刺皮動物在動物演化上均屬於後口動物。全部生活在海洋中,身體為輻射對稱,且大多數為五輻射對稱,但這是次生形成的,是由兩側對稱形體的幼體發展而來。
刺皮動物的次生體腔發達。特有的結構是水管系和管足。
刺皮動物一般運動遲緩,故神經系統和感官不發達。雌雄異體,個體發生中有各型的幼蟲(羽腕幼蟲,短腕幼蟲,海膽幼蟲,蛇尾幼蟲,樽形幼蟲,耳狀幼蟲,五觸手幼蟲等)。
代表動物——海盤車(海星)。
詳細介紹
動物界的 1門體腔動物。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,體壁有來源於中胚層的內骨骼,幼體兩側對稱,發育經過複雜的變態。口從胚孔的相對端發生,屬後口動物,在無脊椎動物中進化地位很高。包括海星、蛇尾、海膽、海參和海百合等(圖1)。因表皮一般具棘而得名。全為海產。現生約5900種,中國已發現 500多種。
形態
外觀差別很大,有星狀、球狀、圓筒狀和花狀。成體五放輻射對稱,由管足排列表現出來。根據管足的有無,身體區分為有管足的輻部或步帶和無管足的間輻部或間步帶。內部器官,包括水管系、神經系、血系和生殖系均為輻射對稱,只有消化道除外。由於輻射對稱,身體有口面和反口面之分。
儘管本門各綱動物體形有很大差別,但其基本構造十分一致。海星和蛇尾類呈星形,上下扁平,體軸很短,口面朝下,管足沿著腕(輻部)作放射狀排列。海膽和海參體軸延長,輻部和間輻部結合,體呈球形或圓筒形,管足作子午線排列。海百合口面向上,反口面具長柄或卷枝供附著用。
棘皮動物骨骼很發達,由許多分開的碳酸鈣骨板構成,各板均由一單晶的方解石組成。骨骼外包表皮,皮上一般帶棘。海膽和海星有不同的叉棘。海膽骨骼最為發達,骨板密切癒合成殼。海星、蛇尾和海百合的腕骨板成椎骨狀。海參骨骼最不發達,變為微小的分散骨針或骨片。
構造
棘皮動物成體體腔主要被消化系和生殖系占據,但海百合體腔填有結締組織的膜和索。水管系由體腔的一部分──水腔演變而成。移動、攝食、呼吸和感覺全都要靠它來完成。典型水管系自篩板開始,經過石管,通至圍繞口部的環管和伸至輻部的輻管。輻管上有小分枝分到管足。管足基部有壇囊,末端有吸盤,內充海水,靠肌肉伸縮來移動身體。
神經系、血系和水管系都有一個圍繞食道的環,並從環上向各輻部分出一條主枝。棘皮動物有 3種神經系:①口面神經系或稱外神經系,在表皮內或表皮下,包括圍繞食道的神經環與伸入各輻的輻神經,為現代棘皮動物的主要神經,各綱都有,而且多半發達(海百合綱除外)。②下神經系在口神經裡邊,排列與口神經完全相同。③反口面神經系或內神經系在反口麵皮膚下,在海百合類比較發達。血系位於神經系和水管系中間,在海參和海膽比較發達。
海星和蛇尾的消化系有一大囊狀胃,腸直走,不彎曲;海星常有從胃向各腕伸出的一對稱為幽門盲囊的消化腺。其他各綱的消化管多為一長而彎曲的管子,由腸系膜連於體壁。蛇尾和某些海星無肛門,凡是不能消化的東西從口裡吐出。海百合的口和肛門全朝上,許多歪形海膽肛門常在體後部或口面。沒有明顯的排泄器官,排泄功能由變形遊走細胞負責。呼吸系也不發達。海星的皮鰓和海膽的圍口鰓可增加呼吸的能力和面積。某些海參有特殊的呼吸器官,稱呼吸樹。
棘皮動物多為雌雄異體,雌雄在外形上常無區別。生殖細胞釋放到海水中受精。幼體在初發生時形狀相同、均有纖毛環、消化道分為 3部分,以後則隨綱而異,發育成 4種不同類型的幼體:耳狀幼體(海參)、羽腕幼體(海星)、蛇尾幼體和海膽幼體。海百合類幼體呈桶形,稱為樽形幼體,與浮游的紐鰓類的海樽十分相似。
生態習性
棘皮動物是重要的底棲動物,分布世界各海洋。垂直分布範圍很廣,從潮間帶到萬米深的海溝。它們多為狹鹽性動物,在半鹹水或低鹽海水中少見或偶見。體外無特殊的覆蓋層,但具有特別的水管系。身體所含水分可以隨外界鹽度的高低而自由滲透。棘皮動物對水質污染很敏感,在被污染了的海水中很少見到它們。再生力一般很強,如果腕、盤或其他外部器官發生損傷或斷落,都能再生。某些種類常有自切現象。少數種類可行無性裂體繁殖。
棲息環境因種類而異。它們匍匐于海底或鑽到泥沙底內生活。少數海膽並能鑽石。海百合類營固著或暫時固著生活。少數海參行浮游生活。自由生活的種類能夠緩慢移動。攝食方式多樣,有的為吞食性,有的為濾食性,有的為肉食性。
除板蛇尾外,棘皮動物沒有寄生的種類。吸口蟲類是專門寄生於海百合類的特殊多毛類。少數螺類寄生於棘皮動物,有的為外寄生,有的為內寄生。甲殼類與棘皮動物營寄生或共生的都有。隱魚(圖2)是著名的寄生在海參泄殖腔內的動物。寄生於棘皮動物體內的還有纖毛蟲、扁蟲和圓蟲。
分類
棘皮動物具有發達的體腔和三胚層和來源於中胚層的內骨骼,比腔腸動物進步得多。棘皮動物成體的輻射對稱是由於兩側對稱的祖先過著固著生活而再獲得的次生性狀。一些比較原始的性狀仍然存在,例如沒有頭和高級神經中樞,感覺器官比較原始,沒有心臟,血管是竇系,呼吸器官比較低級,營養物質的輸送和廢物的排除均靠原始的阿米巴細胞進行等。
在現存動物中,尚未發現與棘皮動物有直接聯繫的類群。巴瑟(1900)認為棘皮動物的想像祖先是兩側對稱、身體柔軟、自由生活的對稱幼體;塞蒙(1888)認為棘皮動物的想像祖先是兩側對稱、圍繞口部有5個觸手的五觸手動物。
現生棘皮動物分為 5個綱:海百合綱(Crinoidea),海參綱(Holothuroidea),海星綱(Asteroidea),海膽綱(Echinoidea)和蛇尾綱 (Ophiuroidea)。1986年在紐西蘭發現一個新綱,稱同心綱(Concentricycloidea),英文名海菊花。該綱動物體小,呈圓盤狀,形似水母,邊緣有棘,背面有作同心狀排列骨板,內部有雙環的水管系統。
意義
有些棘皮動物是珍貴食品,如海參、海膽卵。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。在深淵海底的底棲動物生物量中,棘皮動物最高可占90%。在研究海洋動物地理學上,刺皮動物常是很好的指標種。某些吞食性種類能夠大量搬運腐敗物質,能減少海底微生物的活動。某些鑽石的種類對海岸線造成破壞。某些蛇尾類常是底棲魚類的餌料。海星喜吃貝類,在貝類養殖上常是敵害。棘皮動物化石種類甚多,在地質學上占有一定地位。有的石灰石地層全部由分解了的海百合骨骼構成。在實驗胚胎學等基礎理論研究方面,海膽卵是很好的實驗材料之一。某些棘皮動物具有毒腺或毒液,有可能通過研究發展成藥物。從幾種海參分離出的海參素和粘多糖具有抗癌活性。