多孔动物门(Porifera)大约5,000种原始多细胞水生动物的统称。除针海绵属(Spongilla)约20种为淡水产外,均分布在海洋的潮间带到8,500公尺(28,000余英尺)深处,营固着生活。由于海绵常呈分枝形,而且不会移动,从前被人们当作植物。1755年才有人记述它具有动物的特征。1765年观察到通过海绵的水流和入水孔的启闭,确证海绵为动物。海绵的结构、功能和发育与其他动物不同。许多动物学家认为它在动物界中的位置是孤立的,把它归入侧生动物亚界(Parazoa)。
海绵不具备执行各种机能的器官。其最重要的结构是水管系,主要由入水孔、领细胞和出水口组成。根据领细胞的排列方式和水管的发育程度,水沟系从简单到复杂,可分成单沟型、双沟型和复沟型3个基本型。无明显的组织,体表和内腔各有一层细胞;中间为中胶层,呈胶状,内有其他细胞和纤维。单沟系海绵的内层,由领细胞构成,领细胞有鞭毛,鞭毛周围有一圈由细胞质构成的领。领细胞的主要功能是引起水流,并捕捉食物粒。中胶层中的原细胞,又称变形细胞,细胞质中含有大量核糖核酸;能把领细胞摄取的食物送到身体各部;又能演变为多种细胞,在再生中起作用;必要时可生成雌、雄生殖细胞。
但钙质海绵纲(Calcispongiae)的生殖细胞(尤其是雄性生殖细胞)由领细胞变来。在海绵的体表和管道内壁有扁平细胞。钙质海绵类的外表还有孔细胞,上有进水的小孔,环境不良时,孔细胞收缩而关闭小孔。中胶层里还有芒状细胞,用以分泌纤维。冠细胞的一端有一长形细胞质突,因而外形似彗星,可分泌形成骨骼的海绵质。骨细胞产生骨质,形成骨针,又可分为钙质骨细胞和矽质骨细胞。肌细胞长形,能收缩,在出水口旁最多,可控制其开闭。骨骼是海绵分类的重要依据,有的是无机质的,如钙质和矽质骨针,有的由蛋白质和其他成分组成,如海绵丝。骨针散布在体内或连成纤维,起支持和保护作用。多孔动物过滤取食,由领细胞攫取悬浮水中的食物粒,主要是细菌、有机碎屑,还可能吸收溶解的有机质。一个高10公分(4吋)、直径1公分(0.4吋)的海绵约有225万个鞭毛室,一天滤水约22.5升(约23夸脱)。由领细胞上鞭毛的摆动,引起水流。在组织和水之间直接交换气体。废物经出水口和体表排泄。
海绵一般雌雄同体,有时在同一个体上发生性逆转。受精方式特别,精子释出後随水流到另一海绵内,被领细胞攫住,领细胞变为变形细胞,并把精子送到卵处。胚胎发育有不同的途径,结果幼虫的型式不止一种。钙质海绵纲和某些寻常海绵纲(Demospongiae)的幼虫称两囊幼虫。寻常海绵纲约占全部海绵种类的80%,常见的幼虫是中实幼虫。幼虫游泳数小时至数天後,寻找适宜的场所固着,经变态而长成新个体。无性生殖方式有数种,芽球生殖,即由细胞(主要是原细胞)集聚起来形成芽球。在某些海产种类,这是一种正常生殖方式,有时作为度过不良环境的一种手段。
Spongia属的一种淡水海绵的芽球外有保护膜,并有骨针加固。环境好转时,原细胞自小孔逸出,分化成不同的细胞而长成新个体。其他无性生殖如形成生殖根或个体断裂。小的海绵约可活一年,大的寿命较长。沐浴海绵7年後才达到商品用大小,寿命可能达20年。海绵再生能力极强,不只能恢复受损或失去的部分,而且能从碎片甚至单个细胞形成一个新成体。在环境不利时,海绵成为小碎片,由扁平细胞外包一团原细胞构成,条件好转时,再长成海绵。由于海绵没有中央调节器官(脑),体内细胞又能迁移,所以很难区分个体和群体,只能说凡是被一共同的外胚层包著的就是一个个体。
大多数海绵都附在他物,如岩石面,或泥沙中的一个坚实物体上,固着在其他生物时,有时会使这些生物(如藤壶)死亡。有时海绵与所固着的生物呈互利关系,如寄居蟹壳上的皮海绵(Suberitesdomuncula)被寄居蟹带著移动,而海绵的气味使鱼和其他动物退避。海绵的表面或水管和腔中也有各种动植物生活著,有时在一个海绵中生活的有几千个生物。俪虾属(Spongicola)的幼体可进入某些海绵(如偕老同穴〔Venus'sflowerbasket〕)内,成长後成对地生活其中而不能游出,日本人把这些虾视为白头偕老的象徵。
多孔动物的共生物中最重要的是单细胞或多细胞藻类。海绵给藻类提供保护和代谢废物,而藻类供给海绵氧气,藻死亡後也可作为海绵的食物。有的动物寄生在海绵体表或体内,如剑水蚤是海产海绵最重要的寄生虫。轮虫寄生在淡水海绵体内,水蟎在其中产卵,水蛉科(Sisyridae)幼虫生活在淡水海绵体内并以海绵为食。一般说来,肉食动物不吃海绵,因为海绵气味难闻,有硬骨针。但有的贝类(石鳖、帽贝)、甲壳类和鱼类以海绵为食。多孔动物门分3纲︰钙质海绵纲、寻常海绵纲及玻璃海绵纲(Hyalospongiae)。
海绵为多孔动物门生物的统称,包括了普通海绵纲(Demospongea)、玻璃海绵纲(Hyalospongea)、钙质海绵纲(Calcispongea)、硬海绵纲(Sclerospongea)四大纲。
海绵是世界上结构最简单的多细胞动物。说它简单,是因为它既没有头,也没有尾,没有躯干和四肢,更没有神经和器官。海绵虽然属于动物,但是它不能自己行走,只能附着固定在海底的礁石上,从流过身边的海水中获取食物。18世纪以前,海绵一直被当作植物对待,后来由于显微镜的发明,以及动物胚胎学研究的进展,人们得以认识海绵的真面目,终于确定了海绵的真正属性。海绵的种类众多,约有达1万到1.5万个种类。除了少数种类喜欢淡水外,绝大多数海绵一直生活在海底。从浅海到8000米的深海到处都有海绵的踪影。由于所处环境不同,条件多变,附着的基质类型各异,水流强弱不一,因此形成了海绵多姿多彩的形态。多数海绵生活在坚硬岩石的底质上。海流强的水域,海绵的高度普遍不到2.5厘米,而且海绵的表面形成许多流线型的纹路,这种进化可以避免被海浪和海流折断。有的海绵喜欢穴居,它们在鲍鱼和牡蛎的壳上到处钻洞,然后在它们的壳上寄居下来。海绵的体型多种多样,小的不过几克,大的却有45公斤。海绵的颜色同样是丰富多彩。它们的颜色主要是体内有不同种类的海藻共生,才使它们呈现不同的色彩。管状海绵的样子很象竖立的烟囱,所以又称为烟囱海绵。管状海绵的身体里有很多小孔。水不断地从小孔中流过,其中的营养物质就被管状海绵吸收了。同时,管状海绵产生的废物也会随着海水流走。海水从遍布海绵全身的小孔流入海绵的体内。每个小孔都通向一个小房间,叫做滤室。所有的滤室都通向一个像瓶子一样的腔里,这个腔叫做孔前腔。腔的上端是一个很大的出水孔。海绵的小孔作为氧气进入的通道既起到呼吸作用,又能摄取水中的营养物质,并且排泄废物,还能排出精子和卵子,完成生殖功能。