TETRAPODS: EVOLUCE, VLASTNOSTI, KLASIFIKACE - BIOLOGIE - 2025

Tyto tetrapods (Tetrapoda v řečtině „čtyři nohy“) zahrnují zvířata se čtyřmi končetinami, přestože někteří členové ztratili je. Jeho současnými zástupci jsou obojživelníci, sauropsidy a savci.

Tato skupina se vyvinula asi před 400 miliony let, v devonském období, z laloků. Fosilní záznam obsahuje řadu vyhynulých zástupců, kteří rodí přechod od vody k zemi.

Zdroj: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Mateuszica ~ commonswiki převzato (na základě nároků na autorská práva)., prostřednictvím Wikimedia Commons

Tato změna prostředí vedla k vývoji adaptací zejména na pohybovou, respirační, reprodukční a teplotní regulaci.

Původ a vývoj

Podle důkazů se první tetrapody objevují na konci devonu, asi před 400 miliony let. K kolonizaci pozemského prostředí došlo, když byl velký kontinent Pangea rozdělen na dva: Laurasia a Gondwana.

První tetrapods jsou věřil být vodní formy, které mohly používat jejich rodící se končetiny pohybovat se po zemi a navigovat do mělkých vod.

Tato událost znamenala začátek rozsáhlého záření, které vzniklo zcela pozemskými formami a končetinami, které poskytovaly dostatečnou podporu umožňující pozemní pohyb.

Odkud pocházejí tetrapody?

Členové tetrapodů pocházeli ze staré vodní formy. Ačkoli ploutve ryb se nezdají být úzce spjaty se spojenými končetinami tetrapodů, hlubší pohled objasňuje homologní vztahy.

Například fosilní Eusthenopteron má předloktí složené z humeru, následované dvěma kostmi, poloměrem a ulnou. Tyto prvky jsou jasně homologní s končetinami moderních tetrapodů. Stejným způsobem jsou na zápěstí rozpoznávány sdílené prvky.

To je spekuloval, že Eusthenopteron mohl stříkat na dně vodního prostředí s jeho ploutvemi. Nemohl však „chodit“ jako obojživelník (k tomuto závěru dochází díky anatomii fosilií).

Zdá se, že další fosilie, Tiktaalik, zapadá mezi přechodnou formu mezi rybami laločnatými a tetrapody. Tento organismus pravděpodobně obýval mělkou vodu.

Dobře tvarované končetiny jsou patrné ve fosiliích Acanthostega a Ichthyostega. Členové prvního rodu se však nezdají být dostatečně silní, aby podporovali plnou hmotnost zvířete. Naproti tomu se zdá, že Ichthyostega se dokáže pohybovat - i když neohrabaně - v naprosto suchozemském prostředí.

Přizpůsobení pro život na zemi

Mexický šedý vlk

Pohyb prvních tetrapodů z vodního prostředí do suchozemského zahrnuje řadu radikálních změn, pokud jde o podmínky, které tato zvířata musela využívat. Rozdíly mezi vodou a půdou jsou více než zřejmé, například koncentrace kyslíku.

První tetrapodové museli vyřešit řadu problémů, mezi nimi: jak se pohybovat v prostředí s nižší hustotou, jak dýchat, jak se množit mimo vodu? A konečně, jak se vypořádat s výkyvy v prostředí, které ne jsou přítomny ve vodě, jako jsou kolísání teploty?

Níže popíšeme, jak tetrapodové vyřešili tyto potíže, analyzujeme adaptace, které jim umožnily účinně kolonizovat pozemské ekosystémy:

Lokomotiva na Zemi

Chameleón

Voda je husté prostředí, které poskytuje dostatečnou podporu lokomoce. Pozemské prostředí je však méně husté a vyžaduje pro pohyb specializované struktury.

První problém byl vyřešen vývojem členů, kteří umožňovali pohyb zvířat v terestrickém prostředí a které dalo skupině název. Tetrapods mají kostnatý endoskeleton, který tvoří čtyři končetiny postavené podle plánu pentadactyly (pět prstů).

Důkazy naznačují, že tetrapodové končetiny se vyvinuly z ploutví ryb, spolu se změnami svalů, které je obklopují, což umožnilo zvířeti vystoupit ze země a účinně chodit.

Výměna plynu

Pokud si představíme přechod z vody do země, nejintuitivnějším problémem je otázka dýchání. V suchozemském prostředí je koncentrace kyslíku asi 20krát vyšší než ve vodě.

Vodní živočichové mají žábry, které ve vodě fungují velmi dobře. V pozemském prostředí se však tyto struktury zhroutí a nejsou schopny zprostředkovat plynnou výměnu - bez ohledu na to, jak je na Zemi hojný kyslík.

Z tohoto důvodu mají živé tetrapody vnitřní orgány odpovědné za zprostředkování respiračních procesů. Tyto orgány jsou známé jako plíce a jsou přizpůsobením pro pozemský život.

Někteří obojživelníci na druhé straně mohou zprostředkovat výměnu plynu pomocí své kůže jako jediného respiračního orgánu, který je velmi tenký a vlhký. Na rozdíl od druhů vyvinutých plazy, ptáky a savci, které jsou ochranné a umožňují jim žít v suchém prostředí, což zabraňuje možnému vysychání.

Ptáci a plazi vykazují další úpravy, aby se zabránilo vysychání. Jedná se o výrobu polotuhých odpadů s kyselinou močovou jako dusíkového odpadu. Tato funkce snižuje ztráty vody.

Reprodukce

Reprodukce je v minulosti jevem spojeným s vodním prostředím. Ve skutečnosti jsou obojživelníci stále závislí na vodě, aby se mohli rozmnožovat. Jejich vejce stojí s membránou, která je propustná pro vodu a která by rychle zaschla, pokud by byla vystavena suchému prostředí.

Také vejce z obojživelníků se nevyvíjejí v miniaturní verzi formy pro dospělé. K vývoji dochází prostřednictvím metamorfózy, kde vajíčko vede k larvě, která je ve většině případů přizpůsobena vodnímu životu a vykazuje vnější žábry.

Naopak zbývající skupiny tetrapodů - plazů, ptáků a savců - vyvinuly řadu membrán, které vajíčko chrání. Tato adaptace eliminuje závislost reprodukce na vodním prostředí. Takto mají zmíněné skupiny zcela pozemský životní cyklus (s jejich specifickými výjimkami).

Varianty prostředí

Vodní ekosystémy jsou relativně konstantní, pokud jde o jejich environmentální vlastnosti, zejména pokud jde o teplotu. To se neděje na Zemi, kde teploty kolísají po celý den a po celý rok.

Tetrapodové vyřešili tento problém dvěma různými způsoby. Ptáci a savci konvergentně vyvinuli endotermii. Tento proces umožňuje udržovat stabilní teplotu prostředí díky určitým fyziologickým mechanismům.

Tato vlastnost umožňuje ptákům a savcům kolonizovat prostředí s velmi nízkými teplotami.

Plazi a obojživelníci problém vyřešili jiným způsobem. Regulace teploty není interní a závisí na behaviorálních nebo etologických úpravách, aby udržovala přiměřenou teplotu.

Obecné vlastnosti

Asijský slon

Tetrapoda taxonu je charakterizována přítomností čtyř končetin, ačkoli někteří jeho členové je mají snížené nebo nepřítomné (jako jsou hadi, keciliáni a velryby).

Formálně jsou tetrapody definovány přítomností quiridia, dobře definované svalové končetiny s prsty v terminální části.

Definice této skupiny byla předmětem široké diskuse mezi odborníky. Někteří autoři pochybují, že vlastnosti „končetiny prsty“ jsou dostačující pro definování všech tetrapodů.

Níže popíšeme nejvýraznější charakteristiky živých představitelů skupiny: obojživelníky, plazy, ptáky a savce.

Taxonomie

• Superkingdom: Eukaryota.
• Animalia Kingdom.
• Podvodnost: Eumetazoa.
• Superfilous: Deuterostomie.
• Okraj: Chordata.
• Subphylum: Vertebrata.
• Infraphylum: Gnathostomata.
• Superclass: Tetrapoda.

Klasifikace

Historicky byly tetrapody klasifikovány do čtyř tříd: Amphibia, Reptilia, Aves a Mammalia.

Obojživelníci

Obojživelníci jsou zvířata se čtyřmi končetinami, i když v některých skupinách mohou být ztraceni. Kůže je jemná a propustná pro vodu. Jejich životní cyklus zahrnuje stádia vodních larev a stádia dospělých žijí v suchozemském prostředí.

Mohou dýchat plícemi a některé výjimky to dělají skrze kůži. Příklady obojživelníků jsou žáby, ropuchy, mloci a méně známí keciliáni.

Plazi

Plazi, stejně jako obojživelníci, mají obvykle čtyři končetiny, ale v některých skupinách byly sníženy nebo ztraceny. Kůže je silná a mají šupiny. K dýchání dochází prostřednictvím plic. Vejce mají obal a díky tomu je reprodukce nezávislá na vodě.

Plazi zahrnují želvy, ještěrky a podobně, hady, tuatary, krokodýly a nyní zaniklé dinosaury.

Ve světle cladismu nejsou plazi přirozenou skupinou, protože jsou paraphyletičtí. Druhý termín se vztahuje na skupiny, které neobsahují všechny potomky posledního společného předka. V případě plazů je vynechanou skupinou třída Aves.

Ptactvo

Nejvýraznější vlastností ptáků je modifikace jejich horních končetin ve specializovaných strukturách pro útěk. Celé číslo je pokryto různými druhy peří.

Mají plíce jako struktury pro výměnu plynu, a ty byly upraveny tak, aby byl let efektivní - pamatujte, že let je z metabolického hlediska extrémně náročná činnost. Kromě toho jsou schopni regulovat svou tělesnou teplotu (endotermy).

Savci

Savci tvoří velmi heterogenní třídu, pokud jde o formu a způsob života jejích členů. Podařilo se jim kolonizovat pozemní, vodní a dokonce vzdušné prostředí.

Vyznačují se především přítomností mléčných žláz a vlasů. Většina savců má čtyři končetiny, i když v některých skupinách jsou silně redukované, jako v případě vodních forem (kytovci).

Stejně jako ptáci jsou to endotermní organismy, ačkoli tato charakteristika byla vyvinuta oběma skupinami nezávisle.

Drtivá většina je živá, což znamená, že rodí aktivní mladé, spíše než snášející vejce.

Reference

1. Clack, JA (2012). Zisk: původ a vývoj tetrapodů. Indiana University Press.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka k biologii. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homologie: Hierarchický základ srovnávací biologie. Academic Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Obratlovci: srovnávací anatomie, funkce, vývoj. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000). Pokročilá biologie. Oxford University Press.
7. Losos, JB (2013). Princetonský průvodce evolucí. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M. & Ahlberg, PE (2010). Tetrapodové tratě z raného středoevonského období Polska. Nature, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ, a Caldwell, JP (2013). Herpetologie: úvodní biologie obojživelníků a plazů. Akademický tisk.