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头足纲（Cephalopoda）
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本类群以头和足的发达著称，包括我们熟悉的“活化石”鹦鹉螺、十条腿的乌贼、八条腿的章鱼，以及鱿鱼等。它们的身体左右对称，具头、足、躯干等3部分。头部发达，两侧有1对发达的眼。足的一部分特化为腕或漏斗，故名，位于头部口周围。原始种类有外壳，多数为内壳或无壳，被包裹在外套膜内，通常退化成角质或石灰质的内骨，称为海螵鞘。外套膜肌肉发达，左右愈合成为囊状的外套腔，外套两侧或后部延伸为鳍，以便游泳。羽状鳃1～2对，心耳和肾的数目与鳃一致；口腔有颚片和齿舌。心脏很发达；闭管式循环系统。神经系统较为集中，脑神经节、足神经节和脏侧神经节合成发达的脑，外围有软骨包围。章鱼被认为是最聪明的无脊椎动物。雌雄异体。
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全部生活在海洋，现存700多种，因古生类群外壳坚硬，易于保存，故化石种发现了10000多种，很多食肉类繁盛于中生代。传统上根据体管和缝合线等特征，将它们分为6个亚纲（更早些化石种均归入菊石亚纲）：直角石亚纲（Orthoceratoidea）、内角石亚纲（Endoceratoidea）、珠角石亚纲（Actinoceratoidea）、鹦鹉螺亚纲（Nautiloiea）、菊石亚纲（Ammonoidea）和蛸亚纲（Coleoidea）；现生的仅鹦鹉螺亚纲和蛸亚纲。
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鹦鹉螺亚纲（Nautiloiea）：具鳃2对，故亦称四鳃亚纲（Tetrabranchia）。外壳卷曲，因造型和图案似鹦鹉的头部而得名；外壳由许多腔室组成，外套位于外壳内。具63～94只腕，无吸盘；眼简单，无晶状体；无墨囊。见于热带印度洋—西太平洋珊瑚礁水域。曾记录有22～34科165～184属，但现生仅鹦鹉螺目（Nautilida）鹦鹉螺科（Nautilidae）2属，即鹦鹉螺属（Nautilus）和异鹦鹉螺属（Allonautilus），前者4种，另2种已灭绝，后者2种。
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蛸亚纲（Coleoidea）：具鳃1对，故亦称二鳃亚纲（Dibranchia）。壳常在体内或完全消失，其内的壳即海螵鞘，起支撑外套膜的作用，并当作侧鳍。具8或10只腕，有吸盘；有些具墨囊，喷出墨汁，以迷惑敌人。分布范围较广。传统上有十腕总目（Decabrachia）和八腕总目（Octobrachia）的分类系统，按照形态，前者5对腕，吸盘有柄，有石灰质内壳，包括旋壳乌贼目（Spirulida）、微鳍乌贼目（Idiosepiida）、耳乌贼目（Sepioidea）、深海乌贼目（Bathyteuthoida）和枪形目（Teuthoidea）等；后者体略呈球形，4对腕，吸盘无柄，腕间膜发达，内壳退化或完全消失，包括八腕目（Octopoda）、幽灵蛸目（Vampyromorpha）等。2008年，对分类系统作了微调，有2～3总目13目，现生的有6目，包括乌贼目（Sepiida）、耳乌贼目（Sepiolida）、旋壳乌贼目（Spirulida，亦称旋乌贼目）、枪形目（Teuthida，亦称管鱿目）、八腕目（Octopoda，亦称章鱼目）、幽灵蛸目（Vampyromorphida）。
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鹦鹉螺（Nautilus pompilius）／崔世超 摄
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头足类动物是海洋中最重要的蛋白质来源，大多可食用，乌贼、章鱼、鱿鱼等被大量捕捉，用以鲜食或制成干品。我国常将乌贼作为四大海产之一，例如金乌贼（Sepia esculenta）。目前，全世界头足类资源在急速下降，许多种类成为濒危物种，亟待保护。
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鹦鹉螺通常生活在50-300米的深海，但夜间也会上升到浅海活动、捕食，鹦鹉螺靠反作用力前进，壳中有30余个独立壳室，除肉体所在的壳室外都充满氮气，各壳室间有细管贯穿，用于输送气体到各壳室，通过调节气量来控制沉浮，这也为人类发明潜艇提供了灵感。
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乌贼目（Sepiida）：体长通常为15～25厘米，有的超过50厘米；头部具触腕囊，两鳍完全分离，通常具游离的后鳍垂。主要捕食小型软体动物、虾蟹、小鱼、蠕虫、章鱼，甚至其他乌贼。包括2亚目5科，现存1亚目2科，即后耳乌贼科（Sepiadariidae，亦称拟耳乌贼科）和乌贼科（Sepiidae）。
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火焰乌贼（Metasepia pfefferi）是一种体色绚丽的小型乌贼
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耳乌贼目（Sepiolida）：亦称短尾乌贼，体长一般1～8厘米，为小型乌贼。主要生活在太平洋或一部分印度洋的浅水海域。有2科，即微鳍乌贼科（Idiosepiidae）和耳乌贼科（Sepiolidae）。
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柏氏四盘耳乌贼（Euprymna berryi）在平时呈深紫色，而捕食时会呈现出明亮的蓝绿色光泽。
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旋壳乌贼目（Spirulida）：体型较小，通常3～5厘米；内壳特殊，鞘与前甲均退化。有3亚目8科，现生仅旋壳乌贼科（Spirulidae），原来曾有3属，现合并为1属，即旋壳乌贼属（Spirula）。自从1758年林奈命名旋壳乌贼（Spirula spirula）以来，在19世纪又有拉马克、欧文等人命名了7种，但现只承认此1种。
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莱氏拟乌贼（Sepioteuthis lessoniana）是一种较为常见的乌贼种类，喜夜间出没、捕食活动，体色也会伴随游动闪烁变化
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微鳍乌贼（Idiosepius sp．）是一种十分袖珍的乌贼，故又称豆丁小鱿，体长仅有1厘米左右，全身晶莹剔透，深受潜水爱好者的喜爱
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枪形目（Teuthida）：又叫枪乌贼、鱿鱼，为头足类最大目，有300多种。体狭长，呈枪形。内壳角质；具4对腕、1对触腕，共10只。体型大小不一，但通常不超过60厘米，最大者为巨乌贼属（Architeuthis），可达13米，甚至有20米的报道；2003年和2007年采集到的大王酸浆鱿（Mesonychoteuthis hamiltoni）分别为14米和10米。除一个分支灭绝外，现生分为开眼亚目（Oegopsida）和闭眼亚目（Myopsida），前者约有27科70余属，代表科有大王乌贼科（Architeuthidae）、腕乌贼科（Brachioteuthidae）、手乌贼科（Chiroteuthidae）、小头乌贼科（Cranchiidae）、武装乌贼科（Enoploteuthidae）、黵乌贼科（Gonatidae）、帆乌贼科（Histioteuthidae）、柔鱼科（Neoteuthidae）、蛸乌贼科（Octopoteuthidae）、爪乌贼科（Onychoteuthidae）等；后者2科，即澳洲乌贼科（Australiteuthidae）1属1种、枪乌贼科（Loliginidae）10属47种。
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八腕目（Octopoda）：体型从小到大均有很多种类，腕8只，故名，俗称“八爪鱼”。许多种类大脑发达，是最聪明的无脊椎动物。目前已知300余种，隶属有须亚目（Cirrata）和无须亚目（Incirrata）。前者3科，即面蛸科（Opisthoteuthidae）、须蛸科（Cirroteuthidae）、十字蛸科（Stauroteuthidae）；后者8科，即水母蛸科（Amphitretidae）、单盘蛸科（Bolitaenidae）、蛸科（Octopodidae）、玻璃蛸科（Vitreledonellidae）、异夫蛸科（Alloposidae）、船蛸科（Argonautidae）、快蛸科（Ocythoidae）、水孔蛸科（Tremoctopodidae）。
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幽灵蛸目（Vampyromorphida）：这是最怪异的章鱼，俗称“吸血鬼章鱼”。它的8只腕由皮肤连接合拢在一起，像鸭蹼一样；身体通常为暗黑色，有发光器，可生活于各大洋热带和温带600～1200米深的水域。现生仅幽灵蛸科1属1种，即幽灵蛸（Vampyroteuthis infernalis），但至少有6个化石科。