TETRAPODI: EVOLUCIJA, ZNAČILNOSTI, KLASIFIKACIJA - BIOLOGIJA - 2025

V tetrapods (Tetrapoda v grščini "štiri noge") vključujejo živali s štirimi udi, čeprav so nekateri člani izgubili njih . Njeni sedanji predstavniki so dvoživke, sauropsidi in sesalci.

Ta skupina se je razvila pred približno 400 milijoni let, v obdobju девоna, iz rib, rezanih z jastogi. Zapis o fosilih ima vrsto izumrlih predstavnikov, ki rodijo prehod iz vode na kopno.

Vir: Avtor ni na voljo za branje avtorja. Mateuszica ~ commonswiki domneval (na podlagi trditev o avtorskih pravicah). , prek Wikimedia Commons

Ta sprememba okolja je povzročila predvsem prilagoditve za gibanje, dihanje, razmnoževanje in regulacijo temperature.

Poreklo in evolucija

Po dokazih se prvi tetrapodi pojavijo na koncu девоna, pred približno 400 milijoni let. Tako je prišlo do kolonizacije kopenskih okolij, ko se je velika celina Pangea razdelila na dve: Laurasia in Gondwana.

Verjamejo se, da so prvi tetrapodi vodnih oblik, ki bi se s svojimi novimi okončinami lahko premikali po tleh in pluli v plitvi vodi.

Ta dogodek je pomenil začetek obsežnega sevanja, ki je izviralo iz popolnoma zemeljskih oblik in z okončinami, ki so nudile zadostno oporo, da so omogočile zemeljsko gibanje.

Od kod prihajajo tetrapodi?

Pripadniki tetrapodov izvirajo iz starodavne vodne oblike. Čeprav se plavuti rib ne zdijo tesno povezane s sklepnimi okončinami tetrapodov, globlji pogled nazorno nakaže homologna razmerja.

Fosil Eusthenopteron ima na primer podlaket, sestavljen iz nadlahtnice, ki ji sledita dve kosti, polmer in zadnjik. Ti elementi so očitno homologni okončinam sodobnih tetrapod. Na enak način se deljeni elementi prepoznajo na zapestju.

Ugiba se, da bi lahko Eusthenopteron s plavutmi brizgal na dno vodnega okolja. Vendar pa ni mogel "hoditi" kot dvoživka (ta sklep je narejen po zaslugi anatomije fosilov).

Zdi se, da je še en fosil, Tiktaalik, med prehodno obliko med ribami z repom in tetrapodom. Ta organizem je verjetno naselil plitvo vodo.

Dobro oblikovane okončine so vidne na fosilih Acanthostega in Ichthyostega. Vendar se zdi, da pripadniki prvega rodu niso dovolj močni, da bi podprli celotno težo živali. V nasprotju s tem se zdi, da se Ichthyostega lahko giblje - čeprav se nerodno - v popolnoma kopenskih okoljih.

Prilagoditve za življenje na kopnem

Mehiški sivi volk

Premik prvih tetrapod iz vodnega okolja v kopensko vključuje vrsto korenitih sprememb glede pogojev, ki so jih morale te živali izkoristiti. Razlike med vodo in kopnim so več kot očitne, kot je koncentracija kisika.

Prvi tetrapodi so morali rešiti vrsto težav, med drugim: kako se gibati v okolju z nižjo gostoto? Kako dihati? Kako se razmnoževati zunaj vode? In končno, kako se spoprijeti z nihanji v okolju, ki niso so prisotni v vodi, kot so temperaturne razlike?

Spodaj bomo opisali, kako so tetrapodi rešili te težave in analizirali prilagoditve, ki so jim omogočile učinkovito kolonizacijo kopenskih ekosistemov:

Gibanje na zemlji

Kameleon

Voda je gosto okolje, ki zagotavlja zadostno podporo za gibanje. Vendar je kopensko okolje manj gosto in za gibanje potrebujejo specializirane strukture.

Prvi problem je bil rešen z razvojem članov, ki so dovoljevali gibanje živali po kopenskem okolju, in to je skupini dalo ime. Tetrapodi imajo koščeni endoskelet, ki tvori štiri okončine, zgrajene po načrtu pentadaktilije (pet prstov).

Dokazi kažejo, da so se okončine tetrapod razvile iz plavuti rib, skupaj s spremembami mišic, ki jih obdajajo, in tako omogočile živalim, da se dvignejo od tal in učinkovito hodijo.

Izmenjava plina

Če si predstavljamo prehod iz vode na kopno, je najbolj intuitivna težava vprašanje dihanja. V kopenskih okoljih je koncentracija kisika približno 20-krat večja kot v vodi.

Vodne živali imajo škrge, ki zelo dobro delujejo v vodi. Vendar pa se v kopenskih okoljih te strukture porušijo in ne morejo posredovati plinovitih izmenjav - ne glede na to, koliko kisika je na zemlji.

Zaradi tega imajo živi tetrapodi notranje organe, ki so odgovorni za posredovanje dihalnih procesov. Ti organi so znani kot pljuča in so prilagoditve za zemeljsko življenje.

Po drugi strani nekatere dvoživke lahko posredujejo pri izmenjavi plinov in uporabljajo svojo kožo kot edini dihalni organ, ki je zelo tanek in vlažen. V nasprotju z očmi, ki so jih razvili plazilci, ptice in sesalci, so zaščitni in jim omogočajo življenje v suhem okolju ter preprečujejo morebitno izsušitev.

Ptice in plazilci imajo dodatne prilagoditve, da preprečijo izsušitev. Ti vključujejo proizvodnjo poltrdnih odpadkov s sečno kislino kot dušikovimi odpadki. Ta funkcija zmanjšuje izgubo vode.

Razmnoževanje

V naravi je reprodukcija pojav, povezan z vodnim okoljem. Pravzaprav so dvoživke še vedno odvisne od vode, da bi se lahko razmnožile. Njihova jajca stanejo z membrano, ki je prepustna za vodo in bi se hitro izsušila, če bi bila izpostavljena suhemu okolju.

Prav tako se amfibijska jajca ne razvijejo v miniaturno različico oblike za odrasle. Razvoj se zgodi s pomočjo metamorfoze, kjer jajce rodi ličinko, ki je v večini primerov prilagojena vodnemu življenju in ima zunanje škrge.

V nasprotju s tem so preostale skupine tetrapod - plazilci, ptice in sesalci - razvile vrsto membran, ki ščitijo jajčece. Ta prilagoditev odpravlja odvisnost reprodukcije od vodnega okolja. Na ta način imajo omenjene skupine popolnoma prizemne življenjske cikle (z njihovimi posebnimi izjemami).

Spremembe v okolju

Vodni ekosistemi so glede na svoje okoljske značilnosti sorazmerno konstantni, zlasti temperaturni. To se ne dogaja na zemlji, kjer temperature nihajo čez dan in skozi vse leto.

Terapodi so to težavo rešili na dva različna načina. Ptice in sesalci so konvergentno razvili endotermijo. Ta postopek omogoča ohranjanje temperature okolja stabilno, zahvaljujoč nekaterim fiziološkim mehanizmom.

Ta lastnost pticam in sesalcem omogoča koloniziranje okolij z zelo nizkimi temperaturami.

Plazilci in dvoživke so problem rešili na drug način. Regulacija temperature ni notranja in je odvisna od vedenjskih ali etoloških prilagoditev za vzdrževanje ustrezne temperature.

Splošne značilnosti

Azijski slon

Za taksona Tetrapoda je značilna prisotnost štirih okončin, čeprav imajo nekateri njeni člani zmanjšane ali odsotne (kot so kače, cekeliji in kiti).

Formalno so tetrapodi opredeljeni s prisotnostjo kiridija, dobro opredeljenega mišičnega uda s prsti v terminalnem delu.

Opredelitev te skupine je bila predmet široke razprave med strokovnjaki. Nekateri avtorji dvomijo, da značilnosti "okončine s prsti" zadostujejo za opredelitev vseh tetrapod.

Nato bomo opisali najbolj izjemne značilnosti živih predstavnikov skupine: dvoživke, plazilci, ptice in sesalci.

Taksonomija

• Superkingdom: Eukaryota.
• Kraljestvo Animalia.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Vrhunsko: Deuterostomija.
• Roba: Chordata.
• Subphylum: Vertebrata.
• Infrafil: Gnathostomata.
• Superklas: Tetrapoda.

Razvrstitev

Zgodovinsko so tetrapod razvrstili v štiri razrede: Amfibija, Reptilia, Aves in Mammalia.

Dvoživke

Dvoživke so živali s štirimi okončinami, čeprav se v nekaterih skupinah lahko izgubijo. Koža je mehka in prepustna za vodo. Njihov življenjski cikel vključuje faze vodnih ličink, odrasle faze pa živijo v kopenskih okoljih.

Lahko dihajo skozi pljuča, nekatere izjeme pa to storijo skozi kožo. Primeri dvoživk so žabe, krastače, salamanderji in manj znani ceciliji.

Plazilci

Plazilci, tako kot dvoživke, imajo običajno štiri okončine, v nekaterih skupinah pa so jih zmanjšali ali izgubili. Koža je debela in imajo luske. Respiracija se pojavi skozi pljuča. Jajca imajo pokrov in zahvaljujoč temu je razmnoževanje neodvisno od vode.

Plazilci vključujejo želve, kuščarje in podobno, kače, tuatare, krokodile in zdaj že izumrle dinozavre.

Plazilci v luči kladizma niso naravna skupina, saj so parafiletni. Slednji izraz se nanaša na skupine, ki ne vsebujejo vseh potomcev najnovejšega skupnega prednika. Pri plazilcih je skupina, ki jo pustimo, razred Aves.

Ptice

Najbolj značilna značilnost ptic je sprememba njihovih zgornjih okončin v specializiranih strukturah za let. Pokrov je pokrit z različnimi vrstami perja.

Imajo pljuča kot strukturo za izmenjavo plina, ki so bila spremenjena tako, da je let učinkovit - ne pozabite, da je let z metaboličnega vidika izjemno zahtevna dejavnost. Poleg tega so sposobni uravnavati telesno temperaturo (endotermi).

Sesalci

Sesalci sestavljajo zelo heterogen razred glede na obliko in način življenja svojih članov. Uspeli so kolonizirati kopenska, vodna in celo zračna okolja.

Zanje je značilna predvsem prisotnost mlečnih žlez in las. Večina sesalcev ima štiri okončine, čeprav je v nekaterih skupinah močno zmanjšana, kot pri vodnih oblikah (kitovi).

Tako kot ptice so tudi endotermični organizmi, čeprav sta obe značilnosti obe skupini razvili neodvisno.

Velika večina je živahnih, kar pomeni, da rodijo aktivno mladiče, namesto da bi odložili jajca.

Reference

1. Clack, JA (2012). Pridobivanje: nastanek in razvoj tetrapod. Indiana University Press.
2. Curtis, H., in Barnes, NS (1994). Povabilo k biologiji. Macmillan.
3. Hall, BK (ur.). (2012). Homologija: Hierarhična osnova primerjalne biologije. Akademski tisk.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrirana načela zoologije. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Vretenčarji: primerjalna anatomija, funkcija, evolucija. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000). Napredna biologija. Oxford University Press.
7. Losos, JB (2013). Princeton vodnik k evoluciji. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Tetrapodne poti iz zgodnjega srednjeveškega obdobja na Poljskem. Narava, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ in Caldwell, JP (2013). Herpetologija: uvodna biologija dvoživk in plazilcev. Akademski tisk.