Первые земноводные на земле: Зоологический музей — Коллекция амфибий

Содержание

Зоологический музей — Коллекция амфибий

Современные амфибии, самый немногочисленный класс из всех ныне живущих позвоночных, насчитывает около 4500 видов, составляющих 3 отряда: Безногие, Хвостатые и Бесхвостые.

Систематическую часть раздела предваряет щит, на котором даны краткие сведения об особенностях анатомического строения земноводных, их происхождении и таксономии. Вслед за этим можно увидеть амфибий, похожих на больших дождевых червей. Это – Безногие земноводные, или червяги, которые живут в воде или во влажной почве тропических лесов. У них нет ни ног, ни хвоста, глаза скрыты под кожей и практически не действуют.

Далее выставлены Хвостатые амфибии, к которым относятся тритоны, амбистомы и саламандры, в том числе, самое большое современное земноводное – исполинская саламандра, достигающая 1,5 м в длину.

Живет она в быстрых холодных ручьях и речках Японии и Восточного Китая. Днем прячется под камнями или в норе, а ночью выходит на охоту на раков, рыб, червей и водных насекомых. Раньше на этих медлительных животных охотились местные жители, считая их мясо деликатесом, а сейчас этот вид занесен в Красную Книгу МСОП и охраняется, как находящийся под угрозой полного исчезновения.

В Европе наиболее известна пятнистая, или огненная саламандра. Углозубы, обитатели Евразии, знамениты тем, что приспособились жить даже в зоне вечной мерзлоты, оставаясь активными при 0° С. Семейство амбистом, распространенное в Новом Свете, хорошо известно благодаря личинкам-головастикам, которые способны размножаться, не превращаясь во взрослое животное. Это явление носит название «неотения», а размножающиеся личинки называются

аксолотлями.

Широко распространенные в нашей стране обыкновенный и гребенчатый тритоны известны многим людям, правда, иногда их путают с ящерицами, когда тритоны в конце лета выходят из водоемов на сушу для зимовки. Тритоны – одни из самых полезных амфибий, они уничтожают массу личинок комаров.

Нельзя обойти вниманием еще одно животное в этой витрине – европейского протея. Это маленькое невзрачное существо в средние века считалось страшным драконом «ольмом», который временами выползает из земных недр и приносит неисчислимые бедствия. Протеи, действительно, всю жизнь проводят в полной темноте в холодных ручьях и озерах пещер, а на поверхности земли появляются только после очень сильных ливней и бурь, когда их выносят из пещер потоки воды. Так народная фантазия соединила в одну легенду грозные силы природы и странных «неземных» существ, появляющихся во время наводнений.

Далее в витринах можно увидеть бесхвостых земноводных: жаб, лягушек, квакш

. Интересно, как заботятся о потомстве некоторые из них. У жабы-повитухи о продолжении рода печется самец. Длинные шнуры икры он наматывает на задние ноги, после вместе с дорогой ношей прячется где-нибудь в сыром месте и сидит там до тех пор, пока головастикам не придет время появиться на свет. Тогда заботливый родитель возвращается в воду на теплое мелкое место и дожидается, пока все детки уплывут. Головастики повитухи растут и развиваются в воде очень долго, иногда несколько лет, и могут почти в два раза превышать по размеру и весу взрослых животных.

Совсем иначе вынашивает свое потомство суринамская пипа. Отложенная икра при помощи самца попадает на спину самки, в толстой рыхлой коже которой образуются специальные ячейки-инкубаторы с крышечками, где и происходит развитие головастиков. Два с половиной месяца они живут в этих «яслях» на спине у матери и покидают живую колыбель уже полностью готовыми к жизни на суше. Самая известная жаба из Южной и Центральной Америки – это жаба-ага, достигающая более 25 см в длину. Ага – активный хищник, она охотится по ночам на различных насекомых и даже на мышей и мелких лягушек. Как и у многих амфибий, кожные железы аги вырабатывают ядовитую жгучую слизь, защищающую этих животных от хищников.

Яд аги силен, но следует заметить, что на неповрежденную кожу человека он никакого влияния не оказывает, хотя собака, проглотившая эту жабу, как правило, погибает. В нашей стране широко распространена серая, или обыкновенная жаба – настоящий защитник наших садов и огородов, поскольку, кроме насекомых, она в массе поедает различных улиток и слизней.

Квакши от всех остальных земноводных отличаются тем, что имеют на концах пальцев расширенные диски, дающие возможность передвигаться по гладким поверхностям, даже по вертикальному стеклу. Окраска квакш очень изменчива, встречаются белые, желтые, зеленые, сиреневые, черные и даже пятнистые экземпляры. Многие квакши имеют очень громкий и мелодичный голос, их крики напоминают пение птиц.

Древолазы, живущие в Центральной и Южной Америке и похожие на квакш образом жизни, замечательны поразительно яркой окраской кожи и сильной ядовитостью выделений кожных желез. Эта слизь употребляется туземцами для изготовления отравленных стрел, она входит в знаменитый яд «кураре».

Близка к ним ринодерма Дарвина – своеобразная амфибия всего в 3 см длиной. Живет она в горах Чили и почти всю жизнь проводит в воде. Замечательна она тем, что самец вынашивает икру в своем горловом мешке. Он берет оплодотворенные икринки в рот и пропихивает в горловой мешок – резонатор, где и происходит развитие головастиков и превращение их в лягушат. Интересно, что хотя присутствие зародышей не мешает самцу нормально питаться, он, все-таки, в этот период сильно худеет, так как не только поддерживает питанием свою жизнь, но еще и особым образом кормит потомство через стенку мешка.

Конечно, нельзя обойти вниманием еще одну необыкновенную амфибию – летающую веслоногую лягушку, живущую на острове Ява. Между пальцами передних и задних конечностей у нее находятся сильно развитые перепонки. Прыгая с веток, лягушка раздувает тело, растопыривает пальцы на всех ногах и совершает планирующие полеты на расстояние до 12 метров. У веслоногих лягушек нежный мелодичный голос, их кваканье напоминает птичье пение. В Японии этих необычных певунов продают на специальных рынках, и наиболее голосистые из них стоят весьма дорого.

Происхождение земноводных — это… Что такое Происхождение земноводных?

Предпосылки

В середине девонского периода, около 385 млн лет назад на Земле сформировались условия, благоприятные для массового освоения суши животными. Благоприятными факторами были, в частности, тёплый и влажный климат, наличие достаточной пищевой базы (сформировавшейся обильной фауны наземных беспозвоночных). Кроме того, в тот период в водоёмы вымывалось большое количество органики, в результате окисления которой содержание кислорода в воде снижалось. Это способствовало появлению у рыб приспособлений для дыхания атмосферным воздухом

[1].

Эволюция

Переход позвоночных от водного к наземному образу жизни и появление земноводных сопровождалось появлением двух решающих приспособлений: дыхания кислородом атмосферы и передвижения по твёрдому субстрату. Другими словами, жаберное дыхание должно было замениться лёгочным, а конечности типа плавника — пятипалыми конечностями, представляющими собой многочленный рычаг, служащий для опоры тела о твёрдый субстрат. Параллельно изменялись и другие системы органов: покровы, кровообращение, органы чувств, нервная система.

Зачатки указанных приспособлений можно встретить среди разнообразных групп рыб. Некоторые современные рыбы на то или иное время способны выходить из воды и кровь у них частично окисляется за счёт кислорода атмосферы. Таков, например, рыба-ползун (Anabas), который, выходя из воды, даже взбирается на деревья. Выползают на сушу некоторые представители семейства бычковых — илистые прыгуны (Periophthalmus). Последние свою добычу ловят чаще на суше, чем в воде. Хорошо известна способность находиться вне воды некоторых двоякодышащих. Однако все эти приспособления носят частный характер и предки земноводных относились к менее специализированным группам пресноводных рыб.

Приспособления к наземности независимо и параллельно развивались в нескольких линиях эволюции кистепёрых рыб. В связи с этим Э. Ярвик выдвинул гипотезу о дифилетическом происхождении наземных позвоночных от двух разных групп кистепёрых рыб (Osteolepiformes и Porolepiformes). Однако целый ряд учёных (А. Ромер, И. И. Шмальгаузен, Э. И. Воробьёва) подвергли аргументы Ярвика критике. Большинство исследователей считают более вероятным монофилетическое происхождение тетрапод от остеолепиформных кистёперых, хотя при этом допускается возможность парафилии, то есть достижения уровня организации земноводных несколькими близкородственными филетическими линиями остеолепиформных рыб, эволюционировавшими параллельно. Параллельные линии скорее всего вымерли.

Одной из наиболее «продвинутых» кистепёрых рыб являлся тиктаалик (Tiktaalik), имевший ряд переходных признаков, сближающих его с земноводными. К таким признакам относятся укороченный череп, отделенная от пояса передних конечностей и относительно подвижная голова, наличие локтевого и плечевого суставов. Плавник тиктаалика мог занимать несколько фиксированных положений, одно из которых предназначалось для того, чтобы животное могло находиться в приподнятом положении над грунтом (вероятно, чтобы «ходить» на мелководье). Тиктаалик дышал через отверстия, расположенные на конце плоской «крокодильей» морды. Воду, а возможно и атмосферный воздух, в лёгкие нагнетали уже не жаберные крышки, а щёчные помпы. Некоторые из указанных приспособлений характерны также для кистепёрой рыбы пандерихтис (Panderichthys).

Первые амфибии, появившиеся в пресных водоемах в конце девона, — ихтиостегиды (Ichthyostegidae). Они были настоящими переходными формами между кистепёрыми рыбами и земноводными. Так, у них были рудименты жаберной крышки, настоящий рыбий хвост, сохранялся клейтрум. Кожа была покрыта мелкой рыбьей чешуей. Однако наряду с этим они имели парные пятипалые конечности наземных позвоночных (см. схему конечностей кистепёрых и древнейших земноводных). Ихтиостегиды жили не только в воде, но и на суше. Можно предположить, что они не только размножались, но и кормились в воде, систематически выползая на сушу[2].

В дальнейшем, в каменноугольном периоде, возник ряд ветвей, которым придают таксономическое значение надотрядов или отрядов. Надотряд лабиринтодонтов (Labyrinthodontia) был очень разнообразен. Ранние формы имели сравнительно небольшие размеры и рыбообразное тело. Более поздние достигали весьма крупных размеров (1 м и более) в длину, тело их было уплощено и заканчивалось коротким толстым хвостом. Лабиринтодонты существовали до конца триаса и занимали наземные, околоводные и водные местообитания. К некоторым лабиринтодонтам относительно близки предки бесхвостых — отряды Proanura, Eoanura, известные с конца карбона и из пермских отложений.

В карбоне возникла и вторая ветвь первичных амфибий — лепоспондилы (Lepospondyli). Они имели мелкие размеры и были хорошо приспособлены к жизни в воде. Некоторые из них вторично утратили конечности. Они просуществовали до середины пермского периода. Полагают, что они дали начало отрядам современных амфибий — хвостатых (Caudata) и безногих (Apoda). В целом все палеозойские амфибии вымерли в течение триаса. Эту группу амфибий иногда именуют стегоцефалами (панцирно-головыми) за сплошной панцирь из кожных костей, покрывавший черепную коробку сверху и с боков. Предками стегоцефалов, вероятно, были костные рыбы, сочетавшие примитивные черты организации (например, слабое окостенение первичного скелета) с наличием дополнительных органов дыхания в виде лёгочных мешков.

Наиболее близки к стегоцефалам кистепёрые рыбы. Они обладали лёгочным дыханием, их конечности имели скелет, сходный с таковым у стегоцефалов. Проксимальный отдел состоял из одной кости, соответствующей плечу или бедру, следующий сегмент состоял из двух костей, соответствующих предплечью или голени; далее располагался отдел, состоявший из нескольких рядов костей, он соответствовал кисти или стопе. Обращает также внимание явное сходство в расположении покровных костей черепа у древних кистепёрых и стегоцефалов.

Девонский период, в котором возникли стегоцефалы, видимо, характеризовался сезонными засухами, во время которых жизнь во многих пресных водоемах была для рыб затруднительна. Обеднению воды кислородом и затрудненности плавания в ней способствовала обильная растительность, произраставшая в каменноугольное время по болотам и берегам водоемов. Растения падали в воду. В этих условиях могли возникнуть приспособления рыб к дополнительному дыханию лёгочными мешками. Само по себе обеднение воды кислородом ещё не было предпосылкой для выхода на сушу. В этих условиях кистепёрые рыбы могли подниматься на поверхность и заглатывать воздух. Но при сильном усыхании водоемов жизнь для рыб становилась уже невозможной. Неспособные к передвижению по суше, они погибали. Только те из водных позвоночных, которые одновременно со способностью к лёгочному дыханию приобрели конечности, способные обеспечить передвижение по суше, могли переживать эти условия. Они выползали на сушу и переходили в соседние водоемы, где ещё сохранялась вода.

Вместе с тем передвижение по суше для животных, покрытых толстым слоем тяжелой костной чешуи, было затруднено, и костный чешуйчатый панцирь на теле не обеспечивал возможности кожного дыхания, столь характерного для всех амфибий. Указанные обстоятельства, видимо, явились предпосылкой для редукции костного панциря на большей части тела. У отдельных групп древних амфибий он сохранился (не считая панциря черепа) только на брюхе.

Стегоцефалы дожили до начала мезозоя. Современные отряды амфибий оформляются только в конце мезозоя.

Примечания

Выход на сушу. происхождение земноводных (амфибий)

От каких же рыб произошли наземные животные?

Хотя у двоякодышащих, как мы видели, уже появились легкие, не эти рыбы дали начало прогрессивной ветви наземных животных. И зачаток малого круга кровообращения. Сосуд отводит кровь, обогащенную кислородом, от стенки «пузыря-легкого» обратно в левую часть предсердия.

Плавники двоякодышащих были мало приспособлены к выходу на сушу. Косточки плавника и поныне у названных рыб лежат в один ряд, друг за другом, и весь плавник такой гнется, как хлыстик, по своей оси. Мышцы же, недалеко входящие в плавник, слабые. И на суше (где, как сказано, все тела, вынутые из воды, становятся тяжелее) на таких плавниках далеко не пойдешь. Двоякодышащие и не пытаются ходить по суше. Они умеют не только плавать, но и шагать на своих плавниках по дну водоемов.

Совсем иначе «устроены» кистеперые рыбы. Далеко выдвинутые костные основания плавников, снабженные сильной мускулатурой, могли служить для шагания и на суше. У этих рыб в древности плавательные пузыри также должны были преобразоваться в легкие.

Вероятно, их легкие росли от кишечника — не к спине, где они при вдохе не имели бы места для расширения, а к груди, где при вдохе ребра могут расступаться. Однако не всякий плавательный пузырь мог стать легким. У акуловых рыб, как уже было сказано, пузыря вообще нет. Пять жаберных карманов зародыша развиваются у них по бокам глотки, затем они прорываются наружу и становятся жаберными щелями. Между щелями (вдоль хрящевых подпорок — «скелетных жаберных дуг») проходят пять кровеносных сосудов — «кровеносных жаберных дуг». Сосуды эти сильно разветвляются в виде капиллярных сетей, в особых «лепестках», образуя жабры. Ясно, что к ним от сердца приносится венозная кровь, а пройдя сквозь жаберные капилляры вверх, к спине, она становится артериальной. У высших рыб кровеносных дуг всего четыре пары. От четвертой дуги отходят сосуды, питающие стенку плавательного пузыря. Пузыри возникают всегда в результате выпячивания пищеварительного тракта из стенки кишечника. У одних рыб он выпячивается со стороны спины, у других — со стороны живота, и часто раздвоен на правую и левую половину.

Как уже говорилось, легкими мог стать пузырь, чтобы был выпячен под кишечник, на его брюшную сторону. Но и еще не все. Чтобы стать легкими, такой пузырь должен был снабжаться венозной кровью. Здесь все зависело от того, в каком месте отходит сосуд, идущий от четвертой дуги к пузырю. Если он ответвлялся, так сказать, ниже по течению, чем жаберные капилляры, то он выносил кровь, уже ставшую артериальной. Прибывая к стенкам пузыря, кровь, и без того богатая кислородом, не нуждалась в изменении, и пузырь не мог преобразоваться в легкие. Подобное кровоснабжение пузыря мы видим у современных костных рыб. Если же ответвление сосуда, «поднимаясь против течения», стало отходить до разветвлений жаберных капилляров, то в этом месте кровь (еще не пройдя сквозь жабры) оставалась венозной. Подходя к стенкам пузыря, она смогла обогащаться кислородом, В этом случае пузырь мог работать в качестве дополнительного органа дыхания, становясь постепенно легким. Небольшое смещение места ответвления сосуда могло иметь важные последствия.

К «двоякодыханию» переходили, по крайней мере, три близкие между собой группы рыб. Это двоякодышащие, кистеперые и многоперые (которых раньше считали тоже кистоперыми). Многоперые живут поныне в реках Африки. У них двураздельный пузырь, который также служит подсобным органом дыхания. У многопера (плотортерус) устройство это не требует смещения ответвляющегося сосуда. У него он отходит от жаберных отводящих дуг, то есть над жабрами, где кровь становится артериальной, если жабры функционируют. Если же они бездействуют (при недостатке кислорода в воде), то и над ними большая часть крови остается неокисленной. Она в таком виде и попадает к стенкам пузыря-легкого и здесь обогащается кислородом, подобно тому как раньше сюда поступала кровь артериальная, которой у пузыря «нечего-было делать».

Но к пузырю идет не вся кровь. Большая ее часть, так и не получив кислорода, идет по всему телу, что уж, с нашей точки зрения, «совсем нехорошо». Кроме того, причудливое расположение кровеносных дуг (три последние сходятся в одной точке, откуда отходит и сосуд к пузырю), да и скелет плавников, построенные совсем по другой схеме, не позволяют ставить указанных рыб в ряд, ведущий к земноводным. Потому многоперы и не стали ничьими предками. «Схемы» включения легкого в кровеносную систему возникали несколько раз, но по-разному, и сейчас трудно сказать, которая из них увенчалась успехом, если не принять нашего предположения о перемене места четвертой жабры по отношению к отводящему соседу. Заметим, что кровеносные жаберные дуги у зародыша человека хорошо развиты, но жабер с капиллярами не образуют, оставаясь неразветвленными. Однако во всех случаях сосуды, отходящие к пузырю, а позже к его «потомку» — легкому, возникали из четвертой жаберной дуги, становясь легочными артериями, выносящими из сердца венозную кровь.

Вспомним, что сосуды называются «венами» и «артериями» вне зависимости от того, какую кровь они несут, а только по направлению тока крови. Сосуды, выносящие кровь из сердца, — это артерии, а возвращающие ее к сердцу — вены. Таким образом, в малом круге кровообращения названия сосудов не соответствуют их «содержанию». Артерия легочная выносит из сердца кровь венозную, а легочная вена возвращает в сердце кровь артериальную. У остальных сосудов названия и содержание совпадают.

Значит, для того чтобы рыбы стали земноводными, требовалось не одно качество, а сочетание в одном организме следующих признаков: сильные костно-мышечные основания плавников; плавательный пузырь, выпяченный в сторону живота от кишечника, снабжение его стенок венозной кровью, сквозные ноздри (для дыхания при закрытом рте), более плотная кожа…

Всеми этими признаками постепенно стали обладать именно кистеперые рыбы. Порознь же указанные признаки встречались и в других группах рыб.

Мы так подробно остановились именно на этом процессе потому, что он является типичным ароморфозом, одной из основных перестроек организмов за время всей эволюции. Появление легких обусловило развитие малого круга кровообращения и разделение предсердий. В левое предсердие стала возвращаться из легких по венам кровь, обогащенная кислородом. А четвертая кровеносная дуга, снабжавшая пузырь венозной кровью, стала легочной артерией.

Все эти приспособления следовали постепенно одно за другим и обеспечили позвоночным выход на сушу. Но не позвоночные начали ее завоевание. Несколько раньше стали осваивать сушу паукообразные, моллюски, насекомые и некоторые раки, каждый раз заново, каждый раз совсем иначе, при помощи иных приспособлений. Потому-то на суше земноводных (амфибий) уже ждала богатая добыча. Вот какое значение в развитии животного мира имели кистеперые рыбы, из коих одна — латимерия, открытая впервые в 1938 году, случайно дожила до наших дней. Она — пережиток самых древних кистеперых, тех, что на сушу выходить еще не пытались. Другие кистеперые, возникшие несколько позже, стали, однако, повторять эти попытки.

Какова же причина выхода кистеперых рыб на сушу? Во многих учебниках на этот вопрос отвечают просто: были в древности сильные засухи, водоемы пересыхали и рыбы вынуждены были искать другие обводненные места. Те, кто мог, выходили на сушу и шагали до ближайшего пруда, озера, в которых еще оставалась вода. А кто шагать по суше не мог — тот был обречен на гибель.

Но ведь не сразу могли выработаться навыки и способности у тех или иных рыб шагать по суше, да и вообще выходить из воды! Кроме того, засуха не могла стать единственным «толчком» развития сильных, мускулистых плавников. Думается, тут причины постепенного выхода на сушу были иными. Как сказано ранее, кистеперые могли шагать на своих плавниках еще по дну водоема, в котором они обитали, а жившие вместе с ними другие рыбы, не имели подобных приспособлений. И «пузырь-легкое» у кистеперых развивался в то же время как орган вспомогательного дыхания, работавший наряду с жабрами, так как в тропических странах, где остатки растений в водоемах быстро загнивают, кислорода в воде недостаточно.

Соперничество с другими рыбами из-за добычи было также причиной, принуждавшей рыб выходить из воды ради охоты за насекомыми и их личинками и другими организмами. Сначала у самого берега, а позже и на берегу у самой воды. Настало время, когда ненадолго кистеперые смогли вылезать из воды и, подхватывая добычу, вновь уходить в воду. Для такой охоты пригодилось умение шагать и дышать легкими. На все более длительные сроки покидали эти рыбы водную среду. Все дольше и дольше проводили они время на сырых берегах, а потом научились и уходить все дальше от берега, независимо от засухи или половодья. Соперничество из-за пищи толкало их на берег, где было гораздо больше никем еще не истребленной добычи. Конечно, выживали далеко не все. Преимущества «рекордсменов» оставалось за теми, у кого были наиболее мускулистые и длинные плавники, к тому же способные поворачиваться по дуге на больший угол. Это обеспечивало более «широкий шаг». Лучше жилось и тем, у которых была большая емкость легких. Но и этого мало. При изменении одних органов меняется вслед за ними или одновременно и большинство остальных — гласит закон взаимосвязи (корреляции). Недавно выяснено, как отмечает немецкий ученый В. Рамнер (ГДР), что у таких организмов должна изменяться работа щитовидной железы и строение (толщина, слизистость) кожи.

Мы упоминали рыбок, которые живут и в наши дни в Индонезии, у берегов Африки. Они выползают на корни деревьев, погруженных в воду, отнюдь не потому, что им грозит гибель от засухи. Здесь они охотятся за насекомыми, предварительно запасая воду под жаберными крышками. Это «илистые прыгуны», не имеющие легких. Кроме того, хвостовой плавник, снабженный сильноразветвленными сосудами, при нахождении «прыгунов» в воде, служит им дополнительным органом дыхания. Здесь совсем иные приспособления, и ничьими предками указанные рыбки не стали. В данном случае мы видим лишь одну из «попыток» использовать сушу. Попытка эта имела «местный» успех, не дав, однако, начала общему прогрессу и новым путям эволюции. До ароморфоза дело не дошло.

«Прыгуны» хорошо живут в неволе. Но если их из аквариума регулярно не выпускать «погулять», то погибают, «тонут». Все это показывает, что «переделка» рыб, даже в чем-то уже подготовленных и «пригодных» по своим признакам к выходу на сушу, требует изменений в целом ряде органов и одними «легкими» или «шагающими плавниками» здесь не обойтись. Конечно, если в то время возникала в отдельных местах Земли засуха (и как раз там, где жила часть указанных рыб), то именно из них выживала большинство. Наименее приспособленные, конечно, засуху не выдерживали, погибали. Так что засуха становилась причиной естественного отбора. Но она (засуха) не могла быть причиной возникновения хотя бы шагающих плавников, так как «шагать» по дну двоякодышащие и кистеперые рыбы научились еще раньше.

Итак, предками наземных животных стали именно кистеперые рыбы и никакие другие. Они не боялись и засухи, могли использовать пересыхавшие водоемы. Время выхода на сушу удлинялось, но все же им приходилось возвращаться в воду, особенно для размножения, так как к наземной жизни, даже взрослые, приспосабливались еще недостаточно, а икра и мальки по-прежнему могли развиваться только в воде. Наконец, настало такое время, когда потомки этих рыб смогли уходить на своих плавниках далеко по суше, возвращаясь в воду только для метания икры раз в году. Так из кистеперых возникли первые земноводные животные, дышащие во взрослом виде легкими, а на стадии личинки (головастика) — жабрами.

Сейчас найдены в ископаемом виде все переходные ступени от рыб к земноводным (1928 г.). Возникли они в девонском периоде и развивались в течение каменноугольного периода, то есть около 300 миллионов лет назад, изменяясь постепенно в течение 50 миллионов лет подряд.

Скелеты этих животных, называемых стегоцефалами, длиною от 30 сантиметров до нескольких метров, хорошо сохранились. На животе у многих из них была рыбья по происхождению костная чешуя. Но ее оставалось все меньше и меньше. У низших еще имелись жаберные крышки. Короткие конечности их с шестью и даже семью пальцами были мало подвижны. У многих видов сохранились жаберные дуги и боковая линия. Изучая эти скелеты, от самых древних к более поздним, видим, как все меньше у них сохранялось рыбьих признаков.

Потомки стегоцефалов — современные земноводные—дожили до наших дней. У некоторых из них хвост сохраняется только на молодых стадиях (у головастиков), позже он постепенно укорачивается и взрослые (бесхвостые) стали лягушками и жабами. Их задние конечности длиннее передних, так как передвигаются они прыжками. Другие изменились меньше, сохранив на всю жизнь хвост и одинаковые конечности. Это —тритоны, саламандры, хвостатые земноводные. Личинки тех и других — головастики, не только по внешности, но и по внутреннему строению — каждый раз во время развития повторяют строение рыб. У них развиваются жаберные дуги и жабры, есть плавниковая складка, по спине и снизу по хвосту — боковая линия, двухкамерное, как у рыб, сердце. Боковая линия, идущая от жаберной крышки до самого хвостового плавника, есть у всех наших рыб и хорошо заметна. Она состоит из длинного ряда нервных окончаний с выходами наружу сквозь кожу и чешую и является особым органом чувств, нужным при жизни в воде: воспринимает встречную волну, отраженную от любого препятствия. Это помогает рыбе огибать скалы, камни, не натыкаться на них ночью или в мутной воде.

Даже некоторые паразиты на жабрах головастиков (черви моногенеи) похожи на тех, которые живут только на жабрах рыб. Все это еще раз доказывает, что предками наземных позвоночных животных были рыбы.

Сами земноводные (амфибии) становились все более разнообразными, но все же их меньше, чем представителей других классов позвоночных. (Их в наши дни всего 2100 видов, тогда как рыб в 10 раз больше. Пресмыкающихся же жило в древности не менее чем полмиллиона видов, ибо и в наши дни их насчитывается более 5700).

Земноводные не могут жить вдали от пресной воды, в которой они откладывают икру. В соленой же воде икра и головастики погибают. Это ограничивает возможности их распространения и эволюцию. И все же у некоторых видов появились и развились разными путями, каждый раз по-разному, приспособления, позволяющие им «оторваться» от водной среды, не откладывать икру в воду. Порвать эту связь с водой значило — завоевать новые жизненные пространства.

В Юго-Западной Европе, на Украине, в Брестской области Белоруссии, на Кавказе живет, лазающая по широколиственным кустам и деревьям (ольхи, орешника, граба) небольшая, салатно-зеленого цвета лягушка квакша, или древесница. Семейство квакш (418 видов) распространено главным образом по тропикам Старого и Нового Света. Паша европейская квакша откладывает в среднем 900 яиц-икринок в пруды и старицы рек, которые порой подвергаются длительному высыханию. Однако это не мешает квакшам жить — первый намек на возможность отрыва от воды. Если вблизи нет водоема, то икру квакши откладывают в дупло, наполненное водой. Оказывается в этих условиях развитие головастиков проходит быстрее. У самок южноамериканских квакш на спине развивается сумка из встречных боковых складок кожи, срастающихся по середине спины так, что отверстие ее направлено назад, в область крестца. Оплодотворенную икру (яички), всего около 200 штук, самка откладывает в сумку, загибая при этом кверху вывернутый край клоаки. Здесь икра и развивается до полной готовности, когда у головастиков появятся задние конечности. Однако головастикам все же необходима водная среда, хотя бы под конец развития. Они покидают сумку, падают в воду и здесь заканчивают свой метаморфоз — превращаются в лягушат. Это «второй шаг» к отказу от воды.

Другой вид — карликовая квакша яиц (икринок) откладывает еще меньше — 57 штук, зато они очень крупные, так как в них очень много белка и головастики развиваются в сумке до конца. Таков «окончательный отказ» от воды.

У третьей группы лягушек (безязыковые) сумок нет. Но у них (пипа суринамская) — икра прирастает ровным слоем к коже на спине матери, где потомство проходит весь цикл развития.

Все лягушки проходят стадию развития с жабрами, но внутри яйца. На все это время (у пипы — 82, а у сумчатой квакши — 45 дней) зародыш должен быть обеспечен питанием. Чем дольше зародыш и личинка развиваются внутри яйца, тем больше ему нужно белка. Но у подавляющего большинства земноводных в яйцах-икринках белка мало, и личинки-головастики рано выходят в воду, добывая сами себе пищу в течение 2—3 месяцев.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Класс земноводные (амфибии): признаки, особенности

Земноводные, или амфибии (Amphibia), своим происхождением связаны с рыбами, но в то же время они являются первыми позвоночными животными, освоившими наземные экосистемы. В самом названии этих животных указан способ их существования: в переводе с древнегреческого «амфибии» — это те, что живут двойной жизнью (amphi — «двойной», bios — «жизнь»), то есть и на суше, и в воде. Изучение земноводных осуществляет специальная отрасль биологии — батрахология (от греческого batraсhos — «голый гад» и logos — «учение»).

Лягушка

Первые земноводные появились на Земле примерно 300-350 млн лет назад, в конце девонского периода палеозойской эры. Предками всех современных земноводных были ихтиостеги — вымершие животные, произошедшие от древних кистеперых рыб. По внешнему виду они напоминали современных хвостатых земноводных.

Ихтиостега выглядела примерно так

Выход на сушу потребовал чрезвычайно сложных перестроек организма.

  • Во-первых — перестройки и усиления скелета конечностей и их поясов, что необходимо для поддержания тела и передвижения на суше в условиях усиленной по сравнению с водной средой гравитации.
  • Во-вторых — появления легких (хотя и весьма примитивных), необходимых для обеспечения газообмена и кардинальных изменений в кровеносной системе: возникает второй круг кровообращения, появляется трёхкамерное сердце. Но газообмен у амфибий в значительной степени происходит и через кожу.

Перечисленные особенности позволили земноводным заселить все материки земного шара, кроме Антарктиды. Они выживают даже в условиях пустыни Сахары и вечной мерзлоты Якутии. Но, конечно, наибольшего разнообразия и численности земноводные достигают в тропических и экваториальных широтах.

Саламандра

Земноводные имеют уникальную среди позвоночных животных особенность — стадию личинки, которая может существовать самостоятельно. При этом следует сказать, что личинки хвостатых земноводных в большинстве случаев отличаются от своих родителей наличием внешних жабр. Личинки же бесхвостых земноводных, или головастики, не схожи с родительскими особями не только внешне, но и по образу жизни. Да, они дышат с помощью жабр, тогда как взрослые — с помощью легких и кожи. Личинки имеют хвост, с помощью которого они плавают, а у взрослых хвост отсутствует. Очень важное значение имеет также то, что на разных стадиях своего развития земноводные питаются совершенно разной пищей: головастики — вегетарианцы, тогда как их родители — хищники, охотящиеся исключительно на других животных: насекомых, червей, моллюсков, рыб и даже мелких птиц, грызунов и других амфибий. Считается, что таким образом амфибии избегают конкуренции между взрослыми и личинками. В процессе перехода к новой среде обитания личинки подвергаются полной перестройки организма — метаморфозу, личиночные органы у них исчезают, появляются новые, и головастик превращается в лягушку.

Процесс превращения головастика в лягушку

Некоторые хвостатые земноводные, живущих в экстремальных условиях (высокогорье, частые засухи, ранние морозы и, как следствие — короткий период активности), приобрели способность размножаться на стадии личинки, это явление получило название неотения (от греческого neos — «незрелый» и tenio — «удлиняю»). Но при определенных условиях неотенические личинки все же достигают взрослой стадии.

Аксолотль — личинка амбистомы — может размножаться, не превращаясь во взрослое животное

По состоянию на май 2009 учеными было описано 6433 вида амфибий, причем это число постоянно увеличивается. Так, с 1985 г. список видов увеличился на 40%. В то же время более 200 видов находятся под угрозой уничтожения, а 32 вида полностью исчезли. Главными причинами этого является разрушение местообитаний, прямое уничтожение человеком, загрязнения окружающей среды.

Обыкновенный тритон занесен в Красные книги России и Украины

Современные представители класса земноводных (Amphibia) по особенностям своего строения и биологии делятся на 3 отряда: безногие, хвостатые и бесхвостые.

Отряды земноводных

Урок «Происхождение земноводных» 7 класс. | План-конспект урока (биология, 7 класс) по теме:

Урок на тему «Происхождение земноводных» 7 класс. Урок  в виде ролевой игры «Незнайка и волшебница Биология».

 Цели урока: обеспечить усвоение учащимися знаний о развитии земноводных, их происхождении; совершенствовать умения работать с дополнительной литературой.

Задачи урока: дать детям знания о происхождении наземных позвоночных;

Способствовать развитию интереса к земноводным;

Способствовать формированию у школьников знаний о современной естественнонаучной картине мира.

Оборудование: презентация к уроку «Происхождение земноводных», таблица «Тип Хордовые. Класс Земноводные. Лягушка.»

Учитель: Ребята, на сегодняшнем уроке мы познакомимся с происхождением земноводных.

План для изучения вопроса:

1.Время появления первых земноводных, их образ жизни и особенности строения.

2.Сходство с кистеперыми рыбами.

3.Древние кистеперые рыбы- предполагаемые предки древних земноводных.

4.Причины выхода земноводных на сушу.

5.Значение появления первых земноводных на суше в эволюции животного мира.

  Выход позвоночных на сушу из воды был важной ступенью в истории развития животного мира, и поэтому обсуждение происхождения земноводных приобретает для нас особый интерес. ( В класс вбегают Знайка и Незнайка.)

Незнайка. Эта зоология у меня из головы не выходит. Ну, скажите, за что мне учитель двойку поставил?

Знайка. И правильно поставил. Ты же о происхождении земноводных не знаешь!

Незнайка. Так в моем учебнике нет этой странице. Ну откуда мне знать?

Знайка. Ребята, а вы ему не расскажите?

Учитель. Сегодня на уроке мы хотели говорить именно о происхождении земноводных и ваше присутствие будет очень кстати.

Незнайка. Но это же долго и неинтересно. Вот если бы случались чудеса!

Знайка. Постойте. Кажется, это возможно. Я знаю, что в наших краях живет очень добрая волшебница- Биология. Она-то все знает.

Учитель. Очень хорошо. Давайте позовем ее. (Зажигаются бенгальские огни. Появляется Биология.)

Биология. Здравствуйте мои юные друзья! Спасибо за приглашение. О чем вы хотите узнать?

Незнайка. О происхождении земноводных.

Биология. Хорошо. Я и мои помощники расскажут вам об этом. А сейчас я представлю вам моих помощников- Эколог, Метеоролог, Анатом, Химик, Физиолог, Археолог, Герпетолог.

Земноводные возникли в девоне, то есть не меньше 300 млн. лет назад.

Незнайка. А почему они не могли появиться раньше?

Эколог. Дело в том, что до этого времени почти вся суша представляла безжизненную пустыню. Только по берегам рек были густые заросли первых травянистых наземных растений, появившихся в силуре, то есть более 400 млн. лет назад. Ни настоящих корней, ни листьев у этих примитивных растений не было.

В девоне появляются несколько более сложные представители растений, ветви которых покрыты мелкими листочками, затем появляются единичные представители первых древесных пород. Но только во влажном климате карбона пышно расцветают многие виды растений. А так как возможность заселения суши животными определяется наличием растений, то, следовательно, первые наземные животные не могли появиться раньше, чем в девоне. Более того, в девоне появляются многие наземные беспозвоночные животные, которые могли служить пищей для первых наземных позвоночных. И это тоже могло обеспечить земноводным выход из воды и овладение сушей.

Незнайка И откуда же берут свое начало земноводные?

Учитель. Уже рыбообразная стадия головастика свидетельствует о том, что предками амфибий были какие-то древние рыбы. Остается уточнить, от какой же именно группы рыб берут свое начало земноводные и какая сила выгнала их из водной среды и заставила перейти к наземному существованию. Но для этого надо знать, какие климатические условия были в девоне.

Метеоролог. Я могу рассказать об этом. В девоне на больших пространствах суши установился континентальный климат со значительными суточными и сезонными изменениями температур. На земной поверхности преобладали явления эрозии, не благоприятствующие распространению растительности. Уровень воды в реках И пресноводных бассейнах менялся по сезонам. Многие водоемы летом полностью высыхали. Наземная, тогда почти сплошь береговая, растительность зимой промерзала, и ее остатки легко смывались при весеннем паводке. Водная растительность гибла при летнем перегревании и пересыхании водоемов. Таким образом происходило усиленное накопление растительных остатков, которые служили хорошим удобрением для грунта водоемов и прибрежных почв. Это способствовало пышному развитию жизни в этих водоемах. Резкой сезонной периодичности уровня воды и температуры соответствовала и сезонная смена условий органической жизни, которая выражалась в периодической смене цветения и замирания. Для животных с более длительной жизнью, таких как рыбы, это создавало чередование периодов оптимального существования при полном обеспечении кормами и выживания в очень тяжелых условиях. Высокая температура ускоряла разложение растительных остатков и приводила к быстрому уменьшению содержания кислорода. Это вызывало массовую гибель животных, загнивание воды и полное уничтожение свободного кислорода.

Физиолог. Переживать такие условия можно было только путем выработки приспособлений для дыхания атмосферным воздухом. При пересыхании водоемов единственными средствами спасения были только зарывание во влажный грунт, переживание до нового заполнения водоема или миграция с возможным достижением нового водоема. Последнее было трудной задачей, которая могла быть осуществимой лишь ночью во влажном воздухе, да и то на очень небольшие расстояния. В сухом воздухе девона такие миграции вряд ли могли получить большое распространение.

Незнайка. А что было дальше?

Биология. Девонский период сменился карбоном. В карбоне влажный, теплый и притом ровный климат без значительных сезонных изменений мог бы способствовать таким миграциям. Богатейшая растительность способствовала поддержанию высокой влажности воздуха в густых ее зарослях. Однако в миграциях для отыскания воды уже не было никакой необходимости, так как широкое распространение получили обширные болота и постоянные не пересыхающие водоемы.

Химик. Это, однако, не значит, что для водных животных, прежде всего для рыб, наступили оптимальные условия существования. Дело в том, что большое количество органических веществ, накапливавшихся в мелких водоемах, подвергалось разложению и приводило к почти полному уничтожению свободного кислорода в воде. Дыхание атмосферным воздухом было единственным средством для поддержания существования животных.

Однако, по-видимому, органы воздушного дыхания еще не достигли у рыб такого совершенства, чтобы обеспечить организм кислородом при полном отсутствии его в воде. Рыбе оставалось либо задохнуться, либо, плавая на поверхности или выползая на берег, использовать возможность кожного дыхания воздухом. Именно выползание на берег явилось, очевидно, для рыбы самым надежным способом самосохранения в условиях полного отсутствия кислорода в воде.

Таким образом, можно предположить, что специфические условия существования рыб в водоеме и привели в свое время к установлению у них дыхания атмосферным воздухом, к выползанию на берег и, наконец, к полному приспособлению к наземной жизни.

Знайка. Извините, значит, рыбы, которые стали предками земноводных, должны были иметь органы воздушного дыхания?

Анатом. Да, без сомнения. Но наличие органов воздушного дыхания не означает еще возможности их использования на суше. Известно, что некоторые рыбы, имеющие наиболее развитые легкие, никогда не выползают на сушу. Таким образом, возможность приспособления к жизни на суше определяется не только наличием органов воздушного дыхания или возможностью кожного дыхания, но также и способностью к выползанию на берег и перемещению по суше. Совершенно очевидно, что параллельно должны быть приспособлены и другие системы органов: кровообращения, органов чувств, нервной системы и т.д.

Незнайка.  А мне кажется, что предками земноводных были двоякодышащие рыбы, которые имели легочное дыхание.

Физиолог. Действительно, когда были открыты двоякодышащие рыбы, их первоначально считали предками земноводных.

Но затем были обнаружены существенные морфологические различия между двоякодышащими рыбами и древними амфибиями, в частности различия в строении черепа и конечностей опровергли предположения об их близком родстве. Что же касается легочного дыхания, то под воздействием сходных условий оно могло возникнуть в различных группах надкласса рыб. Таким образом, предков земноводных надо искать среди других, менее специализированных групп рыб.

Незнайка.  Интересно, какие же рыбы дали начало земноводным?

Учитель. Предками их были рыбы, обладавшие легкими и парными плавниками, из которых могли развиться пятипалые конечности. Этим требованиям удовлетворяют кистеперые рыбы. Но при этом надо иметь в виду, что современные кистеперые рыбы не могли быть предками амфибий, так как они слишком специализированы. Начало земноводным дали именно древние кистеперые. Они обладали легкими, а в скелете их парных плавников отчетливо обнаруживались элементы, гомологичные частям скелета наземной пятипалой конечности. (Рисунок учебника.) На то, что предками земноводных были действительно древние кистеперые рыбы, указывает также поразительное сходство покровных костей их черепа с костями черепа древних земноводных. Так же, как у земноводных, у кистеперых встречались как верхние, так и нижние ребра. Все это убеждает нас, что именно кистеперые рыбы дали начало земноводным.

Незнайка.  Невероятно! А как же выглядели первые земноводные? И как их тогда называли?

Археолог. Всех ранних вымерших земноводных именуют стегоцефалами.

Характерной особенностью стегоцефалов был сплошной панцирь из кожных костей, покрывавший черепную коробку сверху и с боков, так что оставались отверстия только для ноздрей, глаз и светочувствительного теменного органа, который у них был, по-видимому, хорошо развит. Кроме того, у большинства форм был брюшной панцирь, состоящий из налегавших друг на друга костных чешуек и покрывавший брюшную сторону животного. Этот панцирь имел двоякое защитное значение: во время плавания по поверхности водоема (сверху тело не нуждалось в защите, так как тогда сухопутных позвоночных не существовало) и при ползании по неровной почве. Стегоцефалы отличались от современных земноводных рядом примитивных признаков (в том числе панцирем), унаследованных от кистеперых рыб. Осевой скелет у древних стегоцефалов был развит слабо: у них в течение всей жизни сохранялась хорда, и позвонки большей частью

состояли из отдельных элементов, еще не спаянных в одно сплошное целое, часто передние конечности были снабжены пятью пальцами.

Знайка. Скажите, а как же шло дальнейшее развитие амфибий?

Герпетолог. Древние амфибии были в большей мере привязаны к водоемам, чем их современные потомки. В водной среде их удерживали и тяжелый костный скелет, и слабый позвоночник, основой которого по-прежнему оставалась гибкая хорда, — признаки, мало соответствующие условиям свободного передвижения на суше.

В результате группа стегоцефалов, давшая начало поздним амфибиям, перестала существовать, а дальнейшее развитие класса земноводных пошло в направлении разгрузки костного черепа, устранения костных образований на коже и окостенения позвоночника.

В настоящее время процесс исторического развития амфибий привел к образованию трех резко обособленных групп — отрядов хвостатых и бесхвостых амфибий и очень своеобразного отряда безногих, или червяг. В современной фауне наиболее процветающей группой оказываются бесхвостые амфибии: их насчитывается до 2100 видов, тогда как число видов хвостатых не превышает 280, а червяг 60 видов. В пределах этой группы дальнейшее развитие пошло в различных направлениях: одни формы остались теснее связанными с водной средой, другие оказались более приспособленными к наземному существованию, третьи перешли к жизни на деревьях, разойдясь, таким образом, по своим определенным местам в жизненных сообществах нашей современной природы.

Учитель.  А сейчас, друзья, я предлагаю вам несколько вопросов для закрепления пройденного материала:

  1. Почему амфибии не могли появиться раньше девона?
  2. Чем был вызван выход позвоночных на сушу?
  3. Какие рыбы были предками земноводных?
  4. Как называли древних амфибий, и каковы их особенности?
  5. Каковы пути дальнейшего развития амфибий?

Вывод: Земноводные произошли от древних кистеперых рыб, которые жили в пресных водоемах, имели легкие и могли переползать из одного водоема в другой при помощи мускулистых плавников.  И в заключение одно очень интересное явление- неотения. У личинок ряда видов хвостатых земноводных развиваются половые железы, органы, и они приступают к размножению, так и не закончив метаморфоз. Самым известным примером является аксолотль- личинка американской амбистомы. Обычно она так и не превращается во взрослую особь, хотя и не утрачивает полностью способности к метаморфозу.

[PDF] Презентация к уроку биологии «Размножение, развитие и

Download Презентация к уроку биологии «Размножение, развитие и…

Презентация к уроку биологии «Происхождение земноводных» 7 класс Учитель биологии Лебедева Т.И. МОУ СОШ имени Героя Советского Союза Н.П.Кочеткова с.Пышлицы Шатурского района Московской области

Древние земноводные

Лабиринтодонты жили в трясинных болотах, где не могли жить ни рыбы, ни другие животные

2

История происхождения земноводных

•Самые ранние земноводные жили около 370-350млн.лет назад.

Древняя кистепёрая рыба

•Произошли от одной из групп кистеперых рыб в середине девона

3

РАЗВИТИЕ Развитие лягушки происходит с превращением.

Подведём итог •Назовите стадии развития лягушки. •В чем сходство развития лягушки и рыбы? •Чем схожи головастики и рыбы? О чем это говорит? •Сделайте вывод о происхождении земноводных.

5

Тесная связь земноводных с водой, а также строение и образ жизни их личинок указывают на происхождение этих животных от рыб. Удалось найти окаменелые останки вымерших земноводных. Кожа их имела чешуи, а череп походил на череп кистеперых рыб. Ученые установили, что первые земноводные появились более 300 млн. лет назад. Их предками были пресноводные кистеперые рыбы. Сравнение скелета плавников современной кистеперой рыбы латимерии и отпечатков плавников вымерших кистеперых со скелетом конечностей земноводных говорит об их большом сходстве. Предполагают, что вымершие пресноводные кистеперые имели легкие, развившиеся из плавательного пузыря. Они жили в мелких озерах и речках, могли переползать из одного водоема в другой при помощи своих мускулистых плавников. От этих рыб и произошли первые наземные позвоночные — древние хвостатые земноводные. Бесхвостые появились позднее и произошли от древних хвостатых земноводных. 200 млн. лет назад Землю покрывали огромные болота. Этот период был наиболее благоприятным для развития земноводных. Многие из них достигали в длину 5-6 м (самое крупное современное земноводное — гигантская саламандра, живущая в Юго-Восточной Азии, достигает в длину 1,5 м).

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМНОВОДНЫХ

У давно вымерших рипидистиевых рыб скелет конечности соответствовал плану строения конечности наземных позвоночных. Поэтому их считают той группой, от которой произошли земноводные. Три этапа происхождения земноводных: рипидистиевая рыба, самое древнее ископаемое земноводное (ихтиостегия) и современное хвостатое земноводное.

Эволюция земноводных •Ихтиостегалии быстро вымерли

•Лепоспондилии дали начало современным хвостатым и безногим •От батрахозавров произошли пресмыкающиеся

8

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЗЕМНОВОДНЫХ Современные земноводные объединяются в 3 четко различающихся отряда: Безногие (200 видов), Хвостатые (500 видов) и Бесхвостые (4000 видов).

Происхождение и эволюция земноводных (по данным палеонтологии) Самые ранние земноводные ихтиостегии жили 370–350 млн лет назад и вымерли. Другая древняя длиннохвостая группа — лепоспондилии пережила расцвет около 300 млн лет назад и вымерла, но дала начало современным Безногим и Хвостатым. Третья древняя группа с укороченным хвостом (лабиринтодонты) пережила расцвет около 300 млн лет назад и тоже вымерла, но дала начало современным Бесхвостым. Одна группа лабиринтодонтов — батрахозавры — тоже вымерла, но дала начало котилозаврам — первым пресмыкающимся.

Открытый урок по теме: «Происхождение земноводных»

Дата: 23.02.2015 г.

Предмет: биология, 7 класс.

Цель: сформировать представления учащихся о происхождении земноводных и их вымерших представителях.

Задачи:

Образовательные: создать условия для изучения учащимися развития и происхождения земноводных, способствовать формированию у обучающихся умений устанавливать причинно-следственные связи при изучении происхождения земноводных от древних кистеперых рыб; дать представления о вымерших земноводных.

Развивающие: содействовать развитию умений самостоятельного поиска знаний, используя дополнительную литературу, формированию навыков сравнения и анализа, умений выделять главное и делать соответствующие выводы, логически мыслить.

Воспитательные: способствовать развитию интереса к изучению окружающей природы, активизировать познавательную деятельность учащихся, создать условия для положительной мотивации при изучении биологии.

Тип урока: комбинированный.

Методы урока: словесные, наглядные, частично-поисковые, решение проблемы.

Оборудование: ноутбук, презентация, карточки, раздаточный материал, тест.

Ход урока:

I.Организационное начало урока (1-2 мин)

Приветствие. Настрой на урок.

II. Контроль знаний учащихся (10-15 мин)

Индивидуальная работа учащихся по карточкам.

Карточка №1

Задание 1.

Заполните таблицу, распределите указанных ниже животных по отрядам и укажите особенности их строения.

Отряды земноводных

Особенности строения

Животные

Безногие

Хвостатые

Бесхвостые

Животные: 1. Тритон; 2. Зеленая жаба; 3. Семиреченский лягушкозуб; 4. Травяная лягушка; 5. Саламандра; 6. Цейлонский рыбозмей; 7. Озерная лягушка; 8. Кольчатая червяга; 9. Обыкновенная жаба.

Особенности строения: 1. Нет конечностей; 2. Тело удлиненное, ярко выражен хвост;

3. не имеют хвоста; 4. Задние конечности более длинные, чем передние. 5. Примитивные земноводные, приспособлены к проживанию в норах под землей; 6. Между пальцами задних конечностей есть кожные перепонки; 7. Глаза недоразвиты, барабанных перепонок нет. 8. Оплодотворение внутреннее; 9. Оплодотворение наружное.

Задание 2.

Запиши значение земноводных в природе и жизни человека.

Ребята! Вы также должны были подготовить сообщения об интересных фактах из жизни земноводных. Прослушивание сообщений. Спасибо за интересные сообщения.

III. Изучение нового материала (15 мин)

Постановка темы и целей урока.

1.О чем говорит тот факт, что головастики больше похожи на рыб, чем на своих родителей? (Предполагаемый ответ: о том, что первые земноводные произошли от каких-то древних рыб) (Слайд 2-3)

2.Скажите, а у каких рыб парные мускулистые плавники служили для переползания из одного водоёма в другой? (Предполагаемый ответ: у кистепёрых).

При изучении темы ответьте на следующие вопросы:

  1. От кого произошли земноводные? (Слайд 6)

  2. Когда это произошло? (Слайд 6)

  3. Что доказывает происхождение земноводных от древних кистеперых рыб. (Слайд 4, 5)

  4. Какие земноводные были самыми древними? (Слайд 7)

  5. Перечислите других представителей древних земноводных. (Слайд 8-10)

  6. От какого примитивного земноводного произошли современные земноводные. (Рис. в учебнике с. 196)

Историк: Долгое время кистеперые рыбы или целаканты считались вымершими. Первого живого целаканта нашла в декабре 1938 года Марджори Куртене-Латимер, куратор музея в городе Ист-Лондон (ЮАР). Она исследовала рыб, выловленных рыбаками возле устья реки Чалумна, и обратила внимание на необыкновенную рыбу синего цвета (слайд 8). Не найдя рыбу ни в одном определителе, Куртене-Латимер попыталась связаться с профессором ихтиологии Джеймсом Смитом, но все попытки не увенчались успехом. Не имея возможности сохранить рыбу, Марджори отдала ее для изготовления чучела. Когда профессор Смит вернулся в музей, он сразу же узнал в чучеле представителя целакантов, хорошо известном по ископаемым останкам, дав ей латинское имя в честь Марджори Латимер. Также профессор Смит охарактеризовал эту рыбу как «живое ископаемое», что впоследствии стало общепринятым.

Биолог: Окраска латимерии синевато-серая или коричневая (слайд 9) в зависимости от вида. Самки обоих видов вырастают в длину в среднем до 190 см, самцы — до 150 см, при весе 50—90 кг; длина новорождённых латимерий составляет 35—38 см. Парные плавники целакантов поддерживаются костными поясами, которые напоминают плечевой и тазовый пояса наземных четвероногих позвоночных.

Географ: (Показывает на политической карте районы распространения латимерий). До 1997 года районом распространения латимерии считался только юго-запад Индийского океана (с центром на Коморских островах) Однако позже латимерий, вылавливали возле побережья Мозамбика и юго-западнее от Мадагаскара.

Эколог: Латимерии — тропические морские рыбы, населяющие прибрежные воды на глубине приблизительно 100-300 метров. Предпочитают районы с крутыми обрывами. Пищи на этих глубинах немного, и целаканты ночью часто перемещаются в менее глубокие слои воды. Днём они погружаются назад. Рыбы, поднятые на поверхность, где температура намного выше 20 °C, испытывают стресс, выживание после которого маловероятно даже при помещении рыб в холодную воду. Икринки латимерий достигают размера апельсина. Латимерии являются яйцеживородящими. До сих пор неизвестно, как происходит внутреннее оплодотворение, и где живут молодые рыбы несколько лет после рождения.

Житель Коморских островов: После того, как в 1952 году был пойман второй живой целакант, Коморские острова (тогда — колония Франции) были признаны «домом» этого рода. Со временем все следующие экземпляры были задекларированы как национальная собственность, только французам предоставлялось право проводить промысел данных рыб. После того как прошел слух, что жидкость из нотохорд латимерий продлевает жизнь, быстро образовался черный рынок, где цены доходили до 5000 долларов США за рыбу, и численность латимерий резко сократилась. В 1995 году общая численность оценивалась в менее 300 особей. Латимерия остается под угрозой из-за узкого ареала, очень специализированной физиологии и образа жизни. В 2013 году Международный Союз охраны природы оценил положение коморского вида латимерий как критическое, а индонезийского — как уязвимое.

Вывод: земноводные произошли от древних кистеперых рыб, латимерии. Это произошло около 357-350 млн. лет назад. От древних кистепёрых рыб произошли древние земноводные – стегоцефалы. Бесхвостые появились позднее и произошли от древних хвостатых земноводных. 200 млн. лет назад Землю покрывали огромные болота. Этот период был наиболее благоприятным для развития земноводных. Многие из них достигали в длину 5-6 м (самое крупное современное земноводное — гигантская саламандра, живущая в Юго-Восточной Азии, достигает в длину 1,5 м).

Доказательства происхождения земноводных от древних кистеперых рыб:

  1. Тесная связь земноводных с водой.

  2. Сходство в строении их личинок

  3. Останки вымерших земноводных имела чешуи, а череп походил на череп кистеперых рыб.

  4. Сходство в строении скелета плавников современной кистеперой рыбы латимерии и отпечатков плавников вымерших кистеперых со скелетом конечностей земноводных.

  5. вымершие пресноводные кистеперые имели легкие, развившиеся из плавательного пузыря. Они жили в мелких озерах и речках, могли переползать из одного водоема в другой при помощи своих мускулистых плавников.

Современные земноводные произошли от примитивных древних земноводных стегоцифалов. Одного из представителей этой группы вы можете увидеть на рисунке 142 с. 196 в учебнике.

Древние земноводные — стегоцефалы.

Стегоцефа́лы (слайд №10) — вымершая группа земноводных животных, одних из первых позвоночных, вышедших на сушу, от которых и произошли современные земноводные.

Вот мы и приблизились к завершению нашего сегодняшнего путешествия по стране знаний о земноводных.

IV. Закрепление изученного материала, связь с ранее изученным (6-8 мин)

Тестирование.

1. Позвоночных животных с трёхкамерным сердцем, размножение которых тесно связано с водой, объединяют в класс:

А) Костные рыбы В) Млекопитающие С) Пресмыкающиеся D) Земноводные

2. Каких древних животных считают предками земноводных:

А) стегоцефалов В) ихтиозавров С) археоптериксов D) латимерий

3. По какому признаку можно узнать земноводных:

А) сухая кожа с перьевым покровом С) голая влажная кожа

В) кожа с железами, покрытая чешуёй D) сухая кожа, покрытая роговыми чешуйками

4. Назовите черты сходства в размножении земноводных и рыб.

А) размножение и развитие личинок происходит в воде;

В) оплодотворение у большинства видов внутреннее;

С) личинки называются мальками;

D) являются гермафродитами.

5. Земноводные произошли от рыб около:

А) 150-170 млн. лет назад;

В) 250-270 млн. лет назад;

С) 350-370 млн. лет назад;

D) 450-470 млн. лет назад.

6. На приспособленность лягушки к обитанию в воде указывает:

А) короткое тело, лишенное хвоста;

В) заостренная голова;

С) наличие перепонки на задних конечностях;

D) трехкамерное сердце.

7. Доказательства происхождения земноводных от древних кистеперых рыб является:

А) Тесная связь земноводных с водой.

В) Сходство в строении их личинок

С) наличие чешуи у древних земноводных

D) все выше перечисленные

8. Кто не является представителем древних земноводных:

А) ихтеостегии; В) лепоспондилии; С) лабиринтодонт; D) рыбозмей.

V. Подведение итогов урока ( 1-2 мин)

VI. Домашнее задание (1-2 мин)

Конспект в тетради, подготовить реферат или презентацию о древних представителях земноводных.

VI. Рефлексия (1-2 мин)

Сегодня на уроке я узнал(а)…

Мне особенно запомнилось…

Меня удивило…

Я считаю…

Урок мне…

Оцените по 5-ти бальной системе свою работу сегодня на уроке.

Тестирование.

1. Позвоночных животных с трёхкамерным сердцем, размножение которых тесно связано с водой, объединяют в класс:

А) Костные рыбы В) Млекопитающие С) Пресмыкающиеся D) Земноводные

2. Каких древних животных считают предками земноводных:

А) стегоцефалов В) ихтиозавров С) археоптериксов D) латимерий

3. По какому признаку можно узнать земноводных:

А) сухая кожа с перьевым покровом С) голая влажная кожа

В) кожа с железами, покрытая чешуёй D) сухая кожа, покрытая роговыми чешуйками

4. Назовите черты сходства в размножении земноводных и рыб.

А) размножение и развитие личинок происходит в воде;

В) оплодотворение у большинства видов внутреннее;

С) личинки называются мальками;

D) являются гермафродитами.

5. Земноводные произошли от рыб около:

А) 150-170 млн. лет назад;

В) 250-270 млн. лет назад;

С) 350-370 млн. лет назад;

D) 450-470 млн. лет назад.

6. На приспособленность лягушки к обитанию в воде указывает:

А) короткое тело, лишенное хвоста;

В) заостренная голова;

С) наличие перепонки на задних конечностях;

D) трехкамерное сердце.

7. Доказательства происхождения земноводных от древних кистеперых рыб является:

А) Тесная связь земноводных с водой.

В) Сходство в строении их личинок

С) наличие чешуи у древних земноводных

D) все выше перечисленные

8. Кто не является представителем древних земноводных:

А) ихтеостегии; В) лепоспондилии; С) лабиринтодонт; D) рыбозмей.

Код ответов:

вопроса

1

2

3

4

5

6

7

8

Ответ

D

D

С

А

С

С

D

D

Шкала ответов:

8 баллов – оценка «5»

6-7 баллов — оценка «4»

5-4 балла — оценка «3»

Меньше 4 баллов — оценка «2»

___________________________________________________________________________

Ответы на карточку

Задание 1.

Отряды земноводных

Особенности строения

Животные

Безногие

6, 8

1, 5, 7, 8

Хвостатые

1, 3, 5

2, 9

Бесхвостые

2, 4, 7, 9

3, 4, 6, 9

Задание 2.

Запиши значение земноводных в природе и жизни человека.

Рефлексия

Сегодня на уроке я узнал(а)___________________________________________________

___________________________________________________________________________

Мне особенно запомнилось __________________________________________________

__________________________________________________________________________

Меня удивило _____________________________________________________________

Я считаю__________________________________________________________________

Урок мне__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Рефлексия

Сегодня на уроке я узнал(а)___________________________________________________

___________________________________________________________________________

Мне особенно запомнилось __________________________________________________

__________________________________________________________________________

Меня удивило _____________________________________________________________

Я считаю__________________________________________________________________

Урок мне__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Рефлексия

Сегодня на уроке я узнал(а)___________________________________________________

___________________________________________________________________________

Мне особенно запомнилось __________________________________________________

__________________________________________________________________________

Меня удивило _____________________________________________________________

Я считаю__________________________________________________________________

Урок мне__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Рефлексия

Сегодня на уроке я узнал(а)___________________________________________________

___________________________________________________________________________

Мне особенно запомнилось __________________________________________________

__________________________________________________________________________

Меня удивило _____________________________________________________________

Я считаю__________________________________________________________________

Урок мне__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

земноводных | manoa.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

От рыбы до тетраподов

Тетраподы — это позвоночные животные с четырьмя конечностями или ступнями, термин, который происходит от греческих корневых слов tetra , означающих «четыре», и pod , означающих «ступня». Ученые полагают, что эволюционная адаптация четырех конечностей, вероятно, началась в водной среде у группы, называемой рыбами с лопастными плавниками. Однако назначение первых конечностей неизвестно. Возможно, они были приспособлением к преследованию добычи или поддержанию тела над водой на мелководье для воздушного дыхания.



Группа четвероногих включает четыре класса позвоночных. Первыми являются земноводные (класс Amphibia), группа четвероногих с водной стадией развития и взрослой наземной стадией (рис. 5.2 A). Рептилии (класс Reptilia) — это чешуйчатые четвероногие, которые дышат через легкие (рис. 5.2 B). Птицы (класс Aves) — четвероногие, у которых две передние конечности являются крыльями (рис. 5.2 C). Млекопитающие (класс Mammalia) теплокровны и, помимо других характеристик, обладают шерстью (рис.5.2 D). Следует отметить, что ученые теперь считают птиц разновидностью рептилий (рис. 5.3). Несмотря на то, что все четвероногие имеют общее происхождение, существует большое разнообразие их морфологии и физиологии, поэтому изучение четвероногих разделено на несколько дисциплин. Изучение земноводных и рептилий известно как герпетология. Изучение птиц называется орнитологией. Изучение млекопитающих известно как маммология.

Организмы подтипа Vertebrata, в который входят четвероногие, представляют собой удивительно разнообразную группу, в настоящее время обитающую почти во всех средах обитания на Земле.Позвоночные животные обладают внутренним скелетом, или эндоскелетом, с позвоночником и хрящом. В подтипе Vertebrata существует семь классов организмов и приблизительно 52 000 видов (рис. 5.3). Однако до 360 миллионов лет назад единственными позвоночными, которые существовали, были рыбы, в том числе рыба без челюсти (класс Agnatha), акулы и скаты (класс Chondrichthyes) и костистые рыбы (класс Osteichthyes). Древние рыбы были очень разнообразной группой, но они были ограничены морской средой обитания.В то время растения, моллюски и членистоногие доминировали в наземных средах обитания, хотя в основном они были сосредоточены на береговой линии и в областях с обилием воды. Приблизительно 390–360 миллионов лет назад произошел важный эволюционный шаг, который инициировал излучение видов в наземные среды обитания. Плавники некоторых рыб с лопастными плавниками превратились в конечности четвероногих. На рис. 5.4 показаны два примера сохранившихся лопастных рыб.


Адаптивное излучение — это процесс, при котором организмы быстро диверсифицируются во множество новых форм.Адаптивная радиация, в частности, возникает, когда возникают новые ресурсы окружающей среды, обеспечивающие новые среды обитания и источники пищи. Когда четвероногие впервые эволюционировали, земля представляла собой новую среду с обилием пищевых ресурсов растений и насекомых, которые не использовались относительно крупными наземными животными. Однако жизнь на суше представляет ряд проблем для водных организмов. В океане вес организма поддерживается водой, и у некоторых организмов есть дополнительные приспособления, которые помогают им сохранять плавучесть, например плавательные пузыри у рыб.Сопротивление воды телу может облегчить движение и другое поведение, например, хватание пищи. Воздух намного менее плотен, чем вода, поэтому организмы, живущие на суше, должны были разработать структурные системы, чтобы выдерживать их вес и обеспечивать движение. Например, эволюция суставных конечностей позволила четвероногим ходить, передавая мышечную энергию по своему эндоскелету земле. Еще одна проблема на суше — угроза высыхания или высыхания из-за потери воды. У наземных организмов кожа стала намного более толстой по сравнению с рыбой, чтобы предотвратить потерю воды.Другие органы чувств тоже должны были работать в воздухе, а не в воде. Боковая линия и электрические органы костлявых рыб перестали работать, поэтому уши, носовые ходы и глаза-фокусировки развились. Распространенное заблуждение состоит в том, что легкие развивались у первых четвероногих. Однако легкие, которые использовались для дыхания, у некоторых костистых рыб уже развились из плавательных пузырей. Например, двоякодышащая рыба (рис. 5.5) имеет легкие и в настоящее время встречается в Африке, Южной Америке и Австралии. Тетраподы действительно разработали насосные механизмы для подачи воздуха в полость тела и из нее.


Морской тетрапод

Тетраподы произошли от предков рыб и разошлись на суше или в пресноводных средах обитания. Некоторые из этих наземных рептилий (включая птиц) и млекопитающих затем независимо развили адаптации, которые позволили им выжить в условиях океана. Морских амфибий нет. Примеры морских четвероногих включают морских черепах, куликов, пингвинов, китов и тюленей. Большинство морских четвероногих сохраняют некоторую связь с сушей.Морские черепахи и пингвины должны возвращаться на берег, чтобы строить гнезда и откладывать яйца, как это делали их неморские предки. Все морские четвероногие должны всплывать на поверхность, чтобы воздух мог дышать. На рис. 5.6 показаны некоторые примеры морских четвероногих.



Что такое амфибия?

Амфибии — это группа четвероногих позвоночных животных с влажной без чешуйчатой ​​кожи, все они имеют общее эволюционное происхождение. Примеры земноводных включают лягушек, жаб, саламандр и тритонов (рис.5.7). Амфибии — это разнообразная группа животных, которая включает почти 7000 видов и которые приспособлены к жизни в самых разных средах. Все земноводные в той или иной степени являются водными животными. Большинство видов земноводных обитают в пресноводных или влажных земных средах, но не в морской среде. Хотя сегодня живых морских амфибий нет, некоторые виды лягушек могут переносить солоноватую воду. Некоторые виды, например, пустынные жабы, адаптировались к засушливым условиям, но для размножения все еще требуются водные среды обитания.


Доказательства общего происхождения и разнообразия

Амфибии были самыми ранними четвероногими, которые эволюционировали. Современные земноводные можно разделить на три основные группы: безногие цецилии, саламандры и лягушки. Первые земноводные произошли от рыб с лопастными плавниками примерно 390–360 миллионов лет назад (рис. 5.8). Современные цецилии, саламандры и лягушки произошли от этих базальных предков земноводных.

Цецилии (произносится «см-сил-и-ун») — длинные, стройные, безногие земноводные, внешне напоминающие дождевых червей или змей (рис.5.9). Большинство цецилий роются в почве, но некоторые виды процветают в пресноводных экосистемах. Существует около 170 современных видов, обитающих в тропических регионах Центральной и Южной Америки, Юго-Восточной Азии и экваториальной Африки. Они различаются по длине от 7 сантиметров (см) до 1,5 метра (м).




Саламандры — это земноводные с удлиненным тонким телом и длинным хвостом (рис. 5.10 А). Существует около 550 существующих видов саламандр.Одна группа саламандр, обычно называемая гигантскими саламандрами, является самой большой из всех земноводных (рис. 5.10 B). Самый крупный вид — китайская гигантская саламандра ( Andrias davidianus ), которая может достигать 1,8 м в длину. Одна знакомая группа саламандр — семейство тритонов. Тритоны обычно меньше 20 см, но известны своими токсичными кожными выделениями и яркими цветами (рис. 5.10 C). Сирены — это группа саламандр, у которых отсутствуют задние конечности. У них уменьшенные передние конечности, что придает им вид угря (рис.5.10 D). Сирены распространены в медленно движущихся водах Северной Америки.



Лягушки , пожалуй, самая успешная группа земноводных, сегодня насчитывается около 5000 известных видов. Лягушки — приземистые бесхвостые земноводные с короткими передними конечностями и мускулистыми задними конечностями (рис. 5.11). Несколько семейств лягушек с кожистой кожей и короткими ногами обычно называют жабами (рис. 5.11 C). Однако это просто разговорный термин.Лягушки адаптировались к широкому кругу сред обитания, и иногда их можно встретить в очень плотных популяциях.



Структура и функции


У земноводных произошли серьезные изменения в строении тела по сравнению с их последними предками, рыбами. Одно из самых ярких — это изменение строения скелета с мускулистыми конечностями. Все четвероногие имеют твердый костный скелет (рис.5.12). Прочные скелеты необходимы, чтобы выдержать вес тела животных, находящихся вне воды. У рыб есть мускульные органы сердца с двумя камерами, которые откачивают и забирают кровь. У земноводных трехкамерное сердце (рис. 5.13).


Деятельность

Используйте простой дихотомический ключ для правильного определения основных групп земноводных.

Адаптации

Земноводных и рептилий иногда называют «хладнокровными» животными. Термин «хладнокровные» не означает, что их тело всегда холодно, скорее, это экзотермично. Ectothermic означает, что организмы поддерживают температуру своего тела, поглощая тепло из окружающей среды. Напротив, эндотермических организмов поддерживают относительно постоянную температуру своего тела. Птицы и млекопитающие являются примерами эндотермических или «теплокровных» животных. Поддержание соответствующей температуры тела важно для обмена веществ, передвижения и многих клеточных процессов. Эктотермные организмы часто перемещаются в новые места, чтобы при необходимости повышать или понижать свою температуру.Некоторые земноводные и рептилии находят место под солнцем и поглощают солнечный свет, повышая свою температуру, этот процесс известен как купание. У земноводных обычно относительно влажная кожа, а это означает, что в воздухе быстро происходит охлаждение за счет испарения. Земноводные поддерживают свою температуру, перемещая места или меняя позу.

Всем животным для выживания необходим кислород. Позвоночные животные имеют дыхательных систем или совокупностей органов, которые обеспечивают обмен газами oyxgen (O 2 ) и углекислым газом (CO 2 ) в окружающую среду и из нее.Большинство видов рыб используют жабры для извлечения растворенного кислорода из воды. Первые настоящие легкие появились у группы рыб, получивших название двоякодышащих (рис. 5.5). Легкие — это внутренние органы, похожие на баллон, которые могут быть наполнены газами для дыхания. У большинства земноводных легкие уже на стадии взрослой жизни. Однако самая большая группа саламандр (семейство Plethodontidae) — это саламандры без легких. Виды этой группы вторично «потеряли» свои легкие в ходе эволюции, хотя причина этого остается неясной.Биологи используют термин вторичная потеря для описания черт, которые вернулись к исходному состоянию или кажутся более похожими на более ранние наследственные черты, чем на недавние. Например, у плетодонтидных саламандр без легких нет легких, как и у большинства рыб без легких, хотя они произошли от предков с легкими (например, рыб с лопастными плавниками). Точно так же змеи произошли от ящериц с ногами. Можно сказать, что змеи лишились ног вторично в результате эволюции. Чтобы узнать больше о двоякодышащих рыбах, см. Введение в рыб с лопастными плавниками и эту статью «От воды к суше».

Еще одна адаптация земноводных — их кожа. У земноводных обычно мягкая влажная кожа без чешуек. Есть некоторые исключения. Кожа у жаб сухая и бородавчатая. Кожа действует как профилактический барьер против изменений внешней среды и может предотвратить порезы и микробные инфекции. Кожа земноводных уникальна тем, что может использоваться для газообмена и дыхания. Фактически, некоторые виды со временем утратили органы легких. Помимо дыхания, у молодых и взрослых особей на коже присутствуют железы двух типов: слизистые и ядовитые железы.Слизистые железы покрывают кожу защитным слоем. Некоторые виды земноводных выделяют ядовитые выделения, которые служат защитой от хищников. Ядовитые земноводные обычно ярко окрашены (рис. 5.14).


Приобретение энергии

Практически все земноводные — хищники. Исключение составляют молодые лягушки, которые питаются в основном бактериями и водорослями. У земноводных есть несколько интересных приспособлений, которые они используют для поимки добычи. Большинство земноводных захватывают добычу, кусая и хватая ее (рис.5.15). Строение зубов различно в зависимости от типа добычи и служит для удержания добычи или для ее разрушения. Язык большинства земноводных используется для глотания и помогает направлять пищу в пищевод. Лягушки и большинство саламандр используют свои липкие языки-снаряды для захвата добычи. Их диета в основном состоит из насекомых, но некоторые более крупные виды питаются птицами, ящерицами и даже мелкими млекопитающими. Некоторые саламандры и лягушки также используют форму всасывающего кормления, при котором они захватывают добычу, одновременно открывая рот и ротовую полость, засасывая добычу в рот.


Рост, развитие и воспроизводство

Практически все земноводные производят потомство половым путем. Напомним, половое размножение — это соединение мужских и женских гамет (сперматозоидов и яйцеклеток соответственно). Для получения дополнительной информации о половом размножении, пожалуйста, прочтите тему «Рост, развитие и размножение» в книге «Водные растения и водоросли».

У слепых и саламандр оплодотворение яиц самок происходит внутренне.Самец вносит сперму в женскую клоаку. Клоака — это заднее отверстие, которое служит отверстием для репродуктивных, кишечных и мочевыводящих путей у земноводных, рептилий и птиц. У лягушек оплодотворение происходит внешне. Самец обнимает самку и откладывает сперму, пока самка откладывает яйца (рис. 5.16).


Яйца земноводных очень уязвимы к потере воды и обычно откладываются в водной среде обитания или в очень влажных местах.Некоторые лягушки, живущие в более сухих местах обитания, образуют пузырьковые гнезда, чтобы яйца оставались влажными после оплодотворения (рис. 5.17).


Слово амфибия происходит от греческого слова amphibios , означающего «двойная жизнь». Этот термин подчеркивает метаморфозы, происходящие в жизненном цикле земноводных. Метаморфоз — это переход от эмбриональной личинки к ювенильной или взрослой форме. Личинки земноводных — это свободноживущие зародыши, которые являются водными и имеют глоточные щели и наружные жабры.Как и у их предков рыб, у них есть сенсорная система боковой линии. У них также есть хрящевой скелет, мускулистое тело и хвост, чтобы двигаться в воде. В целом личинки слепой кишки и саламандры анатомически похожи на взрослых особей (рис. 5.18 A и рис. 5.18 B). Личинка лягушки, называемая головастиком , намного более удлинена, чем приземистая взрослая особь (рис. 5.18 C). Головастики обычно имеют округлое тело с длинным плоским хвостом. Молодые лягушки остаются на этой стадии головастика от 1 до 15 месяцев в зависимости от вида и местных условий окружающей среды.Когда головастик претерпевает метаморфоз, сначала растут задние конечности, а потом — передние. Легкие развиваются во время развития ног, а хвост головастика укорачивается (рис. 5.19). Метаморфоза обычно занимает около 24 часов.



Поскольку земноводным для размножения требуется влажная среда обитания, сезон размножения обычно приходится на сезон дождей во многих частях мира.Некоторые виды земноводных, особенно лягушки, приспособлены к жизни в эфемерных водоемах и ручьях. Эфемерные водоемы и ручьи — это пресноводные водоемы, которые лишь периодически покрываются водой. Эфемерные, или весенние, бассейны часто пересыхают в летние месяцы. Размножение затруднено, потому что спаривание, оплодотворение и вылупление яиц должны происходить в присутствии воды. Поскольку личинки земноводных также полагаются на воду, они должны полностью преобразоваться, прежде чем вода высохнет.


Поведение

Ухаживание — очень важное поведение многих животных. Ухаживание включает в себя всю репродуктивную деятельность, которая происходит до спаривания. Во время ухаживания очень важно общение. Коммуникация — это сигнал от одного партнера к другому и может происходить через визуальные, слуховые, обонятельные и сенсорные очереди. Во время размножения первым делом нужно собрать партнеров вместе. У некоторых видов есть слуховые звуки, которые могут путешествовать на большие расстояния. Другие виды выделяют феромоны, которые представляют собой выделяемые химические вещества, которые могут почувствовать партнерши. У других видов могут быть изученные экологические очереди, которые вызывают встречи в том же месте.Например, сильный дождь может сигнализировать взрослым особям в эфемерном пруду, что пора размножаться. После того, как взрослые амфибии оказываются в одном месте, общение используется для оценки пригодности друг друга в качестве помощников.

Ухаживающее поведение сильно различается у разных видов земноводных. О поведении цецилий при ухаживании известно очень мало. Большинство саламандр проводят ритуальные ухаживания, при которых сигналы прикосновения и химиосенсорные сигналы поочередно передаются между самцами и самками в определенном порядке (рис.5.20). Вокализации очень распространены у многих видов лягушек. Самцы лягушки обычно издают голос, чтобы объявить о своем местонахождении потенциальному партнеру, а также установить свою территорию для конкурентов. Интересно, что никакие два вида лягушек не издают одинаковых звуков.


9. Первые четвероногие

Это девятая статья в серии из 10 частей, показывающей, как окаменелости рассказывают историю реколонизации — восстановления фауны и флоры после самого большого массового вымирания в истории.Начиная с самой маленькой популяции, животным приходилось приспосабливаться, и в процессе освоения новых сред обитания виды размножались. Нигде это не проявляется так отчетливо, как когда в девонский период появились первые земноводные. Мы видим организованную колонизацию в тот самый момент, когда земля была готова к колонизации. Группы животных появились внезапно, и некоторые из них (например, двоякодышащие, сохранившиеся до сих пор) приобрели способность какое-то время существовать без воды. Ни один не стал полностью земным.Некоторые из следующего периода демонстрируют обратную эволюцию: их ноги превратились в рудиментарные обрубки или полностью утрачены. Если какая-то рыба эволюционировала в земноводных, то, должно быть, это произошло раньше, чем предполагалось по окаменелостям, поскольку следы, оставленные четвероногими животными, предшествуют предполагаемому переходу.


Растения начали стабилизировать поверхность земли. Распространяясь в устьях рек, речных равнинах и дельтах, они создали среду обитания не только для большого количества беспозвоночных — многоножек, насекомых и им подобных, — но также для пресноводных рыб и земноводных.Земноводные были четвероногими, животными с четырьмя ногами, а первые четвероногие были хищниками, которых привлекали животные, проникшие в эти места обитания до них. Удержавшись жизни в далеко не идеальных условиях, они появились в таких далеких местах, как Австралия и Северная Америка, в тесной связи с растениями, членистоногими и рыбами, составлявшими их естественный мир.

Только при наличии достаточного укрытия и влажности под растительным покровом и достаточного количества беспозвоночных, чтобы обеспечить их пищей, позвоночные, вероятно, начали бы исследовать земную среду.

Дженнифер А. Клак, Gaining Ground , стр. 96 (2002).

Окружающая среда менялась, и животные развивались в тандеме, используя новые возможности: быть плодородными и размножаться. Земноводные животные скорее плавали, чем ходили, вторгаясь в эти солоноватые пресноводные берега, потому что на них вторгалась их добыча. Отнюдь не первопроходцы, они следовали туда, куда раньше уходила рыба.

Не у всех рыб есть челюсти, но тех, у которых они есть, можно разделить на две группы: с хрящевым скелетом (например, акулы) и с костным скелетом, который окостеняет хрящ в процессе развития.Костные рыбы, в свою очередь, делятся на рыб с лучевыми плавниками и рыбы с лопастными плавниками. На этих уровнях классификации происхождение рыбы неясно. Рыбы, которые в любом случае не окаменели легко, диверсифицировались слишком быстро, чтобы летопись окаменелостей не успевала за процессом, что сделало невозможным определение границ эволюции.

Девон был, когда внезапно появилось огромное разнообразие рыб — по крайней мере, 70 семейств. Доминирующей группой были лопастные плавники, от которых, по-видимому, произошли определенные четвероногие.Лопастные плавники все еще существуют в форме латимерии и двоякодышащих рыб, но они больше не доминируют. «Эпоха рыб» вскоре подошла к концу, так как в конце этого периода в океанический мир ворвались массивные возмущения, в результате которых вымерло 75% семейств рыб.

Двоякодышащий

С их верой в единое древо жизни, палеонтологи большую часть 20-го века стремились проследить происхождение четвероногих до двоякодышащих рыб. Сочетание жабр и легких казалось очевидным промежуточным этапом.Однако мир природы — непростое место. Дыхание воздухом возникало независимо несколько раз в ходе эволюции рыб, и мнение о том, что двоякодышащие рыбы стали преданными обитателями суши, было опровергнуто. Теперь их называют «живыми ископаемыми» — животными, которые мало изменились за десятки, даже сотни миллионов лет. Как они ни старались, им не удалось подняться на «Невероятную гору».

Сегодня существует всего три рода двоякодышащих рыб: один встречается в некоторых частях Африки, один в Южной Америке, один в Австралии.Они живут в различных средах обитания, таких как озера, реки и водно-болотные угодья, и их дыхательный аппарат может быть разным. Помимо жабр для дыхания под водой, у них есть сильно модифицированные плавательные пузыри (легкие), с помощью которых они поглощают кислород, поступающий из воздуха. Самыми искусными дышащими воздухом являются африканские двоякодышащие рыбы. Они преодолели опасности засухи не за счет развития ног и отказа от воды вообще — или постоянного возвращения в воду, — а за счет развития сердечно-легочной системы, которая сводит к минимуму потерю кислорода, и инстинктивно зарываясь в грязь.Там, иногда месяцами, они лежат в коконе в состоянии анабиоза — поведение, из-за которого окаменелые норы из раннего каменноугольного периода были очень древними. Австралийская двоякодышащая рыба, напротив, обитает на постоянно влажных территориях. Большую часть кислорода они получают из воды.

Превращение плавательного пузыря в легкие, сопутствующие изменения в конструкции сердца и кровообращения, а также способность замедлять скорость метаболизма до тонкой струйки — не менее замечательные нововведения, чем превращение плавников в ноги.И произошли они на удивление быстро. Поскольку самые ранние двоякодышащие рыбы были полностью морскими и относились к началу девона, их специализированные легкие, должно быть, возникли во время самого девона, вскоре после их первого появления. Как только двоякодышащие рыбы стали достаточно многочисленными, чтобы повлиять на рекорд, их формы уже стали очень отличительными. Пика своего разнообразия они достигли в середине и конце девона. К пермскому периоду количество родов сократилось более чем на 70%, после чего они перестали вводить новшества.

Stasis с тех пор показывает, что рыбы на границе между морем и сушей не переходят от одного к другому. Несмотря на свои опасности, промежуточная зона была тем, для чего они в конечном итоге были созданы после своего морского начала. Их генетический состав также вызывает «дизайн». Несмотря на то, что они представляют собой эволюционный тупик, двоякодышащие рыбы имеют второй по величине геном во всем животном мире, с одним видом, африканской двоякодышащей рыбой Protopterus aethiopicus , весом 130 миллиардов пар оснований ДНК.Самые большие из всех геномов — это геномы некоторых амеб! У людей около 3 миллиардов.

Polypterus — еще одно живое ископаемое

Polypterus — это род с настоящими легкими. Вероятно, самый известный вид — это нильский бичир. Полиптериды дышат через ноздрю или дыхальце, расположенные на макушке головы, и — в отличие от двоякодышащих рыб — они могут использовать свои грудные плавники, чтобы передвигаться по суше неуклюже. К несчастью для идеи, что все четвероногие произошли от лопастных плавников, полиптериды являются лучевыми плавниками, а не лопастными плавниками.Более того, они располагаются у основания генеалогического древа лучевых плавников и, следовательно, восходят, по крайней мере, к девонскому периоду. Это примеры рыб с легкими и некоторыми способностями к ходьбе, которые не смогли развиться в четвероногих, несмотря на предполагаемые сотни миллионов лет между тем и настоящим.

Panderichthys — ближайшее (до Tiktaalik ) к недостающему звену

Среди других лопастных плавников наиболее подходящим потенциальным предком четвероногих раньше был Panderichthys .У рыбы длиной более 1 метра были глаза в верхней части черепа и прямой хвостовой плавник (как у некоторых двоякодышащих рыб и четвероногих Acanthostega ). У него также, как и у четвероногих, было дыхальце, которое могло облегчить вдыхание воды, лежа на морском дне, и избежать проглатывания ила или песка через рот. У акул, скатов и, как мы видели, полиптериды ноздри расположены одинаково. Расположение глаз на спине позволяет предположить, что у рыбы было воздушное зрение.

Panderichthys отличался от других лопастных плавников тем, что имел всего две пары плавников: одну спереди (грудные плавники) и другую сзади (тазовые плавники).Следующий ближайший кандидат, Eusthenopteron , также имел всего две пары. Такое расположение, возникшее в результате потери спинных и анальных плавников, аналогично расположению конечностей четвероногих, и потеря, по-видимому, была внезапной — то есть генетический модуль для них был отключен генетической регуляцией.

Ранние четвероногие животные в основном были «заднеприводными» животными с большими задними конечностями, чем передние; плавники их предполагаемых предков имели тенденцию быть больше спереди, чем сзади.В случае Panderichthys эта разница была явно выражена. Тазовый плавник был «более примитивным» (эволюционно более ранним), чем передний плавник, а малый тазовый пояс «даже менее похож на четвероногих», чем у Eusthenopteron (Boisvert 2005). Говоря техническим языком, Бойсверт перечисляет «радикальные изменения», которые должны были произойти:

Тазовый пояс стал несущей структурой в результате развития седалищной кости, полного мезио-вентрального контакта между двумя сторонами пояса, подвздошной кости и контакта между позвоночником и поясом через крестцовое ребро.Передние и задние конечности смещены в сторону за счет переориентации суставной впадины и вертлужной впадины. Грудной пояс отделился от черепа из-за утраты экстралопаточных, поствисочных и супраклейтрума и стал адаптирован для поддержки конечностей и прикрепления мышц за счет увеличения лопатко-коракоида. Lepidotrichia [лучи вокруг плавников] были потеряны, а пальцы приобрели. Изменились пропорции элементов конечностей…. Постаксиальные отростки локтевой кости и малоберцовой кости были потеряны, а лучевая и локтевая кости, а также большеберцовая и малоберцовая кости были перестроены, чтобы быть параллельными, а не расходиться.В ходе этого перехода произошел сдвиг в локомоторном доминировании от передней конечности к задней, что впервые было продемонстрировано Acanthostega и Ichthyostega .

Все это должно было произойти через 5 миллионов лет или меньше (после Panderichthys и до фрагментарной окаменелости четвероногих под названием Elginerpeton ). Большой разрыв в морфологии усугублялся небольшим разрывом во времени.

Отчасти по этой причине Tiktaalik roseae , рыба, об открытии которой было объявлено миру в 2006 году, вытеснила Panderichthys в рассказе о том, как позвоночные выползали из воды.В документе, описывающем новую окаменелость, теперь можно было признать, что Panderichthys обладает «относительно небольшим» чертами, напоминающими четвероногих. Эволюционное значение Тиктаалика обсуждается в другом месте. Он показал больше черт, подобных тетраподам, чем Panderichthys , включая некоторые из перечисленных Boisvert, а именно частичную переориентацию грудного гленоида и потерю экстралопаточных (но не посттемпоральный или супраклейтрум). Однако из-за следов, оставшихся до появления окаменелостей, это животное тоже пришлось исключить.

Acanthostega и Ichthyostega — первые четвероногие хорошо сохранившиеся

Не менее одиннадцати родов четвероногих известно из позднего девона. Они разнообразны с момента их первого появления и сопротивляются попыткам упорядочить их в единое дерево (Безносов и др., 2019). Некоторые из них вели преимущественно водный образ жизни, другие, как предполагают тропы на юго-западе Ирландии, больше походили на земноводных. Лучше всего сохранились Acanthostega и Ichthyostega из Гренландии.Помимо сходства, приписываемого их конечному общему происхождению, у этих двух видов «почти нет ничего общего» (Clack, p 121). Несмотря на то, что они современные, они не могут быть тесно связаны друг с другом.

Ichthyostega, , отличающийся уникальным сочетанием черт лица, с массивными плечами и семью задними пальцами, вел образ жизни амфибии. Acanthostega , его современник в позднем девоне, был полностью водным, с конечностями, работающими как лопасти.

Acanthostega (что означает «хребетная броня», имея в виду особенности его черепа) был полностью водным. Большое количество окаменелостей было найдено в отложениях массовой смерти эфемерного канала; в каком водоеме они обычно обитали, неизвестно. Все они были молодыми, очевидно, задержанными в развитии, с лишь частично окостеневшими костями. Жаберный скелет был подобен рыбе и очень напоминал скелет австралийской двоякодышащей рыбы. Суставы конечностей не выдерживали нагрузки, а пальцы — восемь из них, а не пять, как давно ожидалось — были соединены перепонкой.Задние конечности функционировали как лопасти, толкая их назад, в то время как живот был покрыт гастралиями (костями, похожими на те, что на нижней стороне крокодила). В общем, животное представляло собой мозаику из примитивных и производных черт, что побудило некоторых авторитетов предположить, что его происхождение представляет собой возврат к воде от более земных предков!

Ichthyostega , коренастый и крепко сложенный, был «очень странным животным, части которого не походили ни на одно другое известное четвероногое животное или рыбу» (Clack, p 115).Среди его многих уникальных особенностей были узкая черепная коробка, массивные плечи и широкие перекрещивающиеся ребра. Грудная клетка могла играть определенную роль в дыхании и хранении воздуха в течение длительного периода под водой.

Необычно для четвероногих, задние конечности были крохотными по сравнению с передними. Задние конечности были похожи на весло, как у Acanthostega , и оканчивались семью цифрами, что на две больше, чем было сказано до 1990 года, и на одну меньше, чем у Acanthostega .Подвижность плечевого и тазобедренного суставов была ограничена, а таз нельзя было оторвать от земли (Pierce et al. 2012). Если он вообще двигался по суше, Ichthyostega двигался как тюлень, выгибая спину, продвигая обе передние конечности и, наконец, поднимая остальную часть своего тела. Это было бы совсем не похоже на извилистое движение рыб из стороны в сторону, плавающих в воде. Мускулатура передних конечностей позволяла ему поднимать голову над водой. Другие аспекты его анатомии — рыбоподобный хвост, веслообразные задние конечности, глубоко рифленые жаберные перемычки, узкоспециализированное ухо для слышания под водой и система боковой линии (сеть нервов, обнаруживающих изменения давления воды) — указывают на преимущественно водное существование.Его острые зубы предполагают диету из рыбы и беспозвоночных.

Оба животных следует рассматривать в контексте палеогеографической обстановки, которая была среднеконтинентальной (Astin et al. 2010). Ил, нанесенный обширной заплетенной речной системой, собирался достаточно медленно, чтобы образовалась почва, но время от времени реки выходили из строя и затапливали местность. По мере того, как вода высыхала, лужи и бильярдные усеивали пойму, что позволило заселить эту территорию рыбами, четвероногими и растительностью. Оба животных окаменели в результате захоронения в результате внезапного наводнения, смытого откуда-то вверх по течению.Присутствие других рыб, в том числе лопастных плавников, предполагает, что четвероногие изначально должны были колонизировать этот район с моря, преследуя свою добычу. Химический состав костей показал, что влияние моря оставалось значительным. Можно представить себе обширные низменные области, которые периодически затапливаются в ответ на колебания уровня моря, в то время как отложения смываются с высокогорья.

Благодаря своей специализации Ichthyostega считается побочной ветвью генеалогического древа четвероногих, а не прямым предком; это был недолгий эволюционный «эксперимент», «тупиковый».Следовательно, четвероногие, которые привели к рептилиям, должны были существовать до Ichthyostega , и их еще предстоит обнаружить. Считается, что Panderichthys и Acanthostega также представляют собой боковые ответвления. Независимо от того, произошли ли четвероногие амфибии от определенных видов рыб с лопастными плавниками, нет никаких ископаемых свидетельств того, что наземные рептилии произошли от четвероногих земноводных.

Предназначен для жизни на мелководье

История эволюции четвероногих коренным образом изменилась за последние годы.Оказывается, обладание лопастными плавниками не имело ничего общего с приспособлением к жизни на мелководье. Некоторые рыбы с лопастными плавниками жили в глубокой воде, как и сегодня латимерия. У некоторых современных лучевых плавников, таких как рыба-лягушка, есть мясистые лопастные плавники, которые они используют для ходьбы по морскому дну. Разнообразие современных рыб и древних четвероногих кажется преднамеренным, чтобы разрушить любую попытку построить историю, в которой конечности и пальцы приобретаются в ходе «завоевания земли». Исчезла картина рыб, выползающих на своих мясистых плавниках из прудов, высохших под тропическим солнцем, в поисках более глубоких водоемов и обнаруживающих, что они могут выжить без них.(На самом деле, рыба, оказавшаяся в высохших водоемах, просто умрет.) Конечности и пальцы были приобретены, когда животные были еще приспособлены к жизни в воде. Acanthostega , судя по анатомии, не собирался выходить на сушу. Если Ichthyostega это сделал, он двигался как тюлень, а не рептилия.

Характеристики, которые девонские четвероногие имели общие с некоторыми рыбами с лопастными плавниками, такие как сплюснутый череп и расположенные на спинке глаза, соответствовали подобному образу жизни.Четвероногие были хищниками, прячущимися на мелководье, кое-где окаймленным растительностью. В то время как Ichthyostega в некоторых отношениях напоминала тюленя, у других конечности были расположены больше как у крокодила или тритона, с плечами, обращенными в стороны, и руками, выступающими под прямым углом. Точно так же, как крокодилы или тритоны сейчас не находятся в стадии эволюционного перехода, нет причин, по которым девонские четвероногие должны были пройти.

Никакой причины (не считая идеологических убеждений), кроме одной: четвероногие появились в нужное время.Им предшествовали рыбы с лопастными плавниками, а за ними — четвероногие, полностью наземные рептилии. Хотя промежуток времени между наиболее похожими на четвероногих рыбами и первым настоящим четвероногим очень мал, по крайней мере, промежуток существует.

Палеонтологи не изучают ископаемые останки тела изолированно; они изучают их в связи с их экологией. И это примечательный факт, что почти сразу же, как только появлялась новая среда, почти всегда находились животные, которые ее использовали и появлялись, по всей видимости, из ниоткуда.Вдохновленные общим порядком появления — последовательностью повторного заселения, которая в некоторых отношениях имитирует ожидаемую эволюционную последовательность — дарвинисты интерпретируют это явление как приспособление животных к этим средам путем естественного отбора, как если бы существование новой среды обитания само по себе произвело вариации на какой отбор мог действовать. Очевидно, что жизнь зародилась в море, и поскольку эволюция путем естественного отбора — единственная игра в городе, это, должно быть, и есть механизм. Морфологические пробелы интерпретируются как случайности неполной записи.


Но даже аргумент о том, что окаменелости появляются в правильном порядке, больше не доступен. В 1995 году Иван Стёссел сообщил о нескольких следах, проложенных четвероногими в сланцевой формации Валентия на юго-западе Ирландии, и, как впоследствии выяснилось, они были того же возраста, что и Panderichthys . Когда несколько лет спустя Дженнифер Клэк обсуждала их, она не знала о работе свиданий и предположила, что они были значительно моложе. Убежденная на основании свидетельств окаменелостей тела, что четвероногие возникли на середине франского века, она рискнула предположить, что «следы, оставленные наземным четвероногим, вряд ли будут найдены до позднего франского века».

То, что следы были следами четвероногих, было очевидно по меньшему размеру передней лапы по сравнению с задней, а также по изменению угла шага при движении животного. Максимальный размер четвероногих составлял 1 метр. На двух путях были извилистые следы сопротивления, оставленные его брюхом. Неизвестно, мог ли он ходить по земле без поддержки воды, поскольку, подобно крокодилам, которые иногда ползают на животе, он мог ходить более чем одним типом.Средой обитания были песчаные речные русла без растительности на некотором удалении от моря.

В 2010 г. аналогичные следы были зарегистрированы в карьере Захельми в горах Святой Крест, Польша. Это были еще раньше, относящиеся к эйфельскому этапу девона. Три отпечатанных уровня занимали интервал 1,5 м (вероятно, недолго) и имели трещины высыхания и отпечатки дождевых капель, указывающие наряду с другими свидетельствами на окружающую среду, такую ​​как эфемерное озеро на прибрежной равнине (Qvarnström 2018).Невысокая растительность росла у кромки воды. Было несколько гусениц, различающихся по размеру. Как и на острове Валентия, одна дорожка показывала «ходьбу в поперечном направлении». Большинство отдельных отпечатков имели ширину 15 см, что более чем в два раза больше, чем у Ихтиостеги, что соответствует длине животного около 2,5 м. Самый большой был 26 см. Не было никаких следов перетягивания и никаких признаков того, что лапы перепончатые.

После того, как кто-то избавился от дарвиновского языка, окаменелости рассказывают историю о мире, который проходит стадии экологического восстановления.Издалека реколонизация может показаться эволюцией, потому что соответствующие организмы появляются постепенно, а не сразу, и в процессе они диверсифицируются в новые виды. Девонские четвероногие, эксплуатирующие воды прибрежных окраин, были не только эволюционным шагом, но и экологическим шагом — редкостью в летописи окаменелостей, потому что на данном этапе они были редкостью.

Вперед и назад

Практически сразу после появления первых водных четвероногих сюда вошло множество других высокоразвитых четвероногих, что сделало эволюционную картину еще более сложной.Одним из примеров являются лепоспондилы (щелкните по диаграмме), довольно маленькие животные, которые «являются высокопроизводительными, когда они впервые появляются в летописи окаменелостей, без каких-либо вероятных промежуточных звеньев между ними и любыми другими группами» (Carroll 2001). Обладая некоторыми функциями, они, такие как Tiktaalik , Acanthostega и Icthyostega , также представляют собой разрозненную группу по отношению друг к другу. Возможно, наиболее аномальными являются змееподобные аистоподы, появившиеся в раннем карбоне и не имевшие ни конечностей, ни поясов конечностей.Судя по черепу, позвонкам и ребрам, они классифицируются как четвероногие, поэтому предполагается, что они полностью потеряли свои конечности только после того, как приобрели их. Даже если предположить, что это действительно произошло, трудно понять, как это могло произойти в промежутке между эволюцией первого лепоспондила, спустя некоторое время после первых четвероногих, и первым аистоподом визейского периода. Аистоподы могли быть водными. Тетрапод Crassigyrinus из раннего карбона определенно был и, как полагают, каким-то образом проследил эволюционный путь своих земных предков обратно к морю.Действительно странно!

В свете таких фактов один палеонтолог (Ahlberg 2018) поднял вопрос о том, не может ли водный образ жизни Acanthostega также быть противоположным образу жизни «более приспособленного к земным условиям предка» — например, предка такие как четвероногие, оставившие следы среднего девона. В конце концов, согнутые в локтях и ориентированные в стороны придатки (задние конечности, выступающие из тела, а не плавники, выровненные с ним) затрудняли бы плавание, так как же они могли дать рыбе преимущество в борьбе за существование? Зачем рыбам развился крестец, если эта поддерживающая вес структура не нужна для подводного движения? Палеонтологи признают, что лепоспондилы были только «вторично водными»; почему бы не также Acanthostega и, в меньшей степени, Icthyostega? «Вторично водный» в этом контексте означал, что они никогда полностью не выпускали воду и отказывались от земной части своей жизни.Как ни соблазнительно рассматривать Тиктаалика и ему подобных как промежуточных звеньев, они явно не были предками четвероногих, но «оптимизированы для своего собственного образа жизни и« никуда не собираются ». Они вымерли, по всей видимости, во Франции. Вместо них четвероногие переселились в свои речные и дельтовые среды обитания.

Заменить скоординированную, заранее запрограммированную эволюцию всего генома на случайные мутации по одной букве за раз, и пересмотренный сценарий почти полностью совпадает с тем, что можно было бы предложить в сценарии реколонизации на основе Книги Бытия.Затем становятся возможными огромные эволюционные изменения, перечисленные выше Катрин Бойсверт, относительная скорость изменений становится понятной, сходство между Tiktaalik и водными четвероногими становится объяснимым. Водных четвероногих и их предков-рыб на ковчеге не было. Учитывая, что их не было в ковчеге, водные четвероногие должны были развиться от предков рыб.

земноводных и рептилий: как наземная жизнь изменилась в результате эволюции более адаптированных видов | The Independent

Сегодняшний тур по эпохам до появления человеческого вида на Земле начинается с редких и наиболее важных свидетельств эволюции, представленных окаменелостями существа по имени Tiktaalik , которые были обнаружены на острове Элсмир, Канада, в 2004 г.

Они представляют собой так называемые «переходные» окаменелости и показывают ключевые особенности двух разных видов: один — рыба с лопастными плавниками; другой, четвероногий, следующий в стадии эволюции (что означает «четвероногое существо»).

Тиктаалик жил около 375 миллионов лет назад, ближе к концу девонского периода, когда ранние растения и мхи приспосабливались к жизни у берегов. У этого существа появились первые настоящие руки с плечами, локтями и запястьями, которые идеально подходили для того, чтобы опускать тело на землю или пробираться через мелкие болота.

Тиктаалик вырос примерно до 3 м в длину. У него были острые зубы для охоты, и, в отличие от любой рыбы, он мог поворачивать голову из стороны в сторону в поисках пищи или опасности, используя, вероятно, первую в мире шею. Его череп был плоским, как у современного крокодила, с большими глазами, выпученными на макушке, предполагая, что он проводил большую часть своего времени, скрываясь прямо под водой в небольших ручьях, озерах и мелководных болотах.

Несколько миллионов лет спустя мы сталкиваемся с почти невозможным произношением Ichthyostega , который жил примерно между 357 и 362 миллионами лет назад.Этот земледелец был около 1,5 м в длину и имел по семь пальцев на каждой ступне. Это был один из первых настоящих четвероногих, и уж точно не рыба. Молодые Ichthyostega могли легко спрыгнуть на берег и передвигаться, не таща за собой огромное тяжелое тело. Кроме того, суша была безопаснее, чем море, потому что там было много еды и меньше крупных хищников.

С течением времени эти существа, как правило, все больше и больше проводили на берегу, прежде чем вернуться в воду. Ichthyostega были важны, потому что они представляли собой истинную связь между мелководными рыбами и первым весьма успешным семейством животных, которое могло жить на суше: земноводными (например, лягушками, жабами, саламандрами).

Амфибии были хорошо приспособлены к жизни на суше, хотя им почти всегда приходилось возвращаться в воду, чтобы отложить яйца и воспроизвести потомство. С момента своего появления это семейство успешно адаптировалось к жизни на всех континентах и ​​в каждом типе климата — от арктических льдов до песчаных пустынь — хотя многие из примерно 6000 видов в мире сейчас находятся на грани исчезновения из-за глобального потепления, загрязнения и разрушение естественной среды обитания, такой как водно-болотные угодья, болота и лесные массивы.

Переход от рыб к земноводным был окончательно завершен около 340 миллионов лет назад с появлением первого известного семейства земноводных — темноспондилов. Они могут быть большими, как взрослый крокодил, или маленькими, как тритон. Eryops — прекрасный пример, впервые появившийся в летописи окаменелостей около 270 миллионов лет назад. У него было крепкое тело, широкие ребра, рост до 1,5 м в длину и крепкий позвоночник, который не позволял его телу провисать под собственным весом.

Долгое время земноводные безраздельно властвовали на суше. Когда-то они были самыми большими и свирепыми существами на Земле. Но у них был один существенный недостаток: им приходилось жить достаточно близко к воде, чтобы откладывать яйца и воспроизводить потомство. В суровые засухи или если климат становится слишком сухим, это может стать большой проблемой. Со временем это стало еще большей проблемой, потому что континентальные плиты Земли постепенно сходились в единый гигантский суперконтинент.

Годовой дрейф от 5 до 10 см звучит очень медленно, но за миллион лет это означает, что континент переместится почти на 100 км.За 100 миллионов лет это 10 000 км — или четверть пути вокруг света. Это объясняет, почему между 250 и 300 миллионами лет назад жизнь на суше кардинально изменилась.

Начнем с того, что стало намного жарче и суше, поскольку массы суши сходились, а расстояния до моря становились намного больше. Амфибии, которым для размножения приходилось мигрировать к кромке воды, были привязаны к берегам или в районах с большими озерами. Если бы какое-то существо могло разработать технологию, которая означала бы, что его дети могут рождаться в десятках, сотнях или даже тысячах километров от воды, оно получило бы полную свободу действий над всеми остальными существами.Когда земные корки соединились в единый суперконтинент, произошел следующий скачок в истории жизни на Земле. Он раз и навсегда доказывает, что было первым, курица или яйцо. Это определенно было яйцо.

Рептилии отличаются от земноводных тем, что при необходимости они могут жить вдали от воды. У них водонепроницаемая кожа, поэтому в очень жаркую погоду вода внутри их тела не испаряется, что снижает вероятность обезвоживания.Они также были первыми существами, способными откладывать яйца на суше. Они были окружены прочными водонепроницаемыми оболочками, которые содержали переносной океан в виде жидкой мембраны, чтобы защитить эмбрион и дать ему все необходимое питание, пока он не станет достаточно взрослым, чтобы вылупиться и выжить самостоятельно в воздухе.

Первые известные рептилии появились 315 миллионов лет назад. Hylonomus был около 20 см в длину и выжил на диете из многоножек и мелких насекомых, хотя на него часто нападали сверхгигантские стрекозы и другие четвероногие в поисках вкусной еды.У самых ранних рептилий были черепа без отверстий. Большинство из них сейчас вымерли, хотя современные черепахи, морские черепахи и черепахи все еще имеют этот дизайн.

Следующей появилась группа с двумя наборами отверстий в черепах: одна использовалась для зрения (глаза), а другая — для еды (челюсти). Одной из таких групп были рептилии, похожие на млекопитающих, которые на многие миллионы лет стали доминирующей силой на суше. Эта группа, к которой мы, люди, отдаленно родственники, возникла задолго до появления первых динозавров.

Одним из самых успешных родов был Dimetrodon , рептилия, впервые появившаяся в раннем пермском периоде, между 260 и 280 миллионами лет назад. Достигнув 3-х метров в длину, этот неуклюжий гигант ходил на четырех раскинутых ногах и имел длинный, развевающийся хвост. Это был самый крупный мясоед своего времени. Успех этого причудливого существа был в основном связан с впечатляющим парусом на его спине, который оно использовало в качестве радиатора, чтобы нагреться быстрее, чем другие существа, в начале каждого дня.

Это было начало теплокровности, характерной для всех млекопитающих, включая человека. Это позволяет живым существам поддерживать одинаковую внутреннюю температуру тела независимо от внешних условий, позволяя таким существам охотиться ночью или когда выходить на улицу безопасно. Dimetrodon также развил другие сходные с млекопитающими особенности, такие как различные типы зубов. Фактически, Dimetrodon означает «зубы двух размеров».

Некоторые ранние наземные земноводные эволюционировали обратно в водные виды

Автор: Райли Блэк

Иллюстрация вида темноспондилов Prionosuchus plimmeri

ДЖЕЙМС КЕТЕР / НАУЧНАЯ ФОТОБИБЛИОТЕКА

Одним из величайших переходов в истории эволюции было появление четвероногих или четвероногих позвоночных на суше.Примерно 340 миллионов лет назад плавники превратились в пальцы и конечности, плечевые и тазобедренные суставы изменились, чтобы выдерживать вес, и множество земноводных начали жить вдоль кромки воды. Но анализ некоторых ранних четвероногих теперь показывает, что вскоре после того, как они поселились на суше, некоторые виды снова стали адаптироваться к жизни в воде.

Аджа Миа Картер из Пенсильванского университета и ее коллеги сосредоточили свое внимание на группе ранних земноводных, называемых темноспондилами, примерно саламандрообразными четвероногими, которые образовались от большого разнообразия видов между 295 и 330 миллионами лет назад.

Однако вместо того, чтобы смотреть на конечности этих животных, Картер и ее команда проанализировали анатомию позвоночника более чем дюжины видов темноспондилов. Они также использовали ранее опубликованное эволюционное древо, чтобы понять, как эти виды связаны между собой, и провели поиск в научной литературе информации о вероятном образе жизни каждого из них — в частности, был ли он более водным или наземным.

Исследователи обнаружили, что

темноспондилов, скорее всего, произошли от наземных предков.Удивительно, но оттуда некоторые виды изменили курс и снова стали адаптироваться к жизни в воде в результате эволюционного поворота.

Анализ также показал, что относительно жесткий позвоночник не был приспособлением к жизни на суше. Исследователи обычно предполагали, что ранние наземные животные развили более жесткий позвоночник, чтобы поддерживать свое тело, но на самом деле это были темноспондили, живущие в воде, которые имели более жесткий позвоночник.

«Я был ошеломлен, увидев, что между отдельными позвонками водные виды были жестче, чем наземные», — говорит Картер.Другими словами, этим ранним амфибиям для ходьбы по суше не требовалось окоченевшего позвоночника.

«Это исследование меняет наши представления о передвижениях [ранних] земноводных», — говорит Джулия МакХью из музеев Западного Колорадо.

Исследование предполагает, что анатомия темноспондильного позвоночника является хорошим предиктором сложной эволюционной истории этих ранних четвероногих животных. Это может помочь установить, жил ли вид на суше, но имел водного предка, или жил в воде, но имел наземного предка.

«Это исследование — лучшее из современной науки», — говорит МакХью, проверяя давние идеи.

Ссылка на журнал: PLoS One , DOI: 10.1371 / journal.pone.0251983

Подпишитесь на бесплатный ежемесячный информационный бюллетень Wild Wild Life, посвященный разнообразию и науке о животных, растениях и других странных и удивительных обитателях Земли

Подробнее по этим темам:

12.15: Эволюция и экология амфибий

Почему амфибии были такими успешными?

365 миллионов лет назад на суше могло не быть много хищников.Имея много земли и еды, у них были ресурсы для процветания. Это окаменелость лягушки эпохи эоцена. Позвоночный столб и четыре конечности легко узнаваемы.

Эволюция земноводных

Ископаемые свидетельства показывают, что земноводные произошли около 365 миллионов лет назад от предка двоякодышащих двоякодышащих рыб. Как первые наземные позвоночные, они пользовались большим успехом. Некоторые из них были намного крупнее современных земноводных. Более 100 миллионов лет земноводные оставались доминирующими наземными позвоночными.Затем некоторые из них превратились в рептилий. Когда появились рептилии с их околоплодными яйцами, они заменили земноводных в качестве доминирующих наземных позвоночных.

Экология земноводных

Амфибии можно найти в пресноводных и влажных наземных местообитаниях по всему миру. Единственный континент без земноводных — Антарктида. Амфибии особенно многочисленны в озерах и прудах с умеренным климатом, а также в тропических лесах.

Земноводные как жертвы и хищники

Амфибии — важный источник пищи для таких животных, как птицы, змеи, еноты и рыбы.Земноводные также являются важными хищниками. В качестве личинок они питаются в основном мелкими водными животными, такими как водяные насекомые. Они также могут питаться водорослями. Во взрослом состоянии земноводные полностью плотоядны, особей. Они могут ловить и есть червей, улиток и насекомых, как это делает лягушка на рис. ниже. В отличие от других земноводных, цецилии нор . Они копают землю головой и питаются дождевыми червями и другими кольчатыми червями. Цецилий можно найти во влажной почве возле рек и ручьев в тропических регионах.

Лягушка Хищник. Лягушка поедает свою жертву насекомого.

Угроза исчезновения амфибий

В настоящее время почти треть всех видов земноводных находится под угрозой исчезновения. Причины включают потерю среды обитания, загрязнение, изменение климата и интродукцию неместных видов. Большинство этих проблем — результат действий человека.

У земноводных проницаемая кожа, легко впитывающая вещества из окружающей среды. Это может объяснить, почему они особенно чувствительны к загрязнению.Мониторинг здоровья и выживаемости земноводных может помочь людям обнаружить загрязнение на раннем этапе, до того, как пострадают другие организмы.

Резюме

  • Амфибии произошли около 365 миллионов лет назад от предков рыб с лопастными плавниками.
  • Как самые ранние наземные позвоночные, земноводные были очень успешными на протяжении более 100 миллионов лет, пока рептилии не заняли доминирующее положение на суше.
  • Амфибии встречаются по всему миру, кроме Антарктиды и Гренландии.
  • Амфибии — важная добыча для таких животных, как птицы, змеи и еноты. Они являются важными хищниками насекомых, червей и других беспозвоночных.
  • До одной трети всех видов земноводных находятся под угрозой исчезновения из-за действий человека, таких как разрушение среды обитания, изменение климата и загрязнение.

Обзор

  1. Объясните, почему земноводные смогли стать доминирующими наземными позвоночными на миллионы лет.
  2. Кто был предком земноводных?
  3. Почему земноводные были заменены рептилиями как доминирующими наземными позвоночными?

Происхождение жизни на Земле

Жизнь существует на Земле миллиарды лет.Первые организмы, которые были микроскопическими, появились в океане. Они напоминали бактерии, которые мы знаем сегодня. Первые водоросли и первые животные развились и постепенно захватили моря. Когда в атмосфере появился кислород, формы жизни размножились, стали более сложными и разнообразными. Некоторые растения и животные со временем трансформировались, выходя из воды и продолжая колонизировать континенты.



Основные этапы эволюции жизни

Ученые разделили историю Земли на основные периоды, отмеченные появлением или исчезновение животных и растений.Со временем появились совсем другие живые существа, один за другим. Например, развитие позвоночника позволило некоторым животным плавать более эффективно, более 400 миллионов лет назад. Этими первыми позвоночными были рыбы. Постепенно у некоторых рыб появились легкие и лапы, и они покорили сушу. Они были первые амфибии, способные выжить как на суше, так и в воде.Когда климат высох около 300 миллионов лет назад рептилии взяли верх над земноводными, так как они были лучше приспособлен к засушливой среде. Даже сегодня живые существа продолжают исчезать или развиваться согласно преобразованиям в их среде.


  1. Докембрий
  2. (4, 600–543 миллиона лет назад)

    Около 3.5 миллиардов лет назад в океане появились первые микроскопические организмы.


  3. Кембрий
  4. (543–488 миллионов лет назад)

    Первые беспозвоночные появились в океанах. Это были мягкотелые животные с панцирем или панцирем, такие как эти трилобиты.


  5. Ордовик
  6. (488–444 миллиона лет назад)

    Появились рыбы, подобные бесчеловечным агнатанам.Они были первыми позвоночными животными, у которых есть позвоночник.


  7. Силур
  8. (444–416 миллионов лет назад)

    Рыбы развивались и размножались. Некоторые водоросли постепенно приспособились к жизни на суше. Это были первые наземные растения.


  9. Девон
  10. (416–359 миллионов лет назад)

    Первые земноводные, такие как ихтиостега, вышли из воды.Насекомые появились и на континентах, покрытых гигантскими папоротниками.


  11. Карбон
  12. (359–299 миллионов лет назад)

    Рептилии появляются в огромных болотах и ​​хвойных лесах. У некоторых насекомых, например у стрекозы, развиваются крылья.


  13. Пермь
  14. (299–251 миллион лет назад)

    Климат стал суше, и рептилии размножились в ущерб амфибиям.Первые водные рептилии, такие как мезозавр, плавали на мелководье.


  15. Триас
  16. (251–200 миллионов лет назад)

    Появляются динозавры. Встречаются и млекопитающие, но большинство из них не крупнее мышей.


  17. Юрский
  18. (200–146 миллионов лет назад)

    Динозавры доминировали в мире.Некоторые рептилии превратились в птиц. Появились первые цветковые растения.


  19. Меловой период
  20. (146–66 миллионов лет назад)

    Появилось разнообразие цветковых растений. В конце этого периода исчезло три четверти видов, включая динозавров, вероятно, после падения огромного метеорита.


  21. Палеогеновая
  22. (66–23 миллиона лет назад)

    Мелкие млекопитающие выиграли от исчезновения динозавров. Они стали больше и разнообразнее. Появились первые человекообразные обезьяны.


  23. Неогенные
  24. (23 миллиона лет назад по сегодняшний день)

    Млекопитающие и птицы стали основными группами, и появились первые люди.

См. Также:

В Визуальном словаре:

В энциклопедических капсулах:

В иконе игр:

Восстание четвероногих: как наши предки покинули воду, чтобы ходить по суше

Некоторые из первых существ, ступивших по суше, выглядели как метровые саламандры; но их не было, по крайней мере, пока.У них были зубы, специализирующиеся на разрывании плоти, как у современной варанской ящерицы; но и этого еще не было. Их конечности могут иметь семь или восемь пальцев, в зависимости от вида. И их глаза сидели примерно на макушке, возможно, чтобы лучше увидеть земные возможности прямо за водой, где они, вероятно, проводили большую часть своего времени.

Acanthostega и Ichthyostega представляют собой наиболее полные из обнаруженных нами окаменелостей самых ранних четвероногих — группы, потомки которых станут первыми позвоночными существами, покинувшими океаны и перешедшими на сушу.Подобные четвероногие и их потомки продолжат успешное бегство по планете в течение следующих 365 миллионов лет, попутно диверсифицируясь и превращаясь в животных, которые могут бегать, ползать, откладывать яйца из воды или даже рожать живых детей.

Некоторые из них стали самыми большими животными на суше, в то время как другие могут претерпевать изменения в несколько этапов в течение своей жизни. Другие по-прежнему уходили с суши, поднимаясь в небо или возвращаясь в океаны. Если вы сомневаетесь в успехе их эволюционных потомков, просто спросите себя — вы один из них.


Подробнее: Как древние «олени» потеряли ноги и превратились в китов


Итак, как четвероногие эволюционировали от рыб до земноводных, динозавров, рептилий, птиц, млекопитающих и всего остального? Некоторые исследователи полагают, что это было обещанием новых возможностей в серии новых экосистем, вызвавших бесчисленные небольшие адаптации на протяжении эонов.

«Розеттский камень» тетраподов

Каждый раз, когда вы оглядываетесь на 365 миллионов лет в летописи окаменелостей, у вас будет много пробелов в понимании.Acanthostega и Ichthyostega — не обязательно самые старые из имеющихся у нас следов четвероногих, но они являются наиболее полными среди ранее известных четвероногих.

«Они похожи на розеттские камни четвероногих», — говорит Роберт Гесс, палеонтолог из музея Олбани в Южной Африке. Окаменелости настолько полны, что позволили исследователям идентифицировать другие отдельные окаменелые кости как принадлежащие девонским четвероногим, сравнивая их.

Acanthostega и Ichthyostega жили в поздний девонский период, и весь обнаруженный материал от них до сих пор прибыл из Восточной Гренландии.Они разработали двойную систему дыхания с жабрами и легкими, что позволило им получать кислород как из воздуха, так и из воды. У этих существ четыре конечности и пальцы на каждой из них, хотя количество цифр варьируется. Вид, более тесно связанный с прямым предком земноводных, рептилий и млекопитающих, несущих по пять пальцев на каждой конечности, еще не был обнаружен в девонских породах.

«Если вам удастся найти девонского четвероногого животного с пятью пальцами, вы, вероятно, натолкнулись на что-то очень близкое к нашим предкам», — сказал Гесс, хотя и признает, что эта общая черта, возможно, появилась только после девонского периода.

На посадку откуда?

Хотя мы еще не нашли окаменелостей костей четвероногих из раннего девона, вполне вероятно, что они впервые появились в этот период. Первые четвероногие, вероятно, произошли от Elpistostegalia, группы существ, иногда называемых фишаподами, которые в основном потеряли все плавники, за исключением четырех, сидящих вокруг того места, где позже разовьются конечности.

Тиктаалик — лучше всего сохранившийся из них, найденный на острове Элсмир, самом северном массиве суши Канады, датируемый примерно 375 миллионами лет назад.У этих существ примитивные легкие и глаза на макушках.

Виды этого рода, вероятно, не вымерли до тех пор, пока не появились первые четвероногие, поскольку Acanthostega и Ichthyostega — не самые ранние обнаруженные следы четвероногих. Возможно, уместно, что единственное, что мы имеем от первых известных наземных четвероногих, — это их следы. В среднем девоне самые ранние, которые мы имеем сейчас, — это набор в Польше, датируемый примерно 390 миллионами лет назад, и набор в Ирландии, датируемый примерно 384 миллионами лет назад.

«Мы знаем, были ли у него следы, когда он шел по суше или по мелководью», — говорит Пер Альберг, биолог-биолог из Упсальского университета в Швеции. «Основываясь на более близком рассмотрении этих следов, они даже могут сказать, было ли это мелководье или суша», — добавляет он. «Если вы получаете сопротивление хвосту без сопротивления телу, вы, вероятно, смотрите на трек на суше».

Те, что в Ирландии, похоже, путешествуют как по суше, так и по мелководью. Хотя те, что в Польше, не так ясны, они также могли быть на мелководье.

The Appeal of Land

Наши далекие предки не стали бы прыгать на сушу сразу. Возможно, изначально они адаптировались к мелководью, как современные аллигаторы, хотя на самом деле крокодилы произошли от наземных существ.

«У вас должно быть промежуточное поведение», — говорит Гесс. Он считает, что первые четвероногие или их предки перебрались на мелководье, чтобы эксплуатировать экосистему, которую другие хищники не смогли использовать.Окаменелости четвероногих животных, которые он нашел до сих пор в Южной Африке, были обнаружены в эстуарных отложениях, местах, которые сегодня служат рассадниками для множества морских рыб. Более крупные рыбы не могут попасть в эти места, и развитие конечностей, позволяющих лучше двигаться на мелководье, дало бы им «огромное преимущество в использовании небольших косяков молодых рыб».

Четвероногие дышащие отверстия на затылке поддерживают эту идею. На теплом мелководье также часто мало кислорода, что могло спровоцировать усиленное развитие легких наряду с жабрами ранних четвероногих.

Открытия четвероногих Гесса в Южной Африке, которая еще в девоне находилась в пределах Южного полярного круга, показывают, что четвероногие были распространены довольно глобально — очевидно, что у них была успешная жизненная стратегия.

Выживание наиболее приспособленных и разрыв Ромера

Многие девонские четвероногие были выбиты из строя во время Хангенбергского события, связанного с поздним девонским вымиранием. Неясно, что именно привело к этому событию, но изменение климата привело к истощению наших океанов кислородом.УФ-В-излучение Солнца также увеличилось в это время, что привело к одному из величайших событий вымирания Земли и положило конец девонскому периоду около 360 миллионов лет назад.

Мало свидетельств появилось за последующие 15 миллионов лет, время, известное как разрыв Ромера в начале каменноугольного периода. Но несколько четвероногих выжили, возможно, потому, что они уже приспособились к жизни хотя бы частично на суше.

«Это похоже на узкое место в эволюции четвероногих», — говорит Майкл Коутс, палеонтолог позвоночных из Чикагского университета, который вместе со своей покойной коллегой Дженни Клэк построил многое из того, что мы знаем сегодня об эволюции четвероногих.

Одним из этих выживших могло быть семейство Whatcheeriidae, окаменелости, впервые обнаруженные Клаком в Шотландии. Но другие окаменелости, которые могут быть из этой группы, найдены на Среднем Западе США, продлили бы время существования этой группы до девонского периода, подразумевая, что они пережили событие Хангенберга и промежуток Ромера.

Что бы ни случилось в раннем карбоне, четвероногие быстро взлетели. С одной стороны, у вас есть такие существа, как вид Crassigyrinus, которые снова почти потеряли свои конечности, похожие на современных червячных ящериц.Очевидно, они приспособились к преимущественно водной жизни.

«Если вы посмотрите на этих ранних четвероногих животных, вы встретите действительно уродливых зверей», — говорит Коутс. Но некоторые наземные существа также приспосабливаются к различным формам: «У вас есть существа, похожие на больших агрессивных саламандр или варанов-варанов».

Довольно рано в каменноугольном периоде земноводные отделились от группы, которая превратилась в остальных четвероногих, которые все еще живут сегодня. Оставшиеся амниоты затем отделились чуть более 300 миллионов лет назад на группу, которая стала млекопитающим, и группу, которая стала рептилиями, и, в конечном итоге, динозаврами и птицами.

Хотя все это дает нам приблизительный обзор эволюции от первых наземных существ до первых млекопитающих, многие детали остаются нечеткими. Каждое открытие окаменелостей может изменить нашу эволюционную историю. Например, одно из последних исследований показало, что мозг четвероногих занимает лишь около половины их черепа.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.