TETRAPODS: EVOLUSJON, EGENSKAPER, KLASSIFISERING - BIOLOGI - 2026

De tetrapoder (Tetrapoda på gresk "fire ben") omfatter dyr med fire lemmer, selv om enkelte medlemmer har mistet dem . Dens nåværende representanter er amfibier, sauropsider og pattedyr.

Denne gruppen utviklet seg for rundt 400 millioner år siden, i Devon-perioden, fra lamfinnet fisk. Den fossile posten har en serie utdødde representanter som føder overgangen fra vann til land.

Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter gitt. Mateuszica ~ commonswiki antok (basert på krav om opphavsrett). , via Wikimedia Commons

Denne miljøendringen førte hovedsakelig til utvikling av tilpasninger for bevegelse, respirasjon, reproduksjon og temperaturregulering.

Opprinnelse og evolusjon

I følge bevisene vises de første tetrapodene på slutten av Devonian, for rundt 400 millioner år siden. Dermed skjedde koloniseringen av landmiljøer da det store kontinentet Pangea ble delt i to: Laurasia og Gondwana.

De første tetrapodene antas å være vannformer som kan bruke de nye lemmene til å bevege seg på bakken og navigere i grunt vann.

Denne hendelsen markerte begynnelsen på en omfattende stråling, som oppsto totalt landformer og med lemmer som ga tilstrekkelig støtte for å tillate bakkenes bevegelse.

Hvor kommer tetrapods fra?

Medlemmer av tetrapods stammet fra en gammel vannlevende form. Selv om finnene til fisk ikke ser ut til å være nært beslektet med leddene på tetrapods, gjør et dypere utseende de homologe forholdene klare.

For eksempel inneholder fossile Eusthenopteron en underarm bestående av en humerus, etterfulgt av to bein, radius og ulna. Disse elementene er tydelig homologe til lemmene til moderne tetrapods. På samme måte blir delte elementer gjenkjent på håndleddet.

Det spekuleres i at Eusthenopteron kan sprute i bunnen av vannmiljøet med finnene. Imidlertid kunne den ikke "vandre" slik en amfibie gjør (denne slutningen er gjort takket være anatomi av fossiler).

En annen fossil, Tiktaalik, ser ut til å passe mellom en overgangsform mellom lobfinnet fisk og tetrapods. Denne organismen har sannsynligvis bebodt grunt vann.

De velformede lemmene er tydelige i fossilene Acanthostega og Ichthyostega. Medlemmer av den første slekten ser imidlertid ikke ut til å være sterke nok til å støtte dyrets fulle vekt. I kontrast ser det ut til at Ichthyostega kan bevege seg - om enn klønete - i helt landlige omgivelser.

Tilpasninger for livet på land

Meksikansk grå ulv

Bevegelsen av de første tetrapodene fra et vannmiljø til et landlig innebærer en serie med radikale endringer i forhold til forholdene disse dyrene måtte utnytte. Forskjellene mellom vann og land er mer enn åpenbare, for eksempel konsentrasjonen av oksygen.

De første tetrapodene måtte løse en rekke problemer, blant dem: hvordan man beveger seg i omgivelser med lavere tetthet? Hvordan puste? Hvordan reprodusere seg utenfor vannet? Og til slutt, hvordan takle svingninger i miljøet som ikke gjorde er de til stede i vannet, for eksempel temperaturvariasjoner?

Nedenfor beskriver vi hvordan tetrapods løste disse vanskelighetene, og analyserte tilpasningene som gjorde at de effektivt kunne kolonisere landlige økosystemer:

Bevegelse på jorden

Chameleon

Vann er et tett miljø som gir tilstrekkelig støtte for bevegelse. Det landlige miljøet er imidlertid mindre tett og krever spesialiserte strukturer for bevegelse.

Det første problemet ble løst med utviklingen av medlemmer som tillot bevegelse av dyr i det landlige miljøet, og som ga navnet til gruppen. Tetrapods har en benete endoskelett som danner fire lemmer bygget under planen av pentadactyly (fem fingre).

Bevis tyder på at tetrapod lemmer utviklet seg fra finnene av fisk, sammen med endringer i musklene rundt, slik at dyret kan reise seg fra bakken og gå effektivt.

Gassutveksling

Hvis vi forestiller oss overgangen fra vann til land, er det mest intuitive problemet spørsmålet om å puste. I bakkemiljøer er oksygenkonsentrasjonen omtrent 20 ganger høyere enn i vann.

Vanndyr har gjeller som fungerer veldig bra i vann. Imidlertid i jordlige miljøer faller disse strukturene sammen og klarer ikke å formidle gassutveksling - uansett hvor rikelig oksygen er på jorden.

Av denne grunn har levende tetrapods indre organer som er ansvarlige for å formidle luftveisprosesser. Disse organene er kjent som lunger og er tilpasninger for landlevende liv.

Noen amfibier kan derimot formidle gassutveksling ved å bruke huden deres som det eneste åndedrettsorganet, som er veldig tynt og fuktig. I motsetning til integumentene utviklet av krypdyr, fugler og pattedyr, som er beskyttende og lar dem leve i tørre omgivelser, og forhindrer potensiell uttørking.

Fugler og krypdyr viser ytterligere tilpasninger for å forhindre uttørking. Disse består av produksjon av halvfast avfall med urinsyre som nitrogenavfall. Denne funksjonen reduserer vanntap.

reproduksjon

Forfedre er reproduksjon et fenomen knyttet til vannmiljøer. Amfibier er faktisk fortsatt avhengige av vann for å reprodusere. Eggene deres koster med en membran som er permeabel for vann, og som vil tørke ut raskt hvis de utsettes for et tørt miljø.

Amfibieegg utvikler seg heller ikke til en miniatyrversjon av voksenformen. Utvikling skjer gjennom metamorfose, der egget gir opphav til en larve som i de fleste tilfeller er tilpasset vannlevende liv og viser ytre gjeller.

I kontrast har de resterende gruppene av tetrapods - krypdyr, fugler og pattedyr - utviklet en serie membraner som beskytter egget. Denne tilpasningen eliminerer reproduksjonens avhengighet av vannmiljøet. På denne måten har de nevnte gruppene totalt terrestriske livssykluser (med sine spesifikke unntak).

Miljøvariasjoner

Akvatiske økosystemer er relativt konstante når det gjelder deres miljøegenskaper, spesielt når det gjelder temperatur. Dette skjer ikke på jorden, der temperaturene svinger gjennom dagen og hele året.

Tetrapodene løste dette problemet på to forskjellige måter. Fugler og pattedyr utviklet konvergent endotermi. Denne prosessen gjør at omgivelsestemperaturen holdes stabil, takket være visse fysiologiske mekanismer.

Denne egenskapen gjør det mulig for fugler og pattedyr å kolonisere miljøer med svært lave temperaturer.

Reptiler og amfibier løste problemet på en annen måte. Temperaturregulering er ikke intern, og de er avhengige av atferdsmessige eller etologiske tilpasninger for å opprettholde en tilstrekkelig temperatur.

Generelle egenskaper

Asiatisk elefant

Tetrapoda-taxonet er preget av tilstedeværelsen av fire lemmer, selv om noen av medlemmene har dem redusert eller fraværende (for eksempel slanger, caecilianer og hvaler).

Formelt er tetrapods definert av tilstedeværelsen av quiridium, en veldefinert muskulær lem med fingre i terminaldelen.

Definisjonen av denne gruppen har vært gjenstand for en bred debatt blant eksperter. Enkelte forfattere tviler på at egenskapene "lemmer med fingre" er tilstrekkelige til å definere alle tetrapods.

Nedenfor beskriver vi de mest fremragende egenskapene til de levende representantene for gruppen: amfibier, krypdyr, fugler og pattedyr.

Taksonomi

• Superkingdom: Eukaryota.
• Animalia Kingdom.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Superfil: Deuterostomi.
• Kanten: Chordata.
• Subfil: vertebrata.
• Infraphylum: Gnathostomata.
• Superklasse: Tetrapoda.

Klassifisering

Historisk har tetrapods blitt klassifisert i fire klasser: Amfibia, Reptilia, Aves og Mammalia.

amfibier

Amfibier er dyr med fire lemmer, selv om de kan gå tapt i noen grupper. Huden er myk og gjennomtrengelig for vann. Deres livssyklus inkluderer stadier av vannlevende larver, og de voksne stadiene lever i landlige omgivelser.

De kan puste gjennom lungene, og noen unntak gjør det gjennom huden. Eksempler på padder er frosker, padder, salamandere og de mindre kjente caecilianene.

krypdyr

Reptiler, som amfibier, har ofte fire lemmer, men i noen grupper har de blitt redusert eller mistet. Huden er tykk, og de har vekter. Respirasjon skjer gjennom lungene. Eggene har et dekke, og takket være dette er reproduksjon uavhengig av vann.

Reptiler inkluderer skilpadder, øgler og lignende, slanger, tuataras, krokodiller og de nå utdødde dinosaurene.

I lys av kladisme er ikke krypdyr en naturlig gruppe, da de er parafyletiske. Sistnevnte begrep refererer til grupper som ikke inneholder alle etterkommere av den siste vanlige stamfar. Når det gjelder krypdyr er gruppen som er utelatt Aves-klassen.

fugler

Det mest karakteristiske kjennetegnet ved fugler er modifisering av øvre lemmer i spesialiserte strukturer for flukt. Integumentet er dekket av forskjellige typer fjær.

De har lunger som strukturer for gassutveksling, og disse er modifisert slik at flyreisen er effektiv - husk at flyging er en ekstremt krevende aktivitet, fra metabolsk synspunkt. I tillegg er de i stand til å regulere kroppstemperaturen (endotermer).

pattedyr

Pattedyr utgjør en veldig heterogen klasse, med tanke på dens medlemmers form og levesett. De har klart å kolonisere landlige, vannlevende og til og med luftmiljøer.

De er primært preget av tilstedeværelsen av brystkjertler og hår. De fleste pattedyr har fire lemmer, selv om de i noen grupper er sterkt redusert, som for vannformer (hvaler).

Som fugler er de endotermiske organismer, selv om denne egenskapen ble utviklet av begge grupper uavhengig av hverandre.

De aller fleste er livlige, noe som innebærer at de føder en aktiv ung, i stedet for å legge egg.

referanser

1. Clack, JA (2012). Få grunn: opprinnelsen og utviklingen til tetrapods. Indiana University Press.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Invitasjon til biologi. Macmillan.
3. Hall, BK (red.). (2012). Homologi: Det hierarkiske grunnlaget for sammenlignende biologi. Academic Press.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrerte zoologiske prinsipper. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Virveldyr: komparativ anatomi, funksjon, evolusjon. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000). Avansert biologi. Oxford University Press.
7. Losos, JB (2013). Princeton-guiden til evolusjon. Princeton University Press.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Tetrapod-spor fra den tidlige Midt-Devon-perioden i Polen. Nature, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ, & Caldwell, JP (2013). Herpetologi: en introduksjonsbiologi av amfibier og krypdyr. Akademisk presse.