棘皮动物水管系统解析：海水如何驱动其运动与捕食行为？-转运信息网

棘皮动物（如海星、海胆、海参、海百合等）的水管系统是一个独特而精妙的液压系统，它利用海水作为“液压液”来驱动其运动、捕食甚至呼吸和排泄。以下是海水如何驱动其运动与捕食行为的解析：

核心组成部分 筛板： 位于体表（通常在反口面），是一个多孔、筛状的钙质结构。它是海水进入水管系统的入口。 石管： 从筛板垂直向下延伸的一条钙质管道，连接筛板与环管。 环管： 一个围绕口部的环形管道，是水管系统的分配中心。 辐管： 从环管沿各腕（或辐射对称的方向）延伸出去的管道，通常有5条（对应五辐射对称）。 侧管： 从辐管两侧分出的更细小的管道。 管足： 连接在侧管末端的、可伸缩的中空小管状结构。其末端通常有一个吸盘。管足是水管系统功能的具体执行者。 波里氏囊： 连接在环管上的一系列小囊状结构。它们储存海水，相当于系统的“蓄水池”或“压力调节器”。 瓣膜： 存在于系统各处（如石管、波里氏囊与环管连接处、侧管与管足连接处等），用于控制水流方向和防止逆流。海水驱动机制与过程

海水摄入：

海水通过筛板上的小孔进入系统。
海水流经石管到达环管。
部分海水会暂时储存在波里氏囊中，需要时可释放回环管以增加系统压力。

液压驱动 - 管足伸展：

当需要伸展某个管足时，位于该管足基部（侧管与管足连接处）的瓣膜关闭。
环管和辐管中的肌肉收缩，增加系统内的液压。
高压海水被迫进入关闭了基部瓣膜的管足。
海水压力使得管足壁伸展、伸长，管足变长。
如果末端有吸盘，伸展的管足可以吸附在物体表面。

液压驱动 - 管足收缩：

当需要收缩管足时，基部瓣膜打开。
管足壁的纵向肌肉收缩，将管足内的海水挤回侧管和辐管。
管足变短、缩回。

海水如何驱动运动

协调运动： 成千上万的管足通过液压系统进行精密的协调。
爬行/移动： 海星、海胆等通过管足的伸展-吸附-收缩循环移动。
一组管足伸展并吸附在基底上（提供锚定）。
另一组管足收缩，身体被拉向吸附点。
然后原先吸附的管足收缩释放，原先收缩的管足伸展吸附到更前方的新点。
如此循环往复，动物向特定方向移动。
步态： 管足的动作像无数个微小的腿在“行走”。这种运动方式缓慢但稳定，尤其适应不平坦的海底环境。

海水如何驱动捕食行为

抓握与操控： 管足末端的吸盘使棘皮动物能够牢牢抓住猎物（如贝类、其他小动物）或物体。
海星捕食双壳类：
海星爬到猎物（如牡蛎）上，用腕和管足包裹住贝壳。
管足吸附在贝壳的两瓣上。
管足持续、缓慢地收缩，产生强大的、持续的拉力。
这种拉力会耗尽双壳类闭壳肌的力量（肌肉疲劳）。
最终贝壳被拉开一条缝隙。
海星将胃从口中翻出，塞入缝隙内，直接在体外消化猎物。
- 关键点： 海水驱动的液压系统提供了稳定、持久的拉力，这是海星成功捕食的关键。
海胆的取食： 管足协助将食物颗粒送到位于身体下方的口部。
海百合的滤食： 海百合的羽腕上也有管足，它们挥动形成滤食网，管足有助于将捕获的食物颗粒粘住并送向口部。

总结

棘皮动物的水管系统是一个高度依赖海水作为液压介质的封闭循环系统。通过筛板摄入海水，利用肌肉收缩改变系统内压力，精确控制成千上万管足的伸展与收缩（以及吸盘的吸附与释放）。这种液压驱动机制使得棘皮动物能够进行缓慢但有效的移动，并实施其独特的捕食策略（尤其是海星对双壳类的缓慢而致命的拉扯）。海水不仅是它们生活的环境，更是其运动、捕食等生命活动不可或缺的“动力血液”。