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裸鳃类的谱系学分类仍在研究中。一般来说,本支序的物种大致可以分为有角鳃类和无角鳃类两大类,但若以物种的丰盛度来看,则以海牛类 (裸鳃类)及蓑海牛类两大分类最丰富。不同的文献对这两大分类所包含的物种有所出入。以下为最新的分类及过往历史上曾经出现的主流分类。
裸鳃目原是后鳃目的成员,其科学分类到现在仍在研究中,仍不时会有改动。从18S核糖体DNA的资料显示,裸鳃类应该是一个单系群。传统上,裸鳃类的分类如下:
另一项2001年的研究却发现裸鳃类应该分为两个主要分支:[1]
裸鳃类是异鳃类内物种分类最复杂的:单单是总科以上的就有六个支序。根据2005年的《布歇特和洛克罗伊的腹足类分类》[2],裸鳃类裸鳃类亚支序(Nudibranchia)大致可以分为下列三个部分:
根据2017年12月出版的最新分类,裸鳃类从原来的不分等支序改为目级分类单元,依然是裸侧类支序的成员,而裸侧类亦升为总目级分类单元;但在本分类裸侧类不再是直接隶属直神经类,而是与露齿螺总目共同组成Ringipleura Subterclass这个新成立的分类单元[5][6]。裸鳃类依然分为枝鳃亚目和海牛亚目两个亚目[5][7]:
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