數(shù)目，在它們的腕末端具一叢觸手，下方有一個(gè)紅色眼點(diǎn)，那就是它們眼睛的位置。而海星的頭部也曾是科學(xué)界爭(zhēng)論不休的難題，直到2023年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，從基因表達(dá)上看，海星全身幾乎都屬于頭部范圍，反而沒(méi)有任何軀干結(jié)構(gòu)。因此，它們實(shí)際上是一只長(zhǎng)有許多眼睛的、在海底亂竄的腦袋。

海星的眼點(diǎn)（圖中紅色點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)）

來(lái)源：Marie Helene Birk/University of Copenhagen

Vol.3 生活習(xí)性與生活環(huán)境

海星廣泛分布于世界各個(gè)海域，在中國(guó)渤海、黃海等沿岸都能見(jiàn)到其身影。它們喜歡群居，常棲息在有沙、巖石或珊瑚的海底。

趴在珊瑚上的藍(lán)指海星Linckia laevigata

很有派大星即視感

來(lái)源：Colin Marshall / FLPA

雖然海星們大多看起來(lái)慵懶隨性，很少移動(dòng)，但必要時(shí)，它們的速度可絕對(duì)算不上慢，在管足的幫助下，某些海星甚至相當(dāng)迅捷（以它們的速度看），但這種移動(dòng)方式在人類看來(lái)可能會(huì)有些不適。

利用管足移動(dòng)的海星

來(lái)源：YouTube

由于海星大多行動(dòng)相對(duì)緩慢，因此為了抵御天敵，它們會(huì)采用多種不同策略。除了堅(jiān)韌的骨骼網(wǎng)絡(luò)外，海星可以分泌一種叫做海星皂苷的白色物質(zhì)，這是它們的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有防御性質(zhì)，在遇到敵害時(shí)可噴射以驅(qū)趕捕食者。同時(shí)，當(dāng)被捕食者捉住時(shí)，海星還會(huì)自斷腕足，留在原地給捕食者食用以拖延時(shí)間，自己趁機(jī)跑掉。

斷肢的海星 來(lái)源：YouTube

海星具有很強(qiáng)的再生能力，腕足脫落后很快就能恢復(fù)。有些海星甚至可以從一只腕足上生長(zhǎng)出完整的海星。

海星的一只腕足可以長(zhǎng)出完整的身體

來(lái)源：stock.adobe.com

再生過(guò)程中偶爾也會(huì)出現(xiàn)多長(zhǎng)出肢體的情況

來(lái)源：alamy.com

海星類都是肉食性動(dòng)物，可以取食各種無(wú)脊椎動(dòng)物，它們的食物來(lái)源主要是貝類、海膽、螃蟹和海葵等行動(dòng)較為緩慢的海洋生物，甚至也包括珊瑚，有些海星還可以捕食魚(yú)類。它們的取食方式視種類和習(xí)性略有不同。大多數(shù)海星類具長(zhǎng)可彎曲的腕，管足上具吸盤(pán)，多以雙殼類（如貝類）為食，取食時(shí)身體位于貝殼上，以兩腕在貝殼兩側(cè)吸著，由于管足末端吸盤(pán)的真空作用，其拉力足以拉開(kāi)雙殼類的殼口，之后立刻翻出賁門(mén)胃插入殼口內(nèi)，并分泌消化酶，直到閉殼肌及內(nèi)臟部分地被消化，貝殼完全張開(kāi)，再用胃包圍吞下食物一同進(jìn)入口內(nèi)。

捕食雙殼類的海星

來(lái)源：YouTube / vancouver aquarium

而一些具短腕、管足上無(wú)吸盤(pán)的種類，由于無(wú)法將胃翻出來(lái)包裹食物，取食時(shí)通常整個(gè)將食物吞下，在胃內(nèi)進(jìn)行消化；

捕食小魚(yú)的海星 來(lái)源：wikipedia

Vol.4 繁殖方式

海星雌雄異體，依靠體外受精繁殖后代。它們的產(chǎn)卵及受精均在海水中進(jìn)行。在繁殖過(guò)程中，雌雄海星會(huì)將大量的卵子和精子釋放到海水中，受精卵會(huì)形成類似透明膠囊的胚胎，逐漸發(fā)育出消化管和口，以吞食海水中的浮游植物等為生。之后逐漸長(zhǎng)出觸手狀突起，在腹部形成石灰質(zhì)骨骼，依靠其重量沉入海底，取食石灰藻以構(gòu)筑全身骨骼。

棘冠海星幼體成長(zhǎng)過(guò)程 白色箭頭所示為受精卵

來(lái)源：eatlas.org.au

仔細(xì)觀察上圖不難發(fā)現(xiàn)，海星幼體的形態(tài)與成年海星大相徑庭。這是因?yàn)楹Ｐ窃诔砷L(zhǎng)過(guò)程中存在變態(tài)發(fā)育，當(dāng)海星幼體固著在海底后，前端前口葉會(huì)特化成固著柄，而后端部分則逐漸形成成體結(jié)構(gòu)，隨后脫落。因此也可以說(shuō)，海星的成長(zhǎng)過(guò)程是直接從幼體上長(zhǎng)出一個(gè)成體。

海星幼體（黃色為后端部分，逐漸形成成體并脫落）

來(lái)源：wikipedia

Vol.5 白色森林的死神

在遙遠(yuǎn)的澳大利亞，有一座世界最大規(guī)模的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)——大堡礁。它縱貫于澳大利亞的東北沿海昆士蘭州，北從托雷斯海峽，南到南回歸線以南，綿延伸展2011公里，最寬處可達(dá)161公里。大堡礁由2900個(gè)大小珊瑚礁島組成，是地球上最特殊的自然景觀之一。曾經(jīng)，那里海水蔚藍(lán)、魚(yú)群游弋，連綿不斷、千姿百態(tài)的珊瑚在水下?lián)u曳生姿，吸引了世界各地的無(wú)數(shù)游客。然而，在21世紀(jì)初的20年間，大堡礁已悄然失去了約半數(shù)健康珊瑚，造成這一局面的罪魁禍?zhǔn)字唬闶呛Ｐ羌易逯械募诤Ｐ恰?/p>

大堡礁 來(lái)源：wikipedia

棘冠海星是長(zhǎng)棘海星科長(zhǎng)棘海星屬的動(dòng)物，其中文名為英文名Crown-of-Thorns Starfish的直譯，因其生有長(zhǎng)長(zhǎng)的棘刺得名。它是一種大型海星，在食物充足時(shí)，成體可達(dá)25-35cm，最大甚至能超過(guò)70cm。棘冠海星的腕足一般有13-15個(gè)，最多時(shí)可達(dá)21個(gè)。它們棘刺尖銳，表面還具有蛋白質(zhì)毒素，結(jié)合淡米色、橙色、紅色和較少見(jiàn)的紫色體色，看起來(lái)相當(dāng)危險(xiǎn)。

棘冠海星成體 來(lái)源：wikipedia

棘冠海星喜食珊瑚，它們可以消化珊瑚組織肉質(zhì)部分，留下石灰質(zhì)的白色骨骼。雖然單只海星食量有限，且在幼年期天敵眾多，存活率較低，不會(huì)產(chǎn)生太大威脅，但麻煩在于，大堡礁的珊瑚群遭遇的，是一場(chǎng)棘冠海星的大爆發(fā)。

珊瑚是由珊瑚蟲(chóng)分泌的石灰質(zhì)骨骼聚結(jié)而成的物質(zhì)

其顏色主要來(lái)自和珊瑚蟲(chóng)共棲的有色藻類

來(lái)源：wikipedia

當(dāng)棘冠海星大量存在時(shí)，會(huì)以十到數(shù)十只聚集在一起，以蝗蟲(chóng)過(guò)境之勢(shì)大量取食珊瑚，平均一只棘冠海星一天要吃掉約二平方公尺的珊瑚。它們的食譜包括石珊瑚、細(xì)枝珊瑚屬、鹿角珊瑚、牡丹珊瑚和濱珊瑚屬等多種珊瑚，其中不乏一些生長(zhǎng)較為緩慢的種類，即使部分珊瑚不會(huì)被全部啃食，也會(huì)因殘缺后遭受細(xì)菌感染而死。數(shù)百萬(wàn)只棘冠海星在幾天內(nèi)就能吃光一大片珊瑚，留下慘白的石灰質(zhì)骨骼，狀如海底的蒼白尸骨森林。

蠶食珊瑚的棘冠海星 來(lái)源：wikipedia

更可怕的是，面對(duì)棘冠海星的爆發(fā)，人類能采取的措施非常有限，目前最好的方法僅有“雇傭潛水員人工網(wǎng)撈”和“重硫酸蘇打注射殺死”，但這些措施不但要花費(fèi)大量人力與金錢(qián)，也根本無(wú)法有效阻止棘冠海星對(duì)珊瑚群的破壞。為了從根源解決這一問(wèn)題，近年來(lái)，研究者也針對(duì)棘冠海星爆發(fā)的原因進(jìn)行了不斷探索，目前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為是由多種因素結(jié)合導(dǎo)致，自然因素包括棘冠海星具有強(qiáng)大的產(chǎn)卵能力，如果環(huán)境條件適宜，海星幼體生存率高則容易爆發(fā)，人為因素包括人類大量捕獲棘冠海星天敵（這部分已在法螺的相關(guān)推送中介紹）和經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致沿岸海水富營(yíng)養(yǎng)化，豐富的食物供給提高了海星幼體存活率，導(dǎo)致爆發(fā)等等。無(wú)論如何，在目前全球氣候變暖的背景下，若大堡礁中的成體棘冠海星數(shù)量無(wú)法有效控制，脆弱的珊瑚群將遭受滅頂之災(zāi)。

法螺捕食棘冠海星 來(lái)源：YouTube

海星的危害還不止如此。自2006年以來(lái)，中國(guó)北方沿海地區(qū)突發(fā)大量海星，它們攝食鮑魚(yú)、菲律賓蛤仔、扇貝等養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)貝類，給貝類養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。僅2006年膠南地區(qū)因海星災(zāi)害就導(dǎo)致鮑魚(yú)養(yǎng)殖損失達(dá)4000余萬(wàn)元，養(yǎng)殖漁民損失慘重。

被捕撈的海星 來(lái)源：搜狐網(wǎng)

作為生活在地球上的眾多成員之一，人類是生態(tài)系統(tǒng)中的一份子，與其他生物共享一片藍(lán)天，亦彼此關(guān)聯(lián)，休戚與共。作為大海中無(wú)數(shù)普通生物之一，海星原本也是食物鏈中最普通的一個(gè)環(huán)節(jié)，與珊瑚、貝類等食物和法螺、珊瑚蟹等天敵共同維系著生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還在海洋碳循環(huán)中起著重要作用。被冠以“死神”之名，游走于珊瑚枯骨，也并非它們本意，畢竟，一旦珊瑚礁成為死亡的荒漠，賴以生存的棘冠海星無(wú)疑也將走向絕路。棘冠海星的爆發(fā)或許的確屬于自然周期的規(guī)律之一，但其背后也有填海建港、污水亂排、過(guò)度捕撈等人禍的影響，此外，研究表明，溫室氣體排放導(dǎo)致的海水酸化會(huì)導(dǎo)致棘皮生物無(wú)法形成牢固的含鈣外骨骼，它們同樣是生態(tài)破壞的受害者之一，而身為人類的我們對(duì)此無(wú)疑負(fù)有難以推卸的過(guò)錯(cuò)與責(zé)任。人與自然是不可分割的整體，維護(hù)生物多樣性從來(lái)不是嘴上說(shuō)說(shuō)的口號(hào)，而是事關(guān)人類未來(lái)的重要使命。因此，為了這顆孕育了無(wú)數(shù)生命的美麗星球能夠長(zhǎng)久閃耀于宇宙，讓我們共同努力，一起向自然。

海星也是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分

來(lái)源：wikipedia

參考資料

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