Mayormente sedentarios y de lentos movimientos, los pepinos de mar suelen permanecer alojados en grietas o parcialmente enterrados en el fango y no se mueven más de 12 metros durante todo un día. Solo unas pocas especies son capaces de nadar torpemente.
Cuando se sienten amenazados, disparan unos hilos pegajosos para atrapar al depredador e incluso, pueden contraer sus músculos y sacar algunos de sus órganos internos a través del ano, pero es más probable que esto último tenga una función depuradora más que defensiva.
Todas las especies se alimentan de diminutas partículas contenidas en el fango marino, como algas, zooplancton o materiales de desecho. Son animales detritívoros y omnívoros que descomponen las partículas en trozos más pequeños de los que se alimentan las bacterias y de esta manera, los pepinos se convierten en animales con una importante función en los ecosistemas oceánicos.
El proceso de alimentación es bastante singular: como la mayoría cuenta con unos pies de tubo parecidos a tentáculos extendidos alrededor de la boca, utilizan aquellos para excavar en el barro. La capa de moco que cubre los tentáculos ayuda a atrapar el plancton, pero casi todos los pepinos abren la boca y consumen el sedimento y los detritos orgánicos con ayuda de los tentáculos. Dichos sedimentos pasan a través del cuerpo y se conducen por el intestino anterior y el intestino delgado para su digestión y absorción; el fango y los residuos digeridos son desechados.
Al igual que las estrellas de mar, los pepinos pueden reproducirse sexual o asexualmente, ya que pueden regenerarse. Tienen una sola gónada ramificada que consiste en una serie de túbulos que terminan en un conducto ubicado en la superficie superior del cuerpo, muy cerca de los tentáculos. Los sexos están separados, pero existen algunas especies que son hermafroditas protándricas.
En la reproducción sexual, el macho y la hembra liberan los espermatozoides y los óvulos, respectivamente, en el agua oceánica, por lo que la fertilización es externa. De los huevos se liberan larvas que pueden nadar libremente hasta 3 días después de la eclosión pero es en la tercera etapa larval, denominada “pentacularia”, en la que aparecen los tentáculos. En pocas especies la fertilización y el desarrollo son internos, pero en estos casos, los huevos se incuban internamente hasta que nacen las crías, a través de una abertura cercana al ano.
La Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza no ha evaluado la situación del pepino de mar, por lo que su estado es desconocido. Se sabe que las especies, sobre todo en su etapa larvaria, son vulnerables a depredadores como las estrellas marinas, los crustáceos, los peces y los humanos. En este sentido, algunas poblaciones están sobreexplotadas puesto que su consumo es muy alto en países asiáticos, e incluso se han agotado en algunas partes de Rusia, México y las islas Galápagos.
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