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2019年1月1日星期二

第八章第六节 棘皮动物:海星


沈阳先生 撰稿
海星英文名starfish,是无脊椎动物的一类,非鱼类。海星是棘皮动物,它的体表覆盖有粗糙不平的棘刺,与其他的棘皮动物一样,表皮都犹如荆棘。
海星是一种食肉动物,它对海洋生态系统和生物进化还起着非同凡响的重要作用。海星属于能迅速再生的动物之一。如果一只海星的一只触手被切断的话,过一段短时间,海星便能长回触手,而少数海星切下的触手本身也会长成一只海星,具有与蚯蚓、蜥蜴、龙虾、水螅纲生物、蜗牛和再生力最强大的涡虫等生物的特点。

分布区域
主要分布于世界各地的浅海底沙地或礁石上,主要以浮游生物为食物。约1800种类的海星生活在世界上所有的海洋,大西洋,太平洋,印度,北极,南大洋等地区。太平洋北部的种类最多。
海星发生在广泛的深度范围内的潮间带至深海(深约6000米)。磁海星科是深海动物,栖息深度不小于1000米。海星生活在各种底质,但软泥底上很少见。海盘车属对底质要求不严,常随所摄食的双壳类的多少而移动。

外形特征
海星与海参、海胆、海百合同属棘皮动物。它们通常有五个腕 但也有四六个,体扁平,多呈星形。整个身体由许多钙质骨板借结缔组织结合而成,体表有突出的棘、瘤或疣等附属物。有的多达50条腕,在这些腕下侧并排长有4 列密密的管足。用管足既能捕获猎物,又能让自己攀附岩礁,大个的海星有好几千管足。
海星的嘴在其身体下侧中部,可与海星爬过的物体表面直接接触。
海星的体型大小不一,小到2·5厘米、大到90厘米,体色也不尽相同,几乎每只都有差别,最多的颜色有桔黄色、红色、紫色、黄色和青色等。
棘皮动物的体壁由表皮及真皮组成。体壁的最表面是一层很薄的角质层,其内为一层单纤毛的柱状上皮细胞(monociliated columnar epidermis)。在上皮细胞中夹杂有神经感觉细胞及粘液腺细胞,腺细胞的分泌物可以粘着落于体表的沉渣,再由纤毛扫走。
表皮之下是一层神经细胞及纤维层,构成棘皮动物的表皮下神经丛。随后是真皮层,包括一层很厚的结缔组织及肌肉层。
肌肉可分为外层环肌和内层纵肌,反口面的纵肌发达,收缩可使腕弯曲。肌肉层之内即为一层体腔膜(peritoneum)。
棘皮动物的骨骼由中胚层形成,属内骨骼,位于体壁的结缔组织内。它是由许多分离的不同形状的小骨片在结缔组织的连接下形成的网格状骨骼,由掺有10%碳酸镁的钙盐组成。小骨片上有穿孔,这样既可减轻重量,又可增加强度。每个小骨片是由真皮中一个细胞先分泌一个晶体,围绕晶体再由周围的细胞分泌及积累钙盐形成,因此骨片可随动物的生长而增大。骨片的大小、形状及网格的排列都决定于真皮细胞的结构与排列。
除了骨片之外,还有一些刺(spine)、叉棘(pedi-cellaria)及棘突束(paxilla)等骨骼成分散布于体表,用以防卫及消除体表的沉积物。
其中叉棘有的无柄,有的有柄。叉棘在海盘车及棘钳目是很普遍的,它们由小骨板组成,呈钳状或剪刀状,借助于基部的一对对抗肌牵引、控制开闭。有的叉棘在刺的四周成圈排列。 
显带目海星的反口面有分离的伞状骨片,伞面上有许多可动的刺,这就是棘突束,适用于沙面穴居生活。表皮上除刺、棘之外,还有大量的皮鳃。
海星没有特化的眼睛,它每一只腕足的末端有一个红色的眼点,这里可能是它光线的重要感觉区。大多数海星是负趋光性,不喜欢光亮,所以大多在夜间活动。
海星虽没有眼睛,但身上有很多化学感受器,可以察觉水中食物来源,很快找到食物。
多数的海星,位于身体表面的多孔板子与圆形管道相接,或许可让水流进入并与内的体液相混。由每个主要管道延伸出来,短而位于侧面的小管来将水份输入送到管足。每个管足都有一个壶腹,此为一肌肉质的构造。当壶腹收缩,其内的液体被迫进入管足,使其伸长。管足可持续改变其形状,因水管系统内的液体可藉由肌肉的活动持续不断地传入管足中。

体内结构
海星,体无头,胸,只有口面与反口面之分。它的身体像五角形,呈辐射状对称。全身皮肤粗糙,身体表面有许多凸凹不平的“疙瘩”,叫做棘状突起,是由钙质的内骨骼突出表面皮肤而形成的。在扁平可弯曲的五射状的体盘上,长了5条粗壮的腕,在腕中的中线有步带沟,沟内伸出数排末端具有吸盘的管足。
海星有真正的体腔,由体腔的一部分向体外延伸形成一些管子伸出体外,这种伸长的管子叫管足,是海星的运动、感觉器官。每个管足的未端有一个吸盘,海星利用管足的移动和管足上吸盘的吸力,在海底匍匐爬行和捕捉猎物的。
海星每个手腕内部都有水管系统。水管系统连接着管足与入水口。海水在进入水管系统时,部分则通过入水口,部分通过管足。入水口也同样连接着管足与水管系统。
海星的呼吸器官是皮鳃。皮鳃是从骨板间伸出的膜状突起,内面和体腔相通。皮鳃简单或具分枝,单个分散或集合成皮鳃区。海星的皮鳃可增加呼吸的能力和面积。好像鱼在水中凭借腮来呼吸。
海星的口位于在口腔表面的中心,并通过一短食管打开成首先心脏胃,然后,第二,幽门胃。每个手臂还包含两个幽门盲囊,长的空心管,分支从胃幽门向外。每个幽门盲囊内衬着一系列的消化腺体,它分泌消化酶和从食物中吸收营养。简要小肠运行从胃幽门的上表面的中心附近的上半身在肛门中打开。
海星的身体扁平,所以它的消化系统特别短而直。从口经过极短的食道就通过较宽大的喷门胃,幽门胃,然后经过一段很短的腹到达反口面的肛门。口的周围有括约肌,可收缩,使口略为大些以吞入稍大的食物。由于海星的消化道极短,容量有限,所以它先是在体外消化分解食物,然后收入体内加以吸收。
海星有相当复杂的神经系统,具有分布式的大脑。他们有一个隔行的神经网络被称为神经丛在于内,以及在下面的,在皮肤上。食管周围也由一个中央神经环,它发送到各臂的径向神经,通常平行于水血管系统的分支。所有这些连接,形成一个大脑。环的神经和桡神经协调海星的平衡性和定向系统。

生活习性
海星有着奇特的星状身体,它盘状身体上通常有5只长长的触角,没有眼睛。但海星浑身都是“监视器”。
原来,海星在自己的棘皮皮肤上长有许多微小晶体,而且每一个晶体都能发挥眼睛的功能,以获得周围的信息。海星棘皮上的每个微小晶体都是一个完美的透镜,已知它的尺寸远远小于人类利用现有高科技制造出来的透镜。
海星棘皮中的无数个透镜都具有聚光性质,这些透镜使海星能够同时观察到来自各个方向的信息,及时掌握周边情况。
海星棘皮具有高度感光性,它能通过身体周围光的强度变化决定采取何种隐蔽防范措施,另外还能通过改变自身颜色达到迷惑“敌人”的目的。
海星的绝招是它分身有术。若把海星撕成几块抛入海中,每一碎块会很快重新长出失去的部分,从而长成几个完整的新海星来。例如,沙海星保留一厘米长的腕就能生长出一个完整的新海星,而有的海星本领更大,只要有一截残臂就可以长出一个完整的新海星。
海星的腕、体盘受损或自切后,都能够自然再生。海星的任何一个部位都可以重新生成一个新的海星。当海星受伤时,后备细胞就被激活了,这些细胞中包含身体所失部分的全部基因,并和其他组织合作,重新生出失去的腕或其他部分。
海星有很强的繁殖能力,寿命可达35年。全世界大概有1500种海星,大部分的海星,是通过体外受精繁殖的,不需要交配。雄性海星的每个腕上都有一对睾丸,它们将大量精子排到水中,雌性也同样通过长在腕两侧的卵巢排出成千上万的卵子。精子和卵子在水中相遇,完成受精,形成新的生命。从受精的卵子中生出幼体,也就是小海星。
海星类都是肉食性动物,可以取食各种无脊椎动物,特别是贝类、甲壳类、多毛类、甚至鱼类等。其中有的是单食性的,例如许多种类通常仅食双壳类动物。也有多食或杂食性种类。
海星平时在海底缓慢行进或静伏海底,不动声色,一旦遇到牡蛎等贝类,就突然跃起,用腕紧紧抓住猎物,接着用其强而有力的吸盘管足把紧闭的贝壳使劲拉开,拉力可达1千克以上,然后用贲门(胃)由口翻出体外,挤入贝壳,包着贝类的身体,分泌消化液,慢慢的消化比它口大数十倍的猎物。
吃完猎物,将胃和已消化的食物慢慢由口收回体内,而将贝壳和大量的食物残渣遗弃在体外。由于海星采用体外消化食物的方式,因此就不愁对付比它口大数十倍的食物了。
海星的主要捕食对象是一些行动较迟缓的海洋动物,如贝类、海胆、螃蟹和海葵等。还会吃珊瑚。
海星的消化能力很强,它能将胃从嘴里吐出来,直接选择食物,将自己要吃的部分卷住,然后连同胃一起缩进肚子里。
海星的食量很大,一只海盘车幼体一天吃的食物量相当本身重量的一半多。

环境价值
海星等棘皮动物在海洋碳循环中起着重要作用,它们能够在形成外骨骼的过程中直接从海水中吸收碳。
研究发现,棘皮动物会吸收海水中的碳,以无机盐的形式(例如碳酸钙)形成外骨骼。它们死亡后,体内大部分含碳物质会留在海底,从而减少了从海洋进入大气层的碳。通过这种途径,棘皮动物大约每年吸收1亿吨的碳。
此前已知,燃烧化石燃料产生的温室气体进入海洋后,海水酸性会上升,伤害珊瑚礁和贝类。此次研究人员发现,酸性海水对棘皮动物的侵害也非常严重,令这类生物无法形成牢固的含钙外骨骼。

药用价值
海星性味:味咸;性平。归经:心;胃;大肠经。功能主治:解毒散结;和胃止痛。主治甲状腺肿大;瘰疬;胃痛泛酸;腹泻中耳炎。
海星化学成份含海星皂素 AB。海星皂素能使精子失去活力,并能诱发排卵和排精作用。

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