TETÁPLÁBAK: EVOLÚCIÓ, JELLEMZŐK, OSZTÁLYOZÁS - BIOLÓGIA - 2025

A tetrapódok (Tetrapoda görögül "négy láb") négy végtaggal rendelkeznek, bár néhány tag elvesztette őket. Jelenlegi képviselői kétéltűek, szauropsids és emlősök.

Ez a csoport körülbelül 400 millió évvel ezelőtt, a devoni periódusban alakult ki, lebenyujjú halból. A fosszilis nyilvántartás egy sor kihalt képviselővel rendelkezik, amelyek a vízről a földre történő átmenetet adják.

Forrás: A gép nem olvasható. Mateuszica ~ commonswiki feltételezve (szerzői jogi igények alapján)., a Wikimedia Commonson keresztül

A környezeti változás elsősorban a mozgás, a légzés, a szaporodás és a hőmérséklet-szabályozás alkalmazkodásának fejlődéséhez vezetett.

Származás és fejlődés

A bizonyítékok szerint az első tetrapódok a devoni végén jelennek meg, körülbelül 400 millió évvel ezelőtt. Így a földi környezet gyarmatosítása akkor történt, amikor a nagy Pangea-kontinenst két részre osztották: Laurasia és Gondwana.

Az első tetrapódok úgy gondolják, hogy azok a vízi formák, amelyek a végső végtagjaikkal a földön mozoghatnak, és a sekély vizekbe navigálhatnak.

Ez az esemény egy kiterjedt sugárzás kezdetét jelölte, amely teljesen szárazföldi formákból származik, és olyan végtagokkal, amelyek elegendő támogatást nyújtottak a földi mozgáshoz.

Honnan származnak a tetrapódok?

A tetrapódok tagjai egy ősi vízi formaból származtak. Bár úgy tűnik, hogy a halak nem szorosan kapcsolódnak a tetrapódok illesztett végtagjaihoz, a mélyebb pillantás világossá teszi a homológ kapcsolatokat.

Például az Eusthenopteron fosszilis alkarján egy alkar áll, amelyet két csont, a sugár és az ulna követ. Ezek az elemek egyértelműen homológok a modern tetrapódok végtagjaihoz. Ugyanígy, a megosztott elemek felismerésre kerülnek a csuklón.

Arra gondolunk, hogy az Eusthenopteron az uszonyokkal a víz környezetének aljára fröccsenhet. Ugyanakkor nem tudott "járni", mint egy kétéltű (ezt a következtetést a kövületek anatómiájának köszönhetően).

Úgy tűnik, hogy egy másik fosszilis anyag, a Tiktaalik illeszkedik a lebenyűs halak és a tetrapodák közötti átmeneti forma közé. Ez a szervezet valószínűleg sekély vízben lakott.

A jól kialakult végtagok nyilvánvalóak az Acanthostega és az Ichthyostega kövületekben. Az első nemzetség tagjai azonban úgy tűnik, hogy nem elég erősek az állat teljes súlyának megtartásához. Ezzel szemben úgy tűnik, hogy az Ichthyostega teljesen földi környezetben képes mozogni - bár ügyetlenül -.

Adapciók a szárazföldi élethez

Mexikói szürke farkas

Az első tetrapódoknak a vízi környezetből a földi környezetbe történő mozgatása számos radikális változást von maga után annak körülményei szempontjából, amelyeket ezen állatoknak ki kellett használniuk. A víz és a talaj közötti különbségek több mint nyilvánvalóak, mint például az oxigén koncentrációja.

Az első tetrapódoknak egy sor problémát kellett megoldaniuk, többek között: hogyan lehet mozogni egy alacsonyabb sűrűségű környezetben? Hogyan kell lélegezni? Hogyan szaporodhatunk a vízen kívül? És végül, hogyan kell kezelni a környezet olyan ingadozásait, amelyek nem vannak-e a vízben, például hőmérsékleti ingadozások?

Az alábbiakban azt írjuk le, hogy a tetrapódok hogyan oldották meg ezeket a nehézségeket, elemezve azokat a adaptációkat, amelyek lehetővé tették számukra a szárazföldi ökoszisztémák hatékony kolonizálását:

Mozgás a földön

Kaméleon

A víz sűrű környezet, amely elegendő támogatást nyújt a mozgáshoz. A szárazföldi környezet azonban kevésbé sűrű, és a mozgáshoz speciális struktúrákat igényel.

Az első problémát azon tagok kialakításával oldották meg, amelyek lehetővé tették az állatok földi környezetben történő mozgását, és a csoport nevét adták. A testlábak csontos endoszkeletonnal rendelkeznek, amely négy végtagot képez a pentatadaktikus terv szerint (öt ujj).

A bizonyítékok arra utalnak, hogy a tetrapod végtagok a halakból fejlődtek ki, valamint az őket körülvevő izmok módosításai, lehetővé téve az állatnak, hogy felkeljen a földről és hatékonyan járjon.

Gázcsere

Ha elképzeljük a vízről a földre történő áthaladást, akkor a legintuitívebb probléma a légzés kérdése. Földi környezetben az oxigénkoncentráció körülbelül húszszor nagyobb, mint a vízben.

A vízi állatoknak olyan kopoltyújai vannak, amelyek a vízben nagyon jól működnek. Földi környezetben azonban ezek a struktúrák összeomlanak, és nem képesek közvetíteni a gáznemű cserét - függetlenül attól, hogy mennyire bőséges az oxigén a földön.

Ezért az élő tetrapódoknak belső szervei vannak, amelyek felelősek a légzési folyamatok közvetítéséért. Ezeket a szerveket tüdőnek nevezik, és a földi élethez való alkalmazkodásmódok.

Egyes kétéltűek viszont közvetítik a gázcserét, miközben a bőrüket képezik az egyetlen légzőszervnek, amely nagyon vékony és nedves. A hüllők, madarak és emlősök által kifejlesztett integrációkkal ellentétben, amelyek védenek és lehetővé teszik számukra, hogy száraz környezetben éljenek, meggátolva a potenciális kiszáradást.

A madarak és a hüllők további kiigazításokat mutatnak a kiszáradás megelőzése érdekében. Ezek félszilárd hulladékok előállítását foglalják magukban, amelyekben húgysavat tartalmaz nitrogénhulladék. Ez a szolgáltatás csökkenti a vízveszteséget.

Reprodukció

Az ősök számára a szaporodás a vízi környezethez kapcsolódó jelenség. Valójában a kétéltűek továbbra is a víztől függenek a szaporodáshoz. Tojásuk vízig áteresztő membránnal jár, amelyek száraz környezetnek való kitettség esetén gyorsan kiszáradnak.

Ezenkívül a kétéltű tojások nem alakulnak ki a felnőtt alak miniatűr változatává. A fejlődés metamorfózis útján alakul ki, ahol a tojás lárvát generál, amely a legtöbb esetben a vízi élővilághoz alkalmazkodik, és külső kopoltyúkkal rendelkezik.

Ezzel szemben a tetrapódok fennmaradó csoportjai - hüllők, madarak és emlősök - a tojást védő membránok sorozatát fejlesztették ki. Ez az alkalmazkodás kiküszöböli a szaporodás függőségét a vízi környezettől. Ilyen módon az említett csoportok teljes földi életciklusúak (különös kivételekkel).

Környezeti változások

A vízi ökoszisztémák viszonylag állandóak környezeti jellemzőik, különösen a hőmérséklet szempontjából. Ez nem történik meg a földön, ahol a hőmérséklet ingadozik a nap folyamán, és egész évben.

A tetrapódok ezt a problémát kétféle módon oldották meg. A madarak és az emlősök endotermiája konvergensen fejlődött ki. Ez a folyamat lehetővé teszi a környezeti hőmérséklet stabilitását bizonyos fiziológiai mechanizmusoknak köszönhetően.

Ez a tulajdonság lehetővé teszi a madarak és emlősök számára, hogy nagyon alacsony hőmérsékleti körülmények között gyarmatosítsanak.

A hüllők és kétéltűek más módon oldották meg a problémát. A hőmérséklet-szabályozás nem belső, és a megfelelő hőmérséklet fenntartásához viselkedési vagy etológiai alkalmazkodástól függ.

Általános tulajdonságok

Ázsiai elefánt

A Tetrapoda taxont négy végtag jelenléte jellemzi, bár néhány tagja csökkent vagy hiányzik (például kígyók, caeciliaiak és bálnák).

A tetrapódokat formálisan a quiridium jelenléte határozza meg, amely egy jól meghatározott izmos végtag, ujjakkal a végső részben.

A csoport meghatározása a szakértők körében széles körű vita tárgyát képezte. Egyes szerzők kétségbe vonják, hogy az „ujjakkal végtelenített” tulajdonság elegendő-e az összes tetrapód meghatározásához.

Az alábbiakban leírjuk a csoport élő képviselőinek legkiemelkedőbb tulajdonságait: kétéltűek, hüllők, madarak és emlősök.

taxonómia

• Superkingdom: Eukaryota.
• Animalia Királyság.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Szuperfilikus: Deuterostomia.
• Szél: Chordata.
• Subphylum: Vertebrata.
• Infravörös menedék: Gnathostomata.
• Szuper osztály: Tetrapoda.

Osztályozás

A tetrapodákat történelmileg négy osztályba sorolták: kétéltűek, reptilia, avák és emlősök.

kétéltűek

A kétéltű állatok négy végtaggal rendelkeznek, bár egyes csoportokban elveszhetnek. A bőr puha és vízáteresztő. Életciklusuk a vízi lárvák stádiumait foglalja magában, a felnőtt stádiumok pedig szárazföldi környezetben élnek.

A tüdőn keresztül tudnak lélegezni, és néhány kivétel a bőrön keresztül. Kétéltűek például a békák, varangyok, szalamandrák és a kevésbé ismert caeciliaiak.

hüllők

A hüllőknek, mint például a kétéltűeknek, általában négy végtagja van, de néhány csoportban csökkent vagy elveszett. A bőr vastag és mérlegük van. A légzés a tüdőn keresztül történik. A tojásoknak borítója van, és ennek köszönhetően a szaporodás független a víztől.

A hüllők körébe tartoznak a teknősök, a gyíkok és hasonlók, a kígyók, a tatárok, a krokodilok és a ma már kihalt dinoszauruszok.

A kladizmus fényében a hüllők nem természetes csoport, mivel parafletikusak. Ez utóbbi kifejezés olyan csoportokra utal, amelyek nem tartalmazzák a legutóbbi közös ős leszármazottait. Hüllők esetében az a csoport, amelyet kimaradnak, az Aves osztály.

Madarak

A madarak legjellemzőbb jellemzője a felső végtagok módosítása speciális repülési struktúrákban. A szövetet különféle típusú tollak borítják.

Tüdőjük van a gázcsere szerkezetében, és ezeket úgy módosították, hogy a repülés hatékony legyen - ne feledje, hogy a repülés anyagcsere szempontjából rendkívül igényes tevékenység. Ezen felül képesek a testhőmérsékletet (endotermák) szabályozni.

emlősök

Az emlősök nagyon heterogén osztályt képviselnek tagjai életformája és életmódja szempontjából. Sikerült kolonizálni a szárazföldi, vízi és akár a légi környezeteket is.

Elsősorban az emlőmirigyek és a haj jelenléte jellemzi. A legtöbb emlősnek négy végtagja van, bár egyes csoportokban ezek erősen csökkent, mint a vízi formák (cetfélék) esetében.

Mint a madarak, ezek endoterm organizmusok, bár ezt a tulajdonságot mindkét csoport fejlesztette ki egymástól függetlenül.

A túlnyomó többség életképes, ami azt jelenti, hogy aktív fiatalon születnek, ahelyett, hogy tojást tojnának.

Irodalom

1. Clack, JA (2012). Gyorsulás: a tetrapódok származása és alakulása. Indiana University Press.
2. Curtis, H. és Barnes, NS (1994). Meghívás a biológiára. Macmillan.
3. Hall, BK (Szerkesztő). (2012). Homológia: Az összehasonlító biológia hierarchikus alapja. Academic Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, és Garrison, C. (2001). Az állattan integrált alapelvei. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Gerinces: összehasonlító anatómia, funkció, evolúció. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000). Fejlett biológia. Oxford University Press.
7. Losos, JB (2013). A Princeton útmutatása az evolúcióhoz. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., és Ahlberg, PE (2010). Tetrapod pályák Lengyelország korai közép-devoni időszakából. Nature, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ és Caldwell, JP (2013). Herpetológia: kétéltűek és hüllők bevezető biológiája. Tudományos sajtó.