ТЕТРАПОДИ: ЕВОЛЮЦІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАСИФІКАЦІЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У тетрапод (Tetrapoda в перекладі з грецького «чотири ноги») включають тварин з чотирма кінцівками, хоча деякі члени втратили їх . Її нинішні представники - земноводні, савропсиди та ссавці.

Ця група еволюціонувала близько 400 мільйонів років тому, в девонський період, з риб, опущених часточками. Запис викопних робіт має низку вимерлих представників, які народжують перехід від води до суші.

Джерело: Не надано машиночитаного автора. Mateuszica ~ commonswiki передбачається (ґрунтуючись на претензіях на авторське право). через Wikimedia Commons

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

Походження та еволюція

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

Вважається, що перші тетраподи є водними формами, які могли використовувати свої новонароджені кінцівки для переміщення по землі та плавання у мілководді.

Ця подія поклала початок великій радіації, яка виникла повністю наземними формами та з кінцівками, що давали достатню підтримку, щоб дозволити наземне рух.

Звідки беруться тетраподи?

Члени тетраподів походять із давньої водної форми. Хоча плавники риби, здається, не тісно пов'язані зі зчленованими кінцівками тетрапод, глибший погляд дає зрозуміти гомологічні відносини.

Наприклад, викопний еустеноптерон має передпліччя, що складається з плечової кістки, а потім дві кістки - променеву і ліктьову кістку. Ці елементи явно гомологічні кінцівкам сучасних тетрапод. Таким же чином спільні елементи розпізнаються на зап'ясті.

Припускається, що Еустеноптерон міг плескатися на дні водного середовища своїми плавниками. Однак він не міг «ходити» так, як це робить амфібія (цей висновок робиться завдяки анатомії скам’янілостей).

Здається, ще одна викопна копалина - Tiktaalik, що перебуває між перехідною формою між риб'ячою рибою та тетраподами. Цей організм, ймовірно, мешкав на мілководді.

Добре сформовані кінцівки помітні в скам'янілостях Акантостеги та Іхтіостеги. Однак представники першого роду виявляються недостатньо сильними, щоб підтримувати повну вагу тварини. На відміну від цього, Іхтіостега, здається, може рухатися - хоч і незграбно - у цілком земних середовищах.

Пристосування для життя на суші

Мексиканський сірий вовк

Переміщення перших тетрапод з водного середовища до наземного передбачає низку кардинальних змін з точки зору умов, які цим тваринам довелося експлуатувати. Різниці між водою та сушею більш ніж очевидні, як концентрація кисню.

Перші тетраподи мали вирішити низку проблем, серед яких: як рухатися в середовищі нижчої щільності? Як дихати? Як відтворюватись поза водою? І нарешті, як боротися з коливаннями середовища, які не ставали вони присутні у воді, наприклад, коливання температури?

Нижче ми опишемо, як тетраподи вирішили ці труднощі, проаналізувавши пристосування, що дозволили їм ефективно колонізувати наземні екосистеми:

Рух на землі

Хамелеон

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

Перша проблема була вирішена з розвитком членів, які дозволяли переміщувати тварин на земному середовищі, і це дало назву групі. Тетраподи мають кістковий ендоскелет, який утворює чотири кінцівки, побудовані за планом пентадактилії (п’ять пальців).

Докази свідчать про те, що кінцівки тетрапода еволюціонували з плавників риби разом із модифікаціями м’язів, які їх оточують, дозволяючи тварині піднятися з землі і ефективно ходити.

Газообмін

Якщо уявити проходження води від суші, найбільш інтуїтивно зрозумілою проблемою є питання дихання. У наземних середовищах концентрація кисню приблизно в 20 разів більша, ніж у воді.

Водні тварини мають зябра, які дуже добре працюють у воді. Однак у наземних середовищах ці структури руйнуються і не здатні опосередковувати газоподібний обмін - незалежно від того, наскільки багатий кисень на землі.

З цієї причини живі тетраподи мають внутрішні органи, відповідальні за опосередкування дихальних процесів. Ці органи відомі як легені і є пристосуваннями для наземного життя.

Деякі земноводні, з іншого боку, можуть опосередковувати газообмін, використовуючи свою шкіру як єдиний орган дихання, який дуже тонкий і вологий. На відміну від шкірних покривів, розроблених плазунами, птахами та ссавцями, які є захисними і дозволяють їм жити в сухих середовищах, запобігаючи потенційній десикації.

Птахи та рептилії демонструють додаткові пристосування для запобігання висушування. Вони складаються з виробництва напівтвердих відходів з сечовою кислотою як відходів азоту. Ця особливість зменшує втрати води.

Відтворення

Родовідтворення - це явище, пов'язане з водними середовищами. Насправді земноводні все ще залежать від води для того, щоб розмножуватися. Їх яйця коштують з мембраною, яка проникна для води і яка швидко висихає, якщо потрапляти в сухе середовище.

Також амфібійські яйця не переростають у мініатюрну версію дорослої форми. Розвиток відбувається за допомогою метаморфози, де яйце породжує личинку, яка, в більшості випадків, пристосована до водного життя і виявляє зовнішні зябра.

На противагу цьому, інші групи тетрапод - рептилії, птахи та ссавці - сформували ряд мембран, що захищають яйце. Ця адаптація виключає залежність відтворення від водного середовища. Таким чином, згадані групи мають цілком земні життєві цикли (за їх конкретними винятками).

Екологічні зміни

Водні екосистеми відносно постійні за своїми екологічними характеристиками, особливо за температурою. Такого не відбувається на землі, де температура коливається протягом дня та протягом року.

Тетраподи вирішили цю проблему двома різними способами. У птахів і ссавців конвергентно розвинена ендотермія. Цей процес дозволяє підтримувати стабільну температуру навколишнього середовища завдяки певним фізіологічним механізмам.

Ця характеристика дозволяє птахам і ссавцям колонізувати середовища з дуже низькими температурами.

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

Загальна характеристика

Азіатський слон

Таксон Тетраподи характеризується наявністю чотирьох кінцівок, хоча деякі його члени мають їх зменшеними або відсутніми (наприклад, змії, кахелії та кити).

Формально тетраподи визначаються наявністю квірідію, чітко вираженої м’язової кінцівки з пальцями в кінцевій частині.

Визначення цієї групи стало предметом широких дискусій серед експертів. Окремі автори сумніваються, що характеристики "кінцівки пальцями" є достатніми для визначення всіх тетрапод.

Нижче ми опишемо найвидатніші характеристики живих представників групи: земноводних, плазунів, птахів та ссавців.

Таксономія

• Суперкінг: Еукаріота.
• Королівство Анімалія.
• Субкінґом: Eumetazoa.
• Суперфільний: Второзаконня.
• Край: Чордата.
• Підфіл: хребетні.
• Інфрафіл: Гнатостомати.
• Суперклас: Тетрапода.

Класифікація

Історично тетраподи були класифіковані на чотири класи: Амфібії, Рептилії, Авес та Маммалії.

Земноводні

Земноводні - це тварини з чотирма кінцівками, хоча в деяких групах вони можуть загубитися. Шкіра м’яка і проникна для води. Їх життєвий цикл включає стадії водних личинок, а дорослі стадії живуть у наземних середовищах.

Вони можуть дихати через легені, а деякі винятки роблять це через шкіру. Прикладами земноводних є жаби, жаби, саламандри та маловідомі кахелії.

Рептилії

Рептилії, як і земноводні, зазвичай мають чотири кінцівки, але в деяких групах вони були зменшені або втрачені. Шкіра товста і у них лусочки. Дихання відбувається через легені. Яйця мають оболонку і завдяки цьому розмноження не залежить від води.

До рептилій відносяться черепахи, ящірки тощо, змії, туатари, крокодили та вимерлі динозаври.

У світлі кладизму плазуни не є природною групою, оскільки є парафілетичними. Останній термін позначає групи, які не містять усіх нащадків самого останнього спільного предка. Що стосується рептилій, то група, яка залишилася поза класом, - клас Aves.

Птахи

Найбільш відмітною характеристикою птахів є модифікація їх верхніх кінцівок у спеціалізованих конструкціях для польоту. Покрови покриті різними видами пір’я.

У них легені є структурою для обміну газами, і вони були модифіковані так, щоб політ був ефективним - пам’ятайте, що політ - надзвичайно вимоглива діяльність з метаболічної точки зору. Крім того, вони здатні регулювати свою температуру тіла (ендотерми).

Ссавці

Ссавці складають дуже неоднорідний клас за формою та способом життя його 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 (китоподібні).

Як і птахи, вони є ендотермічними організмами, хоча ця характеристика розроблена обома групами самостійно.

Переважна більшість є живородними, що означає, що вони народжують активного молодняка, а не відкладають яйця.

Список літератури

1. Клак, JA (2012). Підсилення: походження та еволюція тетрапод. Indiana University Press.
2. Кертіс, Х. та Барнс, штат Нью-Йорк (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
3. Холл, БК (Ред.). (2012 р.). Гомологія: Ієрархічна основа порівняльної біології. Академічна преса.
4. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Комплексні принципи зоології. McGraw - Хілл.
5. Кардон, К. В. (2006). Хребетні: порівняльна анатомія, функція, еволюція. McGraw-Hill.
6. Кент, М. (2000). Розширена біологія. Oxford University Press.
7. Лосос, JB (2013). Крінстонський путівник до еволюції. Прінстонський університетський прес.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Тетраподні шляхи раннього середньодевонського періоду Польщі. Природа, 463 (7277), 43.
9. Вітт, LJ, та Колдвелл, JP (2013). Герпетологія: вступна біологія земноводних та плазунів. Академічна преса.