Висадка хребетних - еволюційний шлях

еволюційний

375 мільйонів років
або на 92 метри попереду сьогоднішнього

Період: палеозой/девон

Безліч швидких змін клімату і менший вміст кисню у воді призводять до третє велике вимирання. Цьому також сприяє сильне збільшення вулканізму, яке, ймовірно, спричинене великими континентальними зрушеннями. Постраждали три чверті всіх водних видів. Земноводні - хребетні, які дихають повітрям і можуть жити на суші - відкривають землю як нове середовище існування. З’явився перший целакант - вони є там і сьогодні.

Показано рожевий Tiktaalik.

Неглибокі теплі моря охоплюють частини материків. Клімат спочатку теплий, подібний до сьогоднішнього в Європі. Пізніше полярні області поступово охолоджуються. Особливо постраждала Південна Америка, яка знаходиться недалеко від Південного полюса.

Ця інформація простою мовою evokids.de.

Приблизно через 100 мільйонів років після рослин, у Верхньому Девоні понад 390 мільйонів років тому, хребетні почали завойовувати землю як середовище існування. Раніше черви та членистоногі вже підкорили материк. Можна лише здогадуватися про причини або примуси такого розвитку подій. З еволюційної точки зору очевидно, що перебудова кінцівок була принаймні настільки просунутою, що рух на суші був можливим. Ймовірно, розвиток відбувався там, де водні середовища існування тварин часто пересихали, а адаптація до принаймні частково наземного способу життя мала переваги. Але також розширення або зміна вподобаної їжі могло стати перевагою при заселенні материка.

Від плавників до кінцівок

Порядок Коелациди (Crossopterygiformes), чиї сучасні та викопні представники постали з анатомічної точки зору, найбільш придатної для життя на суші. Тим часом, проте, молекулярно-генетичні дослідження показали, що земноводні, плазуни, птахи та ссавці ближчі до тих, хто все ще живе в Африці, Південній Америці та Австралії Ловля легенів (Dipnoi) пов’язані між собою, і отпуск хребетних на березі, отже, можливо, проходив через цей підклас м’ясоплавців.

Австралійський легені (Neoceratodus forsteri). (Автор: Vassil - Ліцензія: загальнодоступне (CC0 1.0) https://www.fischlexikon.eu/fischlexikon/fische-suchen.php?fisch_id=0000001522#)

Цілком певно, що ноги майбутніх наземних хребетних вже розвинулись у воді. Добре збережена копалина м’ясного плавника (Elpistostege) показує, що плавники вже перетворені в кінці пізніших наземних хребетних, хоча ця тварина, очевидно, все ще є рибою. Тим не менше, скелет дуже схожий на ранніх наземних хребетних, таких як Іхтіостега або Акантостега, також через відсутність неспарених спинних і анальних плавників, які в іншому є типовими для риб. Однак вони різняться між собою за структурою кісток та ембріональним розвитком, тому еволюційний перехід від окремих елементів важко пояснити. До цього часу залишаються без відповіді питання щодо складних фенотипових модифікацій деталей скелета рибного плавника до елементів рукою чи ногою.

Іхтіостега, ймовірно, перше наземне хребетне: реконструкція черепа на основі викопних знахідок (ліворуч) та моделі (праворуч). Збереглися лише задні скам'янілості кінцівок; вони побудовані у формі весла. (Джерело: Череп: FunkMonk, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ichthyostega_skull.jpg; Модель: д-р Гюнтер Беклі, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ichthyostega_model.jpg)

Elpistostegalia також включає те, що показано на знаку Тіктаалік. Кістки черепа також свідчать про те, що це мозаїчна форма між рибою та раннім наземним хребетним. Хоча промені плавців, нижня щелепа та небо все ще чітко відповідають рибкам, стебла плавців вже мають лікті та зап’ястя. Як і череп, тазовий пояс вже має кілька особливостей, які згодом стають типовими для мешканців наземних хребетних. На відміну від справжньої риби, череп Тіктааліка має пару лобової та тім'яної кісток.

Викопні Tiktaalik roseae у Королівському бельгійському інституті природничих наук. (Джерело: Esv - Едуард Сола та Петтер Бекман https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tiktaalik_belgium_II.jpg)

Вимоги до життя на суші

Іхтіостега названий першою твариною, яка живе виключно на суші, або, принаймні, це перша тварина, що живе на суші, котра ми виявили скам'янілості. Однак Іхтіостега має надзвичайно велику кількість ознак, яких немає ні у риб, ні у наземних тварин, які слідують за ними, так що можна припустити, що майбутні знахідки викопних матеріалів зможуть краще описати зрушення хребетних.

Можливість, Атмосферний кисень дихати вже у ранньої легені риби, перетворення в зовнішні шари шкіри відбувся після відпустки на берег.

Пересування

Цікаво, що кореляни плавають у своєрідній «монастирі», ніколи не живши на суші. Це означає, що права передня і ліва задня ноги, або ліва передня і права задня ноги, рухаються більш-менш одночасно, або піднімаються від землі і знову надягаються. Цей тип пересування також може спостерігатися у рептилій, таких як крокодили, і вказує на те, що пересування на суші тваринам не потрібно було вчитися.

Адаптація розмноження

Поки земноводні все ще залежать від води для розмноження, в яку вони відкладають яйця, і тварини можуть принаймні провести молодість, хребетні, що живуть на суші, повинні були розробити альтернативний механізм розмноження. Можливість повністю розмножуватися поза водою мала потенціал для ранніх наземних хребетних розвивати нові середовища існування і тим самим уникати конкуренції з боку інших видів. З розвитком Амніотичне яйце, Як це трапляється сьогодні з плазунами, птахами та монотонами, цей потенціал можна використати. Наземні хребетні тепер мали можливість розповсюджуватися в дуже сухих регіонах і колонізувати континенти по всьому борту.

Монотреми - це ссавці, які ще не народили живих нащадків, але все ж відкладають яйця. Єхидна і качкодзьоб все ще є живими прикладами цих древніх ссавців. Обидві групи все ще знаходяться в Австралії та Новій Гвінеї сьогодні і зазнають серйозної загрози.

Єхидна (короткоклювий їжак) і качкодзьоб як приклади монотремів, які живуть і сьогодні. (Джерела: Echidna: fir0002 | flagstaffotos.com.au, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wild_shortbeak_echidna.jpg, ліцензія CC BY-NC; качкодзьоб: Стефан Крафт, https: //commons.wikimedia. org/wiki/Файл: Platypus.jpg)

Яйцеклітина навколоплідних вод: розвиток у воді - навіть на суші

В амніотичному яйцеклітині зародок росте в порожнині (амніотична порожнина, навколоплідний мішок), заповненій рідиною (навколоплідними водами). Це повністю закрите шкірою, амніоном, і, як правило, також вкладено в інші мембрани або оболонки. На відміну від земноводних, розвиток яких все ще включає стадію водної личинки, амніоти повністю дозрівають в цій яйцеклітині.

Яйце амніот: Побудова на прикладі незлупленого курячого яйця (ліворуч) та ембріона, що росте в яйці (праворуч).

Із своїм резервуаром для води, запасом поживних речовин та захисною оболонкою яйцеклітина функціонує як автономна капсула виживання для ембріона, що в першу чергу робить можливим стадію плоду. Навколоплідні води, крім усього іншого, захищають ембріон від висихання. Жовтковий мішок і алантоїс пов'язані з внутрішньозародковими просторами. Поживні речовини надходять до плода через жовтковий мішок; аллантоїс поглинає азотмісні продукти метаболізму із зародка, тобто сечу плода, і бере участь у газообміні.

Захист від зневоднення

Подібно до попередніх рослин, коли вони виходили на берег, хребетні розробили захист зовнішньої шкіри від висихання. В основному він складається з білків клітковини (кератин), які також називають рогами. Ці білки не розчиняються у воді і важко розщеплюються, саме тому вони служать і бар'єром випаровування, і механічним захистом від травм.

Еволюція хребетних на суші

В основі розробки висадки хребетних були Сеймурія. Це мозаїчна форма, яка поєднує в собі риси земноводних та плазунів і розроблена на початку Пермі. Скелет, зокрема, зараховується до характеристик плазунів. Своєрідність черепа підкреслює той факт, що скроневих вікон не було. Відсутні скроневі вікна є характеристикою групи Анапсиди, які також називаються тимчасовими безіменними.

Від сестринської групи Сеймуоріаморфа, Діадектоморфа, лінія Челонія, яка сьогодні представлена ​​лише зеленою черепахою (Chelonia mydas). Ще один ранній розкол виник завдяки розробці описаних вище Іхтіозаври та Плезіозаври. Обидві лінії розвинулися від стовбурових плазунів.

В епоху тріасу розповсюдження перших плазунів розпочалося з двох храмових вікон (Діапсис), що еволюціонував від еосучі. Архозаври та лепідозаври, а також авіцефала можуть бути похідними від еосухій. Черепахоподібні рептилії розвинулися від еосухій у Пермі і зберегли свої зовнішні характеристики донині.

Виникла з примітивної лепідозаврії Лускаті ліани, особливо ящірки та змії. Як ящірки, так і змії характеризуються діапсидним типом черепа, який зазнав значної модифікації завдяки зменшенню виличної дуги. Інша група, Текодонтьє, розвивалася від кінця Пермі до Тріасу. Текодонтьє та похідні від нього форми відомі сьогодні як Архозаври узагальнено. На пізнішому етапі розвитку, від юри до крейди, текодонтяни також переросли у відомих усім Динозавр а також Птерозаври. Інша лінія веде до Птахи. Розвиток птахів, ймовірно, розпочався лише в Юрі. [KHB]