海胆的身体由一个球形或盘形的胆壳所包围，生物学家称为“硬壳”（Test）。普通成年海胆的硬壳通常是3至10厘米大，外形大多是呈球形、心形或扁薄形。一般所指的海胆其实是指所谓的“正形海胆亚纲”，外形是球状及五幅对称的，而当中包括几个不同分类的海胆：海胆目、头帕目（或称为铅笔海胆）及其他。除了海胆外，海胆纲还包括三组“歪形海胆亚纲”：楯形目（沙钱）、饼海胆及蝟团目（心形海胆）。海胆一般都是较沉色的，如有绿色、橄榄色、啡色、紫色及黑色。
海胆是棘皮动物（棘皮动物门），与海星、海参、蛇尾及海百合属同一门。与其他棘皮动物相似，海胆都是五幅性对称的，但并不易见，要在其乾壳上才能见到。
生活习性
海胆体壳：每一白色带为一列管足的位置，而每一对白带则称之为步带图册
海胆大多生活于海底，喜欢栖息在海藻丰富的潮间带以下的海区礁林间或石缝中，以及坚硬沙泥质浅海地带，具有避光和昼伏夜出的特性。
运动
海胆给人的印象并不是生物，或是没有运动能力。其实海胆是会随着摄食而作出运动：若食物丰富的话，每天海胆可能只移动10厘米；若食物稀少，则每天可以移动超过1公尺。
海胆的运动是靠透明、细小、数目繁多及带有黏性的管足及棘刺来进行的。管足在运动时，与海星相似，可以抓紧岩石，而位于底部的棘刺则是把海胆的身体抬起，以帮助海胆随意的运动。它们运动时可以随时以步带的方向作为前导，不用转头。当海胆被反转时，它的棘刺及管足更可以把它翻正。
有些海胆是穴居形的，如梅氏长海胆，它们为避免给海浪冲到深水的海床，于出生后就不停的挖掘，把自己藏在洞穴中。它们利用在新陈代谢时所排放出来的碳酸（因排出的二氧化碳溶於水中生成）软化洞穴壁，并以口器及棘刺来把洞穴弄大。
摄食和排泄
海胆的口器长在口面（即腹面）的中央位置，由五颗起角的牙齿所围绕，而整个咀嚼的器官称为“亚里士多德提灯”或“亚氏提灯”。这个名称的由来是因亚里士多德对海胆在他的着作《动物史》中的准确描述。
海胆的肛门则在向上隆起的反口面（口面的另一面，即背面）中央，呈半球形。
海胆的食粮十分广泛，肉食性的会以海底的蠕虫、软体动物或其他棘皮动物为食粮，而草食性的主要食物是藻类，另外，亦有以有机物碎屑、动物屍体为食的海胆等。
食物是由口器上升到食道，食道再绕着亚氏提灯的外围向上升，进入胃部。海胆的胃呈管状，称为管状胃，缘着硬克的内壁向上升，接驳着反口面的肠子。经过肠子的吸收后，通往直肠把排泄物经肛门排出。
海胆特别爱吃海带、裙带菜以及浮游生物，也吃海草和泥沙。故，海胆又是藻类养殖业的天敌。有些鱼类会在海藻上产卵，所以，也是鱼类的敌人。
特征
防御系统
海胆的胆壳布满棘刺，一般约1-2厘米长，1或2毫米厚，呈圆锥形。活跃于加勒比海的冠海胆（Diadema antillaru'）的棘刺更长达10-20厘米长。棘剌本身中空及易碎，断掉的棘刺可以再生长出来。棘刺以球窝关节与底部连接，能指向任何方向。若作出轻微的接触，棘刺会随即聚合指向接触点。这样可以保护海胆免受捕食者的侵害，某些海胆的棘刺末端更有毒囊。盔海目的棘刺一般都是短钝，可以对抗海浪的冲击，更有助保持海胆表面的水份。
除了棘刺外，海胆更有叉棘抵御外来敌人。叉棘散布於整个海胆体表上及围口区，有些海胆的叉棘区与棘刺区分开，如白棘三列海胆的叉棘就集中在步带区，而且呈紫红色，可以吓阻敌人。叉棘由有钙质杆状骨片支撑，顶端有颚片及数个毒囊，颚片可以咬合，而毒囊则可以麻醉或毒杀细小的动物。
海胆喜欢栖息在海藻丰富的潮间带以下的海区礁林间或石缝中，以及较坚硬的泥沙质浅海地带，躲在石缝中、礁石间、泥沙中或珊瑚礁中。有背光和昼伏夜出的习性，靠棘刺防御敌害。海胆的棘有长有短，有尖有钝，种类不同，棘的结构也不一样。海南岛珊瑚礁中盛产一种石笔海胆，状如盛开的花，俗称烟嘴海胆，因其棘甚粗牡，可做烟嘴用。有的种类棘甚长，可达20多厘米。
气体交换
一般的海胆进行气体交换是由五对围口腮负责，围口腮的形状像一串串的葡萄，是在体壁向外衍生的囊状结构，而内外腮壁有着纤毛性上皮层。透过亚氏提灯附近的肌肉及骨片，把体腔内的液体压入及压出腮中，以进行气体交换。硬克上的管足亦有助气体交换，尤其是没有围口腮的歪形海胆更要透过管足来渗透氧。吸入的氧会由体腔内的循环液体：体腔液带到全身，体腔液内有着体腔细胞主动运输氧到身体各部份及带走代谢废物至鳃、管足、及轴器官处理并排出。
感应外界
海胆有着很多感应细胞在棘刺、叉棘及管足上，以探测外界的资讯，包括食物的来源、光线的强弱、水流强弱、水质的好坏等。海胆目口部的管足，心形海胆全身的管足与沙钱在口面的管足都是重要的感应器官。海胆虽然没有眼睛，但在反口面的表皮细胞中有眼点及感光细胞，对光线非常敏感。大多数的海胆，如魔鬼海胆都是负趋光性的，即不喜欢光线，多在夜间行动。另外，海胆为了逃避光线，在日间亦会用管足抓着贝壳、藻类或珊瑚碎片，甚至罐头的拉环等遮蔽其身体，以方便觅食。
海胆 - 繁衍
生殖
海胆纲的长腕幼虫图册
所有海胆都是雌雄同体的，同时有着雌性排卵及雄性排精的生殖器官。海胆的五个生殖腺位于体腔的步带，贴近硬克内缘且连在体腔壁上。它们会将精子及卵子排出海水中受精，沙钱在生殖孔附近有细长的生殖疣足，把精子及卵子送到沙面，协助增加受精机会。部份的海胆会把受精卵放在围口部或围肛部附近，以棘刺包围和保护这些卵。
幼虫成长
由于海胆是呈球状及旋转对称的，与其他生物相似，海胆在胚胎阶段都是呈球状及旋转对称的，但是很奇怪的是海胆在其幼年阶段（即长腕幼虫）却不是这样的。长腕幼虫只是反射对称的在成长阶段，海胆须由原本的旋转对称转变为反射对称，并由反射对称再次转变为旋转对称。
当一群长腕幼虫在显微镜的偏光镜下呈现令人侧目的境象。整只幼年的海胆，包括其石灰质的骨骼，均是透明的。但是，其骨骼却是双折射的。这是因为当幼年的海胆在游泳时，它相对偏光镜的坐向不断改变，只有骨骼在彩虹色彩下成为可见的。
生殖传染
海胆是雌雄异体，雌体可终年怀卵，一年排卵数次。生长3年的海胆达到了它的成熟阶段，开始履行繁殖后代的重任。它们是群居性动物，在繁殖上，它有一种奇特的现象，就是在一个局部海区内，一旦有一只海胆把生殖细胞，无论精子或卵子排到水里，就会像广播一样把信息传给附近的每一个海胆，刺激这一区域所有性成熟的海胆都排精或排卵。这种怪现象被形容为“生殖传染病”。
天敌
虽然海胆的身体构造满是保护它的棘刺或叉棘，但海胆仍然有牠在大自然的天敌：海獭。海獭最喜欢的食物就是海胆。海獭的数目在加利福尼亚州的蒙特瑞湾骤降，这导致海胆的数目以倍数的增长，将大遍的巨藻吃掉，引致生态系统的不平衡。
除了海獭外，海胆也面对人类的威胁。人类大量的捕杀海胆，不但用作食物外，还当作纪念品出售。人类专食用海胆的生殖腺，即海胆籽，不论生吃或熟吃。海胆籽是一种很受欢迎的韩国菜，另外在日本寿司中是称为“ウニ”（Uni）。在智利有一种传统的食品称为“erizo”也是用海胆制作的。除了智利本地的消耗外，海胆亦会被出口至日本，以供应当地的需求。海胆籽传统会被用作春药，现在亦发现包含蛋氨酸。
在海滩上，往往很容易发现海胆的空壳，且经常在海边的商店作纪念品出售。将海胆浸在家用的漂白水内，可以很快的将棘除掉，留下乾净的硬克。硬克有着引人注目的美丽，且与软体动物的贝壳有所不同。
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