- الأصل والتطور
- من أين تأتي رباعيات الأرجل؟
- تكيفات الحياة على الأرض
- الحركة على الأرض
- تبادل الغازات
- التكاثر
- التغيرات البيئية
- الخصائص العامة
- التصنيف
- تصنيف
- البرمائيات
- الزواحف
- طيور
- الثدييات
- المراجع
تتكون رباعيات الأرجل (Tetrapoda في اليونانية "الأرجل الأربعة") من أربعة أطراف ، على الرغم من أن بعض الأعضاء فقدوها. ممثلوها الحاليون هم البرمائيات والصربوش والثدييات.
تطورت هذه المجموعة منذ حوالي 400 مليون سنة ، في العصر الديفوني ، من الأسماك ذات الفصوص الزعانف. يحتوي السجل الأحفوري على سلسلة من الممثلين المنقرضين الذين يولدون الانتقال من الماء إلى الأرض.
المصدر: لم يتم تقديم مؤلف يمكن قراءته آليًا. Mateuszica ~ commonswiki يفترض (بناءً على مطالبات حقوق النشر). ، عبر ويكيميديا كومنز
أدى هذا التغيير في البيئة إلى تطوير تكيفات للتنقل والتنفس والتكاثر وتنظيم درجة الحرارة بشكل أساسي.
الأصل والتطور
وفقًا للأدلة ، ظهرت أول رباعيات الأرجل في نهاية العصر الديفوني ، منذ حوالي 400 مليون سنة. وهكذا ، حدث استعمار البيئات الأرضية عندما تم تقسيم قارة بانجيا العظيمة إلى قسمين: لوراسيا وجندوانا.
يُعتقد أن رباعيات الأطراف الأولى هي أشكال مائية يمكنها استخدام أطرافها الوليدة للتحرك على الأرض والتنقل في المياه الضحلة.
كان هذا الحدث بمثابة بداية لإشعاع واسع النطاق ، والذي نشأ أشكالًا أرضية تمامًا وبأطراف قدمت دعمًا كافيًا للسماح بالحركة الأرضية.
من أين تأتي رباعيات الأرجل؟
نشأت أعضاء رباعيات الأرجل من شكل مائي قديم. على الرغم من أن زعانف الأسماك لا تبدو مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالأطراف المفصلية لرباعي الأرجل ، إلا أن نظرة أعمق تجعل العلاقات المتماثلة واضحة.
على سبيل المثال ، تتميز الحفرية Eusthenopteron بساعد مكون من عظم العضد ، متبوعًا بعظمتين ، نصف القطر والزند. تتماثل هذه العناصر بشكل واضح مع أطراف رباعيات الأرجل الحديثة. بنفس الطريقة ، يتم التعرف على العناصر المشتركة على المعصم.
يُعتقد أن Eusthenopteron يمكن أن يتناثر في قاع البيئة المائية بزعانفها. ومع ذلك ، لا يمكن أن "تمشي" كما تفعل البرمائيات (هذا الاستنتاج يرجع إلى تشريح الحفريات).
يبدو أن أحفورة أخرى ، Tiktaalik ، تتلاءم بين شكل انتقالي بين الأسماك ذات الزعانف ورباعي الأرجل. ربما كان هذا الكائن الحي يسكن المياه الضحلة.
تظهر الأطراف جيدة التكوين في حفريات Acanthostega و Ichthyostega. ومع ذلك ، لا يبدو أن أعضاء الجنس الأول أقوياء بما يكفي لتحمل الوزن الكامل للحيوان. في المقابل ، يبدو أن Ichthyostega قادر على التحرك - وإن كان ذلك بطريقة خرقاء - في بيئات أرضية تمامًا.
تكيفات الحياة على الأرض
الذئب الرمادي المكسيكي
تتضمن حركة رباعيات الأرجل الأولى من بيئة مائية إلى بيئة أرضية سلسلة من التغييرات الجذرية من حيث الظروف التي كان على هذه الحيوانات استغلالها. الاختلافات بين الماء والأرض أكثر من واضحة ، مثل تركيز الأكسجين.
كان على رباعيات الأرجل الأولى حل سلسلة من المشكلات ، بما في ذلك: كيفية التنقل في بيئة أقل كثافة ، وكيف تتنفس ، وكيف تتكاثر خارج الماء ، وأخيرًا ، كيف تتعامل مع التقلبات في البيئة التي لا تفعل ذلك؟ هل هم موجودون في الماء ، مثل تغيرات درجة الحرارة؟
فيما يلي سنصف كيف حلت رباعيات الأرجل هذه الصعوبات ، وتحليل التكيفات التي سمحت لها باستعمار النظم البيئية الأرضية بفعالية:
الحركة على الأرض
حرباء
الماء بيئة كثيفة توفر الدعم الكافي للحركة. ومع ذلك ، فإن البيئة الأرضية أقل كثافة وتتطلب هياكل متخصصة للحركة.
تم حل المشكلة الأولى من خلال تطوير الأعضاء الذين سمحوا بحركة الحيوانات في البيئة الأرضية ، وهذا أعطى الاسم للمجموعة. رباعيات الأرجل لها هيكل داخلي عظمي يتكون من أربعة أطراف مبنية تحت مخطط خماسي الأصابع (خمسة أصابع).
تشير الدلائل إلى أن أطراف رباعي الأرجل تطورت من زعانف الأسماك ، إلى جانب تعديلات في العضلات المحيطة بها ، مما يسمح للحيوان بالارتفاع عن الأرض والمشي بكفاءة.
تبادل الغازات
إذا تخيلنا المرور من الماء إلى الأرض ، فإن المشكلة الأكثر بديهية هي مشكلة التنفس. في البيئات الأرضية ، يكون تركيز الأكسجين أعلى بحوالي 20 مرة من تركيزه في الماء.
الحيوانات المائية لها خياشيم تعمل جيدًا في الماء. ومع ذلك ، في البيئات الأرضية ، تنهار هذه الهياكل ولا تكون قادرة على التوسط في تبادل الغازات - بغض النظر عن وفرة الأكسجين على الأرض.
لهذا السبب ، فإن رباعيات الأرجل الحية لها أعضاء داخلية مسؤولة عن التوسط في عمليات التنفس. تُعرف هذه الأعضاء بالرئتين وهي تكيفات للحياة الأرضية.
من ناحية أخرى ، يمكن لبعض البرمائيات التوسط في تبادل الغازات باستخدام جلدها كعضو تنفسي وحيد ، وهو رقيق جدًا ورطب. على عكس المكونات التي طورتها الزواحف والطيور والثدييات ، فهي واقية وتسمح لها بالعيش في بيئات جافة ، مما يمنع الجفاف المحتمل.
تظهر الطيور والزواحف تكيفات إضافية لمنع الجفاف. تتكون هذه من إنتاج نفايات شبه صلبة مع حمض البوليك كنفايات نيتروجين. هذه الميزة تقلل من فقدان الماء.
التكاثر
يعتبر التكاثر المتوارث عن الأسلاف ظاهرة مرتبطة بالبيئات المائية. في الواقع ، لا تزال البرمائيات تعتمد على الماء من أجل التكاثر. تكلف بيضها غشاء نافذ للماء وسيجف بسرعة إذا تعرض لبيئة جافة.
أيضًا ، لا يتطور بيض البرمائيات إلى نسخة مصغرة من شكل البالغين. يحدث التطور من خلال التحول ، حيث تؤدي البيضة إلى تكوين يرقة تتكيف ، في معظم الحالات ، مع الحياة المائية وتظهر خياشيم خارجية.
في المقابل ، طورت المجموعات المتبقية من رباعيات الأرجل - الزواحف والطيور والثدييات - سلسلة من الأغشية التي تحمي البيضة. هذا التكيف يلغي اعتماد التكاثر على البيئة المائية. بهذه الطريقة ، تتمتع المجموعات المذكورة بدورات حياة أرضية تمامًا (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 وطوال العام.
حلت رباعيات الأرجل هذه المشكلة بطريقتين مختلفتين. طورت الطيور والثدييات بشكل متقارب ماص للحرارة. تسمح هذه العملية بالحفاظ على استقرار درجة حرارة البيئة ، وذلك بفضل آليات فسيولوجية معينة.
تسمح هذه الخاصية للطيور والثدييات باستعمار بيئات ذات درجات حرارة منخفضة للغاية.
حلت الزواحف والبرمائيات المشكلة بطريقة أخرى. تنظيم درجة الحرارة ليس داخليًا ويعتمد على التكيفات السلوكية أو الأخلاقية للحفاظ على درجة حرارة مناسبة.
الخصائص العامة
فيل آسيوي
يتميز تصنيف رباعي الأرجل بوجود أربعة أطراف ، على الرغم من أن بعض أعضائه قد اختفت أو غابت (مثل الثعابين ، الضفادع الثعبانية ، والحيتان).
بشكل رسمي ، يتم تحديد رباعيات الأرجل من خلال وجود كيريديوم ، وهو طرف عضلي محدد جيدًا بأصابع في الجزء النهائي.
كان تعريف هذه المجموعة موضوع نقاش واسع بين الخبراء. يشك بعض المؤلفين في أن خصائص "الأطراف ذات الأصابع" كافية لتحديد كل رباعيات الأطراف.
سنصف أدناه أبرز الخصائص للممثلين الأحياء للمجموعة: البرمائيات والزواحف والطيور والثدييات.
التصنيف
- مملكة فائقة: Eukaryota.
- مملكة الحيوان.
- Subkingdom: Eumetazoa.
- سوبرفيلوس: Deuterostomy.
- الحافة: الحبليات.
- الشعبة: فقريات.
- Infraphylum: Gnathostomata.
- Superclass: رباعي الأرجل.
تصنيف
تاريخيا ، تم تصنيف رباعيات الأرجل إلى أربع فئات: البرمائيات ، Reptilia ، Aves ، و Mammalia.
البرمائيات
البرمائيات حيوانات لها أربعة أطراف ، على الرغم من أنها يمكن أن تضيع في بعض المجموعات. الجلد ناعم ومنفذ للماء. تشمل دورة حياتها مراحل اليرقات المائية ، وتعيش مراحل البلوغ في البيئات الأرضية.
يمكنهم التنفس من خلال الرئتين ، وبعض الاستثناءات تفعل ذلك من خلال الجلد. من أمثلة البرمائيات الضفادع والضفادع والسمندل والأقل شهرة من الضفادع الثعبانية.
الزواحف
الزواحف ، مثل البرمائيات ، عادة ما يكون لها أربعة أطراف ، ولكن في بعض المجموعات تم تصغيرها أو فقدها. الجلد سميك وله قشور. يحدث التنفس من خلال الرئتين. للبيض غطاء ، وبفضل هذا ، فإن التكاثر مستقل عن الماء.
تشمل الزواحف السلاحف والسحالي وما شابه ، والثعابين والتواتارا والتماسيح والديناصورات المنقرضة الآن.
في ضوء cladism ، الزواحف ليست مجموعة طبيعية ، لأنها paraphyletic. يشير المصطلح الأخير إلى المجموعات التي لا تحتوي على جميع أحفاد أحدث سلف مشترك. في حالة الزواحف ، فإن المجموعة التي تم استبعادها هي فئة Aves.
طيور
أكثر ما يميز الطيور هو تعديل أطرافها العلوية في هياكل متخصصة للطيران. الغلاف مغطى بأنواع مختلفة من الريش.
لديهم رئتان كتركيبات لتبادل الغازات ، وقد تم تعديلها بحيث تكون الرحلة فعالة - تذكر أن الطيران نشاط متطلب للغاية ، من وجهة نظر التمثيل الغذائي. بالإضافة إلى ذلك ، فهم قادرون على تنظيم درجة حرارة الجسم (ماصات الحرارة).
الثدييات
تشكل الثدييات طبقة غير متجانسة للغاية ، من حيث شكل وطرق حياة أعضائها. لقد تمكنوا من استعمار البيئات الأرضية والمائية وحتى الجوية.
تتميز في المقام الأول بوجود الغدد الثديية والشعر. تمتلك معظم الثدييات أربعة أطراف ، على الرغم من أنها تقل بشدة في بعض المجموعات ، كما هو الحال في الأشكال المائية (الحيتانيات).
مثل الطيور ، فهي كائنات ماصة للحرارة ، على الرغم من أن هذه الخاصية تم تطويرها من قبل كلتا المجموعتين بشكل مستقل.
الغالبية العظمى من الولادات ، مما يعني أنها تلد صغيرا نشطا ، بدلا من وضع البيض.
المراجع
- كلاك ، جا (2012). اكتساب الأرض: أصل وتطور رباعيات الأرجل. مطبعة جامعة إنديانا.
- كورتيس ، هـ. ، وبارنز ، إن إس (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
- هول ، BK (محرر). (2012). التنادد: الأساس الهرمي لعلم الأحياء المقارن. الصحافة الأكاديمية.
- هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان. ماكجرو - هيل.
- كاردونج ، ك.ف. (2006). الفقاريات: التشريح المقارن ، الوظيفة ، التطور. ماكجرو هيل.
- كينت ، م. (2000). علم الأحياء المتقدم. مطبعة جامعة أكسفورد.
- لوسوس ، جي بي (2013). دليل برينستون للتطور. مطبعة جامعة برينستون.
- Niedźwiedzki، G.، Szrek، P.، Narkiewicz، K.، Narkiewicz، M.، & Ahlberg، PE (2010). مسارات رباعية الأرجل من أوائل فترة العصر الديفوني الأوسط في بولندا. الطبيعة ، 463 (7277) ، 43.
- Vitt ، LJ ، & Caldwell ، JP (2013). علم الزواحف: علم الأحياء التمهيدي للبرمائيات والزواحف. الصحافة الأكاديمية.