基石动物海星------转帖

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海水水族具象征性意义的图片是小丑鱼钻进海葵触手中玩耍。但如果随便问一个人，用一种动物代表海底世界，恐怕人们会脱口而出“海星”。很多人到海边游玩都会带一个海星回去，晒干了放在书架上，以此作为自己对海滨美好时光的回忆和战利品。

海星（Sea star）的生物学分类属于棘皮动物门（Phylum Echinodermata）海星纲（Asteroidea），是当之无愧的海洋环境象征。事实上，它们确实海底世界里绝无仅有的生物，很多时候占主导地位。虽然数量庞大，但它们的主导地位并非源于此。其真正原因是海星是海洋环境中的基石物种（Keystone predator）。所谓基石物种是指能够主动控制和构建生态环境的物种。（译者注，简单的说基石物种的存在与否会直接影响相同生态环境中其它生物的多样性。）下图是赭石海星（ochre star, Pisaster ochraceus）。事实上，基石物种这个词来源于这种最普通的海星给北美海岸潮间带环境带来的变化。

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图1赭石海星，大约直径5英寸。当然，图片中的海星并不像其名字一样是红褐色的。它有两种体色的变种，这是最吸引人的一种颜色。


如果你去过礁石丛生的海边，那你一定对潮间带环境都比较熟悉。潮间带里的各层生活环境与海底是平行的。以东北太平洋潮间带为例，陆生动植物的特征没有延续到大海的边缘，它们的分布在海拔几英尺的地方结束，从而形成了一个既没有陆地生物也没有海洋生物的地带。这就是潮间带，潮水最高位与最低位之间的地带。一般情况下，潮间带的最高点通常是光秃秃的岩石，很少有生物。那里的环境中盐度太高，陆地生物不能适应，同时又没有足够的水覆盖，海洋生物难以生存，只有顽强的金色壳状地衣能生存。在位置更低些，能够被更多波浪覆盖的地方则被贻贝统治。波浪并不十分凶猛的地方，贝的种类也很多。有Mytilus edulis/trossulus/galloprovincialis等品种，从外观可以直接区别它们。再低一些的位置被不同种类的藤壶覆盖。再向下则布满了潮间带海葵（Anthopleura elegentissma）。最下层是占统治地位的藻类。


潮间带附近的岩石多陡峭，密密麻麻的分布着裂口和缝隙。在浪涌上升的通道中，大型的绿海葵（Anthopleura xanthogrammica）很常见，而垂直的岩石壁上更多见紫色或橙色的海星（Pisaster ochraceus），它们是本文的主角。这些海星是相对强劲的动物，直径可达6英寸，身体坚固厚实。

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大约40年以前，一位华盛顿大学的研究人员想通过有趣的实验确定海星在这个生态环境中的作用。接下来的几年里，他在每次退潮时都到华盛顿的一片潮间带清除海星。几年后，那片潮间带海滩发生了奇妙的变化。原来生长在这里的1-3英寸长的贻贝急速生长，长度达到了8-14英寸。它们的疯狂生长导致大量藤壶死亡。同时，原来生长在下层的海藻也逐步向上层蔓延，分布在较浅的礁石上。四年后，藤壶绝迹，只剩下贻贝和海藻。


Pisaster海星是有选择性的猎手，专门以贻贝为猎物。贻贝生长的最低位置正是海星在退朝后活动的最高位置。由于没有海星出没，贻贝在海水充足，食物充足的条件下迅速生长。实验前，当海星吃不到贻贝时会选择吃藤壶，而现在没有海星制约，藤壶的体型也变大了。而藤壶紧接着又变成了海藻附着的极佳位置，茂密生长的海藻又杀死了藤壶。基本上，在没有海星清理贻贝和藤壶的时期，这里生态系统中的竞争对手在重新分配角色，相互关系发生了很大的变化。研究者Robert T. Paine把海星命名为这里的基石生物，没有它们在生态系统中扮演的重要基石作用，原有的生态会很快崩溃。



你当然要问，这与我们的礁岩生态有什么关系呢?

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礁岩生态如同进行实验的潮间带，生物的多样性离不开海星的捕食行为。礁岩生态中，棘冠海星（Acanthaster planci）也是极为重要的基石生物。礁岩环境中较高位置处多为生长速度快，竞争能力强的小水螅体硬骨珊瑚。在水族箱里我们称之为SPS珊瑚。正如大家知道的，如果光线、水流、食物等条件都适合的话，这些珊瑚会疯长，甚至于烧死其它珊瑚。在生物的竞争中，第二名只能赢得死神颁发的银牌。对于这些生物，其实没有什么竞赛，只有生与死的抉择。

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你也许还要问，既然SPS竞争能力那么强，为什么在它们生长的区域还有很多种其它珊瑚？




这个问题与进行实验的潮间带海滩的情形是一样的。棘冠海星是捕食SPS珊瑚的主要猎手，但不是唯一的猎手。


它们穿梭于珊瑚礁之间，以珊瑚为食。但它们并不是吃所有珊瑚，也不是成片的吃。它们往往吃一株珊瑚，然后在其周围游逛，再吃另一株。如果有大量的棘冠海星出现在某个区域吃珊瑚，其结果不是整片珊瑚的全部死亡，而是给整片珊瑚留下珊斑驳陆离的伤痕。


这样的珊瑚礁看起来非常可怕。但这些斑驳陆离的白骨正是新生的漂流期珊瑚虫所能附着的唯一的地点。自然界珊瑚间的距离远远超过它们在水族箱中的距离。一般手掌大的珊瑚间距有一英尺或更多。如果超过了这个安全距离，它们会相互攻击。在生存空间的竞争过程中，失败者会死亡。为何会有这样的距离概念，因为任何一个珊瑚虫幼虫如果生长在一株中型珊瑚附近6英寸内，都将会被竞争对手杀死。

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棘冠海星狩猎后的死亡地带为新生的珊瑚虫提供了生存的空间。珊瑚幼虫，被称为planulae，体型大小与水族箱内的褐色扁虫差不多，能在水中游泳。珊瑚虫一生中只能做这一次决定，一旦这些成熟的浮游幼虫选择了定居点，就再也不能反悔了。珊瑚向海水中产卵，卵子在海水中受精发育成幼虫。珊瑚的卵黄存储着能量，幼虫以这些能量为食物。它们不进食，几天后，与小扁虫很像。这些小家伙在底部游动，几分钟后就会接触到一些表面，并用身体的前部接触表面。实际上，它们是在品尝表面的“味道”，以辨别是否适合定居和生长。如果这个区域的珊瑚很多，它们将成为其它珊瑚的每餐。但是，如果遇到开放的区域，只有细菌和某些藻类在此生长，其“味道”还是不错的，珊瑚幼虫便会定居在此表面。在接下来的几天里，它会变成单独的珊瑚水螅体并开始生长。而这些空白空间只能是那些珊瑚猎手在此捕食，甚至是几年前狩猎的结果。几年后，当年的森森白骨已经不见了，猎手们又回来捕食了。在这样周而复始的循环中，珊瑚的多样性得以保持。



那么，到底什么是海星，它们怎么捕食呢？




海星被归类为棘皮动物门中，棘皮动物共约6000种。所有的海星都生活在海洋中，大部分是中等体型，微型的海星很少，但没有一种是微观级别的。大多数海星生活在海底环境中。

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棘皮动物主要有六个类;

•Crinoidea类，羽毛星星。

•Asteroidea类，海星。

• Ophiuroidea或brittle类，蛇海星，脆海星。

•Echinoidea类，海胆。

•Concentricycloidea类，sea daisies。

•Holothuroidea类，海参。
此外，还有很多棘皮动物的化石可供研究它们的进化。与其它生物门类相比，棘皮类这是个奇怪的生物种类。它们最主要的特点是缺乏普遍定义的前与后，而且多为径向对称结构，与海葵和珊瑚很相似。其径向对称是进化或派生的结果。但是，它们从生命进化的开始阶段是具有双端结构的，即前面和后面，然后经过一系列的戏剧般的变态过程才获得了径向的结构。海参和一些海胆已变得具有相当的双端结构，甚至有了前后左右的结构。大多数棘皮动物是径向对称的，并且多是5段辐形对称，或5的倍数。

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它们完全没有头，大脑，大型明显的感官结构。除了几条较大的神经外，它们的神经结构都非常微小，而且特别分散，需要用电子显微镜才能看到。人们对棘皮动物的基础知识少之又少。由于没有大脑，很多行为只被认为是简单的反射。然而，它们也有很复杂的行为表现，其中的奥秘还不得而知。它们体内有碳酸钙和碳酸镁混合的骨骼。除铅笔海胆的刺以外，所有棘皮动物骨骼机构都在体内，因此，海胆的刺包括其它棘皮动物的刺都是被组织所覆盖的。这一特性对水族爱好者非常重要，因为这种结构从外面是完全看不见的。棘皮动物的身体多为中空结构，体内是薄薄的组织构成的线状空腔结构。

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海星也许是最经典的棘皮动物，也是大家最容易想到的棘皮动物。它们属于海星类（Asteroidea），有大约1500种。尽管身体有些僵硬，但海星还是有或多或少的扁平结构和灵活的身体。每个触手下都有2排或4排管足。

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图3：粒皮瘤海星（Choriaster granulatus），12英寸宽，看起来相对臃肿，身体极其僵硬和死板。这也是一种以珊瑚为食的海星。

管足是棘皮动物特有的外部系统组织，融合了步带系统和体液系统。管足是液压系统，内部由成千上万的管道和阀门构成。每根管足都由管子相连到触手的中心。体液会被泵送到每根管足，每根管足的阀门是可以单独关闭的。海星的触手中，小气球样的结构被称为壶腹（ampulla）从管足中伸展出来。整个管足看起来像一个可以弯曲的未开口的滴管。当滴管头（壶腹）肌肉收缩，壶腹内的体液被压入管中，管足就延长了。当壶腹肌肉放松，液体又会流回壶腹。管足与身体相连，可以收缩。大多数海星管足的头部有带粘合作用的垫，起到临时吸附物体表面的作用。因此，当海星行走时，管足会配合着进行伸展和收缩。当管足接触到物体表面，有胶状物质把管足黏贴到表面上。海星行进时，管足的运动方式就像我们用双腿走路一样。当一个伸展周期结束时，胶状物被释放，管足从表面上收缩回触手中。现在，想象管足很容易，控制也很容易，可你能想象几根管足呢，海星有多达40000根管足，移动速度相当快。没有大脑来控制和协调，这一切是如何完成的呢？任何棘皮动物的神经基础行为我们都尚不了解。