تطور رباعيات الأرجل وخصائصها وتصنيفها

ال رباعيات (Tetrapoda ، في اليونانية "أربعة أرجل") تشمل الحيوانات مع أربعة أطراف ، على الرغم من أن بعض الأعضاء قد فقدوها. ممثلوها الحاليون هم البرمائيات ، السوروبسيدس والثدييات.

تطورت هذه المجموعة منذ حوالي 400 مليون سنة ، في العصر الديفوني من الزعانف المفصصة. يحتوي السجل الأحفوري على سلسلة من الممثلين المنقرضين بالفعل والتي تعطي الضوء على الانتقال من الماء إلى الأرض.

أدى هذا التغير في البيئة إلى تطوير عمليات التكيف للتنقل والتنفس والتكاثر وتنظيم درجة الحرارة بشكل أساسي.

مؤشر

• 1 الأصل والتطور
  • 1.1 من أين تأتي رباعيات الأرجل؟?
• 2 التكيفات للحياة على الأرض
  • 2.1 الحركة على الأرض
  • 2.2 التبادل الغازي
  • 2.3 التكاثر
  • 2.4 التغيرات البيئية
• 3 الخصائص العامة
• 4 التصنيف
• 5 التصنيف
  • 5.1 البرمائيات
  • 5.2 الزواحف
  • 5.3 الطيور
  • 5.4 الثدييات
• 6 المراجع

الأصل والتطور

وفقًا للأدلة ، تظهر أول رباعيات الأرجل في نهاية الديفوني ، منذ حوالي 400 مليون سنة. وهكذا ، حدث استعمار البيئات الأرضية عندما تجزأت القارة العظمى بانجيا إلى قسمين: لوراسيا وجندوانا.

يُعتقد أن أول رباعيات الأرجل كانت أشكالًا مائية يمكن أن تستخدم أعضائها الوليدة للتحرك على الأرض والتنقل إلى المياه الضحلة.

يمثل هذا الحدث بداية إشعاع واسع النطاق ، نشأ أشكالًا أرضية تمامًا وبأطراف أعطت الدعم الكافي للسماح بالتنقل الأرضي.

من أين تأتي رباعيات الأرجل؟?

نشأت أعضاء رباعيات الأرجل من شكل أسلاف مائي. على الرغم من أن زعانف الأسماك لا تبدو قريبة جدًا من أعضاء مفصل رباعيات الأرجل المفصلية ، إلا أن الرؤية الأعمق توضح العلاقات المتماثلة.

على سبيل المثال ، الأحفوري Eusthenopteron له ساعد يتكون من عظم العضد ، يتبعه عظمان ، نصف القطر والزند. هذه العناصر متجانسة بشكل واضح لأطراف رباعيات الأرجل الحالية. بالطريقة نفسها ، يمكنهم التعرف على العناصر المشتركة في المعصم.

وتكهن ذلك Eusthenopteron أنا يمكن أن ترش في أسفل البيئة المائية مع زعانفها. ومع ذلك ، لم أتمكن من "المشي" كما يفعل البرمائيات (يتم هذا الاستدلال بفضل تشريح الحفريات).

حفرية أخرى, تيكتاليك, يبدو أنه يتلاءم بين شكل من أشكال الانتقال بين الزعانف الفصوص ورباعي الأرجل. هذا الكائن الحي ربما يسكن المياه الضحلة.

الأطراف واضحة التشكيل واضحة في الحفرية Acanthostega و ichthyostega. ومع ذلك ، لا يبدو أن أعضاء الجنس الأول يتمتعون بالقوة الكافية للحفاظ على وزن الحيوان الكامل. في المقابل, ichthyostega يبدو أنه قادر على التحرك - وإن كان مع بعض الاحراج - في البيئات الأرضية تمامًا.

التكيفات للحياة على الأرض

تفترض حركة رباعيات الأرجل الأولى من البيئة المائية إلى البيئة الأرضية سلسلة من التغييرات الجذرية بقدر الظروف التي كان عليها أن تنفجر. الاختلافات بين الماء والأرض أكثر من واضحة ، مثل تركيز الأكسجين.

كان على رباعيات الأرجل الأولى حل سلسلة من العيوب ، بما في ذلك: كيفية التحرك في بيئة أقل كثافة ، وكيفية التنفس؟ ، وكيفية التكاثر خارج الماء؟ ، وأخيرا ، كيفية التعامل مع التقلبات البيئية التي لا موجودة في الماء ، مثل التغيرات في درجات الحرارة?

بعد ذلك سنصف الطريقة التي حل بها رباعي الأرجل هذه الصعوبات ، مع تحليل التعديلات التي سمحت لهم باستعمار النظم الإيكولوجية الأرضية بشكل فعال:

الحركة على الأرض

المياه هي بيئة كثيفة توفر دعما كافيا للحركة. ومع ذلك ، فإن البيئة الأرضية أقل كثافة وتتطلب هياكل متخصصة للحركة.

تم حل المشكلة الأولى مع تطور الأعضاء التي سمحت بحركة الحيوانات على البيئة الأرضية ، والتي أعطت المجموعة اسمها. تحتوي رباعيات الأرجل على هيكل عظمي داخلي يتكون من أربعة أعضاء مبنية على خطة الخماسي (خمسة أصابع).

تشير الدلائل إلى أن أعضاء رباعيات الأرجل تطورت من زعانف الأسماك ، إلى جانب تعديلات على العضلات المحيطة ، مما يسمح للحيوان بالارتفاع من الأرض والمشي بكفاءة.

تبادل الغاز

إذا تخيلنا مرور الماء إلى الأرض ، فإن المشكلة الأكثر سهولة هي موضوع التنفس. في البيئات الأرضية ، يكون تركيز الأكسجين أعلى بنحو 20 مرة من الماء.

تحتوي الحيوانات المائية على خياشيم تعمل جيدًا في الماء. ومع ذلك ، في البيئات الأرضية ، تنهار هذه الهياكل ولا تستطيع التوسط للتبادل الغازي - بغض النظر عن مدى وفرة الأكسجين على الأرض.

لهذا السبب ، فإن رباعيات الأرجل الحية تمتلك أعضاء داخلية مسؤولة عن التوسط في عمليات التنفس. تُعرف هذه الأعضاء بالرئتين وهي تكيف للحياة الأرضية.

وفي الوقت نفسه ، يمكن لبعض البرمائيات التوسط في التبادل الغازي باستخدام جلدها الوحيد ، وهو رقيق للغاية ورطب ، باعتباره الجهاز التنفسي الوحيد. على النقيض من الأشكال التي طورتها الزواحف والطيور والثدييات ، والتي هي واقية وتسمح لهم بالعيش في البيئات الجافة ، ومنع الجفاف المحتمل.

تعرض الطيور والزواحف تعديلات إضافية لمنع الجفاف. هذه تتكون من إنتاج النفايات شبه الصلبة مع حمض اليوريك والنفايات النيتروجينية. هذه الميزة يقلل من فقدان الماء.

استنساخ

السلفي ، التكاثر ظاهرة مرتبطة بالبيئات المائية. في الواقع ، لا تزال البرمائيات تعتمد على الماء لتكون قادرة على التكاثر. تكلف بيضها غشاءًا نافذًا للماء وسيجف بسرعة إذا تعرض لبيئة جافة.

بالإضافة إلى ذلك ، لا تتطور بيض البرمائيات إلى نسخة مصغرة من نموذج البالغين. يحدث التطور من خلال التحول ، حيث البيضة تؤدي إلى يرقات ، في معظم الحالات ، تتكيف مع الحياة المائية وتظهر خياشيم خارجية.

على النقيض من ذلك ، طورت المجموعات المتبقية من رباعيات الأرجل - الزواحف والطيور والثدييات - سلسلة من الأغشية التي تحمي البويضة. هذا التكيف يلغي الاعتماد على التكاثر في البيئة المائية. بهذه الطريقة ، يكون للمجموعات المذكورة دورات حياة برية بالكامل (مع استثناءات محددة).

التغيرات البيئية

النظم الإيكولوجية المائية ثابتة نسبيًا من حيث خصائصها البيئية ، خاصة في درجة الحرارة. هذا لا يحدث على الأرض ، حيث تتقلب درجات الحرارة على مدار اليوم والسنة.

رباعي الأرجل حل هذه المشكلة بطريقتين مختلفتين. الطيور والثدييات المتقدمة بشكل متقارب. تتيح هذه العملية الحفاظ على درجة حرارة البيئة ثابتة ، وذلك بفضل آليات فسيولوجية معينة.

تسمح هذه الميزة للطيور والثدييات باستعمار البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة جدًا.

الزواحف والبرمائيات حل المشكلة بطريقة أخرى. تنظيم درجة الحرارة ليس داخليًا ويعتمد على تكيفات سلوكية أو أخلاقية للحفاظ على درجة حرارة كافية.

الخصائص العامة

يتميز Tetrapoda taxon بوجود أربعة أطراف ، على الرغم من أن بعض أعضائه قد قللوا أو غابوا (مثل الثعابين ، الثعالب والحيتان).

رسميا ، يتم تعريف رباعيات الأرجل من خلال وجود quiridio ، وهو طرف عضلي واضح المعالم بأصابع في الجزء الطرفي.

كان تعريف هذه المجموعة موضوع نقاش واسع بين الخبراء. يشك بعض المؤلفين في أن خصائص "الأطراف ذات الأصابع" كافية لتعريف كل رباعيات الأرجل.

بعد ذلك سوف نصف أهم خصائص الممثلين الحيين للمجموعة: البرمائيات والزواحف والطيور والثدييات.

التصنيف

• سوبررينو: يوكاريوتا.
• المملكة: Animalia.
• Subrein: Eumetazoa.
• Superfile: Deuterostomy.
• Phylum: Chordata.
• عنوان فرعي: فقرات.
• Infrafilo: Gnathostomata.
• الطبقة الفائقة: تتربودا.

تصنيف

تاريخيا ، تم تصنيف رباعيات الأرجل في أربع فئات: البرمائيات ، والزواحف ، والطيور ، والثدييات.

برمائي

البرمائيات حيوانات ذات أربعة أطراف ، على الرغم من أنها يمكن أن تضيع في بعض المجموعات. الجلد ناعم وقابل للنفاذ إلى الماء. تشمل دورة حياتها مراحل اليرقات المائية ، وتعيش الحالات البالغة في البيئات الأرضية.

يمكن أن تتنفس من خلال الرئتين ، وبعض الاستثناءات تفعل ذلك من خلال الجلد. ومن الأمثلة على البرمائيات الضفادع والضفادع والسمندل والقلاعيات الأقل شهرة.

الزواحف

الزواحف ، مثل البرمائيات ، عادة ما يكون لها أربعة أعضاء ، ولكن في بعض المجموعات تم تخفيضها أو فقدها. الجلد سميك وله قشور. يحدث التنفس من خلال الرئتين. للبيض غطاء ، وبفضل هذا ، فإن التكاثر مستقل عن الماء.

تشمل الزواحف السلاحف والسحالي والحلفاء والثعابين وتوتار والتماسيح والديناصورات المنقرضة الآن.

في ضوء الديانة ، الزواحف ليست مجموعة طبيعية ، لأنها شبه حنكية. يشير المصطلح الأخير إلى مجموعات لا تحتوي على جميع أحفاد السلف المشترك الأحدث. في حالة الزواحف ، المجموعة التي تبقى في الخارج هي فئة Aves.

دواجن

السمة الأكثر تميزا للطيور هو تعديل أطرافها العليا في الهياكل المتخصصة للطيران. وتغطي tegument بواسطة أنواع مختلفة من الريش.

لديهم الرئتان كهيكل لتبادل الغاز ، وقد تم تعديلها بحيث تكون الرحلة فعالة - تذكر أن الرحلة هي نشاط شاق للغاية ، من وجهة نظر التمثيل الغذائي. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قادرة على تنظيم درجة حرارة الجسم (endotherms).

الثدييات

تتكون الثدييات من طبقة غير متجانسة للغاية ، من حيث الشكل وطريقة حياة أعضائها. لقد تمكنوا من استعمار البيئات الأرضية والمائية وحتى الجوية.

وتتميز بشكل أساسي بوجود الغدد الثديية والشعر. تحتوي معظم الثدييات على أربعة أطراف ، على الرغم من انخفاضها بشدة في بعض المجموعات ، كما في حالة الأشكال المائية (الحيتانيات).

مثل الطيور ، فهي كائنات ماصة للحرارة ، على الرغم من أن هذه الميزة تم تطويرها من قبل كلا المجموعتين بشكل مستقل.

الغالبية العظمى من الكائنات الحية ، مما يعني أنها تلد شابًا نشطًا ، بدلاً من وضع البيض.

مراجع

1. Clack، J. A. (2012). كسب الأرض: أصل وتطور رباعيات الأرجل. مطبعة جامعة إنديانا.
2. Curtis، H.، & Barnes، N. S. (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
3. هول ، ب ك. (محرر). (2012). التماثل: الأساس الهرمي لعلم الأحياء المقارن. الصحافة الأكاديمية.
4. Hickman، C. P.، Roberts، L.S.، Larson، A.، Ober، W.C.، & Garrison، C. (2001). مبادئ متكاملة لعلم الحيوان. ماكجرو هيل.
5. Kardong، K. V. (2006). الفقاريات: التشريح المقارن ، الوظيفة ، التطور. ماكجرو هيل.
6. كينت ، م. (2000). بيولوجيا متقدمة. مطبعة جامعة أكسفورد.
7. Losos، J. B. (2013). دليل برينستون للتطور. مطبعة جامعة برينستون.
8. Niedźwiedzki، G.، Szrek، P.، Narkiewicz، K.، Narkiewicz، M.، & Ahlberg، P. E. (2010). مسارات Tetrapod من أوائل فترة ديفون الوسطى في بولندا. طبيعة, 463(7277) ، 43.
9. Vitt، L. J.، & Caldwell، J. P. (2013). الزواحف: علم الأحياء التمهيدي للبرمائيات والزواحف. الصحافة الأكاديمية.