三葉虫(さんようちゅう、Trilobite)は、カンブリア紀に現れて古生代の終期(ペルム紀)に絶滅した節足動物である。古生代を代表する無脊椎動物であり、化石としても多産し、示準化石としても重視される。
また、頭胸部、胴部、尾部というようにも分かれている。示準化石として重要である。
頭部は前は丸く、中央のふくらんだ部分から、左右に翼状に平らな部分が突き出る。大きな複眼が1対、背面にならぶ。口は下面にあり、その後ろに3対の頭部付属肢がある。頭部付属肢は胸部の付属肢とほぼ同型で、口器として特殊化したものではない。口の前には1対の糸状の触角がある。
胸部には多数の節がある、個々の節は中央の主要部から、左右に翼上部が伸び、その下の付属肢を覆う。付属肢は各体節に1対、いずれも2枝型で、歩脚の基部からその上側に鰓脚が伸びる。
基本的には、海底を這ったり、泳いだりして生活していたものと想像されている。
現在、発見されている三葉虫の化石のうちで最も大きいものは全長60cmもあり、また、最も小さな子供は直径0.2mmほどであるという。
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