Ихтиостега: Как и почему позвоночные вышли на сушу

• Дикие животные
• >>
• Млекопитающие

Ихтиостега — род вымерших животных, тесно связан с тетраподами (четвероногими наземными позвоночными). Он обнаружен в виде окаменелостей в породах в восточной Гренландии позднего девонского периода около 370 миллионов лет назад. Хотя Ихтиостег часто называют «четвероногими» из-за наличия конечностей и пальцев, она была более базальной «примитивной» разновидностью, чем настоящие коронные четвероногие, и ее можно было бы более точно назвать стегоцефальным или стволовым четвероногим.

Происхождение вида и описание

Фото: Ихтиостега

Ихтиостега (из греческого «рыба кровля») является ранним родом из клады тетраподоморфов (tetrapodomorphs), жившие в конце девонского периода. Это был один из первых видов позвоночных с четырьмя конечностями найденный в окаменелостях. Ихтиостега обладала легкими и конечностями, которые помогали ей перемещаться по мелководью в болотах. По строению и привычкам она не считается истинным членом группы, т. к. первые современные амфибии (члены группы Lissamphibia ) появились в триасовый период.

Видео: Ихтиостега

Интересный факт: Первоначально были описаны четыре вида, и был описан второй род, Ichthyostegopsis. Но дальнейшие исследования показали существование трех достоверных видов, основанных на пропорциях черепа и связанных с тремя различными формации.

До находок других ранних стегоцефалов и близкородственных рыб в конце 20-го века, Ихтиостега оставалась единственной в качестве найденных окаменелостей переходных между рыбой и четвероногими, сочетая в себе одновременно особенности рыб и четвероногих. Более новое исследование показало, что у нее была необычная анатомия.

Традиционно Ихтиостега представляет парафилетический класс примитивнейших стволовых четвероногих, поэтому не классифицируется многими современными исследователями, как предок современных видов. Филогенетический анализ продемонстрировал, что ихтиостега является промежуточным звеном между другими примитивными стегоцефальными стволовыми тетраподами. В 2012 г Шварцем было составлено эволюционное дерево ранних стегоцефалов.

Классификация [ править ]

Традиционно ихтиостега

считалась частью ордена, названного в его честь, « Ихтиостегалия ». однако эта группа представляет собой парафилетический класс примитивных стеблевых четвероногих и не используется многими современными исследователями. Филогенетический анализ показал, что
Ichthyostega
занимает промежуточное положение между другими примитивными стегоцефальными четвероногими ножками. Древо эволюции ранних стегоцефалов, приведенное ниже, следует результатам одного такого анализа, проведенного Шварцем в 2012 году [6].

Внешний вид и особенности

Фото: Как выглядит ихтиостега

Ихтиостега была длиной около полтора метра и имела небольшой спинной плавник по краю хвоста. Сам хвост обладал серией костистых опор, типичных для хвостовых опор, встречающихся у рыб. Другие признаки, сохраняющиеся у более ранних водных позвоночных, включают относительно короткую область морды, наличие преоперкулярной кости в области щеки, которая служит частью жабр, и множество мелких чешуек на теле. Продвинутые черты, характерные для четвероногих, включают ряд крепких костей, поддерживающих мясистые конечности, отсутствие жабр и сильных ребер.

Интересный факт: Ихтиостега и ее родственники представляют формы, несколько более продвинутые, чем водный Eusthenopteron, и, по-видимому, находятся рядом с эволюционной линией, ведущей к первым тетраподам на суше.

Наиболее заметной особенностью осевого скелета ихтиостег является степень, в которой ребра перекрывают друг друга. Одно грудное ребро может перекрывать еще три или четыре задних, образуя бочкообразный «корсет» вокруг тела. Это говорит о том, что животное не могло согнуть туловище сбоку во время ходьбы или плавания. Позвонки не были хордовыми, но нервные дуги имели более заметные зигапофизы.

Можно предположить, что животное двигалось больше в результате дорсовентрального сгибания, чем при обычной боковой прогулке. Массивные передние конечности, возможно, использовались, чтобы подтянуть животное вперед, а затем согнуть пресакральную область, чтобы подтянуть заднюю часть. Задние конечности состояли из короткой, толстой бедренной кости с большим фланцем и приводящего глубокой межмыщелковой ямкой.

Большая, почти четырехугольная голень и более короткая малоберцовая кость были уплощены. Большой промежуточный продукт и малоберцовая кость включали большую часть костей лодыжки. Хорошо сохранившийся образец, собранный в 1987 году, показывает полный набор из семи пальцев, три маленьких на передней кромке и четыре полных сзади.

История [ править ]

Реконструированный череп в геологическом музее , Копенгаген

В 1932 году Гуннар Саве-Содерберг описал четыре вида Ichthyostega

из позднего девона Восточной Гренландии и один вид, принадлежащий к роду
Ichthyostegopsis
,
I. wimani
. Эти виды могут быть синонимами (в этом случае останется только
I. stensioei
), поскольку их морфологические различия не очень выражены. Виды различаются пропорциями черепа, пунктуацией черепа и костями черепа. Сравнение проводилось на 14 образцах, собранных в 1931 г. Датской восточно-гренландской экспедицией . Дополнительные экземпляры были собраны между 1933 и 1955 годами. [5]

Где обитает ихтиостега?

Фото: Ихтиостега в воде

Остатки ихтиостега были найдены в Гренландии. Хотя точный ареал обитания вида неизвестен, можно предположить, что ихтиостеги являлись обитателями северного полушария. И населяли нынешние воды Атлантического и Северного ледовитого океана. Для девонского периода характерен относительно теплый климат и, вероятно, отсутствие ледников. Расхождение температуры от экватора к полюсам были не столь большим, как сегодня. Погода также была очень засушливой, в основном вдоль экватора, где была самая сухая погода.

Интересный факт: Реконструкция температуры поверхности тропического моря предполагает среднее значение 25 ° C в раннем девоне. Уровень двуокиси углерода резко снижался в течение девонского периода, т. к. захоронение новообразованных лесов вытягивало углерод из атмосферы в донные отложения. Это отражено средине девонского периода охлаждением температуры до 5 ° C . Для позднего девона характерно повышение температуры до уровня, эквивалентного раннему девону.

В то время не отмечается соответствующее увеличение концентраций CO², а континентальное выветривание увеличивается (как показывают более высокие температуры). Кроме того, ряд свидетельств, таких как распределение растений, указывает на потепление позднего девона. Именно в этим периодом датируются найденные окаменелости. Возможно, что ихтиостеги сохранялись в следующем каменноугольном периоде. Их дальнейшее исчезновение, возможно, связано с понижением температуры в местах их обитания.

В этот период климат затронул доминирующие организмы в рифах, микробы были основными рифообразующими организмами в теплые периоды, а кораллы и строматопороидные губки играли доминирующую роль в более холодные времена. Потепление в конце девона, возможно, даже способствовало исчезновению строматопороидов.

Теперь Вы знаете где водилась ихтиостега. Давайте же посмотрим, что она употребляла в пищу.

Дальнейшее чтение [ править ]

• Блом, Х (2005). «Таксономическая ревизия позднедевонского четвероногого Ichthyostega из Восточной Гренландии» . Палеонтология
  .
  48
  (1): 111–134. DOI : 10.1111 / j.1475-4983.2004.00435.x .
• Вестенберг, К. (1999). «- От ласт до ног». National Geographic
  .
  195
  (5): 114–127.

• Клак, Дж. А. (2012). Набирает обороты: происхождение и эволюция четвероногих (2-е изд.). Блумингтон, Индиана, США: Издательство Индианского университета. ISBN 9780253356758.

Чем питалась ихтиостега?

Фото: Ихтиостега

Пальцы ихтиостеги плохо сгибались, а мышечная система была слабой, но животное, кроме водной среды, уже могло перемещаться по болотистым участкам суши. Если рассматривать времяпровождения ихтиостеги в процентном отношении, то 70-80% времени она покоряла водную стихию, а оставшееся время пыталась осваивать сушу. Ее основными источниками пищи являлись обитатели морей того времени рыбы, морской планктон, возможно, морские растения. Уровень моря в девоне был в целом высоким.

В морских фаунах по-прежнему преобладали:

• мшанки;
• разнообразные и обильные брахиоподы;
• загадочные гедереллиды;
• микроконхиды;
• криноиды подобные лилии животные, несмотря на их сходство с цветами, были в изобилии;
• трилобиты были все еще довольно распространены.

Возможно, некоторыми из этих видов питалась Ихтиостега. Ранее ученые связывали ихтиостегу с появлением четвероногих на суше. Однако, скорее всего, она выходила на сушу на очень короткое время, и возвращалась обратно в воду. Кто из древних позвоночных стал настоящим первооткрывателем суши, еще предстоит узнать.

К девонскому периоду жизнь шла полным ходом в процессе колонизации земли. В моховые леса и бактериальные маты силура в начале периода вошли примитивные корневые растения, создавшие первоначальные устойчивые почвы и членистоногих, таких как клещи, скорпионы, тригонотарбиды и многоножки. Хотя членистоногие появились на земле раньше, чем в раннем девоне и существование таких окаменелостей, как Climactichnites, позволяют предположить, что наземные членистоногие могли появиться уже в кембрии.

Первые возможные окаменелости насекомых появились раннем девоне. Данные о самых ранних тетраподах представлены в виде следов окаменелостей в мелководных лагунах морской карбонатной платформы / шельфа в течение среднего девона, хотя эти следы были подвергнуты сомнению, и ученые выдвинули теорию о следах кормления рыб. Вся эта быстроразвивающаяся флора и фауна являлась потенциальным источником пищи для Ихтиостег.

Особенности характера и образа жизни

Фото: Вымершая ихтиостега

Возраст животного был установлен на уровне 370 миллионов лет и датирован девонским периодом. Ихтиостега — один из старейших известных четвероногих. Из-за своих особенностей, которые включают в себя характеристики как рыб, так и амфибий, Ichthyostega служила важным плацдармом и морфологическим доказательством теории эволюции.

Интересный факт: Один из самых крутых фактов об ихтиостеге состоит не в том, что у нее перепончатые ноги, а в том, что она способна была дышать воздухом — по крайней мере, в течение коротких периодов времени. Однако даже с этой удивительной способностью она, вероятно, не проводила много времени на суше. Это потому, что она была довольно тяжелой, а его ноги не достаточно сильными, чтобы перемещать крепкое тело.

У Ихтиостеги передние конечности, похоже, были тяжелыми, а предплечье не могло полностью вытягиваться. Пропорции морского слона являются ближайшим анатомическим аналогом среди живых животных. Возможно, Ихтиостега поднялась на скалистые пляжи, параллельно перемещая передние конечности и таща за собой задние конечности.

Животное было неспособно к типичным походкам четвероногих, поскольку у передних конечностей не было необходимого диапазона вращательного движения. Однако, точный образ жизни Ихтиостеги еще не ясен из-за ее необычных особенностей.

Описание [ править ]

Сравнение размеров

Ихтиостега

было довольно крупным животным, широко сложенным и длиной около 1,5 м (4,9 фута). Череп был плоским, с расположенными сверху глазами и вооружен большими лабиринтодонтовыми зубами. Задний край черепа образует жаберную крышечку, покрывающую жабры. Дыхальце был расположен в ушной выемке позади каждый глаз.

Конечности были большими по сравнению с современными родственниками, и у него было по семь пальцев на каждой задней конечности. Точное количество пальцев на передней конечности пока не известно, так как окаменелости кисти (руки) не найдены. [4] У него на хвосте был плавник, содержащий лучи плавника . [5]

Ихтиостега

связана с
Acanthostega gunnari
, также из Восточной Гренландии. Череп
Ichthyostega
кажется более рыбоподобным, чем череп
Acanthostega
, но морфология его пояса (плеча и бедра) кажется более прочной и более приспособленной к жизни на суше.
У Ichthyostega
также было больше поддерживающих ребер и более сильные позвонки с более развитыми зигапофизами . Вопрос о том, развились ли эти черты независимо у
Ichthyostega,
является спорным. Однако это показывает, что
Ichthyostega,
возможно, время от времени выходила на сушу, в отличие от современных позвоночных с конечностями, таких как
Elginerpeton.
и
Обручевичтис
. [
необходима цитата
]

Социальная структура и размножение

Фото: Ихтиостегаи

Предполагается, что ихтиостеги и ее родственники проводили время, греясь на солнце, чтобы поднять температуру своего тела. Они также возвращались в воду, чтобы охладиться, поохотиться за едой и размножиться. Их образ жизни требовал сильных передних конечностей, чтобы вытащить из воды хотя бы переднюю часть, и более сильную грудную клетку и позвоночник, чтобы поддержать их, загорая на животе, как современные крокодилы.

Интересный факт: Ихтиостеги стали прародителями двум основным ветвям земноводных, различающихся по строению черепа и конечностей. В позднем девоне возникли лабиринтодонты. Внешне они походили на крокодилов или саламандр. Сегодня стали известны сотни видов лабиринтодонтов, проживавших в заболоченных лесах и реках.

Вода была для ихтиостеги обязательным требованием, поскольку яйца самых ранних наземных четвероногих не мог выжить вне воды, поэтому воспроизведение не могло произойти без водной среды. Вода также была необходима для их личинок и внешнего оплодотворения. С тех пор большинство наземных позвоночных разработали два метода внутреннего оплодотворения. Либо прямой, как видно у всех амниот и нескольких амфибий, либо непрямой для многих саламандр, помещая сперматофор на землю, который затем поднимается самкой.

Характеристики

Ихтиостеги были около 1,5 метров в длину и имели по семь пальцев на задних ногах. Точное количество пальцев на передних лапах пока не установлено, но вероятно, что их было тоже семь. На хвосте у них был плавник «рыбьего» типа поддерживаемый невральная и гемальнимы дугами. Ноздри располагались у нижнего края челюстей. Слезная кость примыкает к ноздре, но не до глазницы. Мижвисочна кость отсутствует (это обстоятельство исключает возможность происхождения большинства темноспондилив от этого рода). Задньотимьяна кость нечетная. Челюстная кость сталкивается с квадратновилицевою. Сохраняются под крышкой и передкришкови кости. Носовые кости широкие. Глазницы овальные и расположены в центральной части черепа. Хорда через Словно-окципитальну часть мозговой коробки доходит до гипофизарной ямы.

Естественные враги ихтиостеги

Фото: Как выглядит ихтиостега

Хотя передние конечности не были восстановлены, т. к. они не найдены среди известных окаменелостей животного, считается, что эти отростки были больше, нежели задние конечности животного. Ученные считают, что таким образом ихтиостега перемещала свое тело из воды на сушу.

Похоже, что локомоция, являющаяся функцией инстинктивных движений опорно-двигательной системы организма, представляла собой лишь минимальную изменчивость движений под водой с помощью комбинации движений хвоста и ног. При этом ноги специально использовались для прохождения мышц через затопленные подлески водных растений.

Интересный факт: Хотя наземные движения были возможны, Ихтиостега была более развита для жизни в воде, особенно на взрослой стадии своей жизни. Она редко перемещалась по суше, а возможно меньший размер несовершеннолетних особей, позволяющий им легче передвигаться по суше, служил не для поиска пищи вне водной стихии, а как способ избежать других крупных хищников, пока они не вырастут достаточно большими, чтобы не стать их добычей.

Ученые утверждают, что продвижение на сушу обеспечило животным большую безопасность от хищников, меньшую конкуренцию за добычу и определенные экологические преимущества, которых нет в воде, такие как концентрация кислорода, и контроль температуры — подразумевает, что развивающие конечности, также приспосабливаются к тому, чтобы проводить часть своего времени вне воды.

Тем не менее, исследования показали, что у саркоптеригов развились конечности, похожие на четвероногих, подходящие для того, чтобы хорошо ходить, прежде чем отправиться на сушу. Это говорит о том, что они приспособились ходить по земле под водой, прежде чем перейти на сушу.

Ссылки [ править ]

1. Хаарамо, Микко. «Таксономическая история рода † Ichthyostega Säve-Söderbergh, 1932» . Архив Филогении Микко
   . Блом, 2005 . Проверено 24 октября 2015 года .
2. «Ихтиостега» . Палеофайл
   . Проверено 24 октября 2015 года .
3. ^ a b c Стефани Э. Пирс; Дженнифер А. Клак; Джон Р. Хатчинсон (2012). «Трехмерная подвижность суставов конечностей у ранних четвероногих Ichthyostega
   ».
   Природа
   .
   486
   (7404): 524–527. DOI : 10.1038 / nature11124 . PMID 22722854 .
4. Эволюционная биология развития
   , Брайан Кейт Холл, 1998, ISBN 0-412-78580-3 , стр. 262
5. ^ a b Ярвик, Эрик (15 апреля 1996 г.). «Девонский четвероногий Ichthyostega » (PDF) . Ископаемые и страты
   .
   40
   : 1–206.
6. Сварц, B. (2012). «Морской стебель-четвероногий из девона Западной Северной Америки» . PLoS ONE
   .
   7
   (3): e33683. DOI : 10.1371 / journal.pone.0033683 . PMC 3308997 . PMID 22448265 .
7. Девонские времена — Ответ четвероногих
8. ↑
   Уильямс, Джеймс Дж. (24 мая 2012 г.). «Ихтиостега, одно из первых существ, ступивших на сушу, не могло ходить на четырех ногах, говорят ученые» . BelleNews . Проверено 4 ноября 2013 года .
9. ↑
   Мошер, Дэйв (23 мая 2012 г.). «Эволюционный провал: раннее четвероногое наземное животное не ходило?» . National Geographic News . Проверено 4 ноября 2013 года .