Еволюція тетрапод, характеристики, таксономія та класифікація



The тетраподи (Тетрапода, по-грецьки "чотири ноги") включають тварин з чотирма кінцівками, хоча деякі члени їх втратили. Нинішніми представниками є амфібії, сауропсиди та ссавці.

Ця група складалася приблизно 400 мільйонів років тому, в девонському періоді від лопатевої риби. Копалин має ряд вже вимерлих представників, які дають світло переходу від води до землі.

Ця зміна навколишнього середовища призвела, головним чином, до розвитку пристосувань для пересування, дихання, відтворення та регулювання температури.

Індекс

  • 1 Походження та еволюція
    • 1.1 Звідки беруться тетраподи??
  • 2 Пристосування для життя на землі
    • 2.1 Пересування на Землі
    • 2.2 Газообмін
    • 2.3 Відтворення
    • 2.4 Варіації навколишнього середовища
  • 3 Загальна характеристика
  • 4 Таксономія
  • 5 Класифікація
    • 5.1 Земноводні
    • 5.2 Рептилії
    • 5.3 Птахи
    • 5.4 Ссавці
  • 6 Посилання

Походження та еволюція

За свідченнями, перші тетраподи з'являються в кінці девону, приблизно 400 мільйонів років тому. Таким чином, колонізація наземних середовищ сталася, коли великий континент Пангея роздробився на дві частини: Лавразія і Гондвана.

Вважається, що першими тетраподами були водні форми, які могли б використовувати своїх новонароджених членів для переміщення по землі і переходу до мілководдя..

Ця подія поклала початок великому випромінюванню, яке виникло з абсолютно земних форм і з кінцівками, що дало достатню підтримку, щоб дозволити земному руху.

Звідки беруться тетраподи??

Члени тетрапод виникли з родової водної форми. Хоча плавці риби, здається, не дуже близькі до артикульованих членів тетрапод, більш глибоке бачення дає зрозуміти гомологічні відносини.

Наприклад, викопне Eusthenopteron Вона має передпліччя, сформоване плечовою кісткою, за якою слідують дві кістки, радіус і ліктьова кістка. Ці елементи чітко гомологічні до кінцівок струму тетрапод. Так само вони здатні розпізнавати спільні елементи в зап'ясті.

Це припускає Eusthenopteron Я міг би виплескувати на дно водне середовище його плавниками. Проте я не міг «ходити», як це робить амфібія (цей висновок зроблений завдяки анатомії копалин).

Інша копалина, Tiktaalik, Схоже, що вона поміщається між формою переходу між лопатевими плавцями і тетраподами. Цей організм, ймовірно, населяв мілководдя.

Добре сформовані кінцівки проявляються в копалин Акантостега e Ichthyostega. Тим не менш, члени першого роду не здаються достатньо сильними, щоб підтримувати повну вагу тварини. На відміну від цього, Ichthyostega вона, здається, здатна рухатися - хоч і з певною незручністю - у повністю земних середовищах.

Пристосування для життя на землі

Переміщення перших тетрапод з водного середовища до наземного передбачає ряд радикальних змін, що стосуються умов, які повинні були вибухнути ці тварини. Відмінності між водою і землею більш ніж очевидні, такі як концентрація кисню.

Перші тетраподи повинні були вирішити ряд недоліків, у тому числі: як рухатися в середовищі з меншою щільністю, як дихати ?, як розмножуватися поза водою? присутні у воді, такі як зміни температури?

Далі ми опишемо, яким чином тетраподи вирішували ці труднощі, аналізуючи адаптації, які дозволили їм ефективно колонізувати наземні екосистеми:

Пересування на Землі

Вода - це щільне середовище, яке забезпечує достатню підтримку руху. Однак наземне середовище є менш щільним і вимагає спеціалізованих структур для руху.

Перша проблема була вирішена з розвитком членів, які дозволяли переміщення тварин над земним середовищем, і що дають групі своє ім'я. У чотириногих є кістковий ендоскелет, який утворює чотири члени, побудовані за планом пентадактилей (п'ять пальців).

Докази свідчать про те, що члени тетрапод еволюціонували від плавців риби разом з модифікаціями навколишніх м'язів, що дозволяло тварині підніматися з землі і ходити ефективно.

Газообмін

Якщо уявити собі проходження води на землю, то найбільш інтуїтивною проблемою є предмет дихання. У наземних середовищах концентрація кисню приблизно в 20 разів вище, ніж у воді.

Водні тварини мають жаби, які дуже добре працюють у воді. Однак у наземних середовищах ці структури руйнуються і не здатні опосередковувати газоподібний обмін - незалежно від того, наскільки велика кількість кисню на Землі.

З цієї причини живі тетраподи володіють внутрішніми органами, відповідальними за опосередкування дихальних процесів. Ці органи відомі як легені і є пристосуванням для земного життя.

Деякі амфібії, тим часом, можуть опосередковувати газоподібний обмін, використовуючи єдину шкіру, дуже тонку і вологі, як єдиний дихальний орган. На відміну від тегметів, розроблених рептиліями, птахами та ссавцями, які є захисними і дозволяють їм жити в сухому середовищі, запобігаючи потенційному висиханню.

Птахи та рептилії мають додаткові пристосування для запобігання висихання. Вони складаються з виробництва напівтвердих відходів з сечовою кислотою як азотистими відходами. Ця функція зменшує втрату води.

Відтворення

Звичайно, відтворення є явищем, пов'язаним з водним середовищем. Фактично амфібії все ще залежать від води, щоб мати можливість відтворити. Їх яйця коштують з мембрани, яка проникна для води, і яка швидко висихає, якщо вона перебуватиме в сухому середовищі.

Крім того, яйця земноводних не розвиваються в мініатюрну версію дорослої форми. Розвиток відбувається через метаморфози, де яйце породжує личинку, яка, в більшості випадків, пристосована до водного життя і має зовнішні зябра..

Навпаки, інші групи тетрапод - рептилій, птахів і ссавців - виробили ряд мембран, які захищають яйце. Ця адаптація усуває залежність від відтворення у водному середовищі. Таким чином, згадані групи мають повністю наземні життєві цикли (з їхніми винятками).

Екологічні зміни

Водні екосистеми відносно постійні з точки зору їх екологічних характеристик, зокрема температури. Це не відбувається на землі, де температура коливається протягом дня, і року.

Тетраподи вирішили цю проблему двома різними способами. Птахи і ссавці конвергентно розвивали ендотермію. Цей процес дозволяє підтримувати стабільну температуру навколишнього середовища, завдяки певним фізіологічним механізмам.

Ця особливість дозволяє птахів і ссавців колонізувати середовища з дуже низькими температурами.

Рептилії та земноводні вирішили проблему іншим способом. Регулювання температури не є внутрішнім і залежить від поведінкових або етологічних адаптацій для підтримки адекватної температури.

Загальна характеристика

Для таксону Tetrapoda характерна наявність чотирьох кінцівок, хоча деякі з її членів зменшуються або відсутні (наприклад, змій, цекілій і кит)..

Формально тетраподи визначаються наявністю quiridio, чітко визначеної м'язової кінцівки з пальцями в кінцевій частині.

Визначення цієї групи було предметом широких дебатів серед експертів. Деякі автори сумніваються, що характеристик "кінцівок пальцями" достатньо для визначення всіх тетрапод.

Далі ми опишемо найбільш видатні характеристики живих представників групи: амфібії, плазуни, птахи та ссавці.

Таксономія

  • Суперрайон: Еукаріота.
  • Королівство: Animalia.
  • Субрейн: Еуметазоа.
  • Суперфайл: дейтеростомія.
  • Тип: Chordata.
  • Суббід: Вертебрати.
  • Infrafilo: Gnathostomata.
  • Суперкласс: Тетрапода.

Класифікація

Історично тетраподи були класифіковані на чотири класи: амфібія, рептилії, птахи та ссавці.

Земноводні

Земноводні - тварини з чотирма кінцівками, хоча в деяких групах вони можуть бути втрачені. Шкіра м'яка і проникна для води. Її життєвий цикл включає стадії водної личинки, а дорослі держави живуть у наземних середовищах.

Вони можуть дихати через легені, і деякі винятки роблять це через шкіру. Прикладами амфібій є жаби, жаби, саламандри і менш відомі цекілії.

Рептилії

Рептилії, як амфібії, зазвичай мають чотирьох членів, але в деяких групах вони були скорочені або втрачені. Шкіра товста і має луски. Дихання відбувається через легені. Яйця мають покриття і, завдяки цьому, відтворення не залежить від води.

Рептилії включають черепах, ящірок і союзників, змій, туратарів, крокодилів і нині вимерлих динозаврів.

У світлі кладизму рептилії не є природною групою, тому що вони є парафілетичними. Останній термін відноситься до груп, які не містять усіх нащадків останнього спільного предка. У випадку з рептиліями, група, що залишається зовні, є класом Aves.

Птахи

Найбільш відмітною характеристикою птахів є модифікація їх верхніх кінцівок у спеціалізованих структурах для польоту. Тегумент покритий різними типами пір'я.

Вони мають легені як структури для газообміну, і вони були змінені так, щоб політ був ефективним - пам'ятайте, що політ є надзвичайно вимогливою діяльністю, з точки зору обміну речовин. Крім того, вони здатні регулювати температуру тіла (ендотерми).

Ссавці

Ссавці складають дуже різнорідний клас з точки зору форми та способу життя її членів. Їм вдалося колонізувати наземні, водні та навіть повітряні середовища.

Вони характеризуються насамперед наявністю молочних залоз і волосся. Більшість ссавців мають чотири кінцівки, хоча в деяких групах вони сильно скорочені, як у випадку водних форм (китоподібних).

Як і птахи, вони є ендотермічними організмами, хоча ця особливість була розроблена обома групами незалежно.

Переважна більшість - живородні, що означає, що вони народжують активну молоду людину, замість того, щоб класти яйця.

Список літератури

  1. Clack, J. A. (2012). Отримання землі: походження і еволюція тетрапод. Університетська преса Індіани.
  2. Curtis, H., & Barnes, N.S. (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
  3. Hall, B. K. (ред.). (2012). Гомологія: Ієрархічна основа порівняльної біології. Academic Press.
  4. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Інтегровані принципи зоології. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
  6. Kent, M. (2000). Розширена біологія. Oxford University Press.
  7. Losos, J. B. (2013). Прінстонське керівництво до еволюції. Прінстонський університет.
  8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, P.E. (2010). Трактоподібні траси з раннього середньодевонського періоду Польщі. Природа, 463(7277), 43.
  9. Vitt, L. J., & Caldwell, J. P. (2013). Герпетологія: вступна біологія амфібій і рептилій. Академічна преса.