集美大学馆藏棘皮动物标本调查和展馆设计

翁朝红，谢仰杰，纪德华，曾诗琦，郭玉清

(1.集美大学水产学院 361021；2.农业部东海海水健康养殖重点实验室)

棘皮动物(Echinoderm)是海洋底栖动物，是接近脊索动物的高等无脊椎动物，是一类古老又特殊的类群，其化石记录可追溯到5亿年前的古生代寒武纪[1]，而具有五辐对称的棘皮动物则是起源于奥陶纪。全世界现存7000种，化石种类则有13 000种[2]。棘皮动物是海洋底栖生态系统的重要组成部分，分布范围广泛，从潮间带到数千米深海，从赤道到极地都有分布[3]。中国海域目前记录的棘皮动物有591种， 包括海百合纲44种、 海胆纲93种、海星纲86种、 海参纲147种、 蛇尾纲221种[3]。棘皮动物是海洋底栖生态系统的重要组成部分，具有重要的研究价值，不少种类具有较高经济价值，在渔业资源、水产养殖业和活性物质开发方面占据一定的地位。

动物标本是高校重要的辅助教学和科研工具[4]。集美大学动物标本馆是由原厦门水产学院海洋标本馆和陈嘉庚创办的集美学校标本馆合并而来。原厦门水产学院海洋标本馆的棘皮动物标本大部分于20世纪80年代采集，距今已有近40年历史，而原集美学校的标本有着近百年的历史。标本历史悠久，资源丰富，是集美大学宝贵的资产。目前棘皮动物标本保存于中山纪念楼一楼，因不受重视，常年处于无人管理状态，标本摆放杂乱，维护缺失，标签长霉，固定液缺失，不少标本信息缺失。为进一步规范管理和建立集美大学数字标本馆，需要对标本进行全面整理整合、修复和保护，以更好发挥标本的科研、教学和公众科普教育功能。

1 材料与方法

1.1 材料

集美大学标本馆棘皮动物标本。

1.2 方法

1.2.1棘皮动物标本整理和信息整合 对集美大学动物标本馆的棘皮动物标本进行标本整理，统计标本数量；根据标本上的标签信息整理标本信息；结合棘皮动物分类系统进行物种信息整理，对种类进行统计；整理物种生物学信息、生态学信息以及受危程度信息等。并按照5个纲分类排放。

1.2.2标本信息数据库建立 利用EXCEL软件将获取棘皮动物标本信息、物种信息、图像信息、生态学信息，以及受危程度信息等进行归类、整合，并构建数据库。标本信息包括：标本号、中文名、学名、采集人、采集日期、采集地点、标本来源等。

2 结果与分析

2.1 棘皮动物标本整理和信息整合结果

图1 真五角海星

图2 海胆

集美大学馆藏棘皮动物标本全部为浸制标本，共有69份(瓶)标本，其中来自原厦门水产学院的标本41瓶，来自原集美学校的标本12瓶，无标签的16瓶。其中来自厦门水产学院的标本采集时间为1981-1983年，并且都标明采集地点；而来自集美学校的12瓶标本都缺少采集地点和采集时间，根据集美大学校史资料推测其采集或采购年代在20世纪20年代和30年代。图1、图2分别为原厦门水产学院和原集美学校的标本。具有物种种名信息的标本共53瓶，而无物种信息的标本有16瓶。根据瓶子特征可推断，没有物种信息的标本中，12瓶来自原厦门水产学院，4瓶来自原集美学校。53瓶具有标签的棘皮动物标本隶属于5个纲15个目29个科45个种(表1)，占我国棘皮动物种类总数的7.6%。主要为海百合纲2瓶、海胆纲13瓶、海参纲21瓶、海星纲15瓶及蛇尾纲2瓶。14种海参隶属4个目5个科11个属，大多数为热带、亚热带物种，以生活于珊瑚礁居多，如：白底辐肛参(Actinopygamauritiana)、蛇目白尼参(BohadschiaargusJaeger)、梅花参(Thelenotaananas)、斑锚参(Synaptamaculata)、黄疣海参(HolothuriahillaLesson)、绿刺参(StichopuschloronotusBrandt)等；北方种有刺参(Apostichopusjaponicus)等。14种海胆隶属4个目9个科11个属，大多分布于我国的渤海和东海，例如：马粪海胆(Hemicentrotuspulcherrimus)、细雕刻肋海胆(Temnopleurustoreumatcus)、白棘三列海胆(Tripneustesgratilla)、心形海壶(Metaliaapatagus)等；亚热带和热带种有：紫海胆(Anthocidariscrassispina)、扁平海胆(AureliaauritaLanarck)、梅氏长海胆(Echinometramathaei)、白棘三列海胆(Tripneustesgratilla)、模式角孔海胆(Salmacisbicolor)等；环刺棘海胆(Echinothrixdiadema)等为分布于热带海洋珊瑚礁物种；梅氏长海胆(Echinometramathaei)为世界各地广布种[5]。 13种海星隶属4个目10个科13个属，大多数为热带、亚热带物种，例如：单棘槭海星(Astropectenmonacanthus)、真五角海星(Antheneapentagonula)、银边海星(Craspidasterhesptrus)、吕宋棘海星(Echinasterluzonicus)、粒皮海星(Choriastergranulates)等；面包海星(Culcitanovaeguineae)在珊瑚礁区才有分布，但目前已极为少见；蓝指海星(Linckialaevigata)生活在珊瑚礁及珊瑚礁边缘的阳光充足地区[6]；北方种主要有：海燕(Asterinapectinifera)、骑士章海星(Stellasterequestris)等；飞白枫海星(Archastertypicus)为台湾海峡特有种。百合纲中的海羊齿(Eumetraaphrodrte)为印度洋-西太平洋区的广布种，而栉羽海星(Comastermultibrachiata)则分布于海南岛南部以及印度尼西亚和菲律宾等海域。2种海蛇尾为世界广布种。

2.2 缺失标本信息的标本鉴定

缺失物种信息的16瓶标本，根据瓶子特征可推断12瓶来自原厦门水产学院，4瓶来自原集美学校。初步鉴定结果表明，16瓶标本中，6种属海星纲、2种属海胆纲、8种属海参纲。鉴定到种，则需要进一步的专业鉴定。

2.3 馆藏标本中濒危棘皮动物种类

根据《中国物种红色名录》(第3卷)[7]已评估的物种中，海参纲有54种为濒危(EN)、2种为易危(VU)；海胆纲有8种为濒危；海星纲有5种为濒危；其他大部分物种由于生境状况和种群数量等数据的缺乏， 未被列入《中国物种红色名录》。本馆棘皮动物标本种类被列入《中国物种红色名录》濒危物种的有白底辐肛参(Actinopygamauritiana)、蛇目白尼参(Bohadschiaargus)、黑海参(Holothuriaatra)、红腹海参(Holothuriaedulis)、黑乳海参(Holothurianobilis)、黄疣海参(Holothurahilla)、绿刺参(Stichopuschloronotus)、梅花参(Thelenotaananas)、斑锚参(Synaptamaculata)、白棘三列海(Tripneustesgratilla)、马粪海胆(Hemicentrotuspulcherrimus)、紫海胆(Anthocidariscrassispina)、面包海星(Culcitanovaeguineae)、粒皮海星(Choriastergranulates)、蓝指海星(Linckialaevigata)等15种，占总物种数的33.3%。

根据IUCN受危物种红皮书(2016年版)列出的名录中有7种棘皮动物被列入濒危物种(endargered，EN)，本标本馆中有黑乳参(Holothurianobilis)、刺参(Apostichopusjaponicus)、梅花参(Thelenotaananas)3种列入该名录中。而列入易危(UV)的棘皮动物共有9种，本馆有白底辐肛参(Actinopygamauritiana)1种列入该名录中。本馆棘皮动物标本没有列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)(附录I～Ⅲ)目录中的物种。

2.4 经济价值较高的棘皮动物

我国海域分布的海参约有140多种，可以食用的物种有20多种[8]，本馆经济价值较高的有刺参(Apostichopusjaponicus)、梅花参(Thelenotaananas)、白底辐肛参(Actinopygamauritiana)、图纹白尼参(Bohadschiaargus)、绿刺参(Stichopuschloronotus)等。刺参为我国北方经济价值最高的海参，富含黏多糖、胶原蛋白和微量元素。梅花参又称凤梨参，产于南海，体大肉厚，味美品佳，是我国南海最佳食用海参。

全世界现今生存的海胆有850种，我国有100多种，其中可食用的约10种[8]。本馆保存的马粪海胆(Hemicentrotuspulcherrimus)、紫海胆(Anthocidariscrassispina)、白棘三列海胆(Tripneustesgratilla)和细雕刻肋海胆(Temnopleurustoreumatcus)。根据《本草原始》记载，其性味咸、平，具有软坚散结，化痰消肿功效，为常见药用动物[9]。

光棘球海胆(大连紫海胆)和中间球海胆(虾夷马粪海胆)，生殖腺鲜美可口，富含二十烷酸等脂肪酸，具有预防和治疗心血管病的作用，是目前我国养殖规模最大的棘皮动物物种[10]。本馆具有的其他常用药用棘皮动物有海燕、罗氏海盘车、海棒槌、滩栖阳遂足等。

2.5 标本信息数据库建立

将获取棘皮动物标本信息、物种信息、图像信息、生态学信息，以及受危程度信息等进行归类、整合、构建数据库，可为后期集美大学数字化标本馆的搭建和展示提供数据。

表1 集美大学标本馆棘皮动物标本物种信息

69份(瓶)标本包含111个标本，大多数每瓶1个标本，包括海参15瓶(18个标本)、海胆16瓶(40个标本)、海星13瓶(28个标本)、海蛇尾2瓶(6个标本)、海百合2瓶(3个标本)、海胆骨骼标本1瓶、海胆解剖标本2瓶、5种棘皮动物合装1瓶。来自原厦门水产学院的标本，采集时间为1981-1983年，采集地点为西沙群岛(20瓶)、青岛沿海(4瓶)、福建沿海(9瓶)、广东沿海(2瓶)、海南(2瓶)及广西(1瓶)。而来自原集美学校的12瓶标本都缺少采集地点和采集时间，根据集美大学校史资料，推测其采集或采购年代在20世纪20-30年代。

3 小结与讨论

3.1 棘皮动物与人类的关系

3.1.1棘皮动物的经济价值 棘皮动物在食用和医用方面具有很大价值。海参纲是棘皮动物中经济价值最大的一个纲，有40多种海参可食用，其蛋白质含量高，无胆固醇，是珍贵的滋补品。药用功效方面，梅花参、绿刺参、斑白尼参等具有滋阴降火、补肾和治肺结核等作用；刺参的黏多糖具有抗肿瘤、降血压和抗凝血作用[11]。因海胆的卵巢味道鲜美，营养丰富，被视为名贵佳肴，广受日本、意大利、美国、法国、希腊、韩国等国家人们的喜爱[12]。此外，海胆的壳可以入药，有软坚散结、化痰消肿的作用。海星虽然没有食用价值，但其体内的活性物质有清热解毒、平肝和胃、补肾滋阴的功能，自海星中提取的粗皂苷对大白鼠的胃溃疡有较强的愈合作用。由于棘皮动物较高的经济价值，我国棘皮动物的养殖力度不断增大。我国北方主要养殖刺参和海胆两类，其中海胆仅养殖光棘球海胆(又称大连紫海胆)、中间球海胆(从日本引进的，又称虾夷马粪海胆)2种[10]。

3.1.2棘皮动物的研究价值 棘皮动物是原始的后口动物，是目前发现的和半索动物进化最亲近的物种，是无脊椎动物中的高等类群，但其形态非常独特，为五辐对称体型，无头无尾具有特殊的水管系统。棘皮动物个体发育非常独特，从两侧对称的幼体变态到五辐对称的成体，这个发育过程以及棘皮动物从两侧对称如何进化到五辐对称，至今都是未解的生物科学之谜。两侧对称的棘皮动物化石在5.1亿年前的寒武纪早期已出现，而五辐对称的棘皮动物，如海百合、海星、海胆及海蛇尾等起源于奥陶纪(470Ma)[2]。这个演化过程机制是什么？如何演化？棘皮动物的准确分类地位是什么？这些都是进化学家和生物学家非常感兴趣的课题。海胆因其容易得到大量受精卵、同步发育、胚体透明、孵化速度快的特点，成为动物胚胎发育研究的模式生物已有100多年[13]。从早期胚胎发育到发育调控机制等研究，海胆提供了非常好的研究材料。

3.2 濒危棘皮动物的保护措施

棘皮动物是海洋底栖生物的重要组成部分，是海洋生态链的重要环节。棘皮动物的多样性是生态系统平衡与健康的保证。而近年来，由于人们对海洋环境的肆意破坏、工业农业等严重环境污染、过度捕捞等原因，棘皮动物的种类和多样性已发生较大变化，一些重要经济种类由于滥捕酷捕而数量锐减，甚至达到濒危程度。根据《中国物种红色名录》，棘皮动物有69种濒危物种，还有多种物种未评估。因此，濒危棘皮动物的保护刻不容缓。首先，政府要从法律层面规范人们的行为，虽然我国已制定《海洋环境保护法》《海洋自然保护区管理办法》等法规来保护海洋生境，也编制了多个行动计划保护濒危物种，但管理及执法力度远远不够。其次，有必要对我国棘皮动物资源现状进行全面调查和动态监测，严格休渔期，禁止大肆捕捞濒危棘皮动物，对具有经济价值的物种开展人工养殖。

3.3 本馆动物标本的保护和修复

集美大学标本馆的标本一部分来自原厦门水产学院，一部分来自原集美学校。前者的标本为20世纪80年代初中国远洋捕捞业兴盛时期，厦门水产学院远洋捕捞船开赴西沙及南沙群岛进行资源调查时采集获得，距今近40年历史，为水产学院的教学科研做出巨大贡献。而来自集美学校的标本是陈嘉庚先生于20世纪20年代兴办集美中学和师范学校购置的教学标本，历史悠久，已成为陈嘉庚兴资办学的重要遗产，也是陈嘉庚教育文化的重要象征。因此，这些标本具有重要的历史意义，需要持续维护和保护。

目前集美大学标本馆的标本暂放在中山纪念楼1楼，处于无人维护的状态，存在以下问题：棘皮动物都是浸制标本，由于密封不严，固定液不断减少，部分标本外形发生萎缩，标本损坏；有些瓶子破损，标签发霉，有些无标签；堆放凌乱，没有直观的教学指导作用。因此需要专人修复和维护。修复的具体做法包括：及时补充固定液；传统的玻璃标本瓶密封性不高，可更换为塑料拧口的标本瓶；及时更换发霉的标签；缺失信息的标本，可请专业人士进行物种鉴定后添加标签。另外，有一些标本瓶同时放入多个标本(图2)，可以改为一个标本一个标本瓶。对每种棘皮动物标本物种要添加文字介绍和说明，以供参观者更好地学习和研究。

3.4 棘皮动物标本在教学及科普教育中的应用及展示

动物标本能够真实地反映动物的形态特征，是直观教具和观察材料，是教学的重要辅助手段[10]。标本在科研方面也可发挥重要作用，例如：对已经灭绝的物种只能研究标本馆中的珍藏标本；而研究现存的物种，标本就是最直接的材料，因此标本是无价的科学财富。在科普教育方面，能够为公众特别是中小学生提供生动的材料，教育大众认识自然，了解生态环境中的动物和动物习性，激发参观者对探索动物世界的兴趣。而处于濒危状态的棘皮动物标本能很好地提示参观者，从自身做起，树立保护环境和动物的意识。集美大学标本馆在水产学院水产养殖学、动物科学和海洋渔科科学3个专业的专业课程教学中已发挥了重要的作用。作为厦门市科普教育基地，接待了多批的中小学生，发挥了重要的公众教育功能。

为了更好地发挥其教学和科普教育功能，目前杂乱排放的棘皮动物标本需要投入人力物力进行科学设计和规划，使其更加具有故事性和吸引力。规划如下：①将现有的标本分为体现棘皮动物系统分类的展区、濒危棘皮动物展示区、经济物种展示区、特色物种展示区、棘皮动物古化石模拟区以及活体展示区等功能展区，各个展区主题明显，内容丰富。②模拟野生状态，进行生态情景设计，让参观者有身临其境的感觉。不但需要背景图、立体野外布景，还需多媒体设备，融入声音、视频、光电效果。例如，生活在珊瑚礁的棘冠球海胆在海底爬行，吃掉珊瑚，可以用夸张声音来展现，其他周边的动物可以动感呈现。③设计与参观者互动展区和演示区可增加趣味性，问答题或选择题设计可帮助孩子巩固知识。例如，海参是如何呼吸的？可以选择：A.肺呼吸，B.鳃呼吸，C.呼吸树呼吸。答对的话可以有模拟真人声音给予评价。

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