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  海牛目動物相當適應水中生活,牠們有流線形的身體,沒有後肢與背鰭,身上毛髮稀疏,前肢呈槳狀便於游泳。儒艮科與海牛科的體型相似,由尾部可明顯分辨兩者:海牛科的尾巴寬大而略呈圓形,儒艮科則為V形尾,近似於海豚的尾鰭。  海牛目有厚而可移動的嘴脣,表面覆有濃密的短毛,可抓取海草送進口中。牠們演化出特殊的牙齒替換系統,以因應食用多纖維食物造成的牙齒磨損。海牛僅具臼齒,更新方式不是一顆掉了後再重新長出新牙,而是整列牙齒由顎的末端水平地往前移動,當牙齒移動至顎的最前端時,牙根會逐漸被吸收終至脫落,跟象的牙齒結構有點像。儒艮的上下顎各有三對臼齒與前臼齒,隨著年齡增長,牠們的前臼齒與第一對臼齒會脫落,剩餘的臼齒則會終生生長。雄性有兩顆大型門齒,在青春期時會突出嘴邊,但當嘴巴閉上時會被嘴脣蓋住。沒有外耳殼,只在頭部兩側各有1個很小的耳孔;2個鼻孔皆位於吻部的頂端,潛水時會被皮膜掩蓋。雌性有1對乳房,乳頭位於前肢基部處。  牠們的肺很大,是浮力的主要來源;橫膈膜的位置相當特殊,不像人類般與肩膀平行,而是大致與背、腹部平行,推測可能與浮力的調節有關。骨架非常厚重,尤其是肋骨,除了有鉛垂般幫助下潛的功能外,對於鯊魚等天敵的衝撞也有一定的抵禦能力。面板相當厚,體內儲存有許多脂肪,但脂肪厚度通常不及鯨類的鯨脂。  雄性海牛目動物沒有外露的生殖器,隱藏於腹部中段;雌性生殖器接近肛門,在尾柄前方。懷孕期一般約1年以上,1胎僅產1子。

  已知最早的化石約在始新世早期,到了漸新世與中新世時期是海牛目最繁盛的時候,之後便逐漸衰退,原因可能是氣候寒冷化、海洋環境變動,或是古代人類獵捕等造成。最早的海牛目動物大小相當於今日的豬,有四隻腳,居住於岸邊。儒艮科約在始新世末期出現,外型已相當接近今日的儒艮,出土化石不少;海牛科可能在漸新世初期演化出來,現有化石數量較少。目前對於海牛目的演化分歧情形仍有許多疑問,各科分歧的時間點也尚有爭議,但關於“由陸棲至海生”的演化途徑由於化石充足已有完整理論提出。  雖然外型上有相當大的差異,不過由考古學與比較解剖學上的證據顯示,現生哺乳類中與海牛目親緣關係最近的是長鼻目(Proboscidea,象屬此目)。

  近幾世紀以來,海牛目的族群皆已明顯下降,在許多區域已滅絕。族群減少的主要因素是由於人類活動的干擾,雖然已受保護,但在其棲息地內仍然不時遭到獵殺,在某些地區的市場上甚至仍公然買賣海牛肉。海牛的死亡威脅還包括遭到運河水門夾傷與陷於漁網中導致的窒息。儒艮也常死於漁業拖網、捕鯊魚與海龜網,其他包括炸魚、海面原油汙染、龍旋風與暴風侵襲、寄生蟲、虎鯨與鯊魚的捕食等。
海牛目(學名:)在海洋哺乳動物中是相當特殊的一群,所屬物種均為植食性,以海草與其他水生植物為食。現存共有四種海牛目動物,分為兩個科:海牛科(Trichechidae)及儒艮科(Dugongidae)。海牛科包含3種生存在大西洋水域的海牛;儒艮科則包含生存在太平洋及印度洋的儒艮("Dugong dugon")及已滅絕的大海牛("Hydrodamalis gigas")。