Первые наземные животные
Переход от водной среды обитания к наземной начинался с неуклюжих попыток, согласно новым исследованиям, в ходе которых ученые снова попытались восстановить события, когда морские обитатели стали постепенно выбираться на сушу.
Исследования, опубликованные в журнале Nature, показали, что первое четерехлапое животное, родственник рыб, ихтиостега, использовало свои передние конечности в качестве поддержки, толкая свое тело вверх и вперед при передвижении по земле, когда как задние ноги и хвост волочились сзади.
Это было небольшим шагом в эволюции для морских обитателей, однако очень большим достижением для животного мира, потому что самые ранние передвижения по суше примерно 374-359 миллионов лет назад, вероятнее всего, позже перешли в ходьбу.
«Мускульные и подвижные изгибы конечностей ихтиостеги могли помочь в удерживании равновесия на суше, чего не требовалось в воде», — сказала Стефании Пирс (Stephanie Pierce) из Лаборатории структур и движения при Королевском Ветеринарном Колледже.
«Ихтиостеги, возможно, использовали перепончатые ноги и хвост, чтобы плавать, – добавила она. – Задние ноги не так сильно использовались на суше по сравнению с передними».
Пирс и ее коллеги создали первую компьютерную 3D модель скелета четвероногого животного. Ихтиостега кроме больших мышц обладала также огромными, похожими на клыки зубами, и возможно, выжидала свою добычу в засаде.
Модель, которая соединила окаменелости, как это делается при собирании пазлов, показала, что большинство книг и музейных экспонатов изображают ихтиостегу неверно. Обычно ихтиостегу представляют похожей на саламандру с маленькими лапами.
Новые данные показали, что плечи и тазобедренные суставы этого вида препятствовали обычному передвижению шагом, так как их конечности не были способны двигаться по горизонтальной оси. Это движение является очень важным при передвижении для нас и других современных наземных животных.
Ранее родственники ихтиостеги – рыбы и другие четвероногие, которых называли «тетраподоморфы» – имели способность вращать плавниками. Это позволило более поздним животным перебраться на сушу.
Другие исследования, результаты которых были опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B, изучили древнего угря под названием Tarrasius problematicus, возраст которого составляет 345 миллионов лет. Лорен Саллан (Lauren Sallan) из Чикагского Университета обнаружила, что этот угорь имел позвоночник со множеством сегментов, наподобие позвоночника современных наземных животных.
Вместе два этих исследования предоставили веские доказательства того, что некоторые основные анатомические особенности, необходимые для жизни на суше, вначале эволюционировали у обитателей морей. Эти особенности вначале использовались для улучшения навыков плавания, а позже применялись для передвижения по суше.
Саллан сообщила, что исследования из журнала Nature не противоречат ее открытиям. В воде задние конечности и хвост могли использоваться так же, как их используют современные головастики.
Пока остается загадкой, почему некоторые морские обитатели стали выбираться на сушу, но Пирс считает, что это произошло из-за большего разнообразия на земле пищи. Так как эти животные считаются самыми первыми наземными животными, у них не было конкуренции в борьбе за пищу, по крайней мере, среди других позвоночных.
Пирс и ее коллеги планируют исследовать подвижность позвоночника ихтиостеги. Это может помочь понять, каким образом ее неуклюжие движения позже развились в ходьбу и бег.
Источник: www.infoniac.ru
Таксономия
Выход животных из океана на сушу является одним из самых важных событий в истории жизни на нашей планеты. Наземные линии развились из нескольких типов животных, среди которых позвоночные, членистоногие и моллюски, представляют наиболее успешные группы сухопутных животных.
Наземные животные не образуют единую кладу (не имеют общего предка); скорее, их разделяет только тот факт, что все они живут на суше. Переход от водной к наземной жизни в процессе эволюции происходил независимо друг от друга и успешно много раз различными группами животных. Большинство наземных линий зародились в умеренном или тропическом климате во время палеозоя и мезозоя, тогда как в период кайнозоя некоторые животные стали полностью сухопутными.
При исключении внутренних паразитов свободные живые существа в наземной среде представлены следующими десятью типами: плоские черви (Platyhelminthes), немертины (Nemertea), круглые черви (Nematoda), коловратки (Rotifera), тихоходки (Tardigrada), бархатные черви (Onychophora ), членистоногие (Arthropoda), моллюски (Mollusca (брюхоногие: земляные улитки и слизняки)), кольчатые черви (Annelida) и хордовые (Chordata). Круглые черви, тихоходки и коловратки являются микроскопическими животными, которым требуется водная пленка для жизни и не считаются полностью наземными. Плоские черви, немертины, бархатные черви и кольчатые черви зависят от более или менее влажных мест обитания, также как и некоторые членистоногие, например многоножки. Три оставшихся типа животных: членистоногие, моллюски и хордовые включают виды, которые полностью адаптировались к наземным условиям и не имеют водной фазы в своих жизненных циклах.
Трудности классификации
Маркировка «наземный» или «водный» часто неясна и становится предметом споров. Многие животные, считающиеся наземными, имеют жизненный цикл, который частично зависит от пребывания в воде. Пингвины, тюлени и моржи спят на суше, а питаются в океане, но все они считаются наземными. Многие насекомые, например комары, и все сухопутные крабы, а также другие типы животных имеют стадию водного жизненного цикла: их яйца должны развиваться и вылупляться в водной среде; после вылупления им свойственна ранняя водная фаза жизни (нимфа или личинка).
Существуют виды крабов, которые являются как полностью водными, так и полуводными или наземными. Манящих крабов (Uca) называют «полуводными», так как они делают норы в грязевом субстрате, к которому они отступают во время приливов. Когда прилив заканчивается, эти крабы выходят на пляж для поиска еды. То же самое верно и о моллюсках: сотни родов и видов брюхоногих живут в промежуточных средах, например, Truncatella. Некоторые брюхоногие моллюски с жабрами обитают на суше, а другие, с легкими — предпочитают воду.
Как полностью наземные или водные животные, также существуют многочисленные пограничные виды. Нет общепринятых критериев для определения того, куда относить эти виды, поэтому обозначение некоторых животных оспаривается.
Очевидные примеры
Есть животные, которых, очевидно, можно назвать сухопутными. Не часто вы видите плавающую курицу или летающую свинью. Большинство млекопитающих, включая людей, лошадей, собак, кошек и медведей (среди многих других), являются наземными. Все они могут временно перемещаться в водной среде по различным причинам, таким как кормление, миграция или отдых, но их первичные и наиболее важные места обитания находятся на суше.
Такие небольшие организмы, как земляные черви, сверчки, муравьи и жуки, также являются наземными животными. В каждой наземной экосистеме, от африканской саванны до тундры, живет бесчисленное количество животных, которые считаются сухопутными. И за исключением рыб и лягушек, почти все домашние животные, которых держат люди, являются наземными. Хотя они могут наслаждаться купанием в воде, наземные животные, такие как собаки, фактически в ней не живут.
Неочевидные примеры
Мы узнали, что сухопутные животные должны жить на твердой земле, чтобы считаться наземными, но как быть с такими существами, как пингвины, крабы или улитки, все из которых проводят часть повседневной жизни в водных средах? Поскольку их основное место обитания находится на суше, и их зависимость от воды, как правило, обосновывается кормлением, все они обычно считаются наземными существами.
А что насчет птиц? Подобно тому, как земноводные размывают линию между водными и наземными животными, также дело обстоит и с птицами. Они могут проводить большую часть своей жизни на суше, но в то же время, поскольку умеют летать и жить в кроне деревьев, их считают особой группой наземных животных, известной как «древесные животные». Поскольку они не отдыхают или не гнездятся во время полета, у них должна быть какая-то твердая среда обитания, и она напрямую или косвенно привязана к земной поверхности.
Первые наземные животные
Ископаемые доказательства показывают, что морские существа, вероятно, связанные с членистоногими, впервые начали выходить на берег около 530 миллионов лет назад. Однако нет оснований полагать, что животные впервые стали полноценными обитателями суши в этот же период времени. Более правдоподобная гипотеза заключается в том, что мотивация этих ранних членистоногих к выходу на сушу заключалась в том, чтобы размножатся (как это делают современные мечехвосты) или откладывать яйца в недоступном для хищников месте.
С течением времени данные свидетельствуют о том, что в девонском периоде, примерно 375 миллионов лет назад, костистые рыбы (например, Тиктаалик (Tiktaalik roseae)), наиболее приспособленные к жизни в мелководных прибрежных и болотистых водах, были гораздо более жизнеспособными, чем амфибии, и их членистоногие предшественники. Благодаря относительно сильным мускулистым конечностям и легким в сочетании с жабрами, тиктаалики и животные подобные им, заложили крепкую опору жизни на суше к концу девонского периода. Таким образом, они, вероятно, являются последним общим предком всех современных четвероногих.
Подведение итогов
Поскольку сообщество биологов не разработало официально признанную систему классификации сухопутных, водных или полуводных организмов (как для семейств, родов, видов и т.п.), есть место для дискуссий касаемо того, относится ли конкретное животное к наземным видам или нет. Как правило, большинство биологов признают животных: наземными, если они в основном живут на суше; водными, если они исключительно обитают в воде; и полуводными, если они проводят часть своего жизненного цикла в воде и часть на суше.
Птицы, которые могут летать и строят гнезда на твердых поверхностях, считаются особой группой наземных животных. Как и во многих областях науки, непрерывное изучение и исследования могут добавить дополнительные категории или уточнить параметры существующих в будущем.
Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Источник: NatWorld.info
Я ИДУ НА УРОК |
|||||
II. Домашнее задание 1. Работа с текстом учебника (раздел «Особенности внешнего строения лягушек»). Используя научно-популярную литературу, подготовить сообщения по теме: «Земноводные России», «Самые-самые среди земноводных». Оценка учителя Спасибо за урок Приложение 2Лабораторная работа «Внешнее строение лягушек»Цель работы: изучить особенности внешнего строения земноводных. Материал и оборудование: влажные препараты лягушек, живые шпорцевые лягушки в аквариуме, ручные лупы. Информация для учащихсяШпорцевые лягушки – обитатели Африки. Их название связано с небольшими, но острыми коготками – «шпорами», которыми снабжены пальцы на задних лапках. Эти лягушки ведут чисто водный образ жизни и почти никогда не выходят на сушу. Инструктивная карточка1. Рассмотрите внешнее строение лягушки. Обратите внимание на форму тела, покровы, конечности. Чем лягушка внешне отличается от рыбы? 2. Рассмотрите голову лягушки. Как она соединена с туловищем? Найдите глаза, ноздри, барабанные перепонки. Как изменились эти органы с выходом земноводных на сушу? Почему глаза и ноздри лягушки находятся на возвышениях головы? 3. Рассмотрите конечности лягушки. Из каких отделов они состоят? Чем задние конечности отличаются от передних? Чем обусловлено такое строение конечностей? 4. Подведение итогов работы: выполните программированное задание. Приложение 3Программированное задание1. Какой из перечисленных признаков внешнего строения лягушки указывает на ее приспособленность к обитанию в воде: а) короткое тело, лишенное хвоста; 2. Какой из перечисленных признаков внешнего строения лягушки указывает на ее приспособленность к обитанию на суше: а) широкое туловище; 3. Почему глаза и ноздри лягушки возвышаются над поверхностью головы: а) это необходимо для поиска пищи; 4. Глаза лягушки снабжены подвижными веками. Это является признаком: а) приспособленности к жизни в воде; 5. Долго находясь под водой, лягушка не погибает, хотя у нее и нет жабр, потому что: а) органом дыхания лягушки является кожа, богатая кровеносными сосудами; 6. Какая пара ног играет основную роль при движении лягушки: а) передняя; 7. Какова роль задних конечностей при движении лягушки в воде: а) лягушка плывет вперед, отталкиваясь задними лапами; Приложение 4«Достижения» земноводных
Приложение 5История открытия «животного электричества»Электрические явления в животных организмах известны давно. Еще в 1776 г. они были описаны у электрического ската. Началом же экспериментального изучения электрических явлений в животных тканях следует считать опыты итальянского врача Луиджи Гальвани (1791 г.). В опытах он использовал препараты задних лапок лягушки, соединенных с позвоночником. Подвешивая эти препараты на медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что, когда конечности лягушки раскачивались ветром, их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животным электричеством», зарождающимся в спинном мозге лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам конечностей.
|
Источник: bio.1sept.ru