Razvoj tetrapodov, značilnosti, taksonomija in klasifikacija



The tetrapodi (Tetrapoda, v grščini "štiri noge") vključuje živali s štirimi udi, čeprav so jih nekateri člani izgubili. Njihovi sedanji predstavniki so dvoživke, sauropsidi in sesalci.

Ta skupina se je razvila pred približno 400 milijoni let, v devonskem obdobju iz lobirane plavuti. Fosilni zapis ima vrsto že izumrlih predstavnikov, ki svetijo prehod iz vode na kopno.

Ta sprememba okolja je pripeljala do razvoja prilagoditev za gibanje, dihanje, reprodukcijo in regulacijo temperature, predvsem.

Indeks

  • 1 Izvor in evolucija
    • 1.1 Od kod prihajajo tetrapodi??
  • 2 Prilagoditve za življenje na zemlji
    • 2.1 Gibanje na Zemlji
    • 2.2 Plinasta izmenjava
    • 2.3 Razmnoževanje
    • 2.4 Razlike v okolju
  • 3 Splošne značilnosti
  • 4 Taksonomija
  • 5 Razvrstitev
    • 5.1 Dvoživke
    • 5.2 Plazilci
    • 5.3 Ptice
    • 5.4 Sesalci
  • 6 Reference

Izvor in evolucija

Po dokazih se prvi tetrapodi pojavijo na koncu Devona pred približno 400 milijoni let. Tako se je kolonizacija kopenskih okolij pojavila, ko se je velika celina Pangea razdrobila na dve: Laurasia in Gondwana.

Domneva se, da so bili prvi tetrapodi vodne oblike, ki bi lahko uporabile svoje mlade člane, da se premikajo po tleh in plujejo v plitve vode..

Ta dogodek je zaznamoval začetek obsežnega sevanja, ki je izviralo iz povsem zemeljskih oblik in z okončinami, ki so omogočile dovolj podpore za prizemno gibanje..

Od kod prihajajo tetrapodi??

Člani tetrapodov izvirajo iz vodne oblike prednikov. Čeprav se zdi, da plavuti rib niso zelo blizu artikuliranim članom tetrapodov, globlji pogled razjasni homologne odnose..

Na primer fosil Eusthenopteron Ima podlaket, ki jo tvori nadlahtnica, sledijo ji dve kosti, polmer in ulna. Ti elementi so jasno homologni s skrajnimi točkami trenutnih tetrapodov. Na enak način so sposobni prepoznati skupne elemente v zapestju.

To se špekulira Eusthenopteron Na dno vodnega okolja bi lahko pršila plavuti. Vendar pa nisem mogel "hoditi" kot amfibija (ta sklep je narejen zahvaljujoč anatomiji fosilov).

Še en fosil, Tiktaalik, Zdi se, da se ujema z obliko prehoda med lobed plavuti in tetrapods. Ta organizem je verjetno naselil plitvo vodo.

Dobro oblikovane okončine so vidne v fosilu Acanthostega e Ichthyostega. Vendar se zdi, da člani prvega rodu niso dovolj močni, da bi ohranili polno težo živali. V nasprotju s tem, Ichthyostega zdi se, da se lahko premika - čeprav z določeno nerodnostjo - v povsem zemeljskih okoljih.

Prilagoditve za življenje na zemlji

Gibanje prvih tetrapodov iz vodnega okolja v zemeljsko predpostavlja vrsto radikalnih sprememb, kar zadeva pogoje, ki so jih morale eksplodirati te živali. Razlike med vodo in zemljo so več kot očitne, kot je koncentracija kisika.

Prvi tetrapodi so morali rešiti vrsto pomanjkljivosti, med drugim: kako se premakniti v okolju z nižjo gostoto, kako dihati, kako se razmnoževati zunaj vode, in kako se spopasti z okoljskimi nihanji, ki ne v vodi, kot so temperaturna nihanja?

Nato bomo opisali, kako so tetrapodi rešili te težave in analizirali prilagoditve, ki jim omogočajo, da učinkovito kolonizirajo kopenske ekosisteme:

Lokomocija na Zemlji

Voda je gosto okolje, ki zagotavlja zadostno podporo za gibanje. Vendar je kopensko okolje manj gosto in zahteva posebne strukture za gibanje.

Prvi problem je bil rešen z razvojem članov, ki so dovoljevali premik živali nad zemeljskim okoljem in ki dajejo skupini svoje ime. Tetrape imajo endoskelet kosti, ki tvori štiri člane, zgrajene po načrtu pentadaktilije (pet prstov)..

Dokazi kažejo, da so se člani tetrapodov razvili iz plavuti rib, skupaj z modifikacijami okoliških mišic, kar je omogočilo živali, da se dvigne iz tal in hodi učinkovito..

Zamenjava plina

Če si predstavljamo prehod vode na zemljo, je najbolj intuitivni problem predmet dihanja. V kopenskih okoljih je koncentracija kisika približno 20-krat večja kot v vodi.

Vodne živali imajo škrge, ki v vodi zelo dobro delujejo. Vendar se v kopenskih okoljih te strukture propadajo in niso zmožne posredovati izmenjave plinov - ne glede na to, koliko kisika je na Zemlji.

Zaradi tega imajo živi tetrapodi notranje organe, ki so odgovorni za posredovanje dihalnih procesov. Ti organi so znani kot pljuča in so prilagoditve za zemeljsko življenje.

Nekateri dvoživke lahko medsebojno izmenjujejo pline s svojo edino kožo, ki je zelo tanka in vlažna, kot edini dihalni organ. V nasprotju s tistimi, ki so jih razvili plazilci, ptice in sesalci, ki so zaščiteni in jim omogočajo, da živijo v suhem okolju in preprečujejo morebitno izsuševanje.

Ptice in plazilci imajo dodatne prilagoditve, da preprečijo izsušitev. Sestavljajo jih proizvodnja poltrdnih odpadkov s sečno kislino kot dušikovimi odpadki. Ta funkcija zmanjšuje izgubo vode.

Razmnoževanje

Predvsem je reprodukcija pojav, povezan z vodnimi okolji. Dejansko so dvoživke še vedno odvisne od vode, da se lahko razmnožujejo. Njihova jajca stanejo z membrano, ki je prepustna za vodo in ki se hitro posuši, če je izpostavljena suhem okolju.

Poleg tega se jajca dvoživk ne razvijejo v miniaturno različico odrasle oblike. Do razvoja pride zaradi metamorfoze, kjer jajce povzroči nastanek ličinke, ki je v večini primerov prilagojena vodnemu življenju in kaže zunanje škrge..

Nasprotno pa so preostale skupine tetrapodov - plazilcev, ptic in sesalcev - razvile vrsto membran, ki ščitijo jajce. Ta prilagoditev odpravlja odvisnost od razmnoževanja v vodnem okolju. Tako imajo omenjene skupine povsem zemeljske življenjske cikle (s svojimi posebnimi izjemami)..

Okoljske razlike

Vodni ekosistemi so razmeroma konstantni glede okoljskih značilnosti, zlasti na temperaturo. To se ne dogaja na zemlji, kjer temperature nihajo čez dan in leto.

Tetropodi so ta problem rešili na dva različna načina. Ptice in sesalci so konvergenčno razvili endotermi. Ta proces omogoča ohranjanje stabilne okoljske temperature, zahvaljujoč določenim fiziološkim mehanizmom.

Ta funkcija omogoča pticam in sesalcem, da kolonizirajo okolje z zelo nizkimi temperaturami.

Plazilci in dvoživke so problem rešili na drug način. Regulacija temperature ni notranja in je odvisna od vedenjskih ali etoloških prilagoditev za vzdrževanje ustrezne temperature.

Splošne značilnosti

Značilnost taktona Tetrapoda je prisotnost štirih okončin, čeprav so nekateri njeni člani zmanjšani ali odsotni (npr. Kače, cekilije in kiti)..

Formalno so tetrapodi opredeljeni s prisotnostjo quiridio, dobro opredeljenega mišičnega kraka s prsti v terminalnem delu..

Opredelitev te skupine je bila predmet široke razprave med strokovnjaki. Nekateri avtorji dvomijo, da so značilnosti "okončin s prsti" dovolj za definiranje vseh tetrapodov.

V nadaljevanju bomo opisali najpomembnejše značilnosti živih predstavnikov skupine: dvoživke, plazilci, ptice in sesalci..

Taksonomija

  • Superreino: Eukaryota.
  • Kraljevina: Animalia.
  • Subrein: Eumetazoa.
  • Superfile: Deuterostomija.
  • Deblo: Chordata.
  • Podfil: Vretenčarji.
  • Infrafilo: Gnathostomata.
  • Superclass: Tetrapoda.

Razvrstitev

V preteklosti so bili tetrapodi razvrščeni v štiri razrede: amfibije, reptilije, ptice in sesalce..

Dvoživke

Dvoživke so živali s štirimi okončinami, čeprav se lahko v nekaterih skupinah izgubijo. Koža je mehka in prepustna za vodo. Njegov življenjski cikel vključuje faze vodnih ličink, odrasle države pa živijo v kopenskih okoljih.

Lahko dihajo skozi pljuča, nekatere izjeme pa delujejo skozi kožo. Primeri dvoživk so žabe, krastače, salamandri in manj znani cekilijanci.

Plazilci

Plazilci, kot dvoživke, imajo običajno štiri člane, v nekaterih skupinah pa so jih zmanjšali ali izgubili. Koža je debela in ima luske. Dihanje poteka skozi pljuča. Jajca imajo pokrov in zaradi tega je reprodukcija neodvisna od vode.

Plazilci so želve, kuščarji in zavezniki, kače, tuataras, krokodili in izumrli dinozavri.

V luči kladizma, plazilci niso naravna skupina, saj so parafileti. Slednji izraz se nanaša na skupine, ki ne vsebujejo vseh potomcev najnovejšega skupnega prednika. V primeru plazilcev skupina, ki ostane zunaj, je razred Aves.

Ptice

Najbolj značilna značilnost ptic je sprememba njihovih zgornjih okončin v specializiranih strukturah za letenje. Tegument je prekrit z različnimi vrstami perja.

Imajo pljuča kot strukture za izmenjavo plina, ki so bile spremenjene tako, da je let učinkovit - ne pozabite, da je letenje izredno zahtevno dejavnost z vidika presnove. Poleg tega lahko uravnavajo telesno temperaturo (endotermi)..

Sesalci

Sesalci sestavljajo zelo heterogeni razred, v smislu oblike in načina življenja njegovih članov. Uspelo jim je kolonizirati kopensko, vodno in celo zračno okolje.

Za njih je značilna predvsem prisotnost mlečnih žlez in las. Večina sesalcev ima štiri okončine, čeprav so v nekaterih skupinah močno zmanjšane, kot v primeru vodnih oblik (kitov)..

Podobno kot ptice so endotermni organizmi, čeprav sta to funkcijo razvile obe skupini neodvisno.

Velika večina je živorodna, kar pomeni, da rodijo aktivnega mladeniča, namesto da jajca polagajo.

Reference

  1. Clack, J.A. (2012). Osvojitev: izvor in evolucija tetrapodov. Indiana University Press.
  2. Curtis, H., in Barnes, N.S. (1994). Vabilo na biologijo. Macmillan.
  3. Hall, B.K. (ur.). (2012). Homologija: hierarhična osnova primerjalne biologije. Academic Press.
  4. Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
  6. Kent, M. (2000). Napredna biologija. Oxford University Press.
  7. Losos, J. B. (2013). Princetonski vodnik evolucije. Princeton University Press.
  8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., in Ahlberg, P. E. (2010). Tetrapodske poti iz obdobja zgodnjega srednjega devona Poljske. Narava, 463(7277), 43.
  9. Vitt, L. J., & Caldwell, J. P. (2013). Herpetologija: uvodna biologija dvoživk in plazilcev. Akademski tisk.