TETRAPODS: วิวัฒนาการลักษณะการจำแนกประเภท - ชีววิทยา - 2025

tetrapods (Tetrapoda ในภาษากรีก "สี่ขา") ประกอบด้วยสัตว์ที่มีสี่ขาแม้ว่าสมาชิกบางคนต้องสูญเสีย พวกเขา ตัวแทนในปัจจุบันคือสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ sauropsids และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

กลุ่มนี้วิวัฒนาการมาเมื่อ 400 ล้านปีก่อนในยุคดีโวเนียนจากปลาครีบพู บันทึกซากดึกดำบรรพ์มีตัวแทนการสูญพันธุ์หลายชุดที่ให้กำเนิดการเปลี่ยนจากน้ำสู่บก

ที่มา: ไม่มีผู้เขียนที่อ่านได้โดยเครื่อง Mateuszica ~ commonswiki สันนิษฐาน (ตามการอ้างลิขสิทธิ์) , ผ่าน Wikimedia Commons

การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมนี้นำไปสู่การพัฒนาการปรับตัวสำหรับการเคลื่อนที่การหายใจการสืบพันธุ์และการควบคุมอุณหภูมิโดยส่วนใหญ่

กำเนิดและวิวัฒนาการ

ตามหลักฐาน tetrapods ตัวแรกปรากฏขึ้นที่ส่วนปลายของ Devonian เมื่อประมาณ 400 ล้านปีก่อน ดังนั้นการตั้งรกรากของสภาพแวดล้อมบนบกจึงเกิดขึ้นเมื่อทวีป Pangea ที่ยิ่งใหญ่ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน: Laurasia และ Gondwana

เชื่อกันว่า tetrapods ตัวแรกเป็นสัตว์น้ำที่สามารถใช้แขนขาของพวกมันเคลื่อนที่ไปบนพื้นดินและเดินเรือไปในน้ำตื้นได้

เหตุการณ์นี้เป็นจุดเริ่มต้นของการแผ่รังสีที่กว้างขวางซึ่งก่อกำเนิดรูปแบบบนบกโดยสิ้นเชิงและด้วยแขนขาที่ให้การสนับสนุนเพียงพอที่จะทำให้เคลื่อนที่ได้บนบก

tetrapods มาจากไหน?

สมาชิกของ tetrapods เกิดจากสัตว์น้ำโบราณ แม้ว่าครีบของปลาจะไม่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแขนขาที่เป็นปล้องของ tetrapods แต่การมองที่ลึกลงไปทำให้ความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันนั้นชัดเจน

ตัวอย่างเช่นซากดึกดำบรรพ์ Eusthenopteron มีปลายแขนที่ประกอบด้วยกระดูกต้นแขนตามด้วยกระดูกสองชิ้นรัศมีและท่อนแขน องค์ประกอบเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันอย่างชัดเจนกับแขนขาของ tetrapods สมัยใหม่ ในทำนองเดียวกันองค์ประกอบที่ใช้ร่วมกันจะถูกจดจำบนข้อมือ

มีการสันนิษฐานว่า Eusthenopteron สามารถกระเซ็นที่ด้านล่างของสภาพแวดล้อมทางน้ำด้วยครีบของมัน อย่างไรก็ตามมันไม่สามารถ "เดิน" ได้เหมือนสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ (การอนุมานนี้เกิดจากลักษณะทางกายวิภาคของฟอสซิล)

ซากดึกดำบรรพ์อีกชนิดหนึ่งชื่อ Tiktaalik ดูเหมือนจะพอดีระหว่างรูปแบบการเปลี่ยนผ่านระหว่างปลาที่มีครีบกลีบและ tetrapods สิ่งมีชีวิตนี้อาจอาศัยอยู่ในน้ำตื้น

แขนขาที่มีรูปร่างดีนั้นเห็นได้ชัดในฟอสซิล Acanthostega และ Ichthyostega อย่างไรก็ตามสมาชิกของสกุลแรกดูเหมือนจะไม่แข็งแรงพอที่จะรองรับน้ำหนักเต็มที่ของสัตว์ได้ ในทางตรงกันข้าม Ichthyostega ดูเหมือนจะสามารถเคลื่อนไหวได้แม้ว่าจะเงอะงะ - ในสภาพแวดล้อมบนบกโดยสิ้นเชิง

การปรับตัวเพื่อชีวิตบนบก

หมาป่าสีเทาเม็กซิกัน

การเคลื่อนไหวของ tetrapods ตัวแรกจากสภาพแวดล้อมทางน้ำไปยังบกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงในแง่ของเงื่อนไขที่สัตว์เหล่านี้ต้องใช้ประโยชน์ ความแตกต่างระหว่างน้ำและที่ดินมีมากกว่าที่ชัดเจนเช่นความเข้มข้นของออกซิเจน

tetrapods ตัวแรกต้องแก้ปัญหาหลายประการ ได้แก่ วิธีการเคลื่อนที่ในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าหายใจอย่างไรการแพร่พันธุ์นอกน้ำอย่างไรและสุดท้ายจะจัดการกับความผันผวนของสภาพแวดล้อมที่ไม่ได้เกิดขึ้นได้อย่างไร มีอยู่ในน้ำเช่นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือไม่?

ด้านล่างนี้เราจะอธิบายว่า tetrapods แก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้อย่างไรโดยวิเคราะห์การดัดแปลงที่อนุญาตให้พวกมันตั้งรกรากระบบนิเวศบนบกได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

การเคลื่อนไหวบนโลก

กิ้งก่า

น้ำเป็นสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นซึ่งให้การสนับสนุนเพียงพอสำหรับการเคลื่อนที่ อย่างไรก็ตามสภาพแวดล้อมบนบกมีความหนาแน่นน้อยกว่าและต้องการโครงสร้างพิเศษสำหรับการเคลื่อนไหว

ปัญหาแรกได้รับการแก้ไขด้วยการพัฒนาของสมาชิกที่อนุญาตให้มีการเคลื่อนไหวของสัตว์ในสภาพแวดล้อมบนบกและทำให้ชื่อกลุ่มนี้ Tetrapods มี endoskeleton ของกระดูกที่สร้างแขนขาสี่ขาที่สร้างขึ้นภายใต้แผน pentadactyly (ห้านิ้ว)

หลักฐานแสดงให้เห็นว่าแขนขาของ tetrapod วิวัฒนาการมาจากครีบของปลาพร้อมกับการดัดแปลงกล้ามเนื้อที่ล้อมรอบทำให้สัตว์สามารถลอยขึ้นจากพื้นและเดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แลกเปลี่ยนก๊าซ

หากเราจินตนาการถึงทางเดินจากน้ำสู่บกปัญหาที่เข้าใจง่ายที่สุดคือปัญหาของการหายใจ ในสภาพแวดล้อมบนบกความเข้มข้นของออกซิเจนสูงกว่าในน้ำประมาณ 20 เท่า

สัตว์น้ำมีเหงือกที่ทำงานได้ดีมากในน้ำ อย่างไรก็ตามในสภาพแวดล้อมบนบกโครงสร้างเหล่านี้พังทลายและไม่สามารถเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซได้ไม่ว่าจะมีออกซิเจนอยู่บนโลกมากเพียงใด

ด้วยเหตุนี้ tetrapods ที่มีชีวิตจึงมีอวัยวะภายในที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในกระบวนการทางเดินหายใจ อวัยวะเหล่านี้เรียกว่าปอดและเป็นการปรับตัวสำหรับสิ่งมีชีวิตบนบก

ในทางกลับกันสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกบางชนิดสามารถเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซโดยใช้ผิวหนังของพวกมันเป็นอวัยวะทางเดินหายใจเพียงชนิดเดียวซึ่งบางและชื้นมาก ตรงกันข้ามกับสิ่งมีชีวิตที่พัฒนาโดยสัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งได้รับการปกป้องและอนุญาตให้พวกมันอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แห้งป้องกันการผึ่งให้แห้งที่อาจเกิดขึ้น

นกและสัตว์เลื้อยคลานมีการดัดแปลงเพิ่มเติมเพื่อป้องกันการผึ่งให้แห้ง สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยการผลิตของเสียกึ่งของแข็งโดยมีกรดยูริกเป็นของเสียไนโตรเจน คุณสมบัตินี้ช่วยลดการสูญเสียน้ำ

การทำสำเนา

บรรพบุรุษการสืบพันธุ์เป็นปรากฏการณ์ที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมทางน้ำ ในความเป็นจริงสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกยังคงอาศัยน้ำเพื่อที่จะสืบพันธุ์ ไข่ของพวกมันมีราคาที่มีเมมเบรนที่สามารถซึมผ่านน้ำได้และจะแห้งเร็วหากสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่แห้ง

นอกจากนี้ไข่สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกจะไม่พัฒนาไปสู่รูปแบบขนาดเล็กของผู้ใหญ่ การพัฒนาเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงโดยที่ไข่ก่อให้เกิดตัวอ่อนซึ่งในกรณีส่วนใหญ่จะถูกปรับให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตในน้ำและแสดงเหงือกภายนอก

ในทางตรงกันข้ามกลุ่มที่เหลือของ tetrapods ได้แก่ สัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้มีการพัฒนาชุดของเยื่อหุ้มที่ปกป้องไข่ การปรับตัวนี้ช่วยลดการพึ่งพาการสืบพันธุ์ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ด้วยวิธีนี้กลุ่มที่กล่าวถึงมีวงจรชีวิตบนบกโดยสิ้นเชิง (โดยมีข้อยกเว้นเฉพาะ)

รูปแบบของสิ่งแวดล้อม

ระบบนิเวศทางน้ำค่อนข้างคงที่ในแง่ของลักษณะสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะในเรื่องอุณหภูมิ สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นบนโลกซึ่งอุณหภูมิจะผันผวนตลอดทั้งวันและตลอดทั้งปี

tetrapods แก้ปัญหานี้ได้สองวิธี นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพัฒนามาพร้อมกัน กระบวนการนี้ช่วยให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมคงที่เนื่องจากกลไกทางสรีรวิทยาบางประการ

ลักษณะนี้ทำให้นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถตั้งรกรากในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมากได้

สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกแก้ปัญหาได้อีกทางหนึ่ง การควบคุมอุณหภูมิไม่ได้อยู่ภายในและขึ้นอยู่กับการปรับตัวทางพฤติกรรมหรือทางจริยธรรมเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสม

ลักษณะทั่วไป

ช้างเอเชีย

Tetrapoda อนุกรมวิธานมีลักษณะการปรากฏตัวของแขนขาทั้งสี่แม้ว่าสมาชิกบางส่วนจะลดจำนวนลงหรือขาดหายไป (เช่นงูซีซีเลียนและปลาวาฬ)

ตามปกติแล้ว tetrapods ถูกกำหนดโดยการปรากฏตัวของ quiridium ซึ่งเป็นแขนขาของกล้ามเนื้อที่กำหนดไว้อย่างดีโดยมีนิ้วอยู่ในส่วนขั้ว

คำจำกัดความของกลุ่มนี้เป็นประเด็นที่มีการถกเถียงกันอย่างกว้างขวางในหมู่ผู้เชี่ยวชาญ ผู้เขียนบางคนสงสัยว่าลักษณะ "แขนขามีนิ้ว" เพียงพอที่จะกำหนด tetrapods ทั้งหมดได้

ด้านล่างนี้เราจะอธิบายลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของตัวแทนที่มีชีวิตของกลุ่ม: สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำสัตว์เลื้อยคลานนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

อนุกรมวิธาน

• Superkingdom: ยูคาริโอตา
• อาณาจักร Animalia
• โดเมนย่อย: Eumetazoa
• Superphilous: เฉลยธรรมบัญญัติ.
• ขอบ: Chordata
• Subphylum: สัตว์มีกระดูกสันหลัง
• Infraphylum: Gnathostomata
• Superclass: Tetrapoda

การจัดหมวดหมู่

ในอดีต tetrapods ถูกแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: Amphibia, Reptilia, Aves และ Mammalia

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก

สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกเป็นสัตว์ที่มีแขนขาทั้ง 4 ข้างแม้ว่าจะหลงทางได้ในบางกลุ่ม ผิวนุ่มและซึมน้ำได้ วงจรชีวิตของพวกมันรวมถึงระยะของตัวอ่อนในน้ำและระยะตัวเต็มวัยอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมบนบก

พวกเขาสามารถหายใจทางปอดได้และมีข้อยกเว้นบางประการทางผิวหนัง ตัวอย่างของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ได้แก่ กบคางคกซาลาแมนเดอร์และ Caecilians ที่ไม่ค่อยมีคนรู้จัก

สัตว์เลื้อยคลาน

สัตว์เลื้อยคลานเช่นเดียวกับสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำโดยทั่วไปมีแขนขาสี่ขา แต่ในบางกลุ่มพวกมันลดลงหรือสูญเสียไป ผิวหนังหนาและมีเกล็ด การหายใจเกิดขึ้นทางปอด ไข่มีฝาปิดและด้วยเหตุนี้การสืบพันธุ์จึงไม่ขึ้นกับน้ำ

สัตว์เลื้อยคลาน ได้แก่ เต่ากิ้งก่าและสิ่งที่คล้ายกันงูทัวทาราจระเข้และไดโนเสาร์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วในปัจจุบัน

ในแง่ของการหุ้มเกราะสัตว์เลื้อยคลานไม่ใช่กลุ่มธรรมชาติเนื่องจากเป็นสัตว์ชนิดหนึ่ง คำหลังหมายถึงกลุ่มที่ไม่มีลูกหลานของบรรพบุรุษร่วมล่าสุดทั้งหมด ในกรณีของสัตว์เลื้อยคลานกลุ่มที่ถูกทิ้งไว้คือกลุ่ม Aves

นก

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของนกคือการปรับเปลี่ยนแขนขาส่วนบนในโครงสร้างพิเศษสำหรับการบิน จำนวนเต็มถูกปกคลุมด้วยขนประเภทต่างๆ

พวกมันมีปอดเป็นโครงสร้างสำหรับการแลกเปลี่ยนก๊าซและสิ่งเหล่านี้ได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อให้เที่ยวบินมีประสิทธิภาพโปรดจำไว้ว่าการบินเป็นกิจกรรมที่มีความต้องการอย่างมากจากมุมมองของการเผาผลาญ นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย (endotherms) ได้

เลี้ยงลูกด้วยนม

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบไปด้วยกลุ่มที่แตกต่างกันมากในแง่ของรูปแบบและวิถีชีวิตของสมาชิก พวกเขาสามารถสร้างอาณานิคมในสภาพแวดล้อมทางบกทางน้ำและทางอากาศได้

พวกเขามีลักษณะหลักโดยการปรากฏตัวของต่อมน้ำนมและผม สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่มีแขนขาสี่ขาแม้ว่าในบางกลุ่มจะลดลงอย่างมากเช่นในกรณีของสัตว์น้ำ (cetaceans)

เช่นเดียวกับนกพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่ดูดความร้อนแม้ว่าทั้งสองกลุ่มจะพัฒนาลักษณะนี้อย่างอิสระ

ส่วนใหญ่เป็น viviparous ซึ่งหมายความว่าพวกมันให้กำเนิดเด็กที่กระตือรือร้นแทนที่จะวางไข่

อ้างอิง

1. Clack, JA (2012). แหล่งที่มา: ต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของ tetrapods สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอินเดียนา
2. Curtis, H. , & Barnes, NS (1994). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Macmillan
3. Hall, BK (Ed.). (2012) Homology: พื้นฐานลำดับชั้นของชีววิทยาเปรียบเทียบ สำนักพิมพ์วิชาการ.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A. , Ober, WC, & Garrison, C. (2001). หลักการบูรณาการของสัตววิทยา McGraw - ฮิลล์
5. การ์ดอง, KV (2549). สัตว์มีกระดูกสันหลัง: กายวิภาคเปรียบเทียบฟังก์ชันวิวัฒนาการ McGraw-Hill
6. เคนท์, M. (2000). ชีววิทยาขั้นสูง สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด
7. Losos, JB (2013). คู่มือ Princeton สู่วิวัฒนาการ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน
8. Niedźwiedzki, G. , Szrek, P. , Narkiewicz, K. , Narkiewicz, M. , & Ahlberg, PE (2010) Tetrapod trackways จากช่วงต้นยุค Middle Devonian ของโปแลนด์ ธรรมชาติ, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ, & Caldwell, JP (2013). Herpetology: ชีววิทยาเบื้องต้นของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลาน ข่าววิชาการ.