29.3A: Характеристика та еволюція земноводних
Як і чотириногі, більшість земноводних характеризуються чотирма добре розвиненими кінцівками. Деякі види саламандр і всі цеціліани функціонально безкінцівки; їх кінцівки рустигіальні. Важливою характеристикою існуючих земноводних є волога проникна шкіра, яка досягається за допомогою слизових залоз, які підтримують шкіру вологою; таким чином, через неї може відбуватися обмін кисню та вуглекислого газу з навколишнім середовищем (шкірне дихання). Додаткові характеристики земноводних включають в себе зубці (зуби, у яких кальциновані корінь і коронка, розділені зоною некальцинованої тканини) і сосочок амфібіорум і сосочок basilaris (структури внутрішнього вуха, чутливі до частот нижче і вище 10,00 герц відповідно) . Амфібії також мають вушну оперкулу, яка є додатковою кісткою у вусі, яка передає звуки у внутрішнє вухо. Всі дійшли до наших днів дорослі земноводні м’ясоїдні. Деякі наземні земноводні мають липкий язик, який використовується для захоплення видобутку.
Еволюція земноводних
Запис викопних копалин дає докази перших чотириногих: нині вимерлих видів земноводних, що датуються майже 400 мільйонами років тому. Еволюція чотириногих з риб представляла значну зміну плану тіла від одного, придатного для організмів, які дихали і плавали у воді, до організмів, які дихали повітрям і рухалися на сушу. Ці зміни відбулися протягом 50 мільйонів років протягом девонського періоду. Один з найбільш ранніх відомих чотириногих – з роду Acanthostega. Акантостега була водною; скам’янілості показують, що вона мала зябра, схожі на риб. Однак він також мав чотири кінцівки, зі скелетною структурою кінцівок, виявленими у сучасних чотириногих, включаючи земноводних. Тому вважається, що Акантостега мешкав на мілководді і був проміжною формою між частково-ребристими рибами і ранніми, повністю наземними чотириногими. Що передувало Акантостега?
У 2006 році дослідники опублікували новину про своє відкриття викопного «тетрапод-подібної риби», Tiktaalik roseae, яка, здається, є проміжною формою між рибами, що мають плавники та чотириногі, що мають кінцівки. Tiktaalik, ймовірно, жив у мілководді близько 375 мільйонів років тому.
Малюнок \(\PageIndex\) : Tiktaalik roseae: Нещодавнє відкриття викопних троянд Tiktaalik свідчить про наявність тваринного проміжного продукту до ребристих риб і ногих тетраподів.
Ранні чотириногі, які переїхали на землю, мали доступ до нових джерел поживних речовин та відносно небагатьох хижаків. Це призвело до широкого поширення чотириногих в ранній кам’янокам’яний період: іноді називають «Епохом земноводних».
Модерн
29.3: Земноводні
Земноводні – хребетні чотириногі. Амфібія включає жаби, саламандри та цециліани. Термін амфібія вільно перекладається з грецької як «подвійне життя», що є посиланням на метаморфозу, яку зазнають багато жаб та саламандр, та їх суміш водного та наземного середовища у своєму життєвому циклі. Земноводні еволюціонували в девонський період і були самими ранніми наземними чотириногими.
Посилання на навчання
Перегляньте цю серію відео про планету тварин про еволюцію тетрапод:
характеристика земноводних
Як і чотириногі, більшість земноводних характеризуються чотирма добре розвиненими кінцівками. Деякі види саламандр і всі цеціліани функціонально безкінцівки; їх кінцівки рустигіальні. Важливою характеристикою існуючих земноводних є волога проникна шкіра, яка досягається за допомогою слизових залоз, які підтримують шкіру вологою; таким чином, через неї може відбуватися обмін кисню та вуглекислого газу з навколишнім середовищем ( шкірне дихання ). Додаткові характеристики земноводних включають зубки-зуби, в яких кальциновані корінь і коронка, розділені зоною некальцинованої тканини, і сосочок амфібіором і papilla basilaris, структури внутрішнього вуха, чутливі до частот нижче і вище 10,00 герц відповідно. Амфібії також мають вушну оперкулу, яка є додатковою кісткою у вусі, яка передає звуки у внутрішнє вухо. Всі дійшли до наших днів дорослі земноводні м’ясоїдні, а деякі наземні земноводні мають липкий язик, який використовується для захоплення здобичі.
Еволюція земноводних
Запис викопних копалин дає докази перших чотириногих: нині вимерлих видів земноводних, що датуються майже 400 мільйонами років тому. Еволюція чотириногих з риб представляла значну зміну плану тіла від одного, придатного для організмів, які дихали і плавали у воді, до організмів, які дихали повітрям і рухалися на землю; ці зміни відбулися протягом 50 мільйонів років протягом девонського періоду. Один з найбільш ранніх відомих чотириногих – з роду Acanthostega . Акантостега була водною; скам’янілості показують, що вона мала зябра, схожі на риб. Однак він також мав чотири кінцівки, зі скелетною структурою кінцівок, виявленими у сучасних чотириногих, включаючи земноводних. Тому вважається, що Акантостега мешкав на мілководді і був проміжною формою між частково-ребристими рибами і ранніми, повністю наземними чотириногими. Що передувало Акантостега?
У 2006 році дослідники опублікували новину про своє відкриття викопного «тетрапод, як риба», Tiktaalik roseae, яка, здається, є проміжною формою між рибами, що мають плавники та чотириногі, що мають кінцівки (рис.
Перегляд Річка монстрів: Риба зі зброєю і руками? подивитися відео про надзвичайно великий вид саламандри.
Анура: Жаби
Жаби – земноводні, які належать до загону Анура (рис. \(\PageIndex\) ). Анурани є одними з найрізноманітніших груп хребетних, приблизно 5 965 видів, які зустрічаються на всіх континентах, крім Антарктиди. Анурани мають план тіла, який є більш спеціалізованим для руху. Дорослі жаби використовують задні кінцівки, щоб стрибати на суші. Жаби мають ряд модифікацій, що дозволяють їм уникати хижаків, включаючи шкіру, яка виконує роль камуфляжу. Багато видів жаб і саламандр також виділяють захисні хімічні речовини з залоз в шкірі, отруйних для хижаків.
Малюнок \(\PageIndex\) : Австралійська зелена деревна жаба – нічний хижак, який мешкає в навісах дерев поблизу джерела води.
Яйця жаби запліднюються зовні, і, як і інші земноводні, жаби взагалі відкладають свої ікри у вологому середовищі. Необхідне вологе середовище, оскільки яйцям не вистачає шкаралупи і, таким чином, швидко зневоднюється в сухих середовищах. Жаби демонструють велику різноманітність батьківської поведінки, деякі види відкладають багато яєць і виявляють мало батьківського піклування, до видів, які несуть яєць та пуголовків на задніх ногах або спині. Життєвий цикл жаб, як і інших земноводних, складається з двох різних стадій: личинкової стадії з подальшою метаморфозою в стадію дорослої людини. Личинкова стадія жаби, пуголовка , часто є травоїдною твариною, що годує фільтром. Пуголовки зазвичай мають зябра, бічну лінійну систему, довгоребристі хвости, відсутні кінцівки. В кінці стадії пуголовка жаби піддаються метаморфозу в дорослу форму (рис. \(\PageIndex\) ). Під час цієї стадії зникають зябра, хвіст, система бічних ліній, розвиваються чотири кінцівки. Щелепи стають більшими і підходять для м’ясоїдного годування, а травна система перетворюється в типову коротку кишку хижака. Також розвиваються барабанна перетинка і повітряно-дихальні легені. Ці зміни під час метаморфози дозволяють личинкам переміститися на землю в стадії дорослої особини.
Малюнок \(\PageIndex\) : Юнацька жаба перетворюється в жабу. Тут у жаби почали розвиватися кінцівки, але її пуголовковий хвіст все ще кидається в очі.
Апода: Цецилійці
За оцінками, 185 видів включають цециліан , групу земноводних, які належать до загону Апода. Хоча вони і є хребетними, повна відсутність кінцівок призводить до їх схожості з дощовими черв’яками за зовнішнім виглядом. Вони пристосовані для заривання грунту або водного способу життя, і вони майже сліпі. Ці тварини водяться в тропіках Південної Америки, Африки, Південної Азії. У них є рустигіальні кінцівки, свідчення того, що вони еволюціонували від ногого предка.
Еволюційний зв’язок: палеозойська ера та еволюція хребетних
Клімат і географія Землі сильно відрізнялися під час палеозойської ери, коли виникли хребетні, в порівнянні з сьогоднішнім днем. Палеозой охопив приблизно від 542 до 251 мільйонів років тому. Сухопутні маси на Землі сильно відрізнялися від сучасних. Лаурентія і Гондвана були материками, розташованими поблизу екватора, які заглиблювали більшу частину поточних суші в іншій конфігурації (рис. \(\PageIndex\) ). У цей час рівень моря був дуже високим, ймовірно, на рівні, який не був досягнутий з тих пір. У міру просування палеозоя зледеніння створювали прохолодний глобальний клімат, але умови прогрівалися ближче до кінця першої половини палеозоя. Протягом другої половини палеозоя сухопутні маси почали рухатися разом, з початковим утворенням великого північного блоку під назвою Лавразия. Це містило частини того, що зараз є Північною Америкою, поряд з Гренландією, частинами Європи та Сибіру. Зрештою, утворився єдиний суперконтинент, який отримав назву Пангея, починаючи в останній третині палеозоя. Зледеніння тоді почали впливати на клімат Пангеї, впливаючи на розподіл життя хребетних.
Малюнок \(\PageIndex\) : Під час палеозойської ери, близько 550 мільйонів років тому, утворився континент Гондвана. І Гондвана, і материк Лаврентія розташовувалися поблизу екватора.
Під час раннього палеозою кількість вуглекислого газу в атмосфері було набагато більше, ніж сьогодні. Це, можливо, почало змінюватися пізніше, оскільки наземні рослини стали більш поширеними. Коли коріння наземних рослин почали проникати в скелю і почав утворюватися грунт, вуглекислий газ витягувався з атмосфери і потрапив у пастку в скелі. Це зменшило рівень вуглекислого газу та підвищило рівень кисню в атмосфері, так що до кінця палеозою атмосферні умови були подібними до сучасних.
Оскільки рослини стали більш поширеними через другу половину палеозою, почав з’являтися мікроклімат і екосистеми почали змінюватися. Оскільки рослини та екосистеми продовжували рости і ускладнюватися, хребетні переїжджали з води на сушу. Наявність берегової рослинності, можливо, сприяло переміщенню хребетних на сушу. Одна з гіпотез говорить про те, що плавники водних хребетних використовувалися для маневру через цю рослинність, забезпечуючи попередник руху плавників по суші і розвитку кінцівок. Пізній палеозой був часом диверсифікації хребетних, оскільки з’явилися амніоти і стали двома різними лініями, які породили, з одного боку, ссавців, а з іншого боку, рептилій та птахів. Багато морських хребетних вимерли ближче до кінця девонського періоду, який закінчився близько 360 мільйонів років тому, і морські і наземні хребетні були знищені масовим вимиранням в ранньому пермському періоді близько 250 мільйонів років тому.
Посилання на навчання
Перегляд Палеогеографія Землі: континентальні рухи через час, щоб побачити зміни на Землі, коли життя еволюціонувало.
Резюме
Як чотириногі, більшість земноводних характеризуються чотирма добре розвиненими кінцівками, хоча деякі види саламандр і всі цеціліани безкінцівки. Найважливішою характеристикою дійшли до наших днів земноводних є волога проникна шкіра, яка використовується для шкірного дихання. Викопний запис дає докази видів земноводних, нині вимерлих, які виникли понад 400 мільйонів років тому як перші чотириногі. Амфібії можна розділити на три клади: саламандри (Urodela), жаби (Anura), і цеціліани (Apoda). Життєвий цикл жаб, як і більшість земноводних, складається з двох різних стадій: личинкової стадії і метаморфози в стадію дорослого. Деякі види у всіх порядках обходять вільноживучу личинкову стадію.
Виноски
- 1 Даешлер, Е.Б., Шубін, Н.Х., і Дженкінс, Ф.Дж. «Девонська тетрапод-подібна риба та еволюція плану тіла тетрапод,» Природа 440 (2006): 757—763, дої:10.1038/nature04639, http://www.nature.com/nature/journal/v440/n7085/abs/nature04639.html.
Глосарій
Аканхостега один з найбільш ранніх відомих чотириногих Амфібія жаби, саламандри та цецилії Анура жаби Апода Цециліани Цецилія безнога земноводна, яка належить до кладу Apoda шкірне дихання газообмін через шкіру жаба безхвостова амфібія, яка належить до кладу Анура саламандра хвостатий земноводний, що відноситься до кладу Уродела пуголовок личинкова стадія жаби Уродела саламандри