物种起源

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海胆是海洋里一种古老的生物，与海星、海参是近亲。据科学考证，它在地球上已有上亿年的生存史。在遥远的古生代和中生代，它们有很多种类，发现的海胆化石就多达5000种。由于沧海桑田的缘故，在中国的西藏高原，就曾发现过海胆的化石。许多绝灭种是古生代和中生代的标志化石。

最早已知的海胆纲动物是在奥陶纪早期的岩石内发现，而它们成功活到今天的原因是它们是一种成功及多样的生物。在完好保存的标本，就连棘亦可保存，但大部份发现的都只有硬壳的标本。有时在化石上亦可发现独立的棘。某些海胆纲动物（如在英国发现白垩纪的Tylocidaris clavigera）就有着重棍状的棘，令猎食者难以突破，及令该海胆纲动物看上来难于对付。这些棘亦有利于软海床上的运动。

古生代完整的海胆化石非常罕有，但一般都有着独立的棘及小片的碎片。很多标本是在泥盆纪及石炭纪的岩石上发现。在爱沙尼亚奥陶纪及志留纪的浅水石灰岩就因发现海胆纲动物而非常出名。古生代的海胆可能是生活于较平静的海面。这是因它们的硬壳较薄，未能抵御海流的冲击。在石炭纪的早期，海胆纲动物明显的有着较少的物种，而此情况一直维持到二叠纪。在古生代完结前，它们濒临绝种的边缘，只有于二叠纪时的六个品种。

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到了三叠纪早期，它们的数目开始增加。从侏罗纪至白垩纪，海胆纲动物衍生出不同的种类。在中生代及新生代，是它们最辉煌的时期。但是，大部份的化石只存在于某些地区及成某些形状，不过仍然显出它们的丰富。举例说，在美国德克萨斯州，Enallaster就是能从白垩纪石灰岩的露头中获得过千的数量。

有些海胆化石（如在英国及法国发现白垩纪的Micraster）会被作为标准化石，这是因它们的进化阶段能让地质学家知道地层的年代。但是，大部份的海胆化石都只有较少的数量，而不足以提供地质学上较实在的帮助。

形态特征

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海胆体呈球形、盘形或心脏形，无腕。内骨骼互相愈合，形成一个坚固的壳，分三部：第一部最大，由20多行多角形骨板排列成10带区，5具管足的步带区和5个无管足的步带区相间排列，各骨板上均有疣突和可动的长棘。第二部称顶系，位反口面中央，由围肛部（periproct）和5个生殖板及5个板眼（ocular plate）组成，生殖板上各有一生殖孔，有一块生殖板多孔，形状特异，兼作筛板的作用；板眼上各有一眼孔，辐水管末端自孔伸出，为感觉器；围肛部上有肛门。第三部为围口部，位口面，有5对口板，排列规则，各口板上有一管足，口周围有5队分支的鳃，为呼吸器官。多数种类口内具复杂的咀嚼器，称亚里士多德提灯（Aristotle’s lantern），其上具齿，可咀嚼食物。消化管长管状，盘曲于体内，以藻类、水螅、蠕虫为食。多雌雄异体，个体发育中经海胆幼虫（长腕），后变态成幼海胆，经1-2年才达性成熟。

海胆一般都是较深色的，如有绿色、橄榄色、棕色、紫色及黑色5。

生理结构

海胆的体壁结构相似于海星，但真皮中无肌肉层，因此骨板是不动的。体壁内具发达的真体腔。除了胆壳内宽阔的体腔之外，在口后咽的周围还有围咽体腔。体腔液与海水等渗，具传递营养物质及代谢产物的机能。体腔液中有大量的体腔细胞，有的体腔细胞具伪足，有吞噬功能。体腔细胞还有凝血作用，在受到损伤时起作用。

海胆类的内部结构与生理

海胆类的食性相当广泛。可以是肉食的，以腹足类和其他棘皮动物等为食；也可以是植食的，以各种海藻为食。软质海底的种类及不规则海胆则主要取食有机物碎屑，通过管足或刺收集周围的有机物颗粒，再由纤毛作用送入口。口位于口面围口膜中央（不规则海胆可能位于身体前端），口内为口腔，口腔内有结构复杂的取食结构，即由一系列骨板、齿及肌肉相连组成的方灯形结构，用以切割及咀嚼食物，称为亚里斯多德提灯（Aristotle’s lantern）。它可以部分地伸出口外，其形态及结构是海胆类分类的基础之一。一般心形海胆缺乏亚里斯多德提灯5。

亚里斯多德提灯内包围有咽，咽后为食道，再连到胃、肠，胃肠交界处常有一盲囊存在。肠道很长，在体内围绕胆壳环绕成口面与反口面两圈，再经短的直肠及围肛区的肛门开口到体外。许多海胆肠道的第一圈（口面圈）肠壁上有一平行的水管（siphon），它的机能可能是更快地移走食物中过多的水分。肠是食物消化及呼吸的场所，盲囊处可以分泌消化酶。糖元是其主要贮存物，由肠壁进入体腔及其他组织中。

水管系统相似于海星，反口面有一筛板（由生殖板形成），由石管连到口面的环水管，环管上有5个波里氏囊，由环管分出5个辐水管，在胆壳内沿步带区向反口面集中，由辐管沿途向两侧交替发出侧管，向内连到坛囊，向外伸出管足。管足穿过步带板，具吸盘、肌肉及支持骨片。不规则海胆的管足主要用于呼吸等其他机能。血系统与海星纲相似，即与水管系统伴行，也有环血管、辐血管、轴腺等，同时也伴有围血系统，其在海胆纲中的循环作用了解的还不多5。

海胆在围口区具有5对鳃。鳃是体壁向外凸出的分支状结构，是气体交换的主要场所，其内的腔与围咽部体腔相通，其中充满体腔液。亚里斯多德提灯的骨片及肌肉的收缩压挤体腔液进入鳃，以进行气体的交换。其抽吸运动是由体腔液中氧气与二氧化碳的改变刺激神经，再由神经支配骨片及肌肉的运动。