Tetrapods evolūcija, īpašības, taksonomija un klasifikācija



The tetrapodi (Tetrapoda, grieķu "četrām kājām") ietver dzīvniekus ar četrām ekstremitātēm, lai gan daži locekļi tos ir zaudējuši. Viņu pašreizējie pārstāvji ir abinieki, sauropsidi un zīdītāji.

Šī grupa attīstījās apmēram pirms 400 miljoniem gadu, devona periodā no šķembām. Fosilajam ierakstam ir virkne jau izmirušo pārstāvju, kas dod gaismu pārejai no ūdens uz zemi.

Šī vides maiņa izraisīja pielāgojumus lokomotīvei, elpošanai, reprodukcijai un temperatūras regulēšanai.

Indekss

  • 1 Izcelsme un evolūcija
    • 1.1 Kur nāk no tetrapodiem??
  • 2 Pielāgošanās dzīvei uz zemes
    • 2.1. Kustība uz Zemes
    • 2.2 Gāzveida apmaiņa
    • 2.3. Pavairošana
    • 2.4 Vides atšķirības
  • 3 Vispārīgi raksturlielumi
  • 4 Taksonomija
  • 5 Klasifikācija
    • 5.1. Abinieki
    • 5.2 Rāpuļi
    • 5.3 Putni
    • 5.4 Zīdītāji
  • 6 Atsauces

Izcelsme un attīstība

Saskaņā ar pierādījumiem pirmie tetrapodi parādās devona beigās, apmēram pirms 400 miljoniem gadu. Tādējādi sauszemes vides kolonizācija notika, kad lielais kontinents Pangea sadalījās divās daļās: Laurāzija un Gondvāna.

Tiek uzskatīts, ka pirmie tetrapodi bija ūdens formas, kas varēja izmantot savus jaunos biedrus, lai pārvietotos uz zemes un virzītos uz seklajiem ūdeņiem.

Šis notikums iezīmēja plaša starojuma sākumu, kas radās pilnīgi sauszemes formās un ar ekstremitātēm, kas sniedza pietiekamu atbalstu, lai ļautu sauszemes kustībai..

Kur nāk no tetrapodiem??

Tetrapodu locekļi radās no senās ūdens formas. Lai gan šķiet, ka zivju spuras nav ļoti tuvas tetrapodu artikulētajiem locekļiem, dziļāka redze skaidri parāda homologās attiecības.

Piemēram, fosilais Eusthenopteron Tam ir apakšdelms, kas veidots no galotnes, kam seko divi kauli, rādiuss un čūla. Šie elementi ir nepārprotami homologi ar pašreizējo tetrapodu ekstremitātēm. Tādā pašā veidā viņi var atpazīt kopīgos elementus plaukstā.

Ir spekulēts, ka Eusthenopteron Es varēju slampāt ūdens vides apakšā ar spurām. Tomēr es nevarēju "staigāt" kā amfībija (tas tiek izdarīts, pateicoties fosiliju anatomijai).

Vēl viens fosilais, Tiktaalik, Šķiet, ka tas atbilst starp pāreju starp šķembām un tetrapodiem. Šis organisms, iespējams, apdzīvoja seklu ūdeni.

Labi veidotās ekstremitātes ir redzamas fosilajā Acanthostega e Ichthyostega. Tomēr pirmā ģints locekļi nešķiet pietiekami spēcīgi, lai saglabātu pilnīgu dzīvnieka svaru. Turpretī, Ichthyostega tas, šķiet, spēj pārvietoties - lai gan ar zināmu neērtību - pilnīgi sauszemes vidē.

Pielāgošanās dzīvei uz zemes

Pirmo tetrapodu pārvietošana no ūdens vides uz sauszemes ir pieļaujama virkne radikālu pārmaiņu, ciktāl šie apstākļi šiem dzīvniekiem bija jāplīst. Atšķirības starp ūdeni un zemi ir vairāk nekā acīmredzamas, piemēram, skābekļa koncentrācija.

Pirmajiem tetrapodiem bija jārisina virkne trūkumu, tostarp: kā pārvietoties zemākā blīvuma vidē, kā elpot?, Kā reproducēt ārpus ūdens, un, visbeidzot, kā rīkoties ar vides svārstībām, kas nav ūdenī, piemēram, temperatūras svārstības?

Tālāk mēs aprakstīsim, kā tetrapodi atrisina šīs grūtības, analizējot pielāgojumus, kas ļāva viņiem efektīvi kolonizēt sauszemes ekosistēmas:

Pārvietošanās uz Zemes

Ūdens ir blīva vide, kas nodrošina pietiekamu atbalstu kustībai. Tomēr sauszemes vide ir mazāk blīva un prasa specializētas kustības struktūras.

Pirmā problēma tika atrisināta ar biedru attīstību, kas ļāva dzīvnieku pārvietošanos pa sauszemes vidi un kas dod grupai savu vārdu. Tetrapodiem ir kaulu endoskelets, kas veido četrus locekļus, kas būvēti saskaņā ar pentadactyly plānu (pieci pirksti)..

Pierādījumi liecina, ka tetrapodu dalībnieki attīstījās no zivju spuras, kā arī ar apkārtējo muskuļu modifikācijām, ļaujot dzīvniekam pacelties no zemes un efektīvi staigāt.

Gāzes apmaiņa

Ja mēs iedomājamies ūdens novirzīšanu uz zemi, intuitīvākā problēma ir elpošana. Sauszemes vidē skābekļa koncentrācija ir aptuveni 20 reizes lielāka nekā ūdenī.

Ūdensdzīvniekiem ir žaunas, kas ļoti labi darbojas ūdenī. Tomēr sauszemes vidē šīs struktūras sabrūk un nespēj nodrošināt starpnieku gāzes apmaiņu - neatkarīgi no tā, cik daudz skābekļa atrodas uz Zemes..

Šā iemesla dēļ dzīvajiem tetrapodiem ir iekšējie orgāni, kas atbild par elpošanas procesu starpniecību. Šie orgāni ir pazīstami kā plaušas un ir pielāgojumi sauszemes dzīvībai.

Tajā pašā laikā daži abinieki var starpniecību apmainīt gāzi, izmantojot vienīgo elpošanas orgānu, kas ir ļoti plāns un mitrs. Atšķirībā no rāpuļiem, putniem un zīdītājiem, kas ir aizsargājoši un ļauj tiem dzīvot sausā vidē, novēršot iespējamu žāvēšanu..

Putniem un rāpuļiem piemīt papildu pielāgojumi, lai novērstu sausumu. Tie ir daļēji cietu atkritumu ražošana ar urīnskābi kā slāpekļa atkritumi. Šī funkcija samazina ūdens zudumu.

Pavairošana

Pretējā gadījumā reprodukcija ir parādība, kas saistīta ar ūdens vidi. Faktiski abinieki joprojām ir atkarīgi no ūdens, lai tie varētu vairoties. To olas maksā ar ūdeni caurlaidīgu membrānu, kas ātri nožūst, ja tas ir pakļauts sausai videi.

Turklāt abinieku olas neiekļūst par pieaugušo formas miniatūru versiju. Attīstība notiek, izmantojot metamorfozi, kur ola izraisa kāpuru, kas vairumā gadījumu ir pielāgota ūdens dzīvībai un eksponē ārējos žaunas..

Turpretī atlikušās tetrapodu grupas - rāpuļi, putni un zīdītāji - ir izveidojušas virkni membrānu, kas aizsargā olu. Šī adaptācija novērš atkarību no reprodukcijas ūdens vidē. Tādā veidā minētajām grupām ir pilnīgi sauszemes dzīves cikli (ar to īpašajiem izņēmumiem).

Vides atšķirības

Ūdens ekosistēmas ir relatīvi nemainīgas, ņemot vērā to vides īpašības, jo īpaši temperatūru. Tas nenotiek uz zemes, kur temperatūra svārstās visu dienu un gadu.

Tetrapodi šo problēmu atrisināja divos dažādos veidos. Putni un zīdītāji vienveidīgi attīstījās endotermijā. Šis process ļauj uzturēt stabilu vides temperatūru, pateicoties noteiktiem fizioloģiskiem mehānismiem.

Šī funkcija ļauj putniem un zīdītājiem kolonizēt vidi ar ļoti zemām temperatūrām.

Rāpuļi un abinieki atrisināja šo problēmu citā veidā. Temperatūras regulēšana nav iekšēja un ir atkarīga no uzvedības vai etoloģiskiem pielāgojumiem, lai uzturētu atbilstošu temperatūru.

Vispārīgās īpašības

Tetrapoda taksonu raksturo četru ekstremitāšu klātbūtne, lai gan daži no tās locekļiem ir samazinājušies vai nav klāt (piemēram, čūskas, caecilieši un vaļi)..

Formāli tetrapodi tiek definēti ar kviridio klātbūtni - labi definētu muskuļu ekstremitāti ar pirkstiem gala daļā..

Šīs grupas definīcija ir plaši apspriesta ekspertu starpā. Daži autori apšauba, ka raksturlielumi "ekstremitātes ar pirkstiem" ir pietiekami, lai definētu visus tetrapodus.

Tālāk aprakstīsim izcilākās grupas dzīvo pārstāvju īpašības: abiniekus, rāpuļus, putnus un zīdītājus.

Taksonomija

  • Superreino: Eukaryota.
  • Karaliste: Animalia.
  • Subrein: Eumetazoa.
  • Superfails: Deuterostomija.
  • Patvērums: Chordata.
  • Apakšpasākums: Vertebrata.
  • Infrafilo: Gnathostomata.
  • Superclass: Tetrapoda.

Klasifikācija

Vēsturiski tetrapodi ir iedalīti četrās klasēs: amfībija, reptīlija, putni un mamālija.

Abinieki

Abinieki ir dzīvnieki ar četrām ekstremitātēm, lai gan dažās grupās tos var zaudēt. Āda ir mīksta un ūdens caurlaidīga. Tās dzīves cikls ietver ūdens kāpuru posmus, un pieaugušo valstis dzīvo sauszemes vidē.

Tās var elpot caur plaušām, un daži izņēmumi to dara caur ādu. Abinieku piemēri ir vardes, krupji, salamandri un mazāk pazīstami caecilieši.

Rāpuļi

Rāpuļiem, tāpat kā abiniekiem, parasti ir četri locekļi, bet dažās grupās tie ir samazināti vai pazaudēti. Āda ir bieza un ar svariem. Elpošana notiek caur plaušām. Olām ir vāks, un, pateicoties tam, reprodukcija nav atkarīga no ūdens.

Rāpuļi ir bruņurupuči, ķirzakas un sabiedrotie, čūskas, tuataras, krokodili un tagad izmirušie dinozauri.

Ņemot vērā kladismu, rāpuļi nav dabiska grupa, jo tie ir parafilēti. Pēdējais termins attiecas uz grupām, kas nesatur visus jaunākā kopīgā senča pēcnācējus. Rāpuļu gadījumā grupa, kas paliek ārpusē, ir Aves klase.

Putni

Putnu raksturīgākā iezīme ir to augšējo ekstremitāšu modifikācija specializētās lidojumu struktūrās. Apvalks ir pārklāts ar dažāda veida spalvām.

Tām ir plaušas kā gāzes apmaiņas struktūras, un tās ir pārveidotas tā, lai lidojums būtu efektīvs - atcerieties, ka lidojums ir ārkārtīgi prasīga aktivitāte no vielmaiņas viedokļa. Turklāt viņi spēj regulēt ķermeņa temperatūru (endotermu)..

Zīdītāji

Zīdītāji veido ļoti neviendabīgu klasi, kas ir tās locekļu formas un dzīves veidu ziņā. Viņiem ir izdevies kolonizēt sauszemes, ūdens un pat gaisa vidi.

Tās galvenokārt raksturo piena dziedzeru un matu klātbūtne. Lielākajai daļai zīdītāju ir četras ekstremitātes, lai gan dažās grupās tās ir stipri samazinātas, piemēram, attiecībā uz ūdens formām (vaļveidīgie)..

Tāpat kā putni, tie ir endotermiski organismi, lai gan šo funkciju abas grupas izstrādāja patstāvīgi.

Lielākā daļa ir viviparous, kas nozīmē, ka viņi dzemdē aktīvu jaunekli, nevis munē.

Atsauces

  1. Clack, J. A. (2012). Iegūstot pamatu: tetrapodu izcelsmi un attīstību. Indiana University Press.
  2. Curtis, H., un Barnes, N. S. (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (Ed.). (2012). Homoloģija: salīdzinošās bioloģijas hierarhiskais pamats. Academic Press.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., Larsons, A., Obers, W.C. & Garrison, C. (2001). Integrēti zooloģijas principi. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Mugurkaulnieki: salīdzinošā anatomija, funkcija, evolūcija. McGraw-Hill.
  6. Kent, M. (2000). Uzlabotā bioloģija. Oxford University Press.
  7. Losos, J. B. (2013). Princeton ceļvedis evolūcijai. Princeton University Press.
  8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., un Ahlberg, P. E. (2010). Tetrapod ceļi no Polijas agrīnās viduslaiku perioda. Daba, 463(7277), 43.
  9. Vitt, L. J., & Caldwell, J. P. (2013). Herpetoloģija: abinieku un rāpuļu ievada bioloģija. Akadēmiskā prese.