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頭足類在學習能力、記憶力、逃脫能力、相互溝通、求偶行為等各種行為方面複雜而傑出的表現,顯示出牠們是海洋無脊椎動物中最為聰明的動物。而從身體構造上來看,其中央神經結的複雜程度也不輸於魚類,章魚所表現出的學習能力及逃脫能力,令人嘆為觀止。 頭足類藉著體表色素細胞的張縮來改變體色,這是牠們極為重要的保護性適應,藉此來隱蔽自己及攻擊敵人。這對牠們的捕食十分有利,現生的頭足類中,除了鸚鵡螺類不具有色素細胞外,其他頭足類的色素細胞都很發達。 頭足類的色素細胞是一個個具有彈性外壁的扁平小囊,包埋在真皮層之下,囊外連結著十多條放射肌束纖維,放射肌受腦神經控制,當放射肌收縮時,色素細胞脹大,體色變濃;當放射肌舒張時,色素細胞縮小,體色變淡。與色素細胞混雜出現的,還有一種能發出特殊閃光的虹細胞。 頭足類因生活的環境不同,變色的能力也各有差異,烏賊及章魚的變色能力較強,特別是章魚的變色行為最為複雜。魷魚及鎖管類的變色能力較差,而棲息於深海生活的小頭魷魚(Cranchiidae)及有鬚蛸類(Cirrata)的章魚,其色素細胞則已退化。某些章魚的體表有一些靜態性的色斑,例如豹斑章魚的藍環等,這些色素永久存在,不隨生活狀況而變化,它們在生物學上的意義,可能在於警告敵人,或作為召喚同類的訊號。
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