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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。

2 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。

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?

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。

3 图2:棘冠海星。这个个体直径约15英寸。

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。

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。

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。

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。

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。
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图4:粒皮瘤海星海星的内部结构。
每个触手内都有两个幽门盲囊和两个生殖腺,虽然只有一个很清晰。从这个角度看,海星的肠道是位于其中心的,嘴在其内部。肠道结构用各种各种不同颜色表示,红、粉、紫、橙和棕。性腺是黄色的,步带用蓝色表示。
海星体内肠道很短,由位于身体中间的口开始,向上在体表中间的肛门处结束。口朝下,口以内就是食道。胃的第一部分就位于此,被称为“心脏”胃。这部分在进食时可以翻出一些,但不是全部,最初的消化在肠道以外。心脏胃连接到“幽门”胃,这个“胃”基本上是食物储存的核心器官,而且从它延展出两个麻袋状的结构,位于到触手中,称为幽门盲囊,有储存食物的功能,可以伸缩性强。幽门胃接下来是很短的肠通向肛门。这里连接着一对不明作用的直肠盲囊。
在幽门盲囊上或邻近幽门盲囊是性腺,其出口位于每只触手的端部。性腺外表没有两性差异。
海星有很多种不同的进食方法。包括赭石海星和棘冠海星在内的很多海星,进食时将心脏胃吐出来,在体外消化大部分食物。而翻砂海星则把食物吃到体内消化。体型最大的海星之一多腕葵花海星(Pycnopodia helianthoides)会将食物吃进体内。在检查这些海星所吃的食物的时候,我发现其中两只体内仍有鸟类的残骸,这表明它们甚至能捕捉鸟类。其它海星如蓝指海星( Linckia laevigata)被很多鱼友引入水族箱,它们在消化的时候会把整个胃吐出来,仿佛要消化掉这个世界。它们吃海绵,小的微生物,小型固定生长的生物,以及其它不能走动的。最后还有血海星(Henricia)类,它们在温带海域很常见,进食时伸展开触手,吐出大量粘液围绕。浮游生物被粘在粘液上,海星再将浮游生物连同粘液一起吃掉。
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图5:太阳花海星(Pycnopodia helianthoides)。直径可超过5英尺,内部进食型。东北太平洋主要捕食者。
饲养海星需要的关注
在海洋中,海星往往是令人愉悦的观赏动物。但在水族箱中,它们的身影很少见,因为它们是食肉的猎手。来自礁岩水域的海星很可能是捕食珊瑚的高手,将这样一只海星放入水族箱就像开始一场军事演习。有些中型海星可以饲养一段时间,但不久后会被饿死,因为它们以海绵和被囊动物为食。
很少品种的海星可以在水族箱里成功饲养。也许这几种是最普遍的:小型的cushion海星,很可能属于Asterina。这些海星是灰色的、白色或绿色的,直径差不多1.5英寸。它们以分裂繁殖,很少看到每个触手都完整的个体。大概有三种不同的类型,可能是不同的物种。最常见的一种以藻类和薄膜状物质为食。第二种很少见,以纽扣和软珊瑚为食。最少见的白色品种以硬骨珊瑚为食。还好,在水族箱中控制它们还算容易。如果你发现它们有做坏事的倾向,定期消灭就可以了。
大型海星在水族箱内饲养成功率极低。像巧克力海星和翻砂海星(sand-sifting star)因为是超强的捕食型,不易维护。翻砂海星可以在短时间内搅动活沙床。只有林卡海星( Linckia)这种大型海星能够成功的长期饲养。 Linckia海星无论大小好像都以藻类为食,不会伤及珊瑚。饲养海星主要关注盐度。它们极不适应盐度变化,和运输压力,需要35ppm-37ppm的盐度,温度在华氏80-84度。海星要慢慢过水,至少6小时才是安全的做法。即使如此,海星的成活率还是很低。有大约不到1/10的海星只能在水族箱中存活1周。如果超过这个时限,它们会很好的生活下去。
从长远看,我们需要海星在大海中维持珊瑚的多样性,而海星本身也是美丽而且有趣的生物。遗憾的是,大多数海星不适合水族箱饲养。即使是那些适合的品种,我们的饲养成功率也很低。它们需要更加细腻的捕捞、包装、运输、过水,以确保这些精灵能健康的在水族箱中生活。
如果有问题可以访问我在礁岩中心的作者论坛
更多的关于海星的资料可以到相关的无脊椎动物书籍中寻找。