ТЕТРАПОДИ: ЕВОЛЮЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАСИФИКАЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На четириногите (Tetrapoda на гръцки "четири крака") включват животните с четири крайника, въпреки че някои от членовете са загубили тях. Сегашните му представители са земноводни, савропсиди и бозайници.

Тази група се е развила преди около 400 милиона години, в периода на девон, от риба с перки Записът за изкопаемите има поредица от изчезнали представители, които раждат прехода от вода към суша.

Източник: Не е предоставен машинно четим автор. Mateuszica ~ commonswiki прие (въз основа на претенции за авторски права)., чрез Wikimedia Commons

Тази промяна на средата доведе до разработването на главно приспособления за движение, дишане, възпроизвеждане и регулиране на температурата.

Произход и еволюция

Според доказателствата първите тетраподи се появяват в края на девона, преди около 400 милиона години. По този начин колонизацията на земните среди е станала, когато големият континент Пангея е разделен на две: Лавразия и Гондвана.

Смята се, че първите тетраподи са водни форми, които биха могли да използват своите новоизлюпени крайници, за да се движат по земята и да се движат в плитки води.

Това събитие бележи началото на обширна радиация, която води изцяло земни форми и с крайници, които осигуряват достатъчна подкрепа, за да позволят наземното движение.

Откъде идват тетраподите?

Членовете на тетраподите произхождат от древна водна форма. Въпреки че изглежда перките на рибата не са тясно свързани със съединените крайници на тетраподите, по-дълбок поглед прави ясни хомоложните връзки.

Например, изкопаемият Eusthenopteron разполага с предмишница, съставена от плечовидна кост, последвана от две кости, радиус и улна. Тези елементи са явно хомологични на крайниците на съвременните тетраподи. По същия начин споделените елементи се разпознават на китката.

Спекулира се, че Еустеноптерон би могъл да пръска на дъното на водната среда с перките си. Тя обаче не може да "ходи", както прави земноводни (това заключение се прави благодарение на анатомията на вкаменелостите).

Изглежда, че друг вкаменелост, Tiktaalik, се вписва между преходна форма между рибата с перки и тетраподи. Този организъм вероятно е обитавал плитки води.

Добре оформените крайници се виждат в фосилите на Акантостега и Ихтиостега. Въпреки това, членовете на първия род не изглеждат достатъчно силни, за да поддържат цялото тегло на животното. За разлика от тях, Ихтиостега изглежда е в състояние да се движи - макар и тромаво - в напълно земни среди.

Адаптации за живот на сушата

Мексикански сив вълк

Придвижването на първите тетраподи от водна среда към сухоземна включва редица радикални промени по отношение на условията, които тези животни трябваше да експлоатират. Разликите между водата и сушата са повече от очевидни, като концентрацията на кислород.

Първите тетраподи трябваше да разрешат редица проблеми, сред които: как да се движат в среда с по-ниска плътност? Как да дишаме? Как да се възпроизвеждаме извън водата? И накрая, как да се справим с колебанията в средата, които не присъстват ли във водата, като температурни колебания?

По-долу ще опишем как тетраподите са решили тези трудности, анализирайки адаптациите, които им позволяват ефективно да колонизират земните екосистеми:

Локация на земята

хамелеон

Водата е гъста среда, която осигурява достатъчна подкрепа за движение. Наземната среда обаче е по-малко гъста и изисква специализирани структури за движение.

Първият проблем беше решен с развитието на членове, които позволиха движението на животни по земната среда и това даде името на групата. Тетраподите имат костен ендоскелет, който образува четири крайника, изградени по плана на пентадактилия (пет пръста).

Доказателствата сочат, че крайниците на тетрапод са се развили от перките на рибата, заедно с модификации на мускулите, които ги заобикалят, което позволява на животното да се издигне от земята и да ходи ефективно.

Газова борса

Ако си представим преминаването от вода към суша, най-интуитивният проблем е въпросът с дишането. В сухоземните среди концентрацията на кислород е около 20 пъти по-висока, отколкото във вода.

Водните животни имат хриле, които действат много добре във вода. В земната среда обаче тези структури се сриват и не са в състояние да посредничат газообразен обмен - без значение колко изобилен е кислородът на земята.

Поради тази причина живите тетраподи имат вътрешни органи, отговорни за медиирането на дихателните процеси. Тези органи са известни като бели дробове и са адаптация за земния живот.

Някои земноводни, от друга страна, могат да посредничат за обмен на газ, като използват кожата си като единствения дихателен орган, който е много тънък и влажен. За разлика от обвивките, разработени от влечуги, птици и бозайници, които са защитни и им позволяват да живеят в суха среда, предотвратявайки потенциално изсушаване.

Птиците и влечугите показват допълнителни адаптации за предотвратяване на изсушаване. Те се състоят в производството на полутвърди отпадъци с пикочна киселина като азотни отпадъци. Тази функция намалява загубата на вода.

репродукция

По рода си възпроизвеждането е явление, свързано с водни среди. Всъщност земноводните все още са зависими от водата, за да се размножават. Яйцата им струват с мембрана, която е пропусклива за вода и която би изсъхнала бързо, ако бъде изложена на суха среда.

Също така, земноводните яйца не се развиват в миниатюрна версия на формата за възрастни. Развитието става чрез метаморфоза, при която яйцето поражда ларва, която в повечето случаи е адаптирана към водния живот и проявява външни хриле.

За разлика от тях, останалите групи тетраподи - влечуги, птици и бозайници - са развили серия от мембрани, които защитават яйцето. Тази адаптация елиминира зависимостта на репродукцията от водната среда. По този начин споменатите групи имат изцяло земни жизнени цикли (с техните специфични изключения).

Вариации на околната среда

Водните екосистеми са относително постоянни по отношение на техните екологични характеристики, особено по отношение на температурата. Това не се случва на земята, където температурите се колебаят през целия ден и през цялата година.

Тетраподите решиха този проблем по два различни начина. Птиците и бозайниците са с развита ендотермия. Този процес позволява температурата на околната среда да се поддържа стабилна, благодарение на определени физиологични механизми.

Тази характеристика позволява на птиците и бозайниците да колонизират среда с много ниски температури.

Влечугите и земноводните решиха проблема по друг начин. Регулацията на температурата не е вътрешна и те зависят от поведенчески или етологични адаптации за поддържане на адекватна температура.

Основни характеристики

Азиатски слон

Таксонът Tetrapoda се характеризира с наличието на четири крайника, въпреки че някои от членовете му имат намалени или отсъстващи (като змии, каецилии и китове).

Формално тетраподите се определят от наличието на quiridium, добре определен мускулен крайник с пръсти в крайната част.

Определението за тази група беше обект на широк дебат сред експертите. Някои автори се съмняват, че характеристиките „крайници с пръсти“ са достатъчни, за да дефинират всички тетраподи.

По-долу ще опишем най-забележителните характеристики на живите представители на групата: земноводни, влечуги, птици и бозайници.

таксономия

• Superkingdom: Eukaryota.
• Кралство Анималия.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Суперфилен: Второзаконие.
• Край: Чордата.
• Subphylum: Vertebrata.
• Инфрафил: Gnathostomata.
• Суперклас: Тетрапода.

класификация

Исторически тетраподите са класифицирани в четири класа: Амфибия, Рептилия, Авес и Мамалия.

Земноводните

Земноводните са животни с четири крайника, въпреки че могат да се изгубят в някои групи. Кожата е мека и пропусклива за вода. Техният жизнен цикъл включва етапи на водни ларви, а възрастните етапи живеят в сухоземни среди.

Те могат да дишат през белите дробове и някои изключения правят това през кожата. Примери за земноводни са жаби, жаби, саламандри и по-малко известни каецилии.

Влечуги

Влечугите, подобно на земноводните, обикновено имат четири крайника, но в някои групи те са намалени или загубени. Кожата е дебела и те имат люспи. Респирацията възниква през белите дробове. Яйцата имат капак и благодарение на това репродукцията е независима от водата.

Влечугите включват костенурки, гущери и други подобни, змии, туатари, крокодили и вече изчезнали динозаври.

В светлината на кладизма влечугите не са естествена група, тъй като са парафилетични. Последният термин се отнася до групи, които не съдържат всички потомци на най-скорошния общ прародител. В случай на влечуги, групата, която е останала, е класът Aves.

Птици

Най-отличителната характеристика на птиците е модифицирането на горните им крайници в специализирани структури за полет. Покритието е покрито от различни видове пера.

Те имат бели дробове като структура за обмен на газ и те са модифицирани така, че полетът да е ефективен - не забравяйте, че полетът е изключително взискателна дейност от метаболитна гледна точка. В допълнение, те са в състояние да регулират телесната си температура (ендотерми).

Бозайниците

Бозайниците представляват много разнороден клас по отношение на формата и начина на живот на неговите членове. Те са успели да колонизират наземна, водна и дори въздушна среда.

Те се характеризират предимно с наличието на млечни жлези и коса. Повечето бозайници имат четири крайника, въпреки че при някои групи те са силно редуцирани, както при водните форми (китоподобни).

Подобно на птиците, те са ендотермични организми, въпреки че тази характеристика е разработена от двете групи независимо.

По-голямата част са живородни, което предполага, че те раждат активни млади, а не снасят яйца.

Препратки

1. Клак, JA (2012). Изграждане: произходът и еволюцията на тетраподите. Indiana University Press.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Покана за биология. Macmillan.
3. Зала, БК (Ред.). (2012 г.). Хомология: йерархичната основа на сравнителната биология. Академична преса.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Интегрирани принципи на зоологията. McGraw - Хил.
5. Kardong, KV (2006). Гръбначни: сравнителна анатомия, функция, еволюция. McGraw-Hill.
6. Кент, М. (2000). Разширена биология. Oxford University Press.
7. Losos, JB (2013). Ръководството на Принстън към еволюцията. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Тетраподни пътеки от ранния среднодевонски период на Полша. Природа, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ и Caldwell, JP (2013). Херпетология: въвеждаща биология на земноводни и влечуги. Академична преса.