Произходът на земноводните

Биология - Произход на земноводните

Преходът на гръбначните животни от воден към сухоземен начин на живот и появата на земноводни бяха придружени от появата на две решителни адаптации: дишане на кислород в атмосферата и движение над твърд субстрат. С други думи, дишането на хрилете трябвало да бъде заменено с белодробно дишане, а крайниците от типа на перките? петпръсти крайници, които представляват многочленен лост, който служи за поддържане на тялото върху твърд субстрат. Успоредно с това се променят и други органични системи: обвивка, кръвообращение, сетивни органи, нервна система.

Зачатъците на тези устройства могат да бъдат намерени сред различни групи риби. Някои съвременни риби за един или друг момент са в състояние да напуснат водата и кръвта им частично се окислява поради атмосферния кислород. Такава е например пълзяща риба, която, излизайки от водата, дори се катери по дърветата. Някои представители на семейството на гоби - скачащи кал - пълзят по земята. Последните улавят плячката си по-често на сушата, отколкото във водата. Способността да стоят далеч от водата на някои бели дробове е добре известна. Всички тези адаптации обаче са частни и предците на земноводните принадлежат към по-малко специализирани групи сладководни риби.

Адаптациите към сухоземството се развиват независимо и паралелно в няколко еволюционни линии на кръстосани риби. В тази връзка Е. Ярвик излага хипотеза за дифилетичния произход на сухоземните гръбначни животни от две различни групи кръстосани риби. Редица учени обаче критикуват аргументите на Jarvik. Повечето изследователи смятат, че монофилетичният произход на тетраподите от остеолепиформните съцветия е по-вероятен, въпреки че е разрешена възможността за парафилия, тоест постигането на нивото на организация на земноводните от няколко тясно свързани филетични линии на остеолепиформни риби, еволюирали паралелно. Успоредните линии вероятно са изчезнали.

Една от най-„напредналите“ кръстоплавни риби беше тиктааликът, който имаше редица преходни черти, които го доближиха до земноводните. Такива признаци включват съкратен череп, отделен от колана на предните крайници и относително подвижна глава, наличието на лакътни и раменни стави. Перката на тиктаалика можеше да заеме няколко фиксирани позиции, едната от които беше предназначена, така че животното да може да бъде в повдигнато положение над земята. Тиктаалик дишаше през дупки, разположени в края на плоския муцуна "крокодил". Водата и евентуално атмосферният въздух вече не се изпомпваха в белите дробове от хрилните капаци, а от букалните помпи. Някои от тези адаптации са характерни и за кръстосаните риби panderichtis

Първите земноводни, появили се в сладководни тела в края на девона, ? ихтиостехиди. Те бяха истински преходни форми между кръстоплавни риби и земноводни. И така, те имаха зачатъците на оперкулума, истинска рибешка опашка и клейтрумът беше запазен. Кожата беше покрита с малки рибени люспи. Заедно с това обаче те бяха сдвоили петпръсти крайници на сухоземните гръбначни животни. Ихтиостегидите живееха не само във вода, но и на сушата. Може да се предположи, че те не само се размножават, но и се хранят във водата, като систематично пълзят на сушата.

По-късно, през карбоновия период, възникват редица клонове, на които се придава таксономично значение на суперардерите или ордените. Владетелят на лабиринтодонтите беше много разнообразен. Ранните форми са били сравнително малки по размер и са имали рибоподобно тяло. По-късните достигнаха много големи размери на дължина, тялото им беше сплескано и завършваше с къса дебела опашка. Лабиринтодонтите са съществували до края на триаса и са заемали сухоземни, крайводни и водни местообитания. Предшествениците на опашките са относително близки до някои лабиринтодонти - ордените Proanura, Eoanura, известни от края на карбона и от пермските находища.

Вторият клон на първичните земноводни се появява в карбона. леспондила. Те бяха малки и добре приспособени към живота във водата. Някои от тях загубиха крайниците си за втори път. Те са съществували до средата на пермския период. Смята се, че са породили съвременни отряди за земноводни ? опашка и без крака. Като цяло всички палеозойски земноводни са изчезнали по време на триаса. Тази група земноводни понякога се нарича стегоцефална за солидна обвивка от кости на кожата, покрила черепа отгоре и отстрани. Предците на стегоцефалите вероятно са костни риби, които съчетават примитивни организационни характеристики с наличието на допълнителни дихателни органи под формата на белодробни торбички.

Най-близо до стегоцефалите са кръстоплавни риби. Притежаваха белодробно дишане, крайниците им имаха скелет, подобен на този на стегоцефалите. Проксималната част се състои от една кост, съответстваща на рамото или бедрото, следващият сегмент се състои от две кости, съответстващи на предмишницата или долната част на крака; тогава имаше секция, състояща се от няколко реда кости, тя съответстваше на ръката или крака. Забележително е и ясното сходство в местоположението на покривните кости на черепа в древни кръстосани и стегоцефални.

Девонският период, през който са възникнали стегоцефалите, очевидно се характеризира със сезонни суши, през които животът в много сладководни тела е бил труден за рибите. Изчерпването на кислорода във водата и затрудненото плуване в нея е улеснено от обилната растителност, която е растяла през карбоновото време покрай блата и бреговете на водни тела. Растения паднаха във водата. При тези условия рибите могат да се адаптират към допълнително дишане с белодробни торбички. Само по себе си изчерпването на водата в кислород все още не е било предпоставка за достигане до сушата. При тези условия рибите с кръстосани перки могат да се издигнат на повърхността и да погълнат въздух. Но със силно изсъхване на резервоарите животът на рибите вече стана невъзможен. Неспособни да пътуват по суша, те починали. Само тези водни гръбначни животни, които едновременно със способността да дишат в белите дробове, са придобили крайници, които могат да осигурят движение на сушата, могат да оцелеят в тези условия. Изпълзяха на сушата и преминаха в съседните водоеми, където водата все още беше запазена.

В същото време придвижването по суша за животни, покрити с дебел слой тежки костни люспи, беше затруднено, а костната люспеста обвивка по тялото не предоставяше възможност за кожно дишане, което е толкова характерно за всички земноводни. Тези обстоятелства, очевидно, бяха предпоставка за намаляване на костната обвивка на по-голямата част от тялото. При някои групи древни земноводни той се е запазил само по корема.

Стегоцефалите са оцелели до началото на мезозоя. Съвременните ордени от земноводни се формират едва в края на мезозоя.