海星

海星(29張)

海星與海蔘、海膽等同屬棘皮動物。它們通常有五個腕，但也有四六個，體扁平，多呈星形。整個身體由許多鈣質骨板借結締組織結合而成，體表有突出的棘、瘤或疣等附屬物。有的多達50條腕，在這些腕下側並排長有4列密密的管足。用管足既能捕獲獵物，又能讓自己攀附岩礁，大個的海星有好幾千管足。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。海星的體型大小不一，小到2.5釐米、大到90釐米，體色也不盡相同，幾乎每隻都有差別，最多的顏色有桔黃色、紅色、紫色、黃色和青色等。 ^[1] 

海星綱動物身體的直徑一般在12-24釐米左右，但大小在不同種變化很大、直徑的變化幅度在1-80釐米之間。多數體表黃褐色，但也有的種具明亮紅、桔、藍、紫等色，或幾種顏色的混合色。身體呈五星形，例如海盤車，由中央盤向外伸出五個腕。太陽海星的腕可多達40個。多數種類的腕靠近中央盤處較寬，末端漸細，少數相近。腕的長度一般為中央盤直徑的1-3倍，但也有的腕達4-5倍。 ^[2] 

有的種類腕很短，以致使身體呈五角形，如麪包海星（Culcita）。由腕到中央盤的中心區稱步帶區（bulacral area），也稱輻射區（radii）。步帶區之間的部位稱間步帶區（intera bulacral area），也稱間輻射區（interradii）。生活時，海盤車向下的一面，中央盤的中央有口，口的周圍為膜質的圍口部，這一面稱為口面。相對的一面，即上表面稱為反口面。口面從口到各腕的末端伸出一條很寬的溝稱為步帶溝，溝內有2-4列管足。步帶溝的兩側邊緣有可動的長棘，可隨時關閉及保護步帶溝。腕的末端具一小叢觸手，末端的一個觸手下具紅色眼點。反口面中央盤的中央部位有肛門，但一般不易看到。在中央盤靠邊緣某兩腕之間有一圓形小板，稱篩板，它是水管系與外界相通的門户。由於由體表向外伸出許多刺和棘，所以整個身體的表面，特別是反口面通常是很粗糙的。也有的種類體表的刺和棘呈扁平狀，而使體表略光滑。口面與反口面的位置在棘皮動物各綱中並不完全相同。由於生活方式的改變，或使口面向上（海百合類），或使口面與反口面的區分不明顯（海蔘綱）。 ^[2] 

幹海星(15張)

棘皮動物的體壁由表皮及真皮組成。體壁的最表面是一層很薄的角質層，其內為一層單纖毛的柱狀上皮細胞。在上皮細胞中夾雜有神經感覺細胞及粘液腺細胞，腺細胞的分泌物可以粘着落於體表的沉渣，再由纖毛掃走。表皮之下是一層神經細胞及纖維層，構成棘皮動物的表皮下神經叢。隨後是真皮層，包括一層很厚的結締組織及肌肉層。肌肉可分為外層環肌和內層縱肌，反口面的縱肌發達，收縮可使腕彎曲。肌肉層之內即為一層體腔膜（peritoneu）。 ^[2] 

棘皮動物的骨骼由中胚層形成，屬內骨骼，位於體壁的結締組織內。它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，由摻有10%碳酸鎂的鈣鹽組成。小骨片上有穿孔，這樣既可減輕重量，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於真皮細胞的結構與排列。 ^[2] 

除了骨片之外，還有一些刺（spine）、叉棘（pedi-cellaria）及棘突束（paxilla）等骨骼成分散佈於體表，用以防衞及消除體表的沉積物。其中叉棘有的無柄，有的有柄。叉棘在海盤車及棘鉗目是很普遍的，它們由小骨板組成，呈鉗狀或剪刀狀，藉助於基部的一對對抗肌牽引、控制開閉。有的叉棘在刺的四周成圈排列。顯帶目海星的反口面有分離的傘狀骨片，傘面上有許多可動的刺，這就是棘突束，適用於沙面穴居生活。表皮上除刺、棘之外，還有大量的皮鰓，它的結構與功能將在呼吸部分敍述。 ^[2] 

水維管系統（water vascular syste）是棘皮動物所特有的一個管狀系統，它全部來自體腔，因此管內壁裹有體腔上皮，並充滿液體，它的主要機能在於運動。水管系統通過篩板與外界相通。篩板是一石灰質圓板，上面蓋有一層具纖毛的上皮，表面具有許多溝道，溝底部有許多小孔及管道，並進入下面的一個囊內，由囊再連到下面的石管（stone canal）。 ^[2] 

石管是由於管壁有鈣質沉積而得名，壁管有突起伸入管腔，而將管腔不完全地隔開，以允許管內液體向口面及向反口面同時流動。石管由反口面垂直向下，到達口面後與口周圍的環水管（circular canal）相連。環水管位於口面骨板的內面，管壁也常褶皺，將管腔也分成許多小管道，其作用可能有利於液體在其中的流動。在間輻區的環管上有4-5對褶皺形成的囊狀結稱，稱貼氏體（Tiedemann's bodies），它的作用可能是產生體腔細胞。另外相當多的海星類環管上還有1-5個具管的囊，稱波里氏囊（Polianvesicles），囊壁上有肌肉，用以貯存環管中的液體。海盤車沒有波里氏囊。 ^[2] 

由環管向每個腕伸出一輻射管（radial canal）直達腕的末端，輻水管位於步帶溝中腕骨板外面，輻管沿途向兩側伸出成對的側管（lateral canal），左右交替排列。側管末端膨大，穿過腕骨片向內進入體腔形成壇囊（pulla）。壇囊的末端成為管足進入步帶溝內。 ^[2] 

許多種類管足末端扁平形成吸盤。管足的結構與體壁相似，外有纖毛上皮，內有體腔上皮，中間有肌肉及結締組織，肌肉的收縮控制管足彎曲或延伸。由輻水管向兩側伸出的側水管如果等長，則管足在步帶溝內表現出兩行；如果側水管長短交替，則管足在步帶溝內表現出4列。海盤車則表現出4列狀。水管系統中充滿液體，其體液與海水等滲，其中含有體腔細胞、少量蛋白質及很高的鉀離子，在運動中相當於一個液壓系統。當壇囊收縮時，它與側管交界處的瓣膜關閉，囊內的液體進入管足，管足延伸，與地面接觸，管足末端的吸盤產生真空以附着地面。當管足的肌肉收縮時，管足縮短，液體又流回壇囊。棘皮動物就是這樣靠管足的協調收縮以完成運動，而水管系統的其他部分可能僅用以維持管內的壓力平衡。 ^[2] 

有實驗證明管內的液體並不與外界交換。海星運動時常以1-2個腕為領導腕，該腕內的管足同步向相同方向伸出及縮回。但實際上5個腕的管足並不總是向相同方向伸出或完全協調的，因此，海星的運動是很緩慢的。由於意外身體翻轉時，它用1-2個腕扭轉恢復到正常位置，並吸附在地面，然後身體由腕下面翻過，以恢復正常運動。顯帶目海星如槭海星（Astropecten）、砂海星等生活在軟質海底，其管足無吸盤，在步帶溝中排成兩列，這些特徵有利於它們在泥沙穴居或爬行。 ^[2] 

海星類都是肉食性動物，可以取食各種無脊椎動物，特別是貝類、甲殼類、多毛類等，甚至魚類。其中有的是單食性的，例如許多種類通常僅食雙殼類動物。也有多食或雜食性種類。 ^[2] 

其取食方式基本上有以下三種：

海星類的消化道也呈五輻排列，口位於口面中央，周圍有圍口膜，膜上有環肌及括約肌，調節口的擴大與縮小。口後為食道，很短，隨後進入膨大的胃。胃壁上有水平方向的緊縮，使胃被分隔成近口面的賁門胃（cardiac stomach）和近反口面的較小的幽門胃（pyloric stomach）。取食時賁門胃常外翻，包裹食物後再一同縮回體內。胃壁上有2-10條體腔膜起源的胃帶（gastric ligaents），將之連接到骨板上。由幽門胃向各腕伸出一幽門管，進入腕後立刻分為兩支，直達腕的末端。幽門管沿途向兩側分出例管，其周圍有大量腺細胞包圍形成幽門盲囊（pyloriccecv），它實際上是消化腺，也稱肝臟，具分泌消化酶、吸收及貯藏營養物質的功能。幽門胃後為很短的腸，腸末端直腸周圍有5個直腸盲囊（rectal cecvm），最後以很小的肛門開口在反口面中央。有的種甚至沒有腸，不能消化的食物通常仍由口吐出。消化道的內壁均裹有纖毛上皮，在賁門胃壁上有發達的腺細胞以分泌消化酶，特別是幽門盲囊可以分泌蛋白酶、澱粉酶及脂肪酶。食物可進行部分的體外消化，在胃內主要進行胞外消化，在幽門盲囊中可進行胞內消化。 ^[2] 

棘皮動物沒有專門的循環器官，可能由體腔液執行循環機能。中央盤及腕中都有發達的體腔，圍繞在器官周圍，其中充滿體腔液，靠體腔膜細胞的纖毛擺動造成體腔液的流動，以完成營養物質的輸送。體腔液中的體腔細胞可能是來自體腔膜，也有人説來自貼氏體，具吞噬機能。由於體腔液與海水等滲，很少具調節能力，因此棘皮動物只能生存在海水中，很少侵入河口。僅有個別種可以在低鹽水中（8-18‰）生活，其餘均生活在標準海水中（鹽度35‰）。棘皮動物具有一特殊的血系統（heal syste）及圍血系統（perihe alsyste）。 ^[2] 

血系統包括一系列與水管系統相應的管道，其中充滿液體，液體中也有體腔細胞。在口面環水管的下面有環血管，向各腕也伸出輻血管，也位於輻水管之下。由環血管向反口面伸出一深褐色海綿狀組織的腺體與石管伴行，稱軸腺（axialgland），它可能具有一定的博動能力。在接近反口面處伸出胃血環（gastric hemalring），並分支到幽門盲囊，到達反口面時形成反口面血環，並分支到生殖腺。在靠近篩板處有一背囊，也有搏動能力，可推動液體的流動。血系統的功能尚不能確定，可能與物質的輸送有關。包圍在血系統之外的並與之伴行的是圍血系統，除了沒有胃圍血環之外，其餘完全相伴而行。實際上它是體腔的一部分，包在血系統之外形成一套竇隙。關於它的作用很少了解。 ^[2] 

海星類的呼吸及排泄主要由皮鰓、管足及體表進行。皮鰓是體壁的內、外兩層上皮細胞向外突出的瘤狀物，體腔液也流入其中。皮鰓內的體腔上皮的纖毛作用使體腔液在其中流動，皮鰓外層的纖毛上皮造成體表的水流動，這樣不停地進行着氣體交換。在顯帶類皮鰓頂端呈分支狀，位於棘突束之間的縫隙內。管足在氣體交換中也起着重要作用，特別是在皮鰓不發達的種類。有實驗證明，在關閉步帶溝、管足不能進行呼吸時，氧的消耗量減少60%。海星類的含氮廢物也是由皮鰓及管足排出，用活體染料注射體腔表明，代謝廢物由體腦細胞攝取，滿載後移到皮鰓，並聚集在其頂端，以後當皮鰓收縮時，這些體腔細胞被排出體外。也有的滿載代謝物的體腔細胞進入管足末端的吸盤處，以後從吸盤處排出。還有的代謝物來自幽門盲囊，以後隨未被消化的食物殘渣由口吐出。 ^[2] 

海星類及所有棘皮動物的神經系統都是分散的，不形成神經節或神經中樞，且都與上皮細胞緊密相連。一般認為海星類包括三個互不相連的神經結構：

神經系統對運動起着重要的作用。有實驗證明，切斷一個腕的輻神經，則所有腕的管足協調運動消失。如在兩腕之間切斷環神經，則抑制了所有的運動，這説明在輻神經與環神經之間存在着一個神經中心，而這個中心一般是存在於起主導作用的腕上，由它控制着其他腕的協調一致。大多數種類五個腕都可臨時性的作為主導腕，也有少數種只有一個腕是永久性的主導腕。每個腕的末端、觸手的下面有一紅色的眼點，是其唯一的感官，由80-200個色素杯小眼組成。每個小眼由上皮細胞組成杯狀，其中有紅色色素顆粒，蓋在其外面的角質層加厚處作為晶體作用，即使把眼點都蓋住，它也能對光產生反應。表皮中含有大量的神經感覺細胞，這些細胞具有長的突起，最後加入到上皮神經叢，它們構成感受器，對光、觸覺及化學刺激均有反應。這些感覺細胞分佈在整個體表，在管足、觸手、步帶溝邊緣特別豐富。 ^[2] 

絕大多數的海星類為雌雄異體，共有10個生殖腺，每個生殖腺由一叢葡萄狀管組成。在非成熟期腺體很小，位於五個腕的基部。在生殖期，腺體很大，幾乎充滿了整個的腕。生殖腺雄性常白色，雌性多橙色，每個生殖腺有一個生殖孔位於反口面腕基部中央盤上。槭海星類（Astropectinidae）每個腕有許多生殖腺，排列成行，生殖孔開口在口面。少數種類為雌雄同體，例如一種海燕（Asterina gibbose），但雄性先熟，即年幼時產生雄性生殖細胞，年齡較大後變成雌性個體，產生卵。 ^[2] 

生殖細胞均來自體腔上皮，產卵及受精均在海水中進行。一般雌性生殖細胞的存在可以刺激其他個體也排卵或雄性排精，或是精子的存在刺激雌性排卵。實驗證明卵的成熟與排放是由輻神經的神經分泌細胞的分泌物所刺激。大多數種類個體產卵量很大，可達250萬粒，卵小，少黃卵，間接發育。少數種產卵數目較少，卵亦大，卵黃亦多，為直接發育，但卵經母體的孵育。孵育的方法因種而不同，例如翼海星類（Pterasteridae）的一些種，卵在口面孵育；還有的種卵產於反口面中央盤上，腕基部長出長刺以保護卵，並在其中孵育。 ^[2] 

大多數的種還要經過一自由游泳的幼蟲期。由受精卵經輻射卵裂、形成囊胚，當發育到原腸胚期後，開始自由游泳。起初整個表面有纖毛，隨着發育纖毛被限制在一定的纖毛帶上，前端起自口，後端到肛門前，幼體靠纖毛帶游泳與取食。以後口前的纖毛帶形成一環狀，同時體內出現三分體腔，稱為雙羽幼蟲。它是兩側對稱的。大約經歷數週時間才能發育到雙羽幼蟲階段。雙羽幼蟲經過取食、游泳一段時間之後，在前端出現三個附屬的短腕，其頂端具粘着細胞，腕的基部也有粘細胞形成的吸盤，這時稱短腕幼蟲（brachiolaria）。 ^[2] 

隨後它用粘細胞及吸盤固着在基底上（顯帶類不形成短腕幼蟲），然後開始變態。幼蟲的前端前口葉特化成一固着柄，由幼蟲的後端部分發生成體結構，幼蟲的左側變成了口面，右側變成了反口面，成蟲出現腕。幼蟲的消化道退化，成蟲的消化道按輻射對稱發生。幼蟲的後體腔變成了成體的軀體腔，後體腔的一部分也變成了圍血系統。左側的前、中體腔（即軸腔、水腔）發育成水管系統，右側的前、中體腔退化，同時左側的水腔發生5對突起，每對進入發育中的腕。這5對突起分別代表第一對管足。隨着更多管足的形成，則用管足附着，原來固着的前端遊離，並不斷形成骨板。大約經歷了二個月的時間發育成幼體海星，這時直徑大約僅1毫米左右，身體由兩側對稱變成了輻射對稱，完成了變態。 ^[2] 

幼體的生長速率及壽命因種而不同，一般1-2年後、少數4-5年後達到性成熟。生長可持續數年，壽命可達數年至10多年，個別種可達30多年。一些海星可以行無性生殖，即通過中心盤的分裂，一個海星可以變成兩個。一般地説海星類都有很強的再生能力，一個腕只要帶有部分中央盤都可以再生成一個整體，特別是帶有篩板時更易於再生。甚至一種指海星，一個被切下的腕，也可以再生出中央盤及其他腕，但再生部分較正常的小。 ^[2] 

海星是生活在大海中的一種棘皮動物，它們有很強的繁殖能力，壽命可達35年。全世界大概有1500種海星，大部分的海星，是通過體外受精繁殖的，不需要交配。雄性海星的每個腕上都有一對睾丸，它們將大量精子排到水中，雌性也同樣通過長在腕兩側的卵巢排出成千上萬的卵子。精子和卵子在水中相遇，完成受精，形成新的生命。從受精的卵子中生出幼體，也就是小海星。所以要讓他們的卵子不能繁殖。

有研究者發現，一些海星具有季節性配對的習性，即雄性海星趴在雌性海星之上，五隻腕相互交錯。這種行為被認為與生殖有關，但其真正的功能則尚未被確認。

海星類分佈世界各海域，以北太平洋區域種類最多。垂直分佈從潮間帶到水深6000米。磁海星科是深海動物，棲息深度不小於1000米。海星生活在各種底質，但軟泥底上很少見。海盤車屬對底質要求不嚴，常隨所攝食的雙殼類的多少而移動。

德國萊布尼茨海洋學研究所曾發表公報説，最新研究發現，海星等棘皮動物在海洋碳循環中起着重要作用，它們能夠在形成外骨骼的過程中直接從海水中吸收碳。

棘皮動物是生活在海底的無脊椎動物，分為海星綱、海膽綱、蛇尾綱、海蔘綱和海百合綱等5類，其身影遍佈各大洋。研究發現，棘皮動物會吸收海水中的碳，以無機鹽的形式（例如碳酸鈣）形成外骨骼。它們死亡後，體內大部分含碳物質會留在海底，從而減少了從海洋進入大氣層的碳。通過這種途徑，棘皮動物大約每年吸收1億噸的碳。

此前已知，燃燒化石燃料產生的温室氣體進入海洋後，海水酸性會上升，傷害珊瑚礁和貝類。此次研究人員發現，酸性海水對棘皮動物的侵害也非常嚴重，令這類生物無法形成牢固的含鈣外骨骼。

渾身都是棘皮的海洋動物——海星有着奇特的星狀身體，它盤狀身體上通常有5只長長的觸角，但看不着眼睛。人們總以為海星是靠這些觸角識別方向，其實不然。美、以兩國科學家的研究發現，海星渾身都是“監視器”。海星緣何能利用自己的身體洞察一切？是的，海星緣何能利用自己的身體洞察一切。

原來，海星在自己的棘皮皮膚上長有許多微小晶體，而且每一個晶體都能發揮眼睛的功能，以獲得周圍的信息。科學家對海星進行了解剖，結果發現，海星棘皮上的每個微小晶體都是一個完美的透鏡，已知它的尺寸遠遠小於人類利用現有高科技製造出來的透鏡。海星棘皮中的無數個透鏡都具有聚光性質，這些透鏡使海星能夠同時觀察到來自各個方向的信息，及時掌握周邊情況。在此之前，科學家以為，海星棘皮具有高度感光性，它能通過身體周圍光的強度變化決定採取何種隱蔽防範措施，另外還能通過改變自身顏色達到迷惑“敵人”的目的。科學家説，海星身上的這種不尋常的視覺系統還是首次被發現。科學家預測，仿製這種微小透鏡將使光學技術和印刷技術獲得突破性發展。

生態平衡海星是海洋食物鏈中不可缺少的一個環節。它的捕食起着保持生物羣平衡的作用，如在美國西海岸有一種文棘海星時常捕食密密麻麻地依附於礁石上的海虹。這樣便可以防止海虹的過量繁殖，避免海虹侵犯其他生物的領地，以達到保持生物羣平衡的作用。 ^[3] 

海星的絕招是它分身有術。若把海星撕成幾塊拋入海中，每一碎塊會很快重新長出失去的部分，從而長成幾個完整的新海星來。例如，沙海星保留一釐米長的腕就能生長出一個完整的新海星，而有的海星本領更大，只要有一截殘臂就可以長出一個完整的新海星。海星的腕、體盤受損或自切後，都能夠自然再生。海星的任何一個部位都可以重新生成一個新的海星 ^[4]  。

由於海星有如此驚人的再生本領，所以斷臂缺肢對它來説是件無所謂的小事。已知，科學家們正在探索海星再生能力的奧秘，以便從中得到啓示，為人類尋求一種新的醫療方法。科學家發現，當海星受傷時，後備細胞就被激活了，這些細胞中包含身體所失部分的全部基因，並和其他組織合作，重新生出失去的腕或其他部分。

因此，某些種類的海星通過這種超強的再生方式演變出了無性繁殖的能力，它們就更不需要交配了。不過大多數海星通常不會進行無性繁殖。

2007年最新報道，菲律賓2.5萬平方千米的珊瑚礁有一半以上遭到海星大軍的侵襲。海星也很可怕。自2006年以來，中國北方沿海地區突發大量海星，密度高達300個/平方米，高峯期每天在3-5畝海域內能揀捕到海星500多千克。海星主要集中在嶗山、膠州灣、唐島灣和膠南海域，瘋狂地攝食鮑魚、菲律賓蛤仔、扇貝等養殖經濟貝類，一個海星1天能吃掉十幾只扇貝，食量驚人，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餘萬元；2007年僅青島海風水產養殖公司的雜色蛤養殖因海星吞食而損失高達3000餘萬元。據初步統計，自2007年3月份開始，在膠州灣養殖的16萬畝菲律賓蛤仔已有60%遭到海星侵害，受災率達70%-80%，部分海區高達90%，一條60馬力魚船在膠州灣養殖區一天可捕獲海星800-1000千克，養殖漁民損失慘重。 ^[5] 

控制海星的泛濫，引起了各國政府和專家的高度重視，減少其對貝類養殖的經濟損失已迫在眉睫。在日本，每年都要耗費上百萬資金來控制海星的危害，美國的牡蠣養殖場每年都要花費很大的人力和財力來應對其危害。同時，海星的危害已引起各級政府的高度重視。

鑑於海星氾濫對漁業生產帶來的嚴重負面影響，結合當前生產實際，主要探索以下幾方面的研究對策：