“一起向自然”生物多样性科普系列

“一起向自然”生物多样性

科普系列

人与自然是生命共同体。我们与自然界的其他生物共同生活在这颗蓝色星球。在人类历史发展的长河中，我们与自然历经了从信赖利用到试图征服、到自觉保护的不同阶段，在生态文明日益发展的当下，对自然的保护更是我们每个人应尽的责任和义务。

您是否曾为路边盛开的鲜花驻足？您是否曾为一个物种的灭绝惋惜？在钢筋水泥的城市中生活，您是否曾怀念在自然环境中那份静谧？

“一起向自然”生物多样性科普系列将通过一个个物种的介绍，带您认识生物界，从单细胞到多细胞、从简单到复杂、从低等到高等、从水生到陆生，遵循生物进化的规律，让我们“一起向自然”。

走进软体动物

软体动物是软体动物门动物的统称，这类生物的共同特征是体柔软而不分节，一般分为头-足（有的头退化或消失；足肌肉质）和内脏-外套膜（由背侧的内脏团、外套膜及外套腔组成）两部分。软体动物是除节肢动物外最大的类群，现存的种类超过10万种，常见的软体动物包括各种贝类，也有乌贼等无贝壳的动物。软体动物的栖息地非常辽阔，从热带大陆到南北极的海洋，从海拔7000米以上的高地池塘到800多米以下的深海，都可以见到它们的身影。大多数软体动物生活在海洋中，也有部分双壳类和腹足类生物栖息于半咸水和淡水环境里。分为腹足纲、双壳纲、头足纲、掘足纲、无板纲、多板纲、单板纲和尾腔纲8纲。

软体动物的诞生历史非常悠久，由于大多生活于海洋，它们在地质历史时期中有很多可作为指示沉积环境的指相化石，对了解古水域温度、含盐度和气候环境具有重要价值；大多数贝类的贝壳有独特的花纹和形状，具有装饰作用；也可用于医疗药物。

鹦 鹉 螺

拉丁学名：Nautiloidea

分类地位：软体动物门 头足纲 鹦鹉螺目

Vol.1

鹦鹉螺的简介 

第一次见到活的鹦鹉螺时，不知道大家作何感想呢？于我而言，这种拥有奇异外表的生物与其说是真实存在的地球生命，更像是远古时代复活的标本，或是科幻电影中的外星生物。而鹦鹉螺也确如其古老的外表一般，已在茫茫大海中度过了漫长的时光。现代定义上的鹦鹉螺从三叠纪晚期开始出现地球上，依靠着平均20年之久的长寿生命（和头足纲其他平均寿命1-2年的生物相比）和少而精的繁殖策略挺过了地球上所有的大灭绝事件，其存活时间甚至比大多数已灭绝的古生物（例如恐龙等）还要长久得多。尽管经历了数亿年演变，但鹦鹉螺依旧保留着与远古祖先相差无几的外形和习性。时至今日，依旧广泛分布于印度——西北太平洋珊瑚礁水域中，在深水底层悠然漫步。得益于它们在地球上经历的近5亿年岁月变迁，鹦鹉螺在研究生物进化和古生物学等方面有很高价值，是名副其实的地球“活化石”。

珍珠鹦鹉螺 Nautilus pompilius 来源：wikipedia

Vol.2

外形特征 

鹦鹉螺是一种具有螺旋状外壳的软体动物，其外壳表面光滑，颜色多变，主体为灰白色，有不规则的褐色至红褐色条纹由脐向腹部延伸，但花纹只出现在壳体的上半部分。外壳的构造也颇具特色，由许多腔室组成，内约分为36室，鹦鹉螺柔软的身体居于最末一室、也是被称为“住室”的最大壳室中。其他各层充满气体，被称为 “气室”。各腔室之间有隔膜隔开，室管穿过隔膜将各腔室连在一起，气体和水流通过室管向壳外，这也是鹦鹉螺控制浮力的方式。除了奇特的外壳，鹦鹉螺还有近于脊椎动物水平的发达的脑，以及发达的循环和神经系统。它们双眼的构造简单，没有晶状体等结构。其心脏、卵巢、胃等器官都生长在靠近螺壁的地方。

鹦鹉螺构造示意图 来源：橡树先生

鹦鹉螺的头部、足部都很发达，足环生于头部的前方，其头部的构造同乌贼十分相近，口的周围和头的前缘两侧生有许多触手，但触手上没有乌贼具有的吸盘。其触手的数目视性别不同有所区别：雄性有60个触手，腹面的4只愈合成块状的“肉穗”，雌性有90个触手，其中60个生于足部的内叶下方，簇集呈须状，30只生于口的周围。雄性和雌性触手的腹面都生有像帽子一样的结构，由两个触手结合形成，当鹦鹉螺将身体缩到壳里的时候，就用它们封闭壳口，这一结构和腹足类动物（比如福寿螺）壳口圆片状的厣相似，能起到保护身体的作用。在鹦鹉螺休息或游动时，大部分触手都缩进壳里，只留1-2个触手在外面，进行警戒或行动。此外，它的触手还可以抵贴岩石，固定身体的位置，在水底匍匐前行。

在水中游动的鹦鹉螺 来源：Wikipedia

Vol.3

生活习性与生活环境 

鹦鹉螺是肉食性动物，食物主要是小鱼、软体动物和底栖的甲壳类。其主要依靠具有嗅觉功能的触手进行捕食。在发现猎物后，鹦鹉螺会使多数触手向四周展开，将猎物包裹起来，然后送入口中，利用锋利的颚分解硬壳食物，利用长满细小牙齿的齿舌将分解成小块的食物研磨粉碎，再进入食道进行消化。

进食中的幼年鹦鹉螺 来源：Monterey Bay Aquarium

鹦鹉螺属于底栖动物，一般生活在50-300米深的海洋中，平时多在100米的深水底层用腕部缓慢地匍匐而行，也可以利用腕部的分泌物附着在岩石或珊瑚礁上，以此躲避大型捕食者。同时，鹦鹉螺还具有夜出性，在风平浪静的夜晚，它们会成群浮游在海面上，贝壳向上，壳口向下，头及腕完全舒展。鹦鹉螺对于生活环境的温度具有一定要求，为暖水性动物，生活适宜水温为19-20℃。

水底漫游的鹦鹉螺 来源：Wikipedia

鹦鹉螺雌雄异体，依靠体外受精繁殖后代。在交配时，雄性和雌性头部相对，腹面朝上，将触手交叉，雄性以腹面的肉穗将精子荚附于雌性漏斗后面的触手上，雌性的受精部位在口膜附近，受精后短期内即产卵。鹦鹉螺为单卵产出，它会将卵产在水下珊瑚缝隙等处。卵的体积较大，一般为40×10 mm。其孵化时间取决于环境温度，最长需要15个月的时间才能孵化。幼体直到螺壳完全长成后才从卵中孵化并开始自由生活，新出壳的小鹦鹉螺一般体长约3 cm。鹦鹉螺是头足类中唯一采用多轮产卵策略的类群。所谓多轮产卵策略，是指雌性在每一轮产卵过后，性腺会重新发育，并随之启动新一轮的产卵活动。处于产卵期的雌性鹦鹉螺仍然照常觅食，产卵后并不像大多数头足动物那样死亡，继续保持正常的生长。

蒙特雷湾水族馆孵化的幼体鹦鹉螺

来源：Monterey Bay Aquarium

Vol.4

鹦鹉螺的科学价值 

鹦鹉螺的历史最早可追溯至奥陶纪时期，其直系祖先在当时的海洋中属于顶级掠食者。时光飞逝，随着生活环境的不断变迁，与鹦鹉螺同类的章鱼、鱿鱼和乌贼等在进化发展中身体发生了很大的变化，身体外的壳有的转入身体里面（比如乌贼）；有的仅仅留下一层胶质的薄膜（比如鱿鱼）；还有的壳已经消失了（比如章鱼）。可是惟独鹦鹉螺的壳自演变之时起就再无多大改变，它们是现存软体动物中最古老、最低等的种类，也是研究生物进化、古生物与古气候的重要材料。有科研工作者依据螺壳上的生长线数目估算了地月距离的变化，将其与对近3000年来有记录的月食现象进行的计算研究结果比对，结果与上述推理完全吻合。

鹦鹉螺螺壳 来源：Wikipedia

除了科研价值外，鹦鹉螺的精密构造也为人类提供了仿生学角度的新思路。早在17世纪，人类便模仿鹦鹉螺排水、吸水的上浮、下沉方式，制造出了第一艘潜水艇。法国著名作家凡尔纳的《海底两万里》中那艘尼摩船长视若珍宝的潜艇同样被命名为“鹦鹉螺号”。也正是得益于这本世界名著的瑰丽想象，1954年，世界上第一艘核动力潜艇问世，同样被冠以了“鹦鹉螺号”之称。而近年来，也有研究者基于鹦鹉螺的旋转结构，提出了仿生流道、风力机等理论和结构模型，不断拓展着新的研究方向，创造多领域的丰富研究成果。

《海底两万里》中“鹦鹉螺号”潜艇想象图 

来源：Wikipedia

Vol.5

古老过去的呼唤——鹦鹉螺的未来

诞生于远古时期的鹦鹉螺没有选择繁重复杂的演化之路，而是一路悠闲漫游至今。但在人类的历史长卷中，这种生物始终与我们有着密不可分的关系：自古以来，鹦鹉螺就以其令人炫目的美丽广受世界各地人民的喜爱。出土于中国东晋南京王兴之夫妇墓的鹦鹉杯，便是以鹦鹉螺壳为杯身，壳外用铜边镶扣，两侧装有铜质双耳，螺内自然形成的水车轮片状可以储存酒，其构思精巧，造型独特，是最具代表性的鹦鹉螺饰品之一。文艺复兴时期，鹦鹉螺壳同样是极受欢迎的架上装饰品，由于其外形比例完美，又有天然而生的美丽花纹，很多工匠会用各种宝石镶嵌装饰其螺壳，经过镶嵌装饰的鹦鹉螺壳、鹦鹉螺杯等器物在当时风靡一时，鹦鹉螺甚至与法螺、唐冠螺和万宝螺一起被称为四大名螺。

华美的鹦鹉螺杯

然而，这种价值却也给古老的鹦鹉螺带来了灭顶之灾。为了获得更多鹦鹉螺螺壳，大量鹦鹉螺被违法捕捞，导致其种群已经被评估为受威胁。在前文中我们也提到，不同于章鱼、鱿鱼等寿命较短的物种，鹦鹉螺的发育和繁殖缓慢，且寿命极长，一旦种群遭到破坏就很难恢复。因此，为了保护这一地球“活化石”的物种延续，目前鹦鹉螺科所有物种均被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录II，其国际贸易受到限制。我国更是将所有鹦鹉螺列为国家一级保护动物，无论捕捞、饲养、食用还是交易螺壳，都会触犯法律。在过去的5亿年间，鹦鹉螺都在深海中悠悠漫步，用那承载了漫长岁月的美丽外壳向我们诉说着自然的鬼斧神工。也希望大家能够自觉抵制鹦鹉螺制品的交易，一同守护这一来自古老过去的神奇生物继续漫游深海的未来。

参考资料

1.物种日历《活了五亿年，模式标本是个“二次元”？》

[2]韩小溪,盛立,苏强等.英国“鹦鹉螺”-100新概念潜艇研究[J].舰船科学技术,2020,42(13):178-182.

[3]王万腾,李楠,许宏鹏,徐瑞阳,张瑾辉.基于鹦鹉螺仿生结构的流道对PEMFC性能提升研究[J].太阳能学报,2022,43(06):448-453.

[4]李争,张文达,韩瑞华,田永胜.分布式等角螺线型垂直轴风力机的设计及性能分析[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2021,36(03):65-74.

[5]Gregory J. Barord,David J. Combosch,Gonzalo Giribet,Neil Landman,Sarah Lemer,Job Veloso,Peter D. Ward. Three new species of Nautilus Linnaeus, 1758 (Mollusca, Cephalopoda) from the Coral Sea and South Pacific[J]. ZooKeys,2023(1143).

“一起向自然”

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策划丨赵安琪

图片丨来源于网络

编辑丨陈玺洋

审核丨赵安琪 张静

北京林学会

(Beijing Forestry Society, BFS）

     成立于1955年，是经北京市民政局注册的非营利性社会团体，5A级社团。致力于推动首都林业发展，是联结北京地区广大林业科技工作者的纽带和桥梁。专注于学术交流、国际合作、技术咨询与绿色产业推广、科普宣传与培训、政策及决策建议，荣获多项国家级、市级奖项。

      自2009年开始关注自然教育，在自然教育的道路上，我们是第一支以学术性社会团体推动自然教育在行业发展的队伍。我们以“普及林业相关知识、推广森林文化理念、开展自然教育活动、培养科普专业人员、搭建公众参与平台”为己任，致力于北京的生态建设与科学普及，探索北京森林文化发展模式，创建了“森林与人”科普品牌，推荐社会实践基地，全方位推进首都生态文明建设和满足市民生态服务需求。

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