“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色星球。在人類歷史發展的長河中，我們與自然歷經了從信賴利用到試圖征服、到自覺保護的不同階段，在生態文明日益發展的當下，對自然的保護更是我們每個人應盡的責任和義務。

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

“一起向自然”生物多樣性科普系列將通過一個個物種的介紹，帶您認識生物界，從單細胞到多細胞、從簡單到復雜、從低等到高等、從水生到陸生，遵循生物進化的規律，讓我們“一起向自然”。

「READING」

走進棘皮動物

棘皮動物在無脊椎動物進化中具有十分重要的地位。它們廣泛分布于從淺海到數千米的深海，現存種類7000多種，化石種類多達20000多種，其中有5個綱已完全滅絕。盡管不同類群的棘皮動物在外形上差異很大，但從解剖學和系統發生學看, 它們有著相同的基本特征：幼體兩側對稱，成體多為輻射對稱；具獨特的水管系統；體中有與消化道分離的真體腔, 體壁有來源于中胚層的內骨骼；口從胚孔的相對端發生, 屬后口動物。棘皮動物的骨骼很發達，由許多分開的碳酸鈣骨板構成。骨骼外包表皮，皮上一般帶棘。根據棘皮動物的體形、有無柄和腕、步帶溝開放或封閉，以及管足的排列等，可將其分為2個亞門、5個綱，即有柄亞門下的海百合綱，游走亞門下的海星綱、蛇尾綱、海膽綱和海參綱。

在海洋生態系統內，棘皮動物在某些底棲動物群落中常為優勢種。同時也是海洋動物地理學研究中很好的指標種。棘皮動物化石種類甚多，在地質學上占有一定地位。它們還具有重要生態價值：某些吞食性種類能夠大量搬運腐敗物質，減少海底微生物的活動，某些蛇尾類常是底棲魚類的餌料……作為海洋生態系統不可或缺的一環，棘皮動物至今仍活躍于海底世界，以其造型獨特的身影，豐富著這片浩瀚無垠的藍色汪洋。

海 星?

拉丁學名：Asteroidea

分類地位：棘皮動物門 游走亞門 海星綱

Vol.1 海星的簡介

“是誰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出現了這樣的畫面：穿著工裝短褲的黃色方塊海綿大笑著揮動手中的水母網，奔跑著躍出海洋生物的小鎮，在海草叢林中追逐著優雅漂浮的水母……很遺憾，長大成人的我們都知道，真正的海底世界中不會有菠蘿外形、家具齊全的房子，不會有能說人話甚至做漢堡的海綿，也不會有各種生物其樂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，這部動畫片中還是有相當寫實的成分呢？讓我們稍稍將畫面倒帶，注意菠蘿屋左側那塊巨大的半球形石頭，和從中跑出的粉色家伙了嗎？這個呆頭呆腦、名叫“派大星”的卡通形象，就來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境的真實寫照。

作為棘皮動物門的標志性成員之一，海星類廣布世界各海域，對各類海洋環境都具有一定適應力。雖然它們外表憨態可掬、溫和無害，似乎還有些行動遲緩，但卻曾以“死神”之名，讓海洋生態系統中的另一類動物聞風喪膽，令許多靠海為生的漁民頭痛不已。

動畫中的派大星與現實世界的“派大星”

來源：wikipedia

Vol.2 外形特征

海星是棘皮動物門游走亞門海星綱千余物種的統稱。它們身體扁平，多呈星形。全身由許多鈣質骨板借結締組織結合而成，也就是說，海星的骨骼是由許多分離的不同形狀的小骨片在結締組織的連接下形成的網格狀骨骼。這些小骨片上有穿孔，既可減輕重量，又可增加強度。每個小骨片是由真皮中一個細胞先分泌一個晶體，圍繞晶體再由周圍的細胞分泌及積累鈣鹽形成，因此骨片可隨動物的生長而增大。骨片的大小、形狀及網格的排列都決定于真皮細胞的結構與排列。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，用來防衛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。

海星體表的刺狀結構

來源：wikipedia

海星通常有五個腕，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50條。由于海星的腕呈輻射狀，因此身體沒有前后之分，隨時都能朝任一方向移動。

具有很多腕的菊海星屬（Heliaster）

外表類似拖把頭

來源：flickr.com

海星的嘴在其身體下側中部，可與海星爬過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），步帶溝兩側邊緣有可動的長棘，可隨時關閉及保護步帶溝。

海星的口面

來源：wikipedia

由于海星全身覆蓋堅硬骨板，腕的活動會受到限制，只能緩緩彎曲。因此它們的行動主要依靠水管系統。水管系統是棘皮動物特有的一個管狀系統，在步帶溝內通常生有幾列帶吸盤的管足，這些管足柔軟又富有彈性，能夠來回擺動和抓吸物體，管足基部具有指狀液囊，其中充滿液體并與全身相通。在水管系統的支持下，海星能通過神經系統控制肌肉局部收縮，管足在液壓作用下可支撐和移動身體。

海星的管足

來源：wikipedia

和動畫角色派大星不同，真實世界的海星沒有明顯的眼部結構。由于身體輻射對稱，似乎也很難判斷究竟哪里是頭部。實際上，海星的眼睛取決于它們的腕數目，在它們的腕末端具一叢觸手，下方有一個紅色眼點，那就是它們眼睛的位置。而海星的頭部也曾是科學界爭論不休的難題，直到2023年的一項研究發現，從基因表達上看，海星全身幾乎都屬于頭部范圍，反而沒有任何軀干結構。因此，它們實際上是一只長有許多眼睛的、在海底亂竄的腦袋。

海星的眼點（圖中紅色點狀結構）

來源：Marie Helene Birk/University of Copenhagen

Vol.3 生活習性與生活環境

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

趴在珊瑚上的藍指海星Linckia laevigata

很有派大星即視感

來源：Colin Marshall / FLPA

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

利用管足移動的海星

來源：YouTube

由于海星大多行動相對緩慢，因此為了抵御天敵，它們會采用多種不同策略。除了堅韌的骨骼網絡外，海星可以分泌一種叫做海星皂苷的白色物質，這是它們的次級代謝產物，具有防御性質，在遇到敵害時可噴射以驅趕捕食者。同時，當被捕食者捉住時，海星還會自斷腕足，留在原地給捕食者食用以拖延時間，自己趁機跑掉。

斷肢的海星 來源：YouTube

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

海星的一只腕足可以長出完整的身體

來源：stock.adobe.com

再生過程中偶爾也會出現多長出肢體的情況

來源：alamy.com

海星類都是肉食性動物，可以取食各種無脊椎動物，它們的食物來源主要是貝類、海膽、螃蟹和海葵等行動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類。它們的取食方式視種類和習性略有不同。大多數海星類具長可彎曲的腕，管足上具吸盤，多以雙殼類（如貝類）為食，取食時身體位于貝殼上，以兩腕在貝殼兩側吸著，由于管足末端吸盤的真空作用，其拉力足以拉開雙殼類的殼口，之后立刻翻出賁門胃插入殼口內，并分泌消化酶，直到閉殼肌及內臟部分地被消化，貝殼完全張開，再用胃包圍吞下食物一同進入口內。

捕食雙殼類的海星

來源：YouTube / vancouver aquarium

而一些具短腕、管足上無吸盤的種類，由于無法將胃翻出來包裹食物，取食時通常整個將食物吞下，在胃內進行消化；

捕食小魚的海星 來源：wikipedia

Vol.4 繁殖方式

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

棘冠海星幼體成長過程 白色箭頭所示為受精卵

來源：eatlas.org.au

仔細觀察上圖不難發現，海星幼體的形態與成年海星大相徑庭。這是因為海星在成長過程中存在變態發育，當海星幼體固著在海底后，前端前口葉會特化成固著柄，而后端部分則逐漸形成成體結構，隨后脫落。因此也可以說，海星的成長過程是直接從幼體上長出一個成體。

海星幼體（黃色為后端部分，逐漸形成成體并脫落）

來源：wikipedia

Vol.5 白色森林的死神

在遙遠的澳大利亞，有一座世界最大規模的珊瑚礁生態系統——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161公里。大堡礁由2900個大小珊瑚礁島組成，是地球上最特殊的自然景觀之一。曾經，那里海水蔚藍、魚群游弋，連綿不斷、千姿百態的珊瑚在水下搖曳生姿，吸引了世界各地的無數游客。然而，在21世紀初的20年間，大堡礁已悄然失去了約半數健康珊瑚，造成這一局面的罪魁禍首之一，便是海星家族中的棘冠海星。

大堡礁 來源：wikipedia

棘冠海星是長棘海星科長棘海星屬的動物，其中文名為英文名Crown-of-Thorns Starfish的直譯，因其生有長長的棘刺得名。它是一種大型海星，在食物充足時，成體可達25-35cm，最大甚至能超過70cm。棘冠海星的腕足一般有13-15個，最多時可達21個。它們棘刺尖銳，表面還具有蛋白質毒素，結合淡米色、橙色、紅色和較少見的紫色體色，看起來相當危險。

棘冠海星成體 來源：wikipedia

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

珊瑚是由珊瑚蟲分泌的石灰質骨骼聚結而成的物質

其顏色主要來自和珊瑚蟲共棲的有色藻類

來源：wikipedia

當棘冠海星大量存在時，會以十到數十只聚集在一起，以蝗蟲過境之勢大量取食珊瑚，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，其中不乏一些生長較為緩慢的種類，即使部分珊瑚不會被全部啃食，也會因殘缺后遭受細菌感染而死。數百萬只棘冠海星在幾天內就能吃光一大片珊瑚，留下慘白的石灰質骨骼，狀如海底的蒼白尸骨森林。

蠶食珊瑚的棘冠海星 來源：wikipedia

更可怕的是，面對棘冠海星的爆發，人類能采取的措施非常有限，目前最好的方法僅有“雇傭潛水員人工網撈”和“重硫酸蘇打注射殺死”，但這些措施不但要花費大量人力與金錢，也根本無法有效阻止棘冠海星對珊瑚群的破壞。為了從根源解決這一問題，近年來，研究者也針對棘冠海星爆發的原因進行了不斷探索，目前的主流觀點認為是由多種因素結合導致，自然因素包括棘冠海星具有強大的產卵能力，如果環境條件適宜，海星幼體生存率高則容易爆發，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推送中介紹）和經濟發展導致沿岸海水富營養化，豐富的食物供給提高了海星幼體存活率，導致爆發等等。無論如何，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量無法有效控制，脆弱的珊瑚群將遭受滅頂之災。

法螺捕食棘冠海星 來源：YouTube

海星的危害還不止如此。自2006年以來，中國北方沿海地區突發大量海星，它們攝食鮑魚、菲律賓蛤仔、扇貝等養殖經濟貝類，給貝類養殖業造成巨大的經濟損失。僅2006年膠南地區因海星災害就導致鮑魚養殖損失達4000余萬元，養殖漁民損失慘重。

被捕撈的海星 來源：搜狐網

作為生活在地球上的眾多成員之一，人類是生態系統中的一份子，與其他生物共享一片藍天，亦彼此關聯，休戚與共。作為大海中無數普通生物之一，海星原本也是食物鏈中最普通的一個環節，與珊瑚、貝類等食物和法螺、珊瑚蟹等天敵共同維系著生態系統的正常運轉，還在海洋碳循環中起著重要作用。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疑也將走向絕路。棘冠海星的爆發或許的確屬于自然周期的規律之一，但其背后也有填海建港、污水亂排、過度捕撈等人禍的影響，此外，研究表明，溫室氣體排放導致的海水酸化會導致棘皮生物無法形成牢固的含鈣外骨骼，它們同樣是生態破壞的受害者之一，而身為人類的我們對此無疑負有難以推卸的過錯與責任。人與自然是不可分割的整體，維護生物多樣性從來不是嘴上說說的口號，而是事關人類未來的重要使命。因此，為了這顆孕育了無數生命的美麗星球能夠長久閃耀于宇宙，讓我們共同努力，一起向自然。

海星也是生態系統的重要組成部分

來源：wikipedia

參考資料

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