วิวัฒนาการลักษณะและอนุกรมวิธานของ Tetrapods

tetrapods (Tetrapoda ในภาษากรีก "สี่ขา") รวมถึงสัตว์ที่มีสี่ขาแม้ว่าสมาชิกบางคนจะสูญเสียพวกเขา ตัวแทนปัจจุบันของพวกเขาคือสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ, sauropsids และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม.

กลุ่มนี้มีวิวัฒนาการประมาณ 400 ล้านปีมาแล้วในยุคดีโวเนียนจากปลาปักเป้าห้อยเป็นตุ้ม บันทึกซากดึกดำบรรพ์นั้นมีตัวแทนที่สูญพันธุ์ไปแล้วซึ่งให้แสงสว่างกับการเปลี่ยนแปลงจากน้ำสู่ดิน.

การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมนี้นำไปสู่การพัฒนาของการปรับตัวสำหรับการเคลื่อนไหวการหายใจการสืบพันธุ์และการควบคุมอุณหภูมิ.

ดัชนี

• 1 กำเนิดและวิวัฒนาการ
  • 1.1 tetrapod มาจากไหน?
• 2 การดัดแปลงเพื่อชีวิตบนโลก
  • 2.1 Locomotion บนโลก
  • 2.2 การแลกเปลี่ยนก๊าซ
  • 2.3 การสืบพันธุ์
  • 2.4 การเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อม
• 3 ลักษณะทั่วไป
• 4 อนุกรมวิธาน
• 5 การจำแนกประเภท
  • 5.1 สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ
  • 5.2 สัตว์เลื้อยคลาน
  • 5.3 นก
  • 5.4 สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
• 6 อ้างอิง

กำเนิดและวิวัฒนาการ

จากหลักฐานพบว่า tetrapods ตัวแรกปรากฏขึ้นที่ส่วนท้ายของ Devonian ประมาณ 400 ล้านปีก่อน ดังนั้นการล่าอาณานิคมของสภาพแวดล้อมทางบกจึงเกิดขึ้นเมื่อทวีปใหญ่ของ Pangaea แบ่งออกเป็นสองส่วน: Laurasia และ Gondwana.

เป็นที่เชื่อกันว่า tetrapods แรกเป็นรูปแบบน้ำที่สามารถใช้สมาชิกนกของพวกเขาเพื่อย้ายบนพื้นดินและนำทางไปยังน้ำตื้น.

เหตุการณ์นี้เป็นจุดเริ่มต้นของการแผ่รังสีที่กว้างขวางซึ่งเกิดขึ้นในรูปแบบพื้นโลกโดยสิ้นเชิงและมีแขนขาที่ให้การสนับสนุนเพียงพอที่จะอนุญาตให้มีการเคลื่อนที่ของบก.

tetrapod มาจากไหน??

สมาชิกของ tetrapods มาจากรูปแบบน้ำบรรพบุรุษ แม้ว่าครีบของปลาดูเหมือนจะไม่ใกล้เคียงกับสมาชิกที่พูดชัดแจ้งของ tetrapods แต่การมองเห็นที่ลึกลงไปก็ทำให้ชัดเจนในความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกัน.

ตัวอย่างเช่นฟอสซิล Eusthenopteron มันมีปลายแขนที่เกิดขึ้นจากกระดูกต้นแขนรองกระดูกตามด้วยสองรัศมีและท่อนกระดูก องค์ประกอบเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับแขนขาของ tetrapods ในปัจจุบันอย่างชัดเจน ในทำนองเดียวกันพวกเขาสามารถรับรู้องค์ประกอบที่ใช้ร่วมกันในข้อมือ.

มันเป็นที่คาดการณ์ว่า Eusthenopteron ฉันสามารถสาดที่ด้านล่างของสภาพแวดล้อมทางน้ำด้วยครีบของมัน อย่างไรก็ตามฉันไม่สามารถ "เดิน" เป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำได้ (การอนุมานนี้ทำขึ้นเพราะกายวิภาคของฟอสซิล).

ฟอสซิลอีกชนิดหนึ่ง, Tiktaalik, ดูเหมือนว่าจะพอดีระหว่างรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงระหว่างครีบห้อยเป็นตุ้มและ tetrapods สิ่งมีชีวิตนี้อาจอาศัยอยู่ในน้ำตื้น.

แขนขาที่อยู่ในรูปฟอสซิลนั้นชัดเจน Acanthostega และ Ichthyostega. อย่างไรก็ตามสมาชิกประเภทแรกดูเหมือนจะไม่แข็งแรงพอที่จะรักษาน้ำหนักเต็มของสัตว์ ในทางตรงกันข้าม, Ichthyostega ดูเหมือนว่าจะสามารถเคลื่อนย้าย - แม้ว่าจะมีความอึดอัดใจบางอย่าง - ในสภาพแวดล้อมบนพื้นดินที่สมบูรณ์.

การดัดแปลงเพื่อชีวิตบนโลกใบนี้

การเคลื่อนไหวของ tetrapods แรกจากสภาพแวดล้อมทางน้ำไปยังบกนั้นสมมติว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงตามเงื่อนไขที่สัตว์เหล่านี้ต้องระเบิด ความแตกต่างระหว่างน้ำกับพื้นดินนั้นชัดเจนกว่าเช่นความเข้มข้นของออกซิเจน.

tetrapods แรกต้องแก้ปัญหาข้อเสียหลายประการ ได้แก่ : วิธีการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า, วิธีหายใจ, วิธีการทำซ้ำนอกน้ำ, และในที่สุดวิธีจัดการกับความผันผวนของสิ่งแวดล้อมที่ไม่ได้ มีอยู่ในน้ำเช่นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ?

ต่อไปเราจะอธิบายวิธีการที่ tetrapods แก้ไขปัญหาเหล่านี้วิเคราะห์การดัดแปลงที่อนุญาตให้พวกมันตั้งรกรากในระบบนิเวศทางบกได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

การเคลื่อนที่บนโลก

น้ำเป็นสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นที่ให้การสนับสนุนการเคลื่อนที่อย่างเพียงพอ อย่างไรก็ตามสภาพแวดล้อมทางบกนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าและต้องการโครงสร้างพิเศษสำหรับการเคลื่อนที่.

ปัญหาแรกได้รับการแก้ไขด้วยการพัฒนาของสมาชิกที่อนุญาตให้มีการเคลื่อนไหวของสัตว์ในสภาพแวดล้อมภาคพื้นดินและทำให้ชื่อของกลุ่ม tetrapods มีโครงกระดูกที่สร้างสมาชิกสี่คนภายใต้แผนของ pentadactyly (ห้านิ้ว).

หลักฐานแสดงให้เห็นว่าสมาชิกของ tetrapods วิวัฒนาการมาจากครีบของปลาพร้อมกับการปรับเปลี่ยนของกล้ามเนื้อโดยรอบช่วยให้สัตว์ที่จะเพิ่มขึ้นจากพื้นดินและเดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

แลกเปลี่ยนแก๊ส

หากเรานึกถึงเส้นทางของน้ำสู่โลกปัญหาที่เข้าใจง่ายที่สุดคือเรื่องของการหายใจ ในสภาพแวดล้อมบกความเข้มข้นของออกซิเจนสูงกว่าในน้ำประมาณ 20 เท่า.

สัตว์น้ำมีเหงือกที่ทำงานได้ดีในน้ำ อย่างไรก็ตามในสภาพแวดล้อมภาคพื้นดินโครงสร้างเหล่านี้พังทลายและไม่สามารถเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซ - ไม่ว่าออกซิเจนบนโลกจะมีมากเพียงใด.

ด้วยเหตุนี้ tetrapod ที่มีชีวิตจึงมีอวัยวะภายในที่รับผิดชอบในการเป็นสื่อกลางในกระบวนการทางเดินหายใจ อวัยวะเหล่านี้เรียกว่าปอดและมีการปรับตัวเพื่อชีวิตบนบก.

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางคนสามารถเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซโดยใช้ผิวหนังเพียงอันเดียวซึ่งบางเบาและชื้นมากเป็นอวัยวะระบบทางเดินหายใจเพียงอย่างเดียว ตรงกันข้ามกับสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาโดยสัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งได้รับการปกป้องและอนุญาตให้พวกเขาอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แห้งป้องกันการผึ่งให้แห้ง.

นกและสัตว์เลื้อยคลานแสดงการดัดแปลงเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการผึ่งให้แห้ง เหล่านี้ประกอบด้วยการผลิตของเสียกึ่งของแข็งด้วยกรดยูริคเป็นขยะไนโตรเจน คุณสมบัตินี้ช่วยลดการสูญเสียน้ำ.

การทำสำเนา

ในอดีตการสืบพันธุ์เป็นปรากฏการณ์ที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมทางน้ำ ในความเป็นจริงสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำยังต้องพึ่งพาน้ำเพื่อให้สามารถสืบพันธุ์ได้ ไข่ของพวกเขาต้องเสียค่าใช้จ่ายด้วยเมมเบรนที่ซึมผ่านน้ำได้และจะแห้งเร็วหากสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่แห้ง.

นอกจากนี้ไข่ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำจะไม่พัฒนาเป็นแบบจำลองขนาดเล็กของร่างผู้ใหญ่ การพัฒนาเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงที่ไข่ทำให้ตัวอ่อนซึ่งในกรณีส่วนใหญ่ถูกปรับให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตในน้ำและแสดงให้เห็นเหงือกภายนอก.

ในทางตรงกันข้ามกลุ่ม tetrapods ที่เหลืออยู่ - สัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม - มีการพัฒนาเยื่อหุ้มเซลล์ที่ปกป้องไข่ การปรับตัวนี้ช่วยลดการพึ่งพาการทำสำเนาในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ด้วยวิธีนี้กลุ่มที่กล่าวถึงมีวัฏจักรชีวิตภาคพื้นดินทั้งหมด (โดยมีข้อยกเว้นเฉพาะ).

ความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อม

ระบบนิเวศทางน้ำค่อนข้างคงที่ในแง่ของลักษณะสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุณหภูมิ สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นบนโลกที่อุณหภูมิผันผวนตลอดทั้งวันและปี.

tetrapods แก้ปัญหานี้ได้สองวิธี นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพัฒนา endothermy บรรจบกัน กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถรักษาอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมให้คงที่ได้ด้วยกลไกทางสรีรวิทยา.

คุณลักษณะนี้ช่วยให้นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถตั้งอาณานิคมในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมาก.

สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำแก้ปัญหาได้ด้วยวิธีอื่น กฎระเบียบของอุณหภูมิไม่ได้อยู่ภายในและขึ้นอยู่กับการปรับพฤติกรรมหรือจริยธรรมเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เพียงพอ.

ลักษณะทั่วไป

แท็กซอน Tetrapoda มีลักษณะของการปรากฏตัวของสี่แขนขาแม้ว่าบางส่วนของสมาชิกได้ลดหรือขาด (เช่นงู, caecilians และปลาวาฬ).

อย่างเป็นทางการ, tetrapods ถูกกำหนดโดยการปรากฏตัวของ quiridio, กล้ามเนื้อแขนขาที่กำหนดไว้อย่างดีด้วยนิ้วมือในส่วนขั้ว.

คำจำกัดความของกลุ่มนี้เป็นหัวข้อถกเถียงกันอย่างกว้างขวางในหมู่ผู้เชี่ยวชาญ ผู้เขียนบางคนสงสัยว่าคุณสมบัติ "แขนขาด้วยนิ้วมือ" นั้นเพียงพอที่จะกำหนด tetrapod ทั้งหมดได้.

ต่อไปเราจะอธิบายคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของตัวแทนชีวิตของกลุ่ม: สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำสัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม.

อนุกรมวิธาน

• Superreino: Eukaryota.
• ราชอาณาจักร: Animalia.
• Subrein: Eumetazoa.
• Superfile: เฉลยธรรมบัญญัติ.
• ไฟลัม: ดาดา.
• Subphylum: Vertebrata.
• Infrafilo: Gnathostomata.
• Superclass: Tetrapoda.

การจัดหมวดหมู่

ในอดีต tetrapods ถูกจำแนกออกเป็นสี่ชั้น: Amphibia, Reptilia, Birds และ Mammalia.

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำเป็นสัตว์ที่มีสี่ขาแม้ว่าพวกมันจะหายไปในบางกลุ่ม ผิวหนังมีความอ่อนนุ่มและซึมลงสู่น้ำได้ วงจรชีวิตของมันรวมถึงระยะตัวอ่อนในน้ำและรัฐที่เป็นผู้ใหญ่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมภาคพื้นดิน.

พวกเขาสามารถหายใจผ่านปอดและข้อยกเว้นบางอย่างผ่านผิวหนัง ตัวอย่างของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ได้แก่ กบคางคกซาลาแมนเดอร์และ caecilians ที่รู้จักน้อยกว่า.

สัตว์เลื้อยคลาน

สัตว์เลื้อยคลานเช่นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำมักมีสมาชิกสี่คน แต่ในบางกลุ่มมีการลดหรือสูญหาย ผิวหนังมีความหนาและมีเกล็ด หายใจเกิดขึ้นผ่านปอด ไข่มีที่กำบังและด้วยเหตุนี้การสืบพันธุ์จึงไม่ขึ้นอยู่กับน้ำ.

สัตว์เลื้อยคลานรวมถึงเต่ากิ้งก่าและพันธมิตรงู tuataras จระเข้และไดโนเสาร์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว.

ในแง่ของลัทธิ cladism สัตว์เลื้อยคลานไม่ใช่กลุ่มตามธรรมชาติเนื่องจากเป็น paraphyletic คำหลังหมายถึงกลุ่มที่ไม่มีลูกหลานทั้งหมดของบรรพบุรุษร่วมกันล่าสุด ในกรณีของสัตว์เลื้อยคลานกลุ่มที่อยู่ด้านนอกคือคลาส Aves.

สัตว์ปีก

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของนกคือการปรับเปลี่ยนของแขนขาในโครงสร้างพิเศษสำหรับการบิน Tegument ปกคลุมด้วยขนนกประเภทต่าง ๆ.

พวกเขามีปอดเป็นโครงสร้างสำหรับการแลกเปลี่ยนก๊าซและสิ่งเหล่านี้ได้รับการแก้ไขเพื่อให้การบินมีประสิทธิภาพ - โปรดจำไว้ว่าการบินเป็นกิจกรรมที่มีความต้องการอย่างมากจากมุมมองของการเผาผลาญ นอกจากนี้พวกเขายังสามารถควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย (endotherms).

เลี้ยงลูกด้วยนม

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วยชั้นที่แตกต่างกันมากในแง่ของรูปแบบและวิถีชีวิตของสมาชิก พวกเขาได้จัดการเพื่อตั้งอาณานิคมในสภาพแวดล้อมทางบกทางน้ำและทางอากาศ.

พวกเขามีลักษณะหลักโดยการปรากฏตัวของต่อมน้ำนมและเส้นผม สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่มีสี่ขาแม้ว่าในบางกลุ่มจะลดลงอย่างมากเช่นในรูปแบบสัตว์น้ำ (cetaceans).

เช่นเดียวกับนกพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่ดูดความร้อนแม้ว่าคุณสมบัตินี้พัฒนาโดยทั้งสองกลุ่มอย่างอิสระ.

ส่วนใหญ่เป็น viviparous ซึ่งหมายความว่าพวกเขาให้กำเนิดชายหนุ่มที่กระตือรือร้นแทนที่จะวางไข่.

การอ้างอิง

1. Clack, J. A. (2012). ดึงดูดพื้น: แหล่งกำเนิดและวิวัฒนาการของ tetrapods. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอินเดียน่า.
2. Curtis, H. , & Barnes, N. S. (1994). ขอเชิญทางชีววิทยา. Macmillan.
3. Hall, B. K. (Ed.) (2012). Homology: พื้นฐานลำดับชั้นของชีววิทยาเปรียบเทียบ. สื่อวิชาการ.
4. Hickman, C. P. , Roberts, L.S. , Larson, A. , Ober, W.C. , & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการทางสัตววิทยา. McGraw-Hill.
5. Kardong, K. V. (2006). สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: กายวิภาคเปรียบเทียบฟังก์ชั่นวิวัฒนาการ. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000) ชีววิทยาขั้นสูง สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด.
7. Losos, J. B. (2013). คำแนะนำเกี่ยวกับวิวัฒนาการของพรินซ์ตัน. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน.
8. Niedźwiedzki, G. , Szrek, P. , Narkiewicz, K. , Narkiewicz, M. , & Ahlberg, P. E. (2010) ทางเดิน Tetrapod จากต้นยุคกลางดีโวเนียนของโปแลนด์. ธรรมชาติ, 463(7277), 43.
9. Vitt, L. J. , & Caldwell, J. P. (2013). Herpetology: ชีววิทยาเบื้องต้นของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลาน. สื่อวิชาการ.