Ewolucja tetrapodów, charakterystyka, taksonomia i klasyfikacja



The czworonogi (Tetrapoda w greckich „czterech nogach”) obejmuje zwierzęta z czterema kończynami, chociaż niektórzy członkowie je utracili. Ich obecnymi przedstawicielami są płazy, zauropeidy i ssaki.

Grupa ta ewoluowała około 400 milionów lat temu, w okresie dewońskim z klapowanych ryb. Zapis kopalny ma szereg już wymarłych przedstawicieli, którzy dają światło na przejście z wody na ląd.

Ta zmiana środowiska doprowadziła głównie do rozwoju adaptacji w zakresie lokomocji, oddychania, reprodukcji i regulacji temperatury.

Indeks

  • 1 Pochodzenie i ewolucja
    • 1.1 Skąd pochodzą czworonogi??
  • 2 Adaptacje do życia na ziemi
    • 2.1 Lokomocja na Ziemi
    • 2.2 Wymiana gazowa
    • 2.3 Reprodukcja
    • 2.4 Zmiany środowiskowe
  • 3 Ogólna charakterystyka
  • 4 Taksonomia
  • 5 Klasyfikacja
    • 5.1 Płazy
    • 5.2 Gady
    • 5.3 Ptaki
    • 5.4 Ssaki
  • 6 referencji

Pochodzenie i ewolucja

Zgodnie z dowodami pierwsze czworonogi pojawiają się pod koniec dewonu, około 400 milionów lat temu. Tak więc kolonizacja ziemskich środowisk miała miejsce, gdy wielki kontynent Pangea podzielił się na dwa: Laurasia i Gondwana.

Uważa się, że pierwsze czworonogi były formami wodnymi, które mogły wykorzystać swoich raczkujących członków do poruszania się po ziemi i nawigowania do płytkich wód.

To wydarzenie zapoczątkowało intensywne promieniowanie, które zapoczątkowało całkowicie ziemskie formy i kończyny, które dawały wystarczające wsparcie, aby umożliwić ziemskie poruszanie się.

Skąd pochodzą czworonogi??

Członkowie czworonogów wywodzą się z przodków wodnych. Chociaż płetwy ryb nie wydają się być bardzo zbliżone do członów czworonogów, głębsze widzenie wyjaśnia związki homologiczne.

Na przykład skamielina Eusthenopteron Ma przedramię uformowane przez kość ramienną, a następnie dwie kości, promień i kość łokciową. Elementy te są wyraźnie homologiczne do krańców obecnych czworonogów. W ten sam sposób są w stanie rozpoznać wspólne elementy w nadgarstku.

Spekuluje się, że Eusthenopteron Mogłabym pluskać płetwy na dnie środowiska wodnego. Nie mogłem jednak „chodzić” jak płaz (to wnioskowanie jest dokonywane dzięki anatomii skamieniałości).

Kolejna skamielina, Tiktaalik, Wydaje się, że mieści się pomiędzy formą przejścia między klapami płetw i czworonogami. Ten organizm prawdopodobnie zamieszkiwał płytką wodę.

Dobrze uformowane kończyny są widoczne w skamielinie Acanthostega e Ichtiostega. Jednakże członkowie pierwszego rodzaju nie wydają się być wystarczająco silni, aby utrzymać pełną masę zwierzęcia. W przeciwieństwie, Ichtiostega wydaje się być w stanie poruszać się - choć z pewną niezręcznością - w całkowicie ziemskim środowisku.

Dostosowania do życia na ziemi

Ruch pierwszych czworonogów ze środowiska wodnego do ziemskiego zakłada szereg radykalnych zmian w zakresie warunków, które zwierzęta te musiały eksplodować. Różnice między wodą a lądem są bardziej niż oczywiste, takie jak stężenie tlenu.

Pierwsze czworonogi musiały rozwiązać szereg wad, w tym: jak poruszać się w środowisku o niższej gęstości, jak oddychać ?, jak rozmnażać się poza wodą? Iw końcu, jak radzić sobie z wahaniami środowiskowymi, które nie są obecne w wodzie, takie jak wahania temperatury?

Następnie opiszemy sposób, w jaki czworonogi rozwiązały te trudności, analizując adaptacje, które pozwoliły im skutecznie skolonizować ekosystemy lądowe:

Lokomocja na Ziemi

Woda jest gęstym środowiskiem, które zapewnia wystarczające wsparcie dla lokomocji. Jednak środowisko lądowe jest mniej gęste i wymaga specjalistycznych struktur do ruchu.

Pierwszy problem został rozwiązany wraz z rozwojem członków, którzy umożliwili przemieszczanie się zwierząt w środowisku lądowym, i które nadają grupie nazwę. Czworonogi mają szkielet kości, który tworzy cztery elementy zbudowane zgodnie z planem pentadaktyli (pięć palców).

Dowody sugerują, że członkowie czworonogów wyewoluowali z płetw rybnych, wraz z modyfikacjami otaczających mięśni, pozwalając zwierzęciu na podniesienie się z ziemi i skuteczne chodzenie.

Wymiana gazu

Jeśli wyobrażamy sobie przejście wody na ziemię, najbardziej intuicyjnym problemem jest temat oddychania. W środowiskach lądowych stężenie tlenu jest około 20 razy wyższe niż w wodzie.

Zwierzęta wodne mają skrzela, które działają bardzo dobrze w wodzie. Jednak w środowiskach lądowych struktury te zapadają się i nie są w stanie pośredniczyć w wymianie gazowej - bez względu na obfitość tlenu na Ziemi.

Z tego powodu żywe czworonogi posiadają narządy wewnętrzne odpowiedzialne za pośredniczenie w procesach oddechowych. Organy te są znane jako płuca i są przystosowaniami do życia ziemskiego.

Tymczasem niektóre płazy mogą pośredniczyć w wymianie gazowej za pomocą jedynej skóry, która jest bardzo cienka i wilgotna, jako jedyny narząd oddechowy. W przeciwieństwie do powłok stworzonych przez gady, ptaki i ssaki, które są ochronne i pozwalają im żyć w suchym środowisku, zapobiegając potencjalnemu wysychaniu.

Ptaki i gady wykazują dodatkowe adaptacje, aby zapobiec wysuszeniu. Obejmują one produkcję odpadów półstałych z kwasem moczowym jako odpadami azotowymi. Ta funkcja zmniejsza utratę wody.

Reprodukcja

Zasadniczo reprodukcja jest zjawiskiem związanym ze środowiskiem wodnym. W rzeczywistości płazy są nadal zależne od wody, aby móc się rozmnażać. Ich jaja kosztują membranę, która jest przepuszczalna dla wody i szybko wysycha w przypadku narażenia na suche środowisko.

Ponadto jaja płazów nie przekształcają się w miniaturową wersję postaci dorosłej. Rozwój następuje poprzez metamorfozę, w której jajko powoduje powstanie larwy, która w większości przypadków jest przystosowana do życia wodnego i wykazuje zewnętrzne skrzela.

Natomiast pozostałe grupy czworonogów - gady, ptaki i ssaki - rozwinęły serię błon chroniących jaja. Ta adaptacja eliminuje zależność od reprodukcji w środowisku wodnym. W ten sposób wspomniane grupy mają całkowicie ziemskie cykle życia (z ich wyjątkami).

Zmiany środowiskowe

Ekosystemy wodne są stosunkowo stałe pod względem ich charakterystyki środowiskowej, zwłaszcza temperatury. Tak się nie dzieje na ziemi, gdzie temperatury zmieniają się w ciągu dnia i roku.

Czworonogi rozwiązały ten problem na dwa różne sposoby. Ptaki i ssaki rozwijały się endotermicznie. Proces ten pozwala na utrzymanie stabilnej temperatury otoczenia dzięki pewnym mechanizmom fizjologicznym.

Ta funkcja pozwala ptakom i ssakom skolonizować środowiska o bardzo niskich temperaturach.

Gady i płazy rozwiązały problem w inny sposób. Regulacja temperatury nie jest wewnętrzna i zależy od adaptacji behawioralnej lub etologicznej w celu utrzymania odpowiedniej temperatury.

Ogólna charakterystyka

Tetrapoda takson charakteryzuje się obecnością czterech kończyn, chociaż niektórzy jego członkowie zmniejszyli się lub są nieobecni (np. Węże, jelita ślepe i wieloryby).

Formalnie czworonogi są definiowane przez obecność quiridio, dobrze zdefiniowanej muskularnej kończyny z palcami w części końcowej.

Definicja tej grupy była przedmiotem szerokiej debaty wśród ekspertów. Niektórzy autorzy wątpią, że charakterystyka „kończyn z palcami” wystarczy, aby określić wszystkie czworonogi.

Następnie opiszemy najbardziej charakterystyczne cechy żywych przedstawicieli grupy: płazy, gady, ptaki i ssaki.

Taksonomia

  • Superreino: Eukaryota.
  • Królestwo: Animalia.
  • Subrein: Eumetazoa.
  • Superfile: Deuterostomy.
  • Typ: Chordata.
  • Subphylum: Vertebrata.
  • Infrafilo: Gnathostomata.
  • Superklasa: Tetrapoda.

Klasyfikacja

Historycznie tetrapody zostały podzielone na cztery klasy: Amfibia, Reptilia, Ptaki i Mammalia.

Płazy

Płazy są zwierzętami z czterema kończynami, chociaż w niektórych grupach mogą zostać utracone. Skóra jest miękka i przepuszczalna dla wody. Jego cykl życia obejmuje stadia larw wodnych, a stany dorosłe żyją w ziemskich środowiskach.

Mogą oddychać przez płuca, a niektóre wyjątki robią to przez skórę. Przykładami płazów są żaby, ropuchy, salamandry i mniej znane kotylaki.

Gady

Gady, podobnie jak płazy, mają zwykle czterech członków, ale w niektórych grupach zostały zmniejszone lub utracone. Skóra jest gruba i ma łuski. Oddychanie odbywa się przez płuca. Jaja mają osłonę i dzięki temu reprodukcja jest niezależna od wody.

Gady to żółwie, jaszczurki i sprzymierzeńcy, węże, tuatarowie, krokodyle i wymarłe dinozaury.

W świetle kladyzmu gady nie są naturalną grupą, ponieważ są parafiliczne. Ten ostatni termin odnosi się do grup, które nie zawierają wszystkich potomków ostatniego wspólnego przodka. W przypadku gadów grupa, która pozostaje na zewnątrz, to klasa Aves.

Ptaki

Najbardziej charakterystyczną cechą ptaków jest modyfikacja ich kończyn górnych w wyspecjalizowanych strukturach do lotu. Nakładka jest pokryta różnymi rodzajami piór.

Mają płuca jako struktury do wymiany gazowej i zostały zmodyfikowane tak, aby lot był skuteczny - pamiętaj, że lot jest niezwykle wymagającą czynnością, z punktu widzenia metabolizmu. Ponadto są w stanie regulować temperaturę ciała (endotermy).

Ssaki

Ssaki stanowią bardzo niejednorodną klasę pod względem formy i sposobu życia swoich członków. Udało im się skolonizować środowiska lądowe, wodne, a nawet powietrzne.

Charakteryzują się przede wszystkim obecnością gruczołów mlecznych i włosów. Większość ssaków ma cztery kończyny, chociaż w niektórych grupach są one silnie zredukowane, jak w przypadku form wodnych (waleni).

Podobnie jak ptaki, są organizmami endotermicznymi, chociaż cecha ta została opracowana niezależnie przez obie grupy.

Ogromna większość jest żyworodna, co oznacza, że ​​rodzą aktywnego młodego człowieka zamiast składania jaj.

Referencje

  1. Clack, J. A. (2012). Zdobywanie gruntu: pochodzenie i ewolucja czworonogów. Indiana University Press.
  2. Curtis, H. i Barnes, N. S. (1994). Zaproszenie do biologii. Macmillan.
  3. Hall, B. K. (wyd.). (2012). Homologia: hierarchiczna podstawa biologii porównawczej. Academic Press.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii. McGraw-Hill.
  5. Kardong, K. V. (2006). Kręgowce: anatomia porównawcza, funkcja, ewolucja. McGraw-Hill.
  6. Kent, M. (2000). Zaawansowana biologia. Oxford University Press.
  7. Losos, J. B. (2013). Przewodnik po ewolucji Princeton. Princeton University Press.
  8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., i Ahlberg, P. E. (2010). Torowiska tetrapodowe z wczesnego okresu dewonu środkowego Polski. Natura, 463(7277), 43.
  9. Vitt, L. J. i Caldwell, J. P. (2013). Herpetologia: biologia wprowadzająca płazy i gady. Prasa akademicka.