Кацане на гръбначните - еволюционен път

375 милиона години
или 92 метра по-напред от днес

Период: палеозой/девон

Многобройните бързи промени в климата и по-ниското съдържание на кислород във водата водят до трето голямо изчезване. Силното нарастване на вулканизма, което вероятно е причинено от големи континентални измествания, също допринася за това. Засегнати са три четвърти от всички водни видове. Земноводните - гръбначни, които дишат въздух и могат да живеят на сушата - отварят земята като ново местообитание. Появи се първият целакант - те са и до днес.

Показана е роза Tiktaalik.

Плитки топли морета покриват части от континентите. Климатът първоначално е топъл, подобен на днешния в Европа. По-късно полярните области постепенно се охлаждат. Южна Америка, която е близо до Южния полюс, е особено засегната.

Тази информация на прост език evokids.de.

Около 100 милиона години след растенията, в Горния девон преди повече от 390 милиона години, гръбначните животни започват да завладяват земята като местообитание. Преди това червеи и членестоноги вече бяха завладели континента. Човек може само да спекулира относно причините или принудите за това развитие. От еволюционна гледна точка е ясно, че преустройството на крайниците е било поне толкова напреднало, че е възможно движение по сушата. Развитието вероятно е станало там, където водните местообитания на животните често изсъхват и адаптирането към поне частично сухоземен начин на живот предлага предимства. Но също така разширяването или промяната на предпочитаната храна може да бъде предимство при селекцията на континента.

От перки до крайници

Редът на Коелациди (Crossopterygiformes), чиито днешни и изкопаеми представители са се появили от анатомична гледна точка, най-подходяща за живот на суша. Междувременно обаче молекулярно-генетичните изследвания показват, че земноводните, влечугите, птиците и бозайниците са по-близо до тези, които все още живеят в Африка, Южна Америка и Австралия Белодробен риболов (Dipnoi) са свързани и поради това отпуската на брега на гръбначните животни вероятно е преминала през този подклас на месото.

Австралийски белодробни рибки (Neoceratodus forsteri). (Автор: Vassil - Лиценз: публично достояние (CC0 1.0) https://www.fischlexikon.eu/fischlexikon/fische-suchen.php?fisch_id=0000001522#)

Съвсем сигурно е, че краката на бъдещите сухоземни гръбначни вече са се развили във водата. Добре запазен вкаменелост на месни перки (Elpistostege) показва, че перките вече са се трансформирали в крайниците на по-късните сухоземни гръбначни животни, въпреки че това животно все още е очевидно риба. Въпреки това, скелетът е много подобен на ранните сухоземни гръбначни като Ichthyostega или Acanthostega, също поради липсата на несдвоени гръбни и анални перки, които иначе са типични за рибите. Те обаче се различават по костна структура и ембрионално развитие, така че еволюционният преход от отделните елементи е трудно обясним. И до днес остават без отговор въпроси относно сложната фенотипна реконструкция на скелетните части на рибните перки в елементи, направени ръчно или с крак.

Ихтиостега, вероятно първият сухоземен гръбначен: реконструкция на черепа въз основа на находки от вкаменелости (вляво) и модел (вдясно). Оцелели са само задните вкаменелости на крайниците; те са изградени във формата на гребло. (Източник: Череп: FunkMonk, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ichthyostega_skull.jpg; Модел: д-р Гюнтер Бекли, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ichthyostega_model.jpg)

Elpistostegalia включва и тази, показана на знака Тиктаалик. Черепните му кости също показват, че това е мозаечна форма между риба и ранно сухоземно гръбначно животно. Докато лъчите на перките, долната челюст и небцето все още ясно съответстват на тези на рибите, стъблата на перките вече имат лакти и китки. Подобно на черепа, тазовият пояс вече показва няколко характеристики, които по-късно стават типични за гръбначните животни, обитаващи земя. За разлика от истинската риба, черепът на Tiktaalik има двойка челни и теменни кости.

Tiktaalik roseae вкаменелост в Кралския белгийски институт по естествени науки. (Източник: Esv - Едуард Сола и Петър Бекман https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tiktaalik_belgium_II.jpg)

Изисквания за живот на сушата

Ихтиостега е посочен като първото животно, живеещо изключително на сушата, или поне е първото животно, живеещо в сушата, от което сме открили фосили. Въпреки това, Ichthyostega има необичайно голям брой характеристики, които не се срещат нито в рибите, нито в следващите сухоземни животни, така че може да се предположи, че бъдещите находки от изкопаеми ще могат по-добре да опишат движението на сушата на гръбначните животни.

Възможността, Атмосферен кислород да диша вече се намира в ранните белодробни риби, превръщането на външни слоеве на кожата се състоя след отпускане на брега.

Локомоция

Интересното е, че кореланите плуват в един вид „обител“, без никога да са живели на сушата. Това означава, че десният преден и ляв заден крак, или левият преден крак и десният заден крак, се преместват повече или по-малко едновременно, или се повдигат от земята и се поставят отново. Този тип движение може да се наблюдава и при влечуги като крокодили и показва, че движението на сушата не трябва да се научава от животните.

Адаптиране на размножаването

Докато земноводните все още са зависими от водата за размножаване, в която снасят яйцата си и животните поне могат да прекарат младежката си фаза, гръбначните животни, живеещи в земя, трябваше да разработят алтернативен механизъм за размножаване. Възможността да се възпроизвеждат напълно извън водата има потенциал за ранните сухоземни гръбначни животни да развият нови местообитания и по този начин да избегнат конкуренцията от други видове. С развитието на Амниотично яйце, както се случва днес с влечуги, птици и манастирски животни, този потенциал би могъл да бъде използван. Наземните гръбначни вече са в състояние да се разпространят в много сухи райони и да колонизират континентите по борда.

Монотремите са бозайници, които все още не са родили живо потомство, но все още снасят яйца. Ехидна и птицечовка все още са живи примери за тези древни бозайници. И двете групи все още се намират в Австралия и Нова Гвинея днес и са сериозно застрашени.

Ехидна (краткотраен таралеж) и утконос като примери за монотреми, които са живи и до днес. (Източници: Echidna: fir0002 | flagstaffotos.com.au, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wild_shortbeak_echidna.jpg, лиценз CC BY-NC; platypus: Stefan Kraft, https: //commons.wikimedia. org/wiki/Файл: Platypus.jpg)

Яйцето околоплодна вода: развитие във вода - дори на суша

В околоплодната яйцеклетка ембрионът расте в кухина (околоплодна кухина, околоплодна торбичка), пълна с течност (околоплодна течност). Това е напълно затворено от кожа, амнион и обикновено все още обхванати от допълнителни мембрани или черупки. За разлика от земноводните, чието развитие все още включва воден ларвен стадий, амниотите напълно узряват в това яйце.

Яйце около плод: Изграждане по примера на неизлюпено пилешко яйце (вляво) и ембрион, растящ в яйце (вдясно).

Със своя резервоар за вода, снабдяване с хранителни вещества и защитна обвивка, яйцето функционира като автономна капсула за оцеляване на ембриона, което прави възможен стадий на плода на първо място. Амниотичната течност освен всичко друго предпазва ембриона от изсушаване. Жълтъчната торбичка и алантоисът са свързани с интраембрионални пространства. Хранителните вещества се доставят на плода чрез жълтъчната торбичка, алантоисът абсорбира метаболитни продукти, съдържащи азот от ембриона, т.е. феталната урина, и участва в газообмена.

Защита срещу дехидратация

Подобно на по-ранните растения, когато са излезли на брега, гръбначните животни са разработили защита на външната си кожа срещу изсушаване. Състои се най-вече от фибри протеини (кератин), наричани още рог. Тези протеини са неразтворими във вода и трудно се разграждат, поради което служат както като бариера срещу изпаряване, така и като механична защита срещу нараняване.

Еволюция на гръбначните животни на сушата

В основата на разработката за изземване на гръбначни животни са били Сеймурия. Това е мозаечна форма, която съчетава характеристики на земноводни и влечуги и разработена в ранния перм. По-специално скелетът се брои сред характеристиките на влечугите. Оригиналността на черепа се подчертава от факта, че не е имало темпорални прозорци. Липсващите времеви прозорци са характеристика на групата на Анапсиди, които също се наричат временни без ями.

От сестра група на Сеймуориаморфа, Диадектоморфа, линията на Челония, която днес е представена само от зелената костенурка (Chelonia mydas). Друг ранен разкол възникна чрез развитието на описаните по-горе Ихтиозаври и Плезиозаври. И двете линии се развиват от стволови влечуги.

През епохата на триаса разпространението на първите влечуги започва с два прозореца на храма (Диапсис), която е еволюирала от еосучианците. Архозаврите и лепидозаврите, както и авицефалата могат да бъдат получени от еосухите. Подобни на костенурки влечуги са се развили от еосухите в Перм и са запазили външните си характеристики и до днес.

От примитивната Lepidosauria се появи Люспести пълзящи растения, особено гущерите и змиите. Както гущерите, така и змиите се характеризират с тип диапсиден череп, който е претърпял обширна модификация чрез редукция на скуловата дъга. Друга група, Thecodontier, се е развила от края на перма до триаса. Thecodontier и формите, получени от него, са известни днес като Архозаври обобщено. В по-късния ход на развитието, от юра до креда, текодонтите също се развиват в известни на всички Динозавър както и Птерозаври. Друга линия води до Птици. Развитието на птиците вероятно е започнало едва в Юра. [KHB]