TETRAPEDI: EVOLŪCIJA, RAKSTURLIELUMI, KLASIFIKĀCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Par tetrapods (Tetrapoda grieķu "četras kājas") ietver dzīvniekus ar četrām kājām, lai gan daži dalībnieki ir zaudējuši tos . Tās pašreizējie pārstāvji ir abinieki, sauropsīdi un zīdītāji.

Šī grupa izveidojās apmēram pirms 400 miljoniem gadu, Devonas periodā, no zivīm, kurām bija ar daivām. Fosilijas reģistrā ir virkne izmirušu pārstāvju, kas dzemdē pāreju no ūdens uz zemi.

Avots: nav sniegts mašīnlasāms autors. Tiek pieņemts Mateuszica ~ commonswiki (pamatojoties uz autortiesību pretenzijām). , izmantojot Wikimedia Commons

Šīs vides maiņas rezultātā galvenokārt tika izstrādāti pielāgojumi pārvietošanās, elpošanas, reprodukcijas un temperatūras regulēšanai.

Izcelsme un evolūcija

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

Tiek uzskatīts, ka pirmie tetrapodi ir ūdens formas, kas varētu izmantot savas kārotās ekstremitātes, lai pārvietotos uz zemes un pārvietotos seklos ūdeņos.

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

No kurienes nāk tetrapodi?

Tetrapodu locekļi cēlušies no senās ūdens formas. Kaut arī zivju spuras, šķiet, nav cieši saistītas ar tetrapodiem sašaurinātajām ekstremitātēm, dziļāks izskats padara homologās attiecības skaidras.

Piemēram, fosilijas Eusthenopteron raksturo apakšdelms, kas sastāv no apakšstilba, kam seko divi kauli, rādiuss un ulna. Šie elementi ir nepārprotami homologiski mūsdienu tetrapodiem. Tādā pašā veidā kopīgi elementi tiek atpazīti uz plaukstas locītavas.

Tiek spekulēts, ka Eusthenopteron ar savām spurām varētu izšļakstīties ūdens vides apakšā. Tomēr tas nevarēja "staigāt", kā to dara abinieks (šis secinājums tiek veikts, pateicoties fosiliju anatomijai).

Vēl viena fosilija, Tiktaalik, šķiet piemērota pārejas formai starp zivīm ar zivīm un zivīm. Iespējams, ka šis organisms apdzīvoja seklu ūdeni.

Labi izveidotās ekstremitātes ir acīmredzamas Acanthostega un Ichthyostega fosilijās. Tomēr pirmās ģints pārstāvji nešķiet pietiekami stipri, lai atbalstītu dzīvnieka pilnu svaru. Turpretī Ichthyostega šķiet spējīgs pārvietoties - kaut arī neveikli - pilnīgi sauszemes vidē.

Pielāgojumi dzīvei uz sauszemes

Meksikāņu pelēkais vilks

Pirmie tetrapodi pārvietojas no ūdens vides uz sauszemes un ir saistīti ar virkni radikālu izmaiņu nosacījumos, kas šiem dzīvniekiem bija jāizmanto. Atšķirības starp ūdeni un zemi ir vairāk nekā acīmredzamas, piemēram, skābekļa koncentrācija.

Pirmajiem tetrapodiem bija jāatrisina virkne problēmu, starp tām: kā pārvietoties zemāka blīvuma vidē? Kā elpot? Kā reproducēt ārpus ūdens? Un, visbeidzot, kā rīkoties ar svārstībām vidē, kas vai tie atrodas ūdenī, piemēram, temperatūras svārstības?

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

Lokomotīve uz zemes

Hameleons

Ūdens ir blīva vide, kas nodrošina pietiekamu atbalstu kustībai. Tomēr sauszemes vide ir mazāk blīva, un tai ir vajadzīgas īpašas struktūras pārvietošanās vajadzībām.

Pirmā problēma tika atrisināta, izveidojot biedrus, kas ļāva dzīvniekiem pārvietoties zemes vidē, un tas deva nosaukumu grupai. Tetrapodiem ir kaulains endoskelets, kas veido četras ekstremitātes, kas būvētas saskaņā ar pentadactyly plānu (pieci pirksti).

Pierādījumi liecina, ka tetrapod ekstremitātes attīstījās no zivju spuras, kā arī modifikācijas muskuļos, kas tos ieskauj, ļaujot dzīvniekam pacelties no zemes un efektīvi staigāt.

Gāzes apmaiņa

Ja mēs iedomājamies pāreju no ūdens uz zemi, vis intuitīvākā problēma ir jautājums par elpošanu. Sauszemes vidē skābekļa koncentrācija ir aptuveni 20 reizes augstāka nekā ūdenī.

Ūdensdzīvniekiem ir žaunas, kas ļoti labi darbojas ūdenī. Tomēr sauszemes vidē šīs struktūras sabrūk un nespēj starpināt gāzu apmaiņu - neatkarīgi no tā, cik bagātīgs skābeklis ir uz zemes.

Šī iemesla dēļ dzīvajiem tetrapodiem ir iekšējie orgāni, kas ir atbildīgi par elpošanas procesu starpniecību. Šie orgāni ir pazīstami kā plaušas, un tie ir pielāgojumi zemes dzīvei.

Daži abinieki, no otras puses, var būt starpnieki gāzes apmaiņā, izmantojot viņu ādu kā vienīgo elpošanas orgānu, kas ir ļoti plāns un mitrs. Pretstatā rāpuļu, putnu un zīdītāju izveidotajiem veidojumiem, kas ir aizsargājoši un ļauj tiem dzīvot sausā vidē, novēršot iespējamo izžūšanu.

Putniem un rāpuļiem ir papildu pielāgojumi, lai novērstu izkalšanu. Tie sastāv no pusšķidru atkritumu rašanās ar urīnskābi kā slāpekļa atkritumiem. Šī funkcija samazina ūdens zudumus.

Pavairošana

Senāk reprodukcija ir parādība, kas saistīta ar ūdens vidi. Faktiski abinieki, lai vairotos, joprojām ir atkarīgi no ūdens. Viņu olas maksā ar membrānu, kas ir ūdens caurlaidīga un kas ātri izžūtu, ja nonāktu sausā vidē.

Arī abinieku olas neattīstās par pieaugušo formas miniatūru versiju. Attīstība notiek caur metamorfozi, kad no olšūnas veidojas kūniņa, kas vairumā gadījumu ir pielāgota ūdens dzīvniekiem un kurai ir ārējas žaunas.

Turpretī atlikušajās tetrapodu grupās - rāpuļiem, putniem un zīdītājiem - ir izveidojusies virkne membrānu, kas aizsargā olu. Šis pielāgojums novērš reprodukcijas atkarību no ūdens vides. Tādā veidā minētajām grupām ir pilnīgi zemes dzīves cikli (ar īpašiem izņēmumiem).

Vides izmaiņas

Ūdens ekosistēmas ir salīdzinoši nemainīgas attiecībā uz to vides īpašībām, jo ​​īpaši temperatūru. Tas nenotiek uz zemes, kur temperatūra svārstās visu dienu un visu gadu.

Tetrapodi šo problēmu atrisināja divos dažādos veidos. Putni un zīdītāji konverģenti attīstīja endotermiju. Šis process ļauj uzturēt stabilu vides temperatūru, pateicoties noteiktiem fizioloģiskiem mehānismiem.

Šī īpašība ļauj putniem un zīdītājiem kolonizēt vidi ar ļoti zemu temperatūru.

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

Vispārīgais raksturojums

Āzijas zilonis

Tetrapoda taksonu raksturo četru ekstremitāšu klātbūtne, lai gan dažiem tās locekļiem tās ir samazinātas vai vispār nav (piemēram, čūskas, caecilians un vaļi).

Formāli tetrapodi tiek definēti ar quiridium klātbūtni, kas ir precīzi definēta muskuļu ekstremitāte ar pirkstiem gala daļā.

Šīs grupas definīcija ir bijusi plašu ekspertu diskusiju temats. Daži autori šaubās, vai raksturlielums “ekstremitātes ar pirkstiem” ir pietiekams, lai definētu visus tetrapodus.

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

Taksonomija

• Superkingdom: Eukaryota.
• Animalia Kingdom.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Superfīlija: deuterostomija.
• Mala: Chordata.
• Apakšpatvērums: vertebrata.
• Infraphylum: Gnathostomata.
• Superklase: Tetrapoda.

Klasifikācija

Vēsturiski tetrapodi ir iedalīti četrās klasēs: abinieki, Reptilia, Aves un Zīdītāji.

Abinieki

Abinieki ir dzīvnieki ar četrām ekstremitātēm, lai gan dažās grupās tos var pazust. Āda ir mīksta un ūdens caurlaidīga. Viņu dzīves ciklā ietilpst ūdens kāpuru posmi, un pieaugušie posmi dzīvo sauszemes vidē.

Viņi var elpot caur plaušām, un daži izņēmumi to dara caur ādu. Abinieku piemēri ir vardes, krupji, salamandras un mazāk zināmie caciliči.

Rāpuļi

Rāpuļiem, tāpat kā abiniekiem, parasti ir četras ekstremitātes, bet dažās grupās tie ir samazināti vai zaudēti. Āda ir bieza, un viņiem ir svari. Elpošana notiek caur plaušām. Olām ir vāks, un, pateicoties tam, reprodukcija nav atkarīga no ūdens.

Rāpuļu skaitā ir bruņurupuči, ķirzakas un tamlīdzīgi, čūskas, tataras, krokodili un tagad izmirušie dinozauri.

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

Putni

Putnu raksturīgākā īpašība ir to augšējo ekstremitāšu modifikācija specializētās konstrukcijās lidojumam. Pamatu pārklāj dažāda veida spalvas.

Viņiem ir plaušas kā gāzes apmaiņas struktūras, un tie ir pārveidoti tā, lai lidojums būtu efektīvs - atcerieties, ka lidojums ir ļoti prasīga darbība no vielmaiņas viedokļa. Turklāt viņi spēj regulēt ķermeņa temperatūru (endotermas).

Zīdītāji

Zīdītāji tās locekļu formas un dzīves veida ziņā sastāv no ļoti neviendabīgas klases. Viņiem ir izdevies kolonizēt sauszemes, ūdens un pat gaisa vidi.

Tos galvenokārt raksturo piena dziedzeru un matu klātbūtne. Lielākajai daļai zīdītāju ir četras ekstremitātes, kaut arī dažās grupās tās ir stipri samazinātas, tāpat kā ūdens formās (vaļveidīgie).

Tāpat kā putni, tie ir endotermiski organismi, lai gan šo īpašību abas grupas izstrādāja neatkarīgi.

Lielākā daļa ir ļoti atšķirīgi, kas nozīmē, ka viņi dzemdē aktīvus jauniešus, nevis dēj olas.

Atsauces

1. Kloks, JA (2012). Iegūt pamatus: tetrapodu izcelsme un attīstība. Indiana University Press.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Makmillans.
3. Halle, BK (Red.). (2012). Homoloģija: salīdzinošās bioloģijas hierarhiskais pamats. Akadēmiskā prese.
4. Hikmans, CP, Roberts, LS, Larsons, A., Obers, WC, & Garrison, C. (2001). Integrēti zooloģijas principi. Makgreivs - kalns.
5. Kardongs, KV (2006). Mugurkaulnieki: salīdzinošā anatomija, funkcijas, evolūcija. Makgreivs.
6. Kents, M. (2000). Uzlabotā bioloģija. Oxford University Press.
7. Lososs, JB (2013). Prinstonas ceļvedis evolūcijai. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Tetrapod sliežu ceļi no Polijas agrīnā vidējā devona perioda. Daba, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ, & Caldwell, JP (2013). Herpetoloģija: abinieku un rāpuļu ievadbioloģija. Akadēmiskā prese.