Происхождение четвероногих животных от первых рыб тетрапод

Древние животные: характеристика класса земноводных

Земноводные — класс примитивных хордовых животных. Амфибии в эволюционной линейке находятся между водными и сухопутными существами, поскольку рождение и взросление осуществляется в воде, а зрелая жизнедеятельность — на суше. Во втором классе школы нас знакомят с земноводными животными. Список (2 класс, учебник «Окружающий мир») представителей класса амфибий: жабы, лягушки, тритоны и саламандры. К перечню нужно добавить червяг.

Наука классифицирует этих животных по отрядам:

  • лягушки и жабы — бесхвостые,
  • тритоны и саламандры — хвостатые,
  • червяги — безногие.

Сегодня известно 7711 видов класса земноводных, которые распространены на всех континентах, за исключением Антарктиды.

Возникновение и эволюция

В девонский период (400 млн лет назад) на земле сложились все условия для освоения суши рыбами. Жаркий и влажный климат, обилие кормовой базы позволили двоякодышащим животным выйти на берег. Позже они эволюционировали в ихтиостегиды, которые являются эволюционным звеном между кистеперыми рыбами и амфибиями.

На суше у животных происходит изменение плавников на лапы. Жабры исчезают и формируются легкие. Одновременно эволюционируют и другие системы организма, что окончательно приводит к появлению класса земноводных. В карбоне возникает древний подкласс лепоспондилов. В мезозой появляются амфибии. В процессе эволюции животные не раз возвращались в водную среду и теряли конечности. В результате этого и возникло такое разнообразие видов.

Общие характеристики и признаки

Все представители амфибий обладают тонкой и гладкой кожей, что способствует диффузии воздуха чрез кожный покров. Кожа земноводных состоит из кориума и поверхностного эпидермиса. Она имеет большое число желез, выделяющих слизь, способствующей самозащите и дыханию. Слизь может покрыть все тело. Организм состоит из головы, туловища, конечностей (нет у червяг) и, у некоторых представителей, хвоста (саламандры и тритоны). В зависимости от вида у животного насчитывается от семи до двухсот позвонков. Амфибии обладают сегментированными мышцами туловища.

Большинство представителей класса имеют легкие, но дышать могут и через кожу, а у головастиков есть жабры. Эти существа являются холоднокровными, имеют трехкамерное сердце, замкнутую кровеносную систему и 2 круга кровообращения. Все земноводные — хищники, которые питаются насекомыми и мальками. Пищу проглатывают целиком, поскольку зубы выполняют только хватательную функцию. Охотятся при помощи языка, которым выстреливают в жертву.

Развитая нервная система — результат выхода на сушу. Известен факт, что мозг земноводного в 4 раза больше, чем у рыб, у некоторых видов — в 10 раз. Глаза амфибий по строению близки к глазам рыб, но приспособлены для земной атмосферы и имеют отличия. У некоторых видов есть веко и цветное зрение. Они обладают развитым слуховым аппаратом.

Источник

Происхождение земноводных

Считается, что предпосылками для возникновения и формирования земноводных примерно 385 млн. лет тому назад (в середине девонского периода) послужили благоприятные климатические условия (тепло и влажность), а также наличие достаточного питания в виде уже сформировавшихся многочисленных мелких беспозвоночных животных.

А, кроме того, в тот период происходило вымывание в водоёмы большого количества органических остатков, в результате окисления которых, снижался уровень кислорода, растворенного в воде, что способствовало формированию у древних рыб изменений органов дыхания и их приспособлению к дыханию атмосферным воздухом.

происхождение земноводных

Таким образом, происхождение земноводных, т.е. переход водных позвоночных к наземному образу жизни сопровождался появлением органов дыхания, приспособленных для поглощения атмосферного воздуха, а также органов, способствующих передвижению по твёрдой поверхности. Т.е. жаберный аппарат заменился на лёгкие, а плавники – на пятипалые устойчивые конечности, служащие опорой для тела на суше.

В то же время происходило изменение и других органов, а также их систем: системы кровообращения, нервной системы и органов чувств. Основными прогрессивными эволюционными изменениями строения земноводных (ароморфозом) являются следующие: развитие лёгких, образование двух кругов кровообращения, появление трёхкамерного сердца, формирование пятипалых конечностей и образование среднего уха. Зачатки новых приспособлений можно наблюдать и у некоторых групп современных рыб.

происхождение земноводных

До настоящего времени в учёном мире о происхождении земноводных ведутся споры. Одни считают, что земноводные произошли от двух групп древних кистепёрых рыб – Porolepiformes и Osteolepiformes, большинство других приводит аргументы в пользу остеолепиформных кистёперых, но не исключает возможности, что при этом могли параллельно развиваться и эволюционировать несколько близкородственных филетических линий остеолепиформных рыб.

происхождение земноводных

Панцирноголовые земноводные — стегоцефалы

Эти же учёные предполагают, что параллельные линии позднее вымерли. Одним из особо эволюционировавших, т.е. видоизменившихся видов древних кистепёрых рыб, был Тиктаалик, который приобрёл целый ряд переходных признаков, сделавших его промежуточным видом между рыбами и земноводными.

Хочется перечислить эти признаки: подвижная, отделённая от пояса передних конечностей укороченная голова, напоминающая крокодилью, плечевые и локтевые суставы, видоизменённый плавник, позволявший ему приподниматься над грунтом и занимать разные фиксированные положения, не исключено, что и ходить по мелководью. Дышал Тиктаалик через ноздри, а воздух в лёгкие, возможно, нагнетал не жаберный аппарат, а щёчные помпы. Некоторые из таких эволюционных изменений характерны и для древней кистепёрой рыбы Пандерихтис.

происхождение земноводных

Происхождение земноводных: первые амфибии

Считается, что первые амфибии Ихтиостегиды (лат. Ichthyostegidae) появились в конце девонского периода в пресных водоёмах. Они образовали переходные формы, т.е. нечто среднее между древними кистепёрыми рыбами и ныне существующими — современными земноводными. Кожа этих древних существ была покрыта очень мелкой рыбьей чешуёй, а наряду с парными пятипалыми конечностями у них имелся обыкновенный рыбий хвост.

От жаберных крышек у них остались лишь рудименты, однако от рыб у них сохранился клейтрум (кость, относящаяся к спинному отделу и соединяющая плечевой пояс с черепом). Эти древние амфибии могли жить не только в пресной воде, но и на суше, а некоторые из них на сушу выползали лишь периодически.

происхождение земноводных

Обсуждая происхождение земноводных, нельзя не сказать о том, что позднее, в каменноугольном периоде образовался ряд ветвей, состоящих из многочисленных надотрядов и отрядов амфибий. Так, к примеру, надотряд Лабиринтодонтов был весьма разнообразен и просуществовал до конца триасового периода.

В карбонском периоде образовалась новая ветвь ранних земноводных — Лепоспондилыов (лат. Lepospondyli). Эти древние земноводные были приспособлены для жизни исключительно в воде и просуществовали примерно до середины пермского периода, дав начало современным отрядам амфибий – Безногим и Хвостатым.

Хочется отметить, что все земноводные, именуемые стегоцефалами (панцирно-головыми), которые появились в палеозое, вымерли уже в триаском периоде. Предполагается, что их первыми предками были костные рыбы, которые сочетали примитивные черты строения с более развитыми (современными).

происхождение земноводных

Рассматривая происхождение земноводных, хочется обратить ваше внимание на то, что более всего к панцирно-головым близки кистепёрые рыбы, поскольку они имели легочное дыхание и скелет, имеющий сходство со скелетами стегоцефалов (панцирно-головых).

По всей вероятности, девонский период, в котором образовались панцирно-головые, отличался сезонными засухами, в период которых многим рыбам жилось «несладко», поскольку вода обеднялась кислородом, а многочисленная разросшаяся водная растительность затрудняла их передвижения в воде.

происхождение земноводных

В такой ситуации дыхательные органы водных существ должны были видоизменяться и превращаться в легочные мешки. Вначале возникновения проблем с дыханием древние кистепёрые рыбы просто обязаны были для получения очередной порции кислорода подниматься на поверхность воды, а позднее в условиях пересыхания водоёмов они были вынуждены приспосабливаться и выходить на сушу. В противном случае, не приспособившиеся к новым условиям животные просто погибали.

Только те водные животные, которые смогли адаптироваться и приспособиться к дыханию атмосферным воздухом и чьи конечности видоизменились до такой степени, что стали способны передвигаться по суше, смогли пережить эти экстремальные условия, и в итоге превратиться в земноводных. В таких сложных условиях первые земноводные, получив новые, более совершенные конечности смогли перемещаться по суше от высохшего водоёма к другому водоёму, где ещё сохранялась вода.

происхождение земноводных

В то же время, те животные, которые были покрыты тяжёлой костной чешуёй (чешуйчатым панцирем) с трудом могли передвигаться по суше и, соответственно, чьё кожное дыхание было затруднено, были вынуждены редуцировать (воспроизвести) костный панцирь на поверхности своего тела.

У некоторых групп древних амфибий он сохранился лишь на брюхе. Надо сказать что панцирно-головые (стегоцефалы) сумели дожить только до начала мезозойской эры. Все современные, т.е. существующие ныне отряды земноводных сформировались лишь в конце мезозойского периода.

На этой ноте мы заканчиваем свой рассказ о происхождении земноводных. Хочется надеяться, что вам понравилась эта статья, и вы вернётесь на страницы сайта ещё, погрузившись за чтением в удивительный мир живой природы.

А подробнее, с интереснейшими представителями земноводных (амфибий), вас познакомят эти статьи:

Источник



Класс земноводные (амфибии)

Считается, что от древних каменно­угольных амфибий антракозавров (таких, как сеймурия, имевшая уже рептилийное строение челюсти и грудной клетки, пригодной для реберного дыхания, но еще не расставшаяся с водой — личинки ее так и оставались “головастиками” с наружными жабрами) происходит некий предполагаемый “общий предок пресмыкающихся”.

  1. Происхождение четвероногих животных (от первых рыб-тетрапод)
  2. Древние амфибии
  3. Антракозавры (амфибии, от которых произошли рептилии)
  4. Отряд безногие (Gymnophiona)
  5. Отряд хвостатые (Caudata) [саламандровые]
  6. Отряд бесхвостые (Anura) [лягушачьи]

Происхождение четвероногих животных (от первых рыб-тетрапод)

Древнейшие тетраподы жили не в пресных водах, а в соленых — значит их предков следует искать среди морских рыб. Уже в середине девона они достигли довольно большого разнообразия, а некоторые из них были гигантами. Отделение тетрапод произошло не позже 395 млн лет назад. Переходные группы наподобие Tiktaalik, Panderichthys, Livoniana, Elpistostege сосуществовали с тетраподами не меньше 18 млн лет.

Самые древние известные четвероногие — Elginerpeton, Ventastega, Acanthostega и Ichthyostega — найдены в породах возрастом 380–360 млн лет.

Считается, что около 380 млн лет назад в эстуарных и болотистых ландшафтах, богатых растительностью, сложились условия, благоприятствующие выходу рыб на сушу. Предположительно, развитие древесной растительности 380 млн лет назад должно было, во-первых, изменить речные и эстуарные ландшафты, во-вторых — создать богатый пищевой ресурс для четвероногих пионеров суши.

Считается, что первые тетраподы произошли от лопастепёрых рыб (Sarcopterygii), пройдя переходную стадию четвероногоподобных существ, которую называют elpistostegid. Они имели парные плавники и могли довольно сносно, но ограниченно ползать. К группе elpistostegid в частности относится Tiktaalik Roseae, живший на Земле около 375 миллионов лет назад. У Tiktaalik были жабры, как у рыб, и лёгкие, присущие наземным животным, а также кое-какие переходные черты, например кистевой сустав, соединённый с плавником. Однако у этого звена отсутствовали лапы — четвероногим Tiktaalik не был.

Первые четвероногие должны были приобрести не только удобные для хождения лапы с пальцами, но и пояса конечностей, с помощью которых можно было приподнять тело над поверхностью субстрата. Кроме того, им понадобилось изменить механизм глотания. Также должна была развиться способность поворачивать голову. У рыб голова практически не движется относительно туловища, поскольку в воде можно быстро и легко разввернуться целиком — в поисках еды, или озираясь на противника. На суше лучше обладать подвижной головой. Промежуточную модель, показывающую путь такой трансформации, мы видим у тикталика.

Новости о первых рыбах-тетраподах

  • Следы древнейших четвероногих животных вынуждают пересмотреть эволюцию амфибий. Н.П.Резник (к.б.н.)
  • Раскрыты новые детали анатомии рыбонога. Это промежуточное создание между рыбами и сухопутными животными (Tiktaalik roseae) обитало на Земле 375 миллионов лет назад. Его предшественником был Eusthenopteron foordi, последователем — Acanthostega gunnari. Чешуя, плавники и жабры, уплощённое тело — эти черты связывали тикталика с рыбами (он и был рыбой). Но похожая на крокодилью голова, специфические кости конечностей и плечевого пояса, полуводный образ жизни – роднили его с четвероногими зверями. За это тикталика назвали рыбоногом (fishapod).
  • Потерянное звено между рыбами и наземными тварями наконец-то найдено.
  • Картина освоения суши животными изменилась. Первые наземные позвоночные животные (тетраподы) появились примерно 365 млн лет назад. Первые праамфибии акантостеги и ихтиостеги, обитавшие на территории современной Гренландии в верхнем девоне, стали промежуточным звеном между рыбами и амфибиями. Ихтиостеги оказались древнее, но акантостеги, возможно, вновь перешли к водному образу жизни от более далеких предков. У них было на конечностях по 8 пальцев.
  • Самые древние следы тетраподов сдвинули эволюцию четвероногих. В окаменелости возрастом 395 млн. лет найдены десятки отпечатков ног и даже отдельных пальцев древних тетраподов. Сделан вывод, что переход от плавников к лапам происходил в приливной зоне или лагуне, а не в заливных лесах. Во время прилива ранние тетраподы могли плавать на отмели, а с отливом выходить на илистые берега.

Новости о современных рыбах, живущих в двух средах

  • Открытие биологов: рыбы могут выходить на сушу за добычей. Угрехвостый сом вида Channallabes apus живёт в тропических болотах в Африке, где вода ограничена очень маленькими водоёмами. В этих «лужах грязи» мало пищи, и сомики научились выпрыгивать на сушу за насекомыми, прижимать их к подвижной головой к земле, зажимать челюстями, а потом уползать (как змеям, благодаря гибкому позвоночнику) обратно в воду и там проглатывать.

Статьи о первых амфибиях и их метаморфозе

  • Как земноводные учились превращаться. По: С. В. Смирнов.Метаморфоз хвостатых амфибий: особенности, механизмы регуляции и эволюция. Том 67, 2006. № 5, сентябрь-октябрь. Стр. 323-334.
  • Амфибии эволюционировали в подземных лабиринтах. По: С. В. Смирнов.Нейробиологические закономерности происхождения наземных позвоночных. Том 69, 2008. № 2, Март-Апрель. Стр. 118-129.
  • Утрата личиночной стадии у земноводных происходила многократно. По: С. В. Смирнов.Прямое развитие у хвостатых амфибий, его становление и эволюция. Том 69, 2008. № 3, Май-Июнь. Стр. 163-174.

Древние амфибии

Глобальный экосистемный кризис, завершивший историю палеозойских сообществ наземных позвоночных, привел к перестройке их главного амфибийного компонента – группы Temnospondyli. К концу перми она была почти вытеснена из наземных биотопов и сохранялась как заметный элемент лишь в виде двух географически изолированных водных семейств – Rhinesuchidae и неотенических Dvinosauridae.

Но события, связанные с консолидацией и воздыманием суши при переходе к триасу, привели к новому повороту в судьбе группы. Рост аридизации и редукция низинных пространств означали сужение зон, пригодных для жизни позвоночных на суше, что дало преимущества обитателям водоемов, не затронутым этими ограничениями. Соответственно, в раннем триасе отмечается взрывной рост разнообразия новых водных темноспондильных семейств. В большинстве они не пережили этого интервала, хотя успели достигнуть (в разной степени) почти всесветного распространения.

Дальнейшая история Temnospondyli связана в основном с их капитозавроидными линиями, а также с небольшим числом слабо диверсифицированных групп, таких как брахиопиды, метопозавры, плагиозавры и т.п., впервые получивших достаточно заметное распространение лишь в среднем или позднем триасе. (М.А. Шишкин)

Антракозавры (амфибии, от которых произошли рептилии)

Антракозавры (лат. Anthracosauria), или эмболомеры (лат. Embolomeri) — группа наиболее примитивных рептилиоморф, или батрахозавров. Иногда «антракозаврами» называют всех рептилиоморф. Череп относительно высокий, иногда сжатый с боков. Сохраняется кинетизм черепа — как у кистепёрых рыб — подвижность между «щеками» и крышей черепа. Барабанной перепонки, видимо, нет, хотя существует вырезка по заднему краю щеки. Зубы обычно мощные, часто есть «клыки» на небе. Позвоночник эмболомерного типа. Тело удлиненное, хвост мощный, сжатый с боков. У некоторых описан «хвостовой плавник» из удлиненных супраневральных радиалий, как у рыб. Конечности у наземных форм короткие, но мощные, у водных форм — слабые. (Из Википедии)

Обычно группу ограничивают 4—5 семействами, существовавшими с самого начала карбона до середины перми.

  1. Семейство Eoherpetontidae
  2. Семейство Anthracosauridae
  3. Семейство Proterogyrinidae
  4. Семейство Eogyrinidae
  5. Семейство Archeriidae или Cricotidae
  • .

Отряд безногие (Gymnophiona)

Отряд хвостатые (Caudata) [саламандровые]

Отряд бесхвостые (Anura) [лягушачьи]

Древнейшими известными родственниками лягушек являются особи, найденные на Мадагаскаре и в Польше и датируемые примерно 250 млн лет.

Источник

Подборка странных вымерших амфибий

После поста про диплокаулюса я решил продолжить знакомить вас с миром вымерших амфибий, которые обитали в древности.

Первый в нашем списке Герроторакс — он жил в триасовом периоде мезозойской эры, а его размеры не превышали одного метра. Больше всего он напоминал аксолотля или личинку тритона, по которой проехал каток. Его строение, а также внешние жабры, которые больше свойственны головастикам, говорят нам о том, что на сушу герроторакс не выходил. Предполагается, что этот темноспондил был засадным охотником — в его челюсти полно мелких острых зубов, а ближе к гортани находились мощные клыки для удержания добычи. Существование герроторакса прервало вымирание в конце триасового периода, которое унесло с доисторической арены множество видов.

Кулазух попал в список странных амфибий сразу по нескольким особенностям. Во-первых, он действительно гигант! Его длина достигала 5-6 метров, одни только челюсти были 80 сантиметров. Во-вторых, он пережил многих своих собратьев — его нашли в отложениях раннемелового периода в Австралии. В-третьих, он жил за южным полярным кругом, где среднегодовая температура тогда не превышала 10 градусов. Вероятно, что кулазух отправлялся в спячку в холод. Кстати, кулазуха достаточно достоверно показали в культовом сериале начала нулевых «Прогулки с динозаврами».

Еще один странный земноводный — мастодонзавр. В список он угодил за странный способ убирать зубы. Впереди ноздрей у него располагались два сквозных отверстия, в которых прятались зубы из нижней челюсти. Мастодонзавр был очень крупным представителем лабиринтодонтов — его длина достигала девяти метров. Обитал он в триасовом периоде.

К слову, мастодонзавр был не одним, кто «додумался» прятать так крупные зубы. Такое же приспособление было у микропозавра — темноспондила из триаса Южной Африки. Он известен лишь по останкам черепа и понять каких размеров он был затруднительно.

Платигистрикс косплеил своих очень дальних родственников диметродонов и эдафозавров. Он обзавелся «парусом» вдоль позвоночника, который, как предполагается, способствовал терморегуляции. Жил он в конце каменноугольного-начале пермского периода 300 миллионов лет назад. Платигистрикс не был крупным — его длина не превышала метра.

Источник

Adblock
detector