海胆(学名:Echinoidea),即海胆纲,是棘皮动物门下海胆纲所有物种的统称,别名
海刺猬、云丹、海栗,是
海八珍的一种,是一类生活在海洋浅水区的无脊椎动物。并有一定的食用与药用价值。海胆壳形状美丽,可用来加工成工艺品。
海胆纲生物体呈半球形、心形或
薄饼状。无腕和触手。壳上生有能活动的棘。壳分10带,5带,壳腹面中央为口背面中央为肛门板,周围为生殖板、筛板、眼板。雌雄异体。海胆广泛分布在世界各个海域中,以
印度洋和西
太平洋种类最多,垂直分布从
潮间带至水深5000米的深海,中国海胆主要分布在
南海,
东海次之,黄渤海也有少量分布。
根据《
中国大百科全书》生物1记载,海胆的化石种约5000种。现生种800种,分隶于225个属。中国已知约100种。其中
欧洲食用海胆被列入《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》,为近危(NT)物种。
演化
海胆最早出现于
奥陶纪,直繁衍至现代,中国在
石炭纪、
二叠纪和白圣纪较多,中国最早有关海胆的记录,始载于《
本草原始》之中。
现代科学发现
古生代完整的海胆化石是非常罕有的,但一般都有着独立的棘及小片的碎片。很多标本是在
泥盆纪及石炭纪的岩石上发现。在
爱沙尼亚奧陶纪及
志留纪的浅水
石灰岩就因发现海胆纲动物而非常出名。古生代的海胆可能是生活于较平的海面。这是因它们的硬壳较薄,未能抵御海流的冲击。在石炭纪的早期,海胆纲动物明显的有着较少的物种,而此情一直维持到
二叠纪。在古生代完结前,它们濒临饥饿中的边缘,只有于二叠纪时的六个品种。
到了三叠纪早期,它们的数目开始增加。从侏罗纪至
白垩纪,海胆纲动物衍生出不同的种类。在中生代及
新生代,是它们最辉煌的时期。但是,大部份的化石只存在于某些地域及成某些形状,不过仍然显出它们的丰富。举例说,在
得克萨斯州,Enallaster就是能从白垩纪
石灰岩的露头中获得过千的数量。
有些海胆化石(如在
英国及
法国发现白垩纪的Micraster)会被作为标准化石,这是因它们的进化阶段能让地质学家知道
地层的年代。 但是,大部份的海胆化石都只有较少的数量,而不足以提供地质学上较实在的帮助。
命名与分类
别名
海刺猬、云丹、海栗,在中国最早有关海胆的记录,始载于《
本草原始》之中。根据《
中国大百科全书》生物1记载,海胆的化石种约5000种。现生种950余种,分隶于225个属。中国生物物种名录2023版中,海胆纲在中国有8个目26个科。其中八目分别为,冠齿目(Aulodanta)、拱齿目(Camarodonta)、头帕目 (Cidaroida)
楯形目(Clypeasteraida)全雕目(Holectypoida)、鳞棘目(Lepidocentroida)
心形目(Spatangoida)脊齿目(Stirodonta)。
皇冠海胆目Arbacioida、Aspidodiadematoida、沟头帕目(Bothriocidaroida)、冠海胆目Diadematoida、棘灯形海胆目Echinolampadacea、斜海胆目Echinoneoida、柔海胆目Echinothurioida、全星海胆目Holasteroida、Micropygoida、平海胆目Pedinoida、疣海胆目Phymosomatoida、萨兰海胆目Salenioida、口腮海胆目Stomopneustoida、Triadotiaroida
形态特征
海胆体型呈圆球形状,就像一个个带刺的
仙人球,因而有“海中刺客”之称,海胆也会被人称之为“海底材球”“龙官刺獨”。海胆的身体通常分为6个部分:体壁 (包括壳、棘、围口膜)、
亚里士多德提灯、内脏、内含物、生殖腺和体腔液。
体壁
海胆身体由一个球形或盘形的胆壳所包括;生物学家称为硬壳。中空的石灰质壳由3000块小骨板形成。内部器官包含在由许多石灰质骨板紧密愈合构成的壳内。壳上布满了许多能动的棘。海胆的棘有长有短,有尖有钝,种类不同,棘的结构也不一样。有的种类棘甚长,可达20多厘米。 所有的种都有棘刺和棘钳,棘的功能是保持壳的清洁、运动及挖掘沙泥等。
亚里士多德提灯
海胆的口器,又称为咀嚼器,或称
亚里士多德提灯,是由 5个大而尖锁的大齿、5个大齿骨、若干块小齿骨,以及肌肉束等组成的白色灯笼状器官,而整个咀嚼的器官称为“亚里士多德提灯”或“亚氏提灯”。这个名称的由来是因亚里士多德对海胆在他的著作《动物史》中的准确描述。大齿的尖端,露于口外,司摄取食物、磨碎食物等功能。海胆的口品食物是由口器上升到食道,食道再统看亚氏提灯的外国向上开,进入胃部。
内脏
海胆的胃呈管状,称为管状胃,缘看硬壳的内壁向上升,接驳着反口面的肠子。经过防子的吸收後,通往百肠把排泄物经旺门排出。规则(福射对称)的海胆呈球形,町门在向上隆起的反口面(口面的另一面,即背面)中央了;不规则(两侧对称)的海胆体扁,口偏离中心,肛门与口在同一面。普通成年海胆的硬壳通常是3至10厘米大,外形大多是呈球形或扁薄形。肛门的位置则因种而异,有些种类位于背面的偏后侧,极个别的种类位于背面偏前侧,有些种类则位于复面的偏后侧。
管足
壳板上每对管足孔相当于1个管足,多排管足排列纵行,管足从壳上车孔到达体表;其功能各有不同,司
吸附、辅助运动、协助摄食,以及感觉、呼吸等功能。海胆的管足,为细长的管状器管,根部与辐管系统的坛费相连,前端膨大成吸盘。管足的伸缩性很强,伸张时可由管足孔伸出壳外。在管足壁内,还生有一些极其细小的骨片。
生殖腺
海胆为雌雄异体,从雌雄生殖器官的外观上不容易区分。正形海胆,有生殖腺5对。成熟良好的海胆,生殖腺可膨大到几乎充满整个体腔的程度。在各生殖腺的末端,有一条很短的生殖导管,分别开口手相应的生殖孔。歪形海胆,由于体形结构等的变化,因此生殖腺大多数马有4对左右。
内脏液
海胆的外壳内,为一个很大的空腔,称为体腔。大多数的器官系统,都长在体腔中。在体腔内,充满着体腔液。在体腔液中,含有许多无色的变形
细胞,该细胞可游走手各组织器官之间,司营养输送、协助排泄等功能。
分布栖息
分布范围
世界分布
海胆分布于世界各地海域,以印度洋、西太平洋海域种类最多,垂直分布从
潮间带直到水深5000米的深海。
中国分布
在中国海胆主要分布在
南海,
东海次之,黄渤海也有少量分布。其中主要经济物种分布情况如下:马粪海胆分布于
黄海、渤海沿岸,向南可至浙江、福建等省;光棘球海胆是北方种,主要分布于山东半岛、
辽东半岛,以
大连市、
长海县、长岛和荣城等县分布最多;紫海胆是南方种,主要分布在中国南方的浙江、福建、台湾省、
广东省和
海南藏族自治州等省。
栖息环境
海胆是一种生活适应能力较强的动物,大都喜欢生长在高盐度的海区,最适宜的盐度约在30~33,但各品种之间有一定差别。大多数海胆喜欢生活在岩石、
珊瑚礁及硬质海底,主要靠管足及刺运动,运动常与取食相关。周围食物丰富时,很少移动,每天仅移动几个厘米。当食物缺乏时,每天可移动50厘米。平时多潜伏在缝隙或凹陷处。不规则海胆由于多在沙中穴居,主要棘刺支持身体爬行。
生活习性
摄食行为
海胆类用管足和钳棘捕捉食物,以咀嚼器磨碎吞食。海胆主要生活在浅海的岩礁、
砾石、砂石等海底,大部分海胆是草食性, 一般以
褐藻、
红藻和
绿藻门等为食,而肉食性海胆会以海底的蠕虫、
软体动物门或其他棘皮动物门为食粮。海胆的食物链跨度很大, 包括
水螅类、蠕虫类、棘皮动物类、矽
藻类、海绵类、
苔藓植物、贝蚌类、
甲壳亚门等。
海胆的食性随年龄而有变化,对小海胆来说仅吃有机碎屑,大海胆则吃
藻类。它们的摄食率由小到大成倍地递增,大海胆摄食常有季节变化,随着水温上升摄食率提高。在繁殖季节随着生殖腺指数的增大,摄食率反而下降。同时海胆的摄食是有一定的选择性,对食物的吸收率较高,对摄食海藻的吸收率为30%一40%,喂不同种类的海藻对海胆的生长效果不同。
行为活动
海胆的活动是借助于管足和棘的运动在海底匍匐,因此运动速度比较缓慢,平均每5分钟只能爬行数十毫米,一天仅可移动10米左右,有时则以管足吸盘
吸附于岩石上。
海胆能发出水下声音,为水下声景做出贡献。沿海水域的声级往往在日出前和日落后增加,这可能是其他海洋生活方式的重要信息来源。
当被它们的刺蜇伤或被它们的足柄咬伤时,
毒液只会留下刺伤的伤口,或可能引发一些过敏反应。有一种海胆,即花海胆,据说是所有海胆中最危险的。它能使人暂时瘫痪,有些海胆蜇伤人甚至导致死亡。
节律行为
海胆白天一般隐藏在岩石的阴暗面,很少摄食。夜间则四处活动,寻找食物,特别是在凌晨活动频繁,大量摄食。
海胆是夜行性动物,白天躲在缝隙中,晚上出来觅食。尽管海胆没有眼睛,但它们对触觉、化学物质和光线非常敏感。海胆是一种社会性很强的动物,喜欢相互靠近生活。
防御行为
海胆的棘刺有毒,是海胆的防御武器。人体若被刺伤,毒汁就会注入人体,细刺也就断在皮肉中,便皮肤局部红肿疼痛,并有灼热感。
海胆具有咬人或伤害人类的能力。海胆带有毒液,有些海胆的刺带有毒液,有些海胆的管状足带有毒液。不过,大多数种类的海胆在蜇伤或咬伤人类时其实并无毒性。
生长繁殖
繁殖过程
海胆雌雄异体,体外受精。繁殖期在6-8月。
受精卵经
卵裂、
囊胚期,孵出后经原肠胚期、
棱柱幼体、四碗长碗幼虫、 八碗长碗幼虫,进人幼海胆期。从受精卵到稚海胆早期的整个
变态阶段,需要 30天左右,要经过3次交变态,各期幼体都营浮游生活。
刚变态的稚海胆为不规则的星形,以后逐渐变化为球形。生活方式由浮游向底栖改变,幼体的摄食习性也由摄食浮游
单细胞藻类转向摄食底栖硅藻类。
不同的海胆繁殖期及产卵量不同。例如:
马粪海胆在 12 月下旬,
雄性个体性腺开始性成熟,繁殖盛期在 3 月中旬到4 月中旬,水温13°左右。30~40mm 的个体产卵量为300~500万粒,卵径
110 120um。
光棘球海胆在6月份,雄性个体性腺开始成热,水温 20-26°时达到产卵盛期。60~80mm的光辣
球海胆产卵量为400万~600万粒,卵径110~130um。
紫海胆繁殖期为4-9月,最盛为5月下包到7月下旬。壳径40-50mm的紫海胆能产400万-600万粒卵。
(1~6. 早期卵教 7类胚
切面观 8.原肠作用开始 9.小分裂球内陷后形成间叶(pm.)10. 原肠形成并以原口(bl)与外界相通 11.同次龙,吃发育期的横切面 12.幼业腹面交平,同时街针开始由初级同叶泌成 13~14.长院幼虫的腹面观和侧面观)
生长过程
发育中经过一个自由游泳的长腕幼虫(echinopluteus)阶段,它具4-6对长腕,形态相似于
蛇尾幼虫。经几周的游泳取食后沉入水底,并不附着,很快
变态成成体,这时大约仅1mm左右。口面有5对管足,反口面顶板很大。以后不断地由口面形成新管足,顶板相对变小,逐渐发育成海胆。一些种
受精卵可在口面或反口面刺间孵育卵及幼虫,而没有自由游泳的幼虫期,发育成小海胆后离开母体。
生长3年的海胆达到了它的成熟阶段,开始履行繁殖后代的重任。它们是群居性动物,在繁殖上,它有一种奇特的现象,就是在一个局部海区内,喜欢聚在一起,一旦有一只海胆把生殖细胞,无论精子或卵子排到水里,就会像广播一样把信息传给附近的每一个海胆,刺激这一区域所有性成熟的海胆都排精或排卵。这种怪现象被形容为“生殖传染病”。
海胆大多数寿命为2-3年,
马粪海胆为5-6年,红海胆为8-9年,
光棘球海胆、中间球海胆的寿命可以达到十年以上。
人工养殖
要求海底生存有适宜于海胆摄食的
藻类,如盐藻、湛江叉鞭金藻、新月菱形藻、角毛藻等,并且在各种藻类生长季节均能保持有足够量的饵料藻类供海胆摄食,同时可投放人工鱼礁或海藻育成礁。饵料的投喂视情况而定,每3~5天补充一次,只补充饵料,不清除残饵料。
海胆为暖海底栖性种类生物,对水温要求较高,适宜的水温为10℃~30℃,水温在18℃~30℃生长最快。其繁殖期在夏季,水温为22℃~28℃时海胆排卵受精,受精卵在水温14℃~17℃的条件下,约66小时即可长成四腕长腕幼虫。
在浮游幼体培养时,经常可见到幼体的腕肉遗烂,骨针外露,体表附生大量细菌。防治方法:用
氯霉素的防治效果尚可;
日本学者采用
金霉素也能抑制病情蔓延。
在稚海胆饲育过程中,经常发现稚海胆体内有大量杆状细菌和原生动物。防治方法:连用
土霉素3天,死亡现象可得到控制。育苗中,若采取定期施用土霉素或氯霉素等抗菌药也可取得很好的预防效果。
保护
现状
海胆在世界各地一般都很丰富,大多数物种都没有面临灭绝的威胁。然而,在许多地方,海胆被过度捕捞,日本等地对海胆肉的大量需求也令人担忧。由于需求量大,
欧洲食用海胆在世界自然保护联盟红色名录中被列为濒危物种。在
地中海,紫色海胆的数量目前也濒临灭绝。这不仅仅是捕鱼造成的,导致该物种灭绝的因素包括海水温度升高和外来鱼类吃海藻,使海胆失去了主食。尽管如此,大多数海胆物种仍在茁壮成长,而且有 950 种海胆,它们不可能很快灭绝。
20世纪80年代世界海胆业的高速发展,海胆被过量采捕,导致
渔业资源衰竭,到20世纪90年代海胆业快速衰落。
保护措施
严格控制海胆的采捕量,在有条件的海区实行分区定量采捕、轮捕或者休捕可以作为保护和恢复海胆自然资源的有效管理举指。
北海道,为保护及发展当地的中间球海胆资源,1972~1983年曾先后建成稚、幼海胆繁育保护区12处、大型增殖区12处。建成后,连续3年调查的结果显示,繁育保护区内稚、幼海胆的数量显著增加,资源状况得到了明显的改善。
保护级别
1996年8月1日,
欧洲食用海胆被列入《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》,为近危(NT)物种。
代表物种
光棘球海胆
又名
紫海胆、黑刺锅子。体半球形,直径一般为60~70mm,也可达80~100 mm。口面平坦,围口部边缘稍向内凹,相近的步带等于或略宽于间步带,但向上则步带较窄,约为间步带的2/3,每个步带板上有大疣1个,
中统2~4个和多数小,管足孔每6或7对排成斜弧形。赤道部各间步带板上有大疣1个,其旁有中疣和小疣15~22个,排列呈半环形。顶系稍隆起,肛门偏于后方,围肛部近乎圆形。大棘粗壮,长可达30mm。生活时壳为灰绿色或灰紫色,棘为紫黑色,幼小个体的棘为紫
褐色或黑褐色。栖息于沿岸浅海至水深180m海藻较多的岩礁底。现已被《
中国物种红色名录》列为濒危动物。分布于
辽东半岛和山东半岛北部海域。
紫海胆
又名海针、海
油栗、海底空。体半球形,壳坚固,直径60~70 mm,高20~30 mm。步带和间步带管足孔每7~9对(普通为8对)排列成一个弧形,但到口面孔时即减少,有孔部反渐渐加宽呈瓣状,其宽度约等于无孔部的2倍。步带和间步带各有大犹2纵行,大的两侧各有1行中,此外沿着各步带和各间步带的中线还各有1行交错排列的中犹。大棘强大,末端尖锐,长度约等于壳的直径:一侧的辣常比相对侧的棘长大。棘为黑紫色,但幼小标本的棘为灰褐、灰绿、紫色或红紫色,并且口面的棘上常有班纹。壳为暗绿色,大统和中洗的顶端为淡紫色,基部为绿色。生活在沿岸的岩石下和石头缝中,最深可达85m。现已被《
中国物种红色名录》列为濒危动物。分布于
浙江省、
台湾省、
福建省、
广东省和
海南省沿海。
白棘三列海胆
又名海胆虎。壳高略呈五角形,直径约为100 mm。步带约为间步带的4/5宽,沿着中线有1狭长的裸出带。成年个体的管足孔对排列为3纵行。每2或3个步带板上有1大犹,这些大在赤道部排列为不规则的4纵行。间步带从赤道部以下略显凹下,沿着中线凹下地更清楚,且各有1条裸出带。间步带的大统在赤道部排列为6~8不整齐的纵行。大棘通常为白色,也有
橙色、黑色或黑紫色的。步带中间和间步带中间因具有多数黑色叉棘,多半呈黑色。壳的孔间带为黑色、紫色或暗粉红色,有孔带为白色。生活在
热带沿岸浅海
海草多的砂底,食用
藻类和其他水生植物。现已被《
中国物种红色名录》列为濒危动物。分布于
台湾省、
广东省、
海南省和
西沙群岛海域。
主要价值
海胆是一种食用价值、药用价值、科研与教学应用价值都比较高的经济海洋生物。
食用价值
在中国辽宁、
山东省、广东、
福建省和海南沿海历来有吃海胆生殖腺的习惯。在
日本马来群岛、南美和
地中海沿岸的一些国家如
法国、
意大利和
希腊等国家也有吃海胆生殖腺的习惯,尤其是日本民众特别嗜好吃海胆,不但鲜食,而且加工成各种制品,如生鲜海胆、盐渍海胆和酒精海胆3种。海胆还可生产加工成为盐渍海胆、
乙醇海胆、冰鲜海胆、海胆酱和
清蒸海胆罐头等海胆食品。中国早在明代就能将海胆黄制成海胆酱,名曰“云丹”。日本人特别喜爱这种美食,至今仍呼之为“云丹”,这也是大连口岸出口日本的传统海产品。
海胆在世界上许多国家都被认为是一种美味佳肴。它们在日本特别受欢迎,那里的生殖器官或性腺被称为 uni,并在
寿司中享用。在
新西兰,基纳海胆kina(Evechinus chloroticus)长期以来一直是
毛利人传统饮食的一部分。
经济价值
海胆的经济价值是值得人类重视的。它们金黄色的生殖腺,可用盐腌成“云丹”,对航空飞行员、虚弱的儿童、
营养不良者都具有惊人的补养作用。
在中国,美丽的海胆壳可用来加工做工艺品,用大型海胆壳做成的台灯,光线透过辐射状排列的足延孔,形状十分优雅。此外,海胆还可加工成保健品,此类保健品具有抗疲劳、增强免疫以及延缓衰老功效,功效成分一般是鲜海胆生殖腺提取物。
药用价值
海胆壳棘类色素的已知生物活性主要有 : 参与呼吸作用、消化酶辅助因子、抗菌 、抗氧化、防治
心肌梗死再灌注损伤、抗过敏性等。
俄罗斯太平洋生物化学研究院研发的 Histochrome ( 注册商品名 ) 成为首个成功获得
美国发明专利的海胆
醌类化合物色素药物,其有效活性成分为
海胆色素Echinochrome的二钠或三
钠盐,临床上推荐采用0.02%溶度溶液治疗
视网膜静脉周围炎、视网膜和
玻璃体积血等眼科疾病及1%溶度溶液治疗急性心肌梗塞和缺血性心率紊乱等心脏疾病。而
类胡萝卜素在临床应用上主要针对
白内障等眼科疾病、皮肤光敏性红斑、
心血管疾病、某些肿瘤等的防治方面。
海胆壳棘蛋白可引起
豚鼠离体
支气管平滑肌收缩且呈量效关系,且研究发现海胆壳棘蛋白如SUL - I等能促进
小鼠脾T淋巴细胞有丝分裂、阻断由欧曼陀罗凝集素诱导的肥大细胞生成
组织胺、促进人单核细胞来源的树突
细胞的成熟分化,进而在一定条件下诱导初始T细胞向辅助性T细胞( Th 1) 转化,故海胆壳棘蛋白具有应用于靶向DC细胞的治疗型肿瘤疫苗开发的潜在药用价值。
研究价值
在医药科学上海胆也有着极为广阔的开发应用前景,此外海胆在
生物学研究方面所占有的重要地位也是早为人们所熟知的。由于海胆的个体发生与发育不论是在棘皮动物门还是在整个
动物界都具有一定的代表性与典型性,加之其繁殖期较长,成熟的卵比较容易获得,作为生物学、胚胎学等学科的教学与科研试验材料是非常理想的,因而早自上个世纪开始就被广泛地应用于该领域,如今仍在发挥着重要的作用。此外以海胆卵作为研究材料,很可能成为由
原核生物研究进入
真核生物研究的突破口。作为这些新兴学科的研究材料,海胆还有可能为未来的分子生物学及分子胚胎学研究继续做出更新的贡献。
相关危害
海胆的种类繁多,大小不一,常见的有
紫海胆及禹粪海胆。它们都好食海带,对海带繁育有重大影响。;类似于
刺冠海胆,这种生物的棘刺有毒且容易折断,极其危险。此外海胆虽是一种高级食材,但它大量繁殖的后果是海藻数量大幅减少,海藻林被大片破坏,从而造成海底荒漠化。
相关研究
人和动物被海胆的棘刺蛰刺后会引起中毒,可以出现呼吸困难,肌肉麻痹,抽搐等症状,甚至死亡。研究发现从白棘三列海胆(Tripneustes gratilla)制备的不可透析的毒素,能使离体
豚鼠回肠持续收缩,其作用与剂量成正比;豚鼠心脏冠脉灌流,可产生心搏幅度与
速率的改变,也引起不同程度的心脏传导阻滞。据报道,这种毒素对人、兔、豚鼠、牛、
绵羊和鱼的红细胞有
溶血性贫血活性,并能引起心脏的激活和使肌肉对外直接性刺激不起反应,表明海胆具有潜在的
药学价值。
参考资料
星肛海胆.国家动物标本资源库.2023-11-30
冠棘真头帕.国家动物标本资源库 .2023-11-30
绿盾海胆.国家动物标本资源库 .2023-11-30
卵圆斜海胆.国家动物标本资源库
.2023-11-30
饭岛囊海胆.国家动物标本资源库
.2023-11-30
海刺猬.国家动物标本资源库
.2023-11-30