Первое земноводное на Земле: история происхождения, особенности предковых форм и значение
Земноводные представляют собой класс Хордовых животных, занимающих промежуточное положение между водными и наземными животными.
История их происхождения довольно интересна и уникальна. Возникновение первых земноводных связывают с определенными предпосылками, которые появились примерно 400 млн лет назад в середине девона. Во многом формированию этих животных способствовали благоприятный климат, влажность и тепло, обширная питательная база в силу увеличение видового разнообразия различных беспозвоночных животных.
У нескольких групп кистеперых рыб произошло независимое и параллельное развитие приспособлений для наземного образа жизни. Это послужило толчком для гипотезы, выдвинутой Э. Ярвиком — гипотеза о дифилетическом происхождении наземных позвоночных от определенных групп кистеперых рыб: Osteolepiformes и Porolepiformes.
Позже аргументы Ярвика о том, что земноводные произошли от указанных групп рыб, были подвержены критике со стороны таких ученых как А. Ромер, И. И. Шмальгаузен, Э. И. Воробьев. Более правдивой считается монофилетическая теория происхождения земноводных от остеолепиформных кистеперых рыб — их развитие происходило по близкородственным филетическим линиям. Скорее всего, произошло вымирание всех параллельных линий.
Одной из наиболее продвинутых кистеперых рыб была тиктаалик. Для нее были характерны некоторые переходные признаки, сближавшую группу земноводных с кистеперыми рыбами. У тиактаалика были суставы, а дыхание осуществлялось при помощи отверстий, располагавшихся на конце плоской морды. Жаберные крышки и щечные помпы нагнетали в легкие воду и атмосферный воздух.
Другие приспособления были характерны для такой кистеперой рыбы как пандерихтис.
Для того периода времени было характерно попадание в водоемы большого количества органических остатков, окислявшихся и снижавших уровень кислорода, растворенного в воде. Это могло стать причиной формирования у древних рыб специфических органов дыхания, а также приспособленности дышать атмосферным воздухом.
Особенности предковых форм земноводных животных
Выделить определенные организмы, ставшие первыми древними земноводными на нашей планете. Но вполне возможно назвать несколько предковых форм с характерными чертами строения. Среди предковых форм земноводных называют:
Ихтиостеги выступали в качестве первого промежуточного звена между амфибиями и рыбами. Предположительно эти организмы обитали в девоне, имели лапы вместо плавников. Хвостовой плавник они сохраняли. Мелкие чешуйки покрывали тело этих животных.
Больше всего вопросов к древним кистеперым рыбам как одной из предковых форм земноводных. Отдельные ученые утверждают, что предками земноводных были целых две группы кистеперых рыб: Porolepiformes и Osteolepiformes. Есть мнение, что от остеолепиформных рыб могли произойти амфибии.
Стегоцефалы представляют собой предковую форму земноводных, отличительной чертой которых стало передвижение по грунту, а также другие прогрессивные признаки.
- подвижной головой, отделенной от пояса конечностей;
- наличием локтевых и плечевых суставов;
- видоизмененным плавником, позволяющим животному ходить по мелководью и подниматься над грунтом;
- осуществлением дыхания через ноздри, усвоение воздуха из наземно-воздушной среды.
Для лабиринтодонтов как предковой формы земноводных было характерно наличие покрытой чешуйчатым панцирем кожи, а также возможность передвижения по суше (хотя и довольно трудно). Лабиринтодонты испытывали сложности с дыханием. Тем не менее животные смогли дожить до мезозойской эры.
Можно сделать вывод, что древнейшие земноводные отличались изменением систем органов кровообращения, нервной системы и органов чувств.
Размножение и смертность земноводных
Среди основных эволюционных прогрессивных признаков земноводных можно назвать развитие пятипалых конечностей, среднего уха, формирование 3-камерного сердца и двух кругов кровообращения.
Очень много амфибий вымерло в пермский период — до середины триаса дожили лишь некоторые группы организмов. Для нижней перми было характерно преобладание теплого влажного климата. Когда вымерли палеозойские земноводные, климат стал изменяться в сторону более сухого и жаркого.
Обособление первых примитивных пресмыкающихся — сеймуриаморфов — произошло в середине камменноугольного периода.
Динамику численности земноводных пока не удается хорошо изучить. Однако при изучении небольшого количества видов предковых форм земноводных ученые установили, что к высоким колебаниям численности этих животных привели определенные факторы. Среди них — неблагоприятные погодные условия, высокая смертность и минимальная продолжительность жизни.
Неблагоприятное воздействие климата было усугублено влиянием врагов и различных болезней.
Основные причины смертности земноводных кроются в экологических особенностях. К примеру, у жерлянок появилась возможность к откладыванию одиночных икринок — головастики не обнаруживают скоплений. В ранние периоды общая сумма гибели икры головастиков доходила до 80 и 90 процентов.
Значение земноводных для человека
В жизни людей земноводные играют важную роль. Они истребляют различных вредных насекомых, что конвертируется в огромную пользу сельскому хозяйству. Земноводные также едят других земноводных, являющихся переносчиками различных болезней. Также земноводные используются в медицинских и лабораторных исследованиях.
Земноводные разводятся человеком в качестве домашних животных, употребляются в пищу.
Из описанного выше следует, что установление наиболее ранней точной формы предковых земноводных довольно проблематично. Однако можно выделить несколько эволюционных линий, давших начало прогрессивному развитию земноводных организмов. Подтверждают этот факт существовавшие ихтиостеги, стегоцефалы, лабиринтодонты.
Многие ученые считают кистеперых рыб основным предком земноводных. Несмотря на то, что каждая из теорий обоснована, на любую из них можно найти критический отзыв.
Источник
Происхождение и эволюция земноводных
Древнейшие известные земноводные. Долгое время все сведения о древнейших земноводных ограничивались отпечатками пятипалых конечностей, найденными в позднедевонских отложениях.
Раскопки, произведенные в Гренландии и в Канаде в 30-х годах, обнаружили в слоях того же возраста неполные скелеты (черепа) самих животных. Что эти остатки при надлежат земноводным, доказывается наряду с другими признаками присутствием затылочных мыщелков, ушной вырезки в черепном панцире и видоизмененным в стремя гиомандибуляре. Но вместе с тем эти древнейшие из известных земноводных стоят ближе всех прочих ископаемых амфибий к рыбам по присутствию рудиментарной жаберной крышки и по наружным ноздрям, которые у них располагались на самом краю верхней челюсти — явление, свойственное двоякодышащим рыбам. И тем не менее Эти животные— уже настоящие амфибии и относятся к отряду Ichtyostegalia, что свидетельствует о том, что разделение класса на группы произошло еще раньше, не позднее нижнего девона, так что классу земноводных не менее 300 млн. лет.
Происхождение земноводных. Если рассуждать теоретически, предками земноводных должны были быть рыбы, обладавшие легкими и такими пар ными плавниками, из которых могли бы развиться пятипалые конечности. Таким требованиям удовлетворяют древние кистеперые рыбы, в частности Eusthenopteron и Sauripterus. На то, что предками земноводных были действительно древние кистеперые рыбы, указывает также поразительное сходство между покровными костями их черепа и соответствующими костями палеозойских земноводных. Наконец, судя по современным кистеперым и двоякодышащим, кровеносная система этих древних кистеперых рыб во многом походила на кровеносную систему земноводных. То, что двоякодышащие рыбы не могли быть прямыми предками земноводных, доказывается их крайне специализированным черепом, лишенным вторичных челюстей, своеобразными зубными пластинками, бисериальными парными плавниками и рядом других анатомических признаков. Однако следует еще раз подчеркнуть, что древние двоякодышащие рыбы стояли близко к древним кистеперым и располагались в системе, может быть, не очень далеко от прямых предков земноводных.
Передняя конечность девонской кистеперой рыбы (Sauripterus) и пермского стегоцефала (по Давиташвили). I — плечевой пояс и плавник Sauripterns; II — внутренний скелет грудного плавника Sauripterus; III —скелет передней конечности стегоцефала: 1 — элемент, гомологичный плечевой кости, 2 — элемент, гомологичный лучевой кости, 3 — элемент, гомологичный локтевой кости
1 — заднетеменная кость, 2 — теменная кость, 3 — лобная, 4 — носовая, 5 — межчелюстная, 6 — верхнечелюстная, 7 — предлобная, 8 — заднелобная, 9 — заглазничная, 10 — скуловая, 11 — чешуйчатая, 12 — квадратноскуловая, 13 — ноздря, 14 — глазница, 15 — отверстие для теменного органа
Условия жизни в среднем палеозое. В девоне появились настоящие наземные растения; в тот же период появились и наземные беспозвоночные, в том числе и насекомые. Появление наземных беспозвоночных, т. е. потен циальной пищи, позволило выйти на сушу и позвоночным животным. Однако как растительность, так и членистоногие и первые наземные позвоночные достигли пышного расцвета только в течение каменноугольного периода. Прибрежная растительность и водные растения многочисленных мелких пресных водоемов этого периода падали в воду и гнили. В результате вода лишалась кислорода. При этих условиях рыбы, перешедшие на дыхание атмосферным воздухом, оказались в выгодном положении. Таким образом, недостаток кислорода в водоемах, определивший возникновение органов воздушного дыхания у кистеперых рыб, подготовил выход предков амфибий на сушу. Однако ведущим биологическим фактором, определившим выход позвоночных на сушу, были огромные, не используемые до того запасы пищи на суше в виде наземных беспозвоночных при отсутствии конкуренции в новой среде обитания.
Источник
От кого произошли земноводные?
Земноводные возникли не меньше 300 млн. лет назад. Предками их были рыбы, обладающие легкими и такими парными плавниками, из которых могли развиться пятипалые конечности. Таким требованиям удовлетворяют древние кистеперые рыбы. Они обладают легкими. На то, что предками земноводных были действительно древние кистеперые рыбы, указывает также поразительное сходство покровных костей их черепа с костями черепа палеозойских земноводных. Так же как у земноводных, у кистеперых встречались как верхние, так и нижние ребра.
Ископаемая кистеперая рыба:
Ведущим биологическим фактором, определившим разрыв предков земноводных с водоемом, были новые кормовые возможности, найденные ими в новой среде обитания. Ископаемые палеозойские земноводные относятся к группе стегоцефалов, или панцирноголовых. Выяснено, что современные отряды земноводных произошли от различных древних отрядов. Характернейшей особенностью стегоцефалов был сплошной панцирь из кожных костей, покрывавший черепную коробку сверху и с боков (стегальный череп) , так что оставались отверстия только для ноздрей, глаз и теменного органа, который у них был, по-видимому, хорошо развит. Кроме того, у большинства форм был брюшной панцирь, состоявший из налегающих друг на друга костных чешуек и покрывавший брюшную сторону животного. Стегоцефалы отличались от современных земноводных рядом примитивных признаков (в том числе костным панцирем) , унаследованных от кистеперых рыб.
В течение каменноугольного и пермского периодов, обозначаемых часто как век земноводных, стегоцефалы достигли большой численности и разнообразия. Учитывая ископаемые остатки стегоцефалов, палеонтологи в настоящее время разделяют класс земноводных на два подкласса: дугопозвонковых (Apsidospon-dyli) и тонкопозвонковых (Lepospondyli), Первый подкласс делят на два надотряда: надотряд Labyrinthodontia объединяет разнообразных лабиринтодонтов (4—5 отрядов) и надотряд прыгающих (Salientia), включающий всех многообразных современных бесхвостых (отряд Anura). Ископаемый бесхвостых амфибий выделен в отдельный отряд (Proanura). Лабиринтодонты (Labyrinthodontia) были наиболее разнообразны. У них «лаби-онтный» тип зубов, имевшийся уже у древних кистеперых рыб, достигал наибольшего развития, так что на поперечном разрезе зубов видна необычайно сложная разветвляющихся эмалевых петель. К лабиринтодонтам относились крупные земноводные каменного, пермского и триасового периодов. 3а это время они претерпели большие изменения: ранние формы имели умеренные размеры и рыбообразную форму тела, более поздние достигали очень крупной величины (череп до 1 м и больше) , тело их было укорочено и утолщено заканчивалось коротким толстым хвостом. Второй подкласс — тонкопозвонковых (Lepospondyli) включает три отряда дефалов каменноугольного периода. Это были мелкие, но очень хорошо приспособленные к жизни в воде амфибии, много которых вторично утратили конечноти.
Почти все стегоцефалы вымерли в пермский период и в течение триасового доживали свой век лишь немногочисленные, крайне специализированные лабиринтодонты. Начиная с верхней юры и нижнего мела появляются вполне типичные бесхвостые и хвостатые земноводные. Амфибии третичного периода уже мало отличаются от ныне живущих.
Источник