TETRAPODS: אבולוציה, מאפיינים, סיווג - ביולוגיה - 2025

הטטראפודים (Tetrapoda ביוונית "ארבע רגליים") מהווים את החיות עם ארבעה גפיים, אם כי חלק מהחברים אבדו אותם . נציגיה הנוכחיים הם דו-חיים, סאורופסידים ויונקים.

קבוצה זו התפתחה לפני כ -400 מיליון שנה, בתקופת הדבון, מדגים עם סיים. ברשומת המאובנים יש סדרה של נציגים נכחדים המולידים את המעבר ממים ליבשה.

מקור: לא סופק מחבר קריא במכונה. Mateuszica ~ commonswiki הניח (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים). באמצעות Wikimedia Commons

שינוי סביבתי זה הוביל להתפתחות של התאמות לתנועה, הנשמה, רבייה ווויסות טמפרטורה, בעיקר.

מקור ואבולוציה

על פי העדויות, התריסים הראשונים מופיעים בסוף הדבון, לפני כ -400 מיליון שנה. לפיכך, הקולוניזציה של סביבות יבשתיות התרחשה כאשר יבשת פנגיאה הגדולה חולקה לשניים: לוראסיה וגונדוואנה.

ההערכה היא כי צורות המזל הראשונות הן צורות מימיות שיכולות להשתמש באבריהם הנודדים כדי לנוע על האדמה ולנווט למים רדודים.

אירוע זה סימן את תחילתה של קרינה נרחבת, שמקורה בצורות יבשתיות לחלוטין ובגפיים שסיפקו תמיכה מספקת בכדי לאפשר תנועה יבשתית.

מאיפה מגיעים טפטראפודים?

מקורם של חברי הזחלים מצורת מים קדומה. אף כי נראה כי סנפירי הדגים לא קשורים קשר הדוק לגפיים המפרקות של טטרפודים, מראה עמוק יותר מבהיר את מערכות היחסים ההומולוגיות.

לדוגמא, המאוסטן -ופטרון המאובן כולל זרוע המורכבת מהומרוס, ואחריה שתי עצמות, הרדיוס והאולנה. אלמנטים אלה הומולוגיים בבירור לגפיים של טראפודים מודרניים. באותה דרך, אלמנטים משותפים מוכרים על פרק כף היד.

משערים כי אאוסתנופטרון יכול להתיז בתחתית הסביבה המימית עם סנפיריו. עם זאת, הוא לא יכול היה "ללכת" כפי שעושה דו-חיים (ההסקה הזו נעשית בזכות האנטומיה של המאובנים).

מאובן אחר, Tiktaalik, נראה שמתאים בין צורת מעבר בין דגי סנפיר לאונה לבין טטראפודים. אורגניזם זה ככל הנראה מיושב במים רדודים.

הגפיים המעוצבות היטב ניכרות במאובני Acanthostega ו- Ichthyostega. עם זאת, נראה שחברי הסוג הראשון לא מספיק חזקים כדי לתמוך במשקל המלא של בעל החיים. לעומת זאת נראה כי איצ'יוסטגה מסוגלת לנוע - גם אם באופן מגושם - בסביבות יבשתיות לחלוטין.

עיבודים לחיים ביבשה

זאב אפור מקסיקני

העברתם של הזעקות הראשונות מסביבה מימית לסביבה יבשתית כוללת סדרה של שינויים קיצוניים מבחינת התנאים אותם בעלי חיים היו צריכים לנצל. ההבדלים בין מים לאדמה הם יותר ממובנים מאליהם, כמו ריכוז החמצן.

הטרטראפודים הראשונים נאלצו לפתור שורה של בעיות, ביניהם: כיצד לנוע בסביבה בצפיפות נמוכה יותר, כיצד לנשום? כיצד להתרבות מחוץ למים? ולבסוף, כיצד להתמודד עם תנודות בסביבה שלא האם הם קיימים במים, כמו שונות בטמפרטורה?

להלן נתאר כיצד טפטראפודים פתרו את הקשיים הללו, תוך ניתוח ההתאמות שאיפשרו להם ליישב באופן יעיל מערכות אקולוגיות יבשתיות:

תנועה על פני האדמה

זִקִית

מים הם סביבה צפופה המספקת תמיכה מספקת לתנועה. עם זאת, הסביבה היבשתית פחות צפופה ודורשת מבנים מיוחדים לתנועה.

הבעיה הראשונה נפתרה עם התפתחותם של חברים שאפשרו תנועת בעלי חיים בסביבה היבשתית, וזה נתן את השם לקבוצה. Tetrapods יש שלד endos גרמי היוצר ארבע גפיים שנבנו תחת תוכנית pentadactyly (חמש אצבעות).

העדויות מצביעות על כך שאיברי זנב הדם התפתחו מסנפירי הדגים, יחד עם שינויים בשרירים הסובבים אותם, ומאפשרים לבעל החיים לעלות מהאדמה וללכת ביעילות.

החלפת גז

אם אנו מדמיינים את המעבר ממים ליבשה, הבעיה האינטואיטיבית ביותר היא נושא הנשימה. בסביבות יבשתיות, ריכוז החמצן גבוה פי 20 מאשר במים.

לבעלי חיים מימיים יש זימים שעובדים טוב מאוד במים. עם זאת, בסביבות יבשתיות, מבנים אלה קורסים ואינם מסוגלים לתווך חילופי גזים - לא משנה עד כמה יש הרבה חמצן בכדור הארץ.

מסיבה זו, לטראפודים חיים יש איברים פנימיים האחראים על תיווך תהליכי נשימה. איברים אלה ידועים בשם ריאות והם התאמות לחיים יבשתיים.

חלקם דו-חיים, לעומת זאת, יכולים לתווך חילופי גז באמצעות עורם כאבר הנשימה היחיד, שהוא דק מאוד ולחות. בניגוד למכללים שפותחו על ידי זוחלים, ציפורים ויונקים, המגנים ומאפשרים להם לחיות בסביבות יבשות, ומונעים ייבוש אפשרי.

ציפורים וזוחלים מציגים התאמות נוספות למניעת ייבוש. אלה מורכבים מייצור פסולת חצי מוצקה עם חומצת שתן כפסולת חנקן. תכונה זו מפחיתה את אובדן המים.

שִׁעתוּק

מבחינה קדמונית, רבייה היא תופעה הקשורה לסביבות מימיות. למעשה דו-חיים עדיין תלויים במים על מנת להתרבות. הביציות שלהם עולות בעזרת קרום חדיר למים וזה יתייבש במהירות אם הוא נחשף לסביבה יבשה.

כמו כן, ביצי דו-חיים אינן מתפתחות לגרסה מיניאטורית של הצורה הבוגרת. התפתחות מתרחשת באמצעות מטמורפוזה, שם הביצה מולידה זחל אשר ברוב המקרים מותאם לחיים מימיים ומציג זימים חיצוניים.

לעומת זאת, הקבוצות הנותרות של טפטראפודים - זוחלים, ציפורים ויונקים - פיתחו סדרה של ממברנות המגנות על הביצית. התאמה זו מבטלת את תלות הרבייה בסביבה המימית. באופן זה, לקבוצות המוזכרות יש מחזורי חיים ארציים לחלוטין (למעט הסוגים הספציפיים שלהם).

וריאציות סביבתיות

מערכות אקולוגיות מימיות קבועות יחסית מבחינת המאפיינים הסביבתיים שלהן, במיוחד בטמפרטורה. זה לא קורה על פני האדמה, שם הטמפרטורות משתנות לאורך היום, ולאורך כל השנה.

Tetrapods פתרו בעיה זו בשתי דרכים שונות. ציפורים ויונקים פיתחו באופן מתכנס אנדותרמיה. תהליך זה מאפשר לשמור על יציבות הטמפרטורה הסביבתית, הודות למנגנונים פיזיולוגיים מסוימים.

מאפיין זה מאפשר לציפורים ויונקים להתיישב בסביבות עם טמפרטורות נמוכות מאוד.

זוחלים ודו חיים פתרו את הבעיה בדרך אחרת. ויסות הטמפרטורה אינו פנימי והם תלויים בהתאמות התנהגותיות או אתולוגיות לשמירה על טמפרטורה נאותה.

מאפיינים כלליים

פיל אסייתי

טקסון טטראפודה מאופיין בנוכחות ארבעה גפיים, אם כי בחלק מחבריו מופחתים או נעדרים (כמו נחשים, קואיליאנים ולווייתנים).

באופן פורמלי, טרטראפודים מוגדרים על ידי נוכחות הקווירידיום, גפה שרירית מוגדרת היטב עם אצבעות בחלק הטרמינלי.

ההגדרה של קבוצה זו הייתה נושא לוויכוח רחב בקרב מומחים. מחברים מסוימים מטילים ספק בכך שהתכונות "גפיים באצבעות" מספיקה בכדי להגדיר את כל הברזל.

להלן נתאר את המאפיינים הבולטים ביותר של הנציגים החיים בקבוצה: דו חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים.

טקסונומיה

• Superkingdom: אוקריוטה.
• ממלכת החיות.
• תת-דום: Eumetazoa.
• Superphilous: Deuterostomy.
• קצה: Chordata.
• תת-תת-קרקע: חוליות.
• אינפראפילום: Gnathostomata.
• סופר קלאס: טטרפודה.

מִיוּן

מבחינה היסטורית, טרטראפודים סווגו לארבעה כיתות: דו-חיים, רפטיליה, אייבס וממליה.

דו חיים

דו-חיים הם בעלי חיים עם ארבע גפיים, אם כי הם יכולים לאבד בכמה קבוצות. העור רך וחלחל למים. מחזור החיים שלהם כולל שלבים של זחלים מימיים, ושלבי הבוגרים חיים בסביבות יבשתיות.

הם יכולים לנשום דרך הריאות, וכמה חריגים עושים זאת דרך העור. דוגמאות לדו-חיים הם צפרדעים, קרפדות, סלמנדרות והקוציליאנים הידועים פחות.

זוחלים

לזוחלים, כמו דו חיים, בדרך כלל יש ארבעה גפיים, אך בקבוצות מסוימות הם הצטמצמו או אבדו. העור סמיך ויש להם קשקשים. הנשימה מתרחשת דרך הריאות. לביצים יש כיסוי ובזכות זאת הרבייה אינה תלויה במים.

זוחלים כוללים צבים, לטאות וכדומה, נחשים, טואטרות, תנינים והדינוזאורים שנכחדו עתה.

לאור הקלאדיזם, זוחלים אינם קבוצה טבעית, מכיוון שהם פרפילילים. המונח האחרון מתייחס לקבוצות שאינן מכילות את כל צאצאי האב הקדום האחרון. במקרה של זוחלים, הקבוצה שנותרה בחוץ היא כיתת אווס.

ציפורים

המאפיין המובהק ביותר של ציפורים הוא שינוי הגפיים העליונות במבנים מיוחדים לטיסה. האינסטגרם מכוסה על ידי סוגים שונים של נוצות.

יש להם ריאות כמבנים להחלפת גז, ואלה שונו כך שהטיסה יעילה - זכרו שהטיסה היא פעילות תובענית ביותר, מבחינה מטבולית. בנוסף, הם מסוגלים לווסת את חום גופם (אנדותרמים).

יונקים

יונקים מהווים מעמד הטרוגני מאוד, מבחינת צורתם ואורחות חייהם של חבריה. הם הצליחו ליישב סביבות יבשתיות, ימיות ואפילו אוויריות.

הם מאופיינים בעיקר בנוכחות בלוטות החלב והשיער. לרוב היונקים ארבעה גפיים, אם כי בקבוצות מסוימות הם מצטמצמים מאוד, כמו במקרה של צורות מימיות (קטואים).

כמו ציפורים, הם אורגניזמים אנדותרמיים, אם כי מאפיין זה פותח על ידי שתי הקבוצות באופן עצמאי.

הרוב המכריע הוא בעל חיים חיובי, מה שמשמעותו שהם מולידים צעיר פעיל ולא מטיל ביצים.

הפניות

1. Clack, JA (2012). קרקע הולכת וגוברת: מקורם והתפתחותם של טטרפודים. הוצאת אוניברסיטת אינדיאנה.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
3. הול, ב.ק. (עורכת). (2012). הומולוגיה: הבסיס ההיררכי של ביולוגיה השוואתית. עיתונות אקדמית.
4. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה. מקגרו - היל.
5. קרדונג, KV (2006). חוליות חוליות: אנטומיה השוואתית, תפקוד, אבולוציה. מקגרו-היל.
6. קנט, מ '(2000). ביולוגיה מתקדמת. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד.
7. Losos, JB (2013). מדריך פרינסטון לאבולוציה. הוצאת אוניברסיטת פרינסטון.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). מסלולי Tetrapod מימי התקופה הקדומה של דבוניה של פולין. טבע, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ, and Caldwell, JP (2013). הרפטולוגיה: ביולוגיה מבואת של דו-חיים וזוחלים. עיתונות אקדמית.