来源 | 格致论道讲坛（ID：SELFtalks）
“未来，我们希望通过努力，逐步增加和恢复南海热带海参种群的资源，通过海参来改善海洋环境，建设美丽的海洋生物家园。”
罗鹏 · 中国科学院南海海洋研究所研究员
格致论道第59期 | 2020年11月28日 广州
我相信大家对海参并不陌生，因为很多人都吃过海参。
我是在十几年前第一次接触海参，当我第一次看到它时，以为它就是海中巨大的肉虫，软软的，全身还长满了肉刺，看起来特别恶心，非常丑，我也不敢去碰它。
实际上，海参并不是海里的肉虫。从分类的角度上讲，它属于棘皮动物门、海参纲。
左：世界海参资源分布图
右：仿刺参（上） 加州拟刺参（下）
| Bruckner et al., 2003
全世界的海参一共有900多种，从左边的大图可以看到，大部分海参分布在印度洋和太平洋的热带海域，只有少部分海参分布在温带的海域。在太平洋西岸，海参的种类主要是仿刺参，在太平洋的东岸，海参的种类主要是加州拟刺参。
在中国，海参一共有140种，绝大部分分布在大陆的南海海域。全世界可以食用的海参有40种，大陆有20种，其中10种具有较高的食用价值。大陆目前只有一种海参——北方的仿刺参可以形成大规模的养殖产业。
糙刺参 花刺参 糙海参 绿刺参 黑海参 玉足海参（从左到右 从上到下）
上面几张图就是几种在南海海域常见的热带海参。
来源 | Yutube
我们研究海参，首先从海参怎么吃东西开始，也就是它的摄食习性。这个视频展示了海参吃东西过程。
我们可以看到海参口的周围有很多灵活的触手，触手的末端具有黏性，它可以在珊瑚礁和沉积物中粘附细小有机物的颗粒，连同沙子一同吞入口中。食物经过消化后，可排出无机态的氨氮和磷酸盐，这些氨氮和磷酸盐，可以成为海洋的藻类和植物的营养。
下面我们看一下海参的身体结构。
海参的身体结构 | 张瑜
海参的身体结构非常简单，包括体壁和内脏团两个部分。不同种类的海参体壁厚度差别是比较大的，有的很厚，有的很薄，它的内脏团主要由胃、肠道、肛门、生殖腺和呼吸树组成。
海参的身体结构有两个非常神奇的地方，第一个是它的生殖腺。它的生殖腺的开口位于头部的背部中央，所以海参排精产卵时不是在腹部，而是在头部。
另一个是呼吸树，是它的呼吸器官，同时也是排泄器官，呼吸树的开口在肛门附近，所以海参不是用嘴呼吸，而是用肛门呼吸。
我们看到这个结构时，就觉得海参的身体结构确实有点“逆天”、“不科学”。
行走的美味，有何生存之道？
海参运动缓慢，身体柔软，没有像螃蟹那样一身的铠甲。螃蟹还可以横行，海参就不是这样。在危机四伏的海洋，海参能够活得好好的，必然有它的过人之处。
实际上海参在海洋中的天敌种类非常少，这主要是因为海参的身体会散发出特殊的味道，而且它的身体带有毒素。所以，有这两个因素，其他的海洋动物都不太愿意靠近海参。
万一海参遇到敌害生物或者危险时，它又该怎样逃生呢？下面我们就介绍一下海参的三大生存绝技。
第一大生存绝技是放毒。
视频中，这个海参正在受到一条小鱼的骚扰，海参体内会排出像面条一样的东西，这个东西是海参身体的一种器官，叫做居维氏管。
当海参遇到敌害或者危险情况时，它就可以将居维氏管排出，居维氏管带有特殊的气味，还带有毒素。通常情况下，它是白色的，也有一些种类是红色或者粉红色的。这种像面条一样的东西一旦排出，遇到海洋中的其他动物，就立刻变得非常黏，能够将袭击者缠住、困死。但奇怪的是，海参自身不会被这种白色的面条一样的东西黏住。
我们在运输海参的过程中经常会发现一个现象，就是海参会把它自己的内脏全部吐出来。给我们的感觉是：海参是不是太容易晕车？是不是它一晕，就吐给你看？
其实海参并不是晕车，这涉及到它的第二个生存绝技——排脏。
当海参遇到敌害、危险的情况，或者是极度不适应的环境时，它的身体会发生猛烈的收缩，然后将整个内脏团从肛门排出去。当敌害生物在享用它排出的带有毒素的内脏团时，它可以借机逃脱。
很多的朋友会产生疑问：海参将自己的内脏团排出后，会不会死掉呢？我们给出的答案是：它不会死掉。
海参在亿万多年的进化过程中，已经修炼出了一套神奇的绝技，这个绝技就是“再生”。
图 | Okada etal, 2019
从这张图中，我们可以看到海参肠道的再生过程。一般情况下，它只需要20天的时间，就可以生出一个完整的、新的肠道。
我们也对南海热带海参——糙刺参的“再生”进行了研究，我们将糙刺参一刀两断，结果我们发现，糙刺参的每一段都可以长成一个全新的海参。
但是这个过程比较漫长，需要3个月左右，而且在这个阶段内，海参不吃不喝，一动不动。海参的这种再生机制成为研究的热点，科学家希望通过研究海参的再生机制为人类再生医学提供一些启示。
海参还有另一大绝技，叫做自溶。但是，它这一次不是为了自己的生存，而是为了死后不留下尸体，还海洋一片净土。
图 | Liu et al, J. Food. Process.Pres.,2020
这张图展示的是海参自溶的过程。当海参离水太久、接触油污，或者自然死亡时，就会触发自我溶解。通常情况下，在6-8个小时里，它就可以变成一团很稀的、像胶水一样的东西。研究显示，海参的自溶是由一系列自溶酶引起的，但是具体的机制还不是很清楚。
海参的身体带有毒素，而且还有特殊的气味，许多海洋动物都不喜欢它，但是萝卜白菜，各有所爱。比如这个视频中这种细长、柔软的叫做隐鱼的鱼，它就很喜欢和海参在一起。
这个视频展示的是隐鱼进入海参肠道的过程。
海参为隐鱼提供庇护的场所，同时，海参肠道的食物残渣也为隐鱼提供了部分食物来源。但是隐鱼的存在对于海参有没有价值呢？这个问题也有一些人研究，但是至今为止还不清楚是否对海参有利。
守护海洋生态环境
海参默默地守护着隐鱼，同时也默默守护着海洋生态环境。
生物搅动（左） 物质循环（中） 酸碱平衡（右） | Purcell, et al. 2016; Conand, et al. 2018
第一，它通过爬行、运动和隐藏，能够将海底的沉积物搅动起来，促进海底沉积物的营养释放出去。
第二，海参通过摄食，将有机物的颗粒和海洋中很多微小的生物转变为看不见的无机态的营养盐，然后被藻类和植物吸收，促进海洋物质的循环。
第三，海参排出的是无机态的氨，这个氨是碱性的，它可以将大气中溶入海洋的二氧化碳变成的酸中和。
生物多样性（上） 能量传递（下） | Purcell, et al. 2016; Conand, et al. 2018
第四，海参本身体内外共生或伴生了很多海洋生物，所以它也促进了珊瑚礁生态系统的生物多样性。
最后，海参可以将海洋的动物、植物产生的排泄物和有机的腐屑，转化为无机的营养盐，这个无机的营养盐可以作为藻类和海洋植物的肥料。
所以它在海洋的生态系统食物链中具有重要的作用，是重要的一环。通过这个生态的过程，我们可以看到海参在海洋生态系统中是一个很重要的维护者。
对于大多数人来讲，我们对海参的关心是因为我们吃海参。的确，海参是一种高档的食品，所以它也叫“海中的人参”。
大量捕捞加工的海参（左） 受损海参资源分布（右）| Erikssonetal et al., 2015
海参的巨大消费需求直接刺激了海参捕捞业的扩张。据报道，全世界每年有近10万吨的野生海参被捕捞，在热带海域，有70%的热带海参种群资源受到过度捕捞的威胁。所以整个野生的海参资源受到了严重损毁，而大陆的情况也是类似的。
海参的人工繁育
当海中的海参越捞越少，而吃货越来越多时，我们是不是可以通过人工的繁育来增加海洋中海参的数量，同时也满足大家的消费需求呢？为了完成这项工作，我们首先进行海参人工繁育的研究。
拍摄 | 赵宇
我们通过这个视频看一下海参的繁殖习性。
这是两头热带海参——玉足海参在排精，整个排精过程中，它们都在摇头晃脑，同时它的头部还吐着像烟圈一样的东西。大家注意，这不是海参学会了吸烟，它排出的烟雾一样的东西就是精液。
我们的团队在2009年开始做热带海参人工繁育的研究，到目前为止，我们已经在国际上率先突破了糙刺参、花刺参和玉足海参的人工繁育技术。
下面带大家看看热带海参玉足海参繁育的现场情况。
下图是玉足海参的雄参在排精。
下图是玉足海参的雌参在产卵，卵子是桔红色的。
海参有公母之分，但是在产卵排精前，我们是很难分清公母的。一般情况下，一个雄性的海参一次可以产出上亿个精子，而雌性的海参一次可以产出130万个卵子，数量是非常庞大的。
现在给大家简单介绍一下海参繁育的过程，首先我们要给海参的宝宝挑选优质的爸爸妈妈，专业术语叫做亲参。我们将这些亲参放在一个大桶里，这个桶叫做亲参桶。晚上6点左右，我们将桶中的海水排出去，让海参在这里晾干15-30分钟。然后我们再将海水加到桶里，而且要制造水流，来冲击这些海参，这个过程叫做阴干流水刺激。
通过这样的措施，我们可以让海参更多地排精产卵。一般经过这个操作大概几个小时后，海参就开始排精产卵了。这时我们要注意观察，当我们发现海参开始摇头晃脑时，我们要特别小心，要眼疾手快，很快地把这样的海参捞出去，单独放在一个一个的桶里。经过这样的操作，它很快就会排精产卵。
得到卵子和精子后，我们就要进行人工授精，我们将卵子和精子混合在一起，当然，卵子和精子混合要注意比例，精子和卵子数量的比例大概是3-5∶1。
玉足海参的幼体及稚参发育
这张图片展示的是海参从受精卵到幼体发育的过程，整个过程大概需要22天。其中第17天到20天海参的存活率非常低，死亡率达到50%。
玉足海参60、80、120天的发育形态
这几张图展示的是稚参的发育过程，一般还要经过60天的发育才可以达到2公分，经过100天的发育可以达到4-7公分。
左：糙刺参-大耳幼体 右：糙刺参-稚参
这是我们给海参幼体阶段的大耳幼体和稚参阶段的海参拍的两张特写照，这可以说是海参一生中两个颜值的巅峰期。
随着海参的成长，它的身体变得不再透明，而且身上长满了各种各样的色素，它就变成了我们现在看到的海参的样子。
海参的宝宝一生会经历很多关卡。海参的宝宝软弱无力，它很容易受到敌人的攻击，这个视频展示的是三个桡足类动物正在攻击海参宝宝。所以桡足类是海参人工繁育过程中最主要的敌害，我们要做到重点防控。
当海参的规格达到2公分以上时，我们要将它增殖放流，也就是放回大海，下面这个视频展示的就是海参参苗放回大海的过程。
除了对海参的参苗进行放流外，我们还可以将海参的成参移殖，也可以说给它搬一个家，从密度高的地方搬到密度低的地方。通过这样的措施，可以促进海参种群快速增长。
这就是我们给海参搬家移植的视频。
海参是海洋的清道夫，它可以将有机物颗粒转化为无机的营养盐。所以我们利用这个特征，将海参和其它的海洋经济动物进行混养，包括鱼、虾、贝。
这几张图展示的是我们将玉足海参、糙刺参和对虾混养的情况。
海参是海洋生态系统的维护者，同时也是具有较高渔业经济价值的海洋生物。未来，我们希望通过努力，逐步增加和恢复南海热带海参种群的资源，通过海参来改善海洋环境，建设美丽的海洋生物家园。
同时，我们也希望通过努力，让海参不再是一种珍贵的食材，而是能像鱼、虾一样，让大家能够经常吃到它。
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本文经授权转载自格物论道（ID：SELFtalks），原标题为《嘘……这些不吃不喝、一动不动的海参，正在“重生”|罗鹏》，如需二次转载请联系原作者。