User:1Goldberg/Лабиринтодонты
Лабиринтодонты (греч. Labyrinthodontia - лабиринт зубов) - вымерший подкласс амфибий, основная часть которых жила в Палеозойскую и Мезозойскую эры (390 - 150 миллионов лет назад). Не все исследователи согласны с единством этой группы, но, тем не менее, ее название часто используется учёными для удобства[1].
Основные отличительные черты лабиринтодонтов
[edit]Лабиринтодонты процветали на протяжении более чем 200 миллионов лет. И хотя разные их виды существенно отличались один от другого, все же можно выделить некоторые общие черты:
|
Строение организма
[edit]Общее строение
[edit]В своем строении лабиринтодонты были подобны амфибиям. У большинства из них были короткие конечности и крупные головы и относительно короткий либо более длинный хвост. Представители многих групп и особенно ранние формы были крупными по размеру. Примитивные виды всех групп лабиринтодонтов были, скорее всего, водными хищниками. Различные варианты амфибийности, полуводный или полуназемный образ жизни, были распространены у разных видов.[5] Некоторые родовые линии лабиринтодонтов остались или вторично стали полностью водными, с редуцированными лёгкими и удлинённым, угреобразным телом.
Череп
[edit]За исключением змеевидных Aistopoda, черепа лабиринтодонтов были массивными. Широкая голова и короткая шея могли быть причиной трудностей с дыханием.[6] Их челюсти были усыпаны маленькими острыми коническими зубами, также имелось два более крупных клыка. Замена зубов происходила волнами, таким образом, что для каждого из них всегда имелся и полностью выросший, и подрастающий зуб, готовый его заменить.[7] У всех видов лабиринтодонтов зубы обладали изогнутой поверхностью, которая и дала название этим существам. Единственным исключением были зубилообразные зубы одного из поздних фитофагов - Diadectomorpha.[6] Череп имел заметные ушные выемки позади каждого глаза и теменной глаз.
Скелет
[edit]Позвонки были сложными и относительно хрупкими, они состояли из многочисленных элементов.[2] Трубчатые кости конечностей были короткими и широкими, а колени ограниченно подвижными.[8] Это должно было сделать большинство лабиринтодонтов медленными и неуклюжими на суше.[2] Во взрослом возрасте большинство видов, скорее всего, старались держаться поблизости от водоёмов. Некоторые группы, жившие на закате Палеозойской эры, в частности, микрозавры и сеймуриаморфы, по размеру были небольшими или средними существами и, по современным представлениям, обитали на суше. Поздние Diadectomorpha и ранние формы Пермского периода были полностью сухопутными формами с прочными скелетами и наиболее тяжёлыми обитателями суши своего времени. Мезозойские лабиринтодонты были преимущественно водными животными с преобладающим хрящевым скелетом.[9]
Сенсорный аппарат и органы чувств
[edit]Глаза большинства лабиринтодонтов были высоко посажены на черепе, что дает хороший обзор в верхней полусфере, но очень ограниченное боковое зрение. Теменной глаз был заметен и выделялся, хотя до конца не понятно, мог ли он продуцировать полноценные изображения или только различать свет и тьму, как у современных гаттерий.
Большинство лабиринтодонтов обладали специальными сеснорными органами на коже — органом боковой линии для восприятия потоков и давления воды, как у рыб и некоторых современных амфибий.[10] Это позволяло им улавливать вибрации и звуки, издаваемые добычей во время охоты в мутной воде, в условиях плохой видимости. Более древние лабиринтодонты имели массивные слуховые косточки, вероятно, прикреплявшиеся к черепу и дерматокраниуму. Является предметом дискуссии, имели ли ранние наземные виды лабиринтодонтов слуховые косточки, связанные с тимпанумом (ср. тимпанальный орган насекомых), покрывавшим их ушную выемку, если, конечно, лабиринтодонты в принципе могли слышать, находясь на суше.[11] Тимпанум Бесхвостых (Anura) и амниот, судя по всему, развивался независимо. Это говорит в пользу того, что большинство лабиринтодонтов, если не все они, не могли слышать звуков, проводимых через воздух, то есть, когда они находились не в воде[12].
Дыхательная система
[edit]У ранних лабиринтодонтов были хорошо развитые внутренние жабры, а также примитивные лёгкие, развившиеся из плавательных пузырей их предшественников.[2] Они могли дышать воздухом, что должно было быть большим подспорьем для обитателей прогреваемых солнцем отмелей с низким уровнем содержания кислорода в воде. Диафрагма у лабиринтодонтов отсутствовала, а рёбра многих видов были слишком короткими или близко расположенными одно к другому, чтобы лёгкие могли расширяться. Скорее всего, воздух нагнетался в лёгкие при помощи сокращений горлового мешка, как у современных амфибий. Это могло стать причиной сохранения очень плоского черепа у поздних форм. Выдох при помощи рёбер, возможно, был актуален только для видов, являвшихся предками амниот.[6] Многие водные формы сохранили свои личиночные жабры и во взрослом возрасте.
В период, когда атмосферное давление и содержание в воздухе кислорода и углекислого газа были высокими, примитивное дыхание при помощи горлового мешка могло быть эффективным даже для крупных существ. Освобождение от диоксида углерода (СО2) могло представлять серьезную проблему на суше и более крупные лабиринтодонты, возможно, сочетали в себе высокую толерантность крови к СО2 с периодическими возвращениями в воду для его выделения через кожу[6]. Потеря кожной брони у предков рыб и современное дополнительное дыхание через кожу у амфибий делают такое объяснение вероятным[13].
Поведение
[edit]Охота и питание
[edit]Как и их предки лопастепёрные рыбы, лабиринтодонты были плотоядны. Широкий череп и относительно слабая подчелюстная мышца не позволяли им открывать пасть очень широко. Вероятно, большинство из них в отличие от современных амфибий использовали тактику засад.[14] Когда потенциальная добыча оказывалась в воде в пределах досягаемости, открытая заранее челюсть захлопывалась, а острые зубы лабиринтодонта впивались в тело жертвы. Нагрузки и давление, которые при таком типе питания приходились на зубы могли привести к тому их строению, которое и дало название группе.[15] Глотание добычи производилось закидыванием головы назад и вверх, как это делают современные амфибии и крокодилы.
Эволюция параметров черепа, лучший контроль челюсти и редуцирование нёбных клыков заметны только у более продвинутых рептилообразных видов, возможно, это было связано с эволюцией дыхания от менее к более эффективному, что делало возможным более изящный стиль охоты.[6]
Воспроизводство
[edit]Воспроизводство лабиринтодонтов было устроено по типу амфибий. Они откладывали в воду яйца (икру), из которых затем выводились головастики. Они оставались в воде до метаморфоза, после чего могли выбраться на сушу. Ископаемые головастики для нескольких видов лабиринтодонтов известны, они представляют собой неотеничные взрослые особи с перистыми наружными жабрами подобными тем, что сегодня присутствуют у головатиков lissamphibia и мальков двоякодышащих и многопёровых. Наличие личиночной стадии как примитивной стадии развития у всех групп лабиринтодонтов можно предположить с достаточной степенью уверенности (подобное отмечалось у Discosauriscus, близких родственников амниот).[16]
Разновидности лабиринтодонтов
[edit]Систематическое расположение различных групп внутри Labyrinthodontia известно своим непостоянством[17][18]. Выделяют несколько групп, но по поводу их взаимоотношений с точки зрения филогенетики нет консенсуса[19]. Многие ключевые группы невелики и обладают не полностью окостеневшими скелетами, более того, существует разрыв в летописи находок останков в начале Каменноугольного периода (известный как Разрыв Ромера ("en:Romer's gap") когда развились большинство групп[17][20]. Ещё более усложняет картину то, что личиночная и взрослая стадия развития предков амфибий существенно отличались друг от друга, что делает возможными случаи ошибочной классификации личинок как отдельных видов[21] Представляется, что Labyrinthodontia состоит из нескольких клад.[22]. Две наиболее изученные группы, Ichthyostegalia и рептилообразные амфибии, обычно считают парафилетическими.[2] Систематика лабиринтодонтов была главной темой первого собрания Международного общества филогенетической номенклатуры (International Society for Phylogenetic Nomenclature).[23]
Ichthyostegalia
[edit]Ранние лабиринтодонты известны с Девона и возможно развились во время Разрыва Ромера на заре Каменноугольного периода. Этих лабиринтодонтов обычно помещают в отряд Ichthyostegalia, хотя эта группа является скорее эволюционной ступенью, нежели кладой.[24] Представители отряда были в основном водными жителями и большинство из них имели внутренние жабры во взрослом возрасте. Скорее всего, они нечасто выбирались на сушу. Их конечности были устроены несколько иначе, нежели у четвероногих и были веслообразными[25]. Хвост был похож на рыбий[26]. Позвонки сложные и довольно хрупкие. В конце Девона появились формы с более сильными конечностями и позвонками, которые во взрослом возрасте уже не имели функциональных жабр. Все они были преимущественно водными видами, а некоторые и вовсе проводили всю свою жизнь в воде.
Рептилеобразные амфибии
[edit]Ранними представителями лабиринтодонтов были рептилеобразные амфибии, известные как Anthracosauria или Reptiliomorpha. Tulerpeton является наиболее ранним из известных сегодня видов, возможно, разделение групп произошло еще до перехода от Девона к Каменноугольному периоду[27]. Их черепа были относительно глубокими и узкими по сравнению с другими лабиринтодонтами. Передние и задние лапы большинства видов имели по пять пальцев. Некоторые ранние группы, обитавшие в солоноватой или морской водной средах, вернулись затем к более или менее полностью водной жизни[28].
За исключением Diadectomorpha, наземные формы имели средние размеры и появились в начале Каменноугольного периода. Позвонки соответствовали таковым у примитивных рептилий, с маленькими pleurocentra, впоследствии они эволюционировали. Наиболее известен вид Seymouria. Некторые члены наиболее эволюционно развитой группы, Diadectomorpha, были травоядными и вырастали до нескольких метров в длину. Они имели крупные, бочкообразные тела. Более мелкие родственники Diadectomorpha стали предками первых рептилий. Это произошло на закате Каменноугольного периода[29][30].
Темноспондильные (Temnospondyli)
[edit]Наиболее разнообразной группой лабиринтодонтов были Темноспондильные. Они появились в позднем Девоне и различались по размеру от саламандроподобного Stereospondyli, которые сновали вдоль кромки воды и обитали в прибрежных зарослях, до гигантского бронированного Archegosauroidea, больше напоминавшего крокодила. Девятиметровый Prionosuchus был особенно крупным представителем этой группы, он известен в науке как крупнейшая из когда-либо живших амфибий.[31].
Передние ноги темноспондильных имели по четыре пальца, а задние по пять, как у современных амфибий[9]. У темноспондильных были консервативные позвоночные столбы, в которых pleurocentrum оставался маленьким у примитивных форм, полностью исчезая у более продвинутых. Intercentrum принимал на себя вес животного, был крупным и кольцеобразным[2]. Все они были более или менее плоскоголовыми с сильными или вторично слыбыми позвоночниками и лёгкими. Были также и полностью водные формы, как, например, Dvinosauria, и даже морские разновидности, например, Trematosauridae. Темноспондильные могли стать предтечами современных лягушек и саламандр в конце Пермского или начале Триасового периода.[22]
Тонкопозвонковые (Lepospondyli)
[edit]Небольшая группа не вполне ясного происхождения, Тонкопозвонковые развились в основном как небольшие виды. Их останки относятся к европейскому и североамериканскому Каменноугольному и раннему Пермскому периоду. В отличие от прочих лабиринтодонтов, они имели простые позвонки из одного элемента[32]. Большинство из них вели водный образ жизни и сохранили наружные жабры. Тонкопозвонковые чаще всего были саламандрообразны, но одна группа, Aistopoda, была змеевидной, с гибкими, редуцированными черепами. Некоторые микрозавровые Тонкопозвонковые были приземистыми и короткохвостыми. Представляется, что они были приспособлены к жизни на суше. Наиболее известен род Diplocaulus с бумерангообразной головой.
Положение Тонкопозвонковых по отношению к другим группам лабиринтодонтов неясно, иногда их даже выделяют в отдельный подкласс[33]. Зубы предаставителей этой группы не такие, как у других лабиринтодонтов. Существуют и некоторые сомнения по поводу того, образуют ли Тонкопозвонковые нечто филогенетически единое в принципе, иди же речь идет о таксоне, просто вобравшем в себя педоморфные формы и головастиков представителей дрйгих групп[34].
История эволюции
[edit]Лабиринтодонты появились в Девонский период (398-392 миллиона лет назад) или, возможно, даже раньше. Они развились из группы костных рыб: лопастепёрая Rhipidistia. Единственная существующая сегодня группа Лопастепёрых - Двоякодышащие, сестринская группа для тетраподов. Наиболее ранние следы наземных форм - останки, найденные в местечке Zachełmie, Польша, датированные возрастом в 395 миллонов лет назад, которые относят к животным, чьи конечности очень схожи с таковыми у ихтиостеги.[35][36]
Болотные хищники
[edit]К середине Девона, наземные растения стабилизировали пресноводные экологические ниши, в результате чего развились болотные экосистемы, что привело к усложнению пищевых цепочек, которое давало видам новые возможности[37]. Ранние лабиринтодонты жили исключительно в водной среде, охотясь около берега или в каналах. Они унаследовали от рыбовидных предков плавательные пузыри, которые могли использовать в качестве лёгких (что до сих пор справедливо для Двоякодышащих и некоторых лучепёрых рыб). Это позволяло им охотиться в стоячей воде или воде, где процессы гниения и разложения снижали содержание кислорода. Самые ранние формы, такие, как Acanthostega, имели позвоночники и лёгкие, практически непригодные для жизни на суше. Это контрастирует с принятыми ранее представлениями о том, что рыбы впервые вышли на сушу или в поисках пищи, как это делает современный нам en:mudskipper, или чтобы добраться до нового водоема, когда пересох тот, в котором они жили изначально. Останки ранних тетраподов обнаружены в морских отложениях, что позволяет предположить в качестве их первоначального места обитания морскую или солоноватую среду. Однако ископаемые останки ранних лабиринтодонтов находят по всему миру, что заставляет думать, что они распротранились не только через водоемы, но и вдоль берегов.
Все первые лабиринтодонты были крупными или весьма крупными, что делало пребывание на суше затруднительным. Они сохраняли жабры и рыбоподобные плавники и хвосты. По строению плавников и другим деталям анатомии рыб ранние формы можно уверенно отличить от Rhipidista, так как их cleithrum (кость)/лопатка отделены от черепа и формируют плечевой пояс, который берет на себя вес передней части животного[10]. Все они были плотоядными, поедая рыбу и, возможно, выходя на берег, чтобы полакомиться морскими организмами в зоне прибоя, и лишь позже превратились в классических хищников Девона[35]. Различные ранние формы для удобства сгруппированы в Ichthyostegalia.
В то время как размеры тела и пропорции видов, объединенных в Ichthyostegalia оставались в течение их эволюции неизменными, лёгкие претерпели быстрые эволюционные изменения. Прото-тетраподы, например, Elginerpeton и Tiktaalik имели похожие на плавники конечности без явно выраженных пальцев, в первую очередь предназначенные для передвижения в воде, но которые также могли использоваться животными для того, чтобы перебираться из одного водоема в другой по суше или преодолевать заполненные растениями каналы. Ichthyostega и Acanthostega имели веслообразные полидактильные конечности с крупными костяными пальцами, которые должны были помочь им перебираться по суше. Водные Ichthyostegalia процветали в приливных каналах и топях до конца Девона, однако полностью исчезают из летописи находок при переходе к Каменноугольному периоду[10].
Наземные разновидности
[edit]После массового вымирания в позднем Девоне в летописи ископаемых имеется разрыв длиной в 15 миллионов лет, известный как пробел Ромера. В результате исчезли Ichthyostegalia, а также более примитивные лабиринтодонты[5][10]. Находки этого периода из en:East Kirkton Quarry своеобразных, возможно, повторно водных Crassigyrinus, которые могут быть представителями сестринской для позднейших лабиринтодонтов группы[38].
Ранний Каменноугольный период был ознаменован появлением Loxommatidae, загадочной группы, которая также могла быть связана с более поздними и более развитыми лабиринтодонтами[39]. К середине Каменного угля лабиринтодонты разделились, как минимум, на три подразделения - Темноспондильных, Лептоспондильных и рептилообразных амфибий. Последние были родственниками и предками амниот.
Пока большинство лабиринтодонтов вело водный или полу-водный образ жизни, некоторые рептилообразные амфибии начали покушаться на наземные экологические ниши, выступая как мелкие или средние хищники. В течение Каменного угля они эволюционировали в направлении обитаяния на суше, развивая более крепкие позвонки и стройные конечности, также видоизменялись череп и посадка глаз. Скорее вего, они имели водонепроницаемую кожу с роговым эпидермисом, наложенным на небольшие костные узелки, как современные безногие земноводные, формируя щитки, также подобные тем, что известны у безногих земноводных. Современному наблюдателю эти животные показались бы грузными ящерицами, отличающимися от рептилий только отсутствием когтей и специфическими яйцами, откладываемыми в воду. В середине позднего Каменного угля более мелкие формы эволюционировали в первых рептилий[29]. В конце Каменноугольного периода произошло глобальное сокращение площади тропических лесов, в результате чего выиграли более приспособленные к жизни на суше животные. Те же лабиринтодонты, что сохранили амфибийный образ жизни, проиграли или вовсе не смогли приспособиться к новой реальности[40]. Некоторые рептилообразные амфибии, впрочем, процветали и в новых условиях. Рептиломорфные Diadectidae развившиеся в травоядных, стали крупнейшими наземными животными своего времени с тяжёлыми бочкообразными телами[10]. Также существовало семейство относительно крупных плотоядных Limnoscelidae, короткий расцвет которых пришелся на поздний Каменноугольный период.
Золотой век лабиринтодонтов
[edit]Травоядные Diadectidae достигли максимума разнообразия в позднем Каменноугольном/раннем Пермском периоде, после чего быстро ушли со сцены, а их место заняли ранние травоядные рептилии - Pareiasaur и Edaphosaurs[32]. В отличие от рептилообразных амфибий, Темноспондильные оставались в основном обитателями рек и болот. Они питались рыбой и, возможно, другими лабиринтодонтами. Они пережили серьезную диверсификацию после каменноугольного исчезновения большей части тропических лесов и в позднем Каменноугольном и раннем Пермском периоде достигли большого разнообразия, обитая в реках и солоноватых водоёмах угольных лесов в экваториальной Пангее и в окрестностях океана Тетис.
Изменения, способствующие питанию рыбой развились у групп, в итоге получивших крокодилообразные черепа с вытянутыми мордами, и, возможно, соответствующий образ жизни (Archegosauridae, Melosauridae, Cochleosauridae, Eryopidae, и рептилообразные из подотряда Embolomeri)[32]. Другие же развились в водных хищников, использующих тактику засад, с короткими и широкими черепами, которые позволяли открывать пасть необходимым для охоты образом (Plagiosauridae и Dvinosauria)[41]. Они охотились как современная en:monkfish, а некоторые группы известны тем, что они сохранили личиночные жабры на взрослой стадии развития, ведя полностью водный образ жизни. Так, Metoposauridae приспособился к охоте на отмелях и туманных болотах. Со своим ∩-образным черепом, он был похож на предков из Девона.
В Евроамерике, Лептоспондильные, множество мелких, преимущетвенно водных амфибий неясной филогенетики, появились в Каменноугольном периоде. Они обитали в подлеске тропических лесов и небольших прудах, то есть в экологической нише, аналогичной занимаемой современными амфибиями. В Пермском периоде, Nectridea распространились из Евроамерики в Гондвану.
Вымирание
[edit]С середины Пермского периода климат стал более сухим, что осложнило выживание амфибий. Наземные рептиломорфы исчезли, хотя водные крокодилообразные формы, такие как Embolomeri смогли продержаться до Триасового периода.[2] Представители Лепоспондильных также исчезают из находок, включая и змееобразных Aïstopoda.
С окончанием Палеозойской эры, большинство пермских групп исчезает, за исключением Mastodonsauroidea и Metoposauridae, а также вызывающие особый интерес Plagiosauridae, которые продолжили существовать и в Триасовый период. В раннем Триасе эти группы пережили короткий серебряный век в водоемах и на континентальных отмелях вместе с крупными видами, такими как Thoosuchus, Benthosuchus и Eryosuchus. Их экологические ниши были, возможно, теми же, что у современных крокодилов - речных хищников, питавшихся рыбой[32]. Все группы имели слабые позвонки, уменьшенное окостенение конечностей и более плоские черепа с выступающей боковой линией, что говорит о том, что темноспондильные триаса вряд ли проводили много времени в воде. Необычно крупный брахиопид (вероятно, плагиозавр или близкий его родственник) достигал семиметровой длины, и возможно был столь же массивен что и Prionosuchus из Пермского периода[42].
С началом процветания крокодилов в середине Триасового периода, наступил закат последних Темпоспондильных, хотя некоторым из них удалось просуществовать как минимум до Мелового периода в регионах со слишком холодным для крокодилов климатом на юге Гондваны[43].
Происхождение современных амфибий
[edit]В настоящее время существует консенсус учёных, что современные амфибии (Lissamphibia) так или иначе произошли от лабиринтодонтов. Но на этом консенсус и заканчивается.[22] Хрупкие кости амфибий плохо сохраняются в породе, а разрозненные костные останки лабиринтодонтов редки в принципе, что делает их сравнение трудным.[10]
Традиционно предками современных амфибий считаются Лептоспондильные. Как и первые, последние обычно небольшие по размеру, имеют протые позвонки и занимают сходную экологическую нишу. Биологи считают, что Лептоспондильные произошли от лабиринтодонтов, а амфибии - от Лептоспондильных[30][44]. Некоторые учёные считают Лептоспондильных близкими родственниками или даже предками рептилообразных амфибий[45].[46][47] Основной проблемой для таких мнений является вопрос о том, монофилетичны ли сами Лептоспондильные[20][48].
В других работах рассматриваются отношения Темноспондильных и амфибий[10][49][50][51]. Группа Темноспондильных Amphibamidae считается возможным предком современных амфибий. Один из входящих в нее видов, Gerobatrachus, описанный в 2008 году, может быть транзитной формой между Темноспондильными и Anura (то есть, лягушками и жабами) и саламандрами. Он похож и на лягушек, и на саламандр, включая широкий череп, короткий хвост и некрупные зубы[52].
Картину осложняет вопрос о том, являются ли сами Lissamphibia полифилетическими. На этот счет существует несколько мнений. "Стокгольмская школа" вслед за en:Gunnar Säve-Söderbergh и en:Erik Jarvik в течении большей части 20 столетия утверждала, что Amphibia в целом бифилетична, ссылаясь на строение назальной капсулы и черепных нервов. По мнению этих учёных, Лептоспондильные - предки лягушек, в то время как саламандры и безногие земноводные развивались независимо и происходят от поролепообразных рыб[53]. Роберт Лин Кэррол предлагал считать, что хвостатые амфибии (саламандры и безногие земноводные) происходят от лептоспондильных микрозавров, а лягушки - от Темноспондильных[54]. Кладистический анализ Gerobatrachus показывает, что саламандры и лягушки развились из Темноспондильных, а безногие земноводные являются сестринской группой для рептилеобразных амфибий[52]. Скорее всего, консенсус о происхождении амфибий и отношениях между разными группами лабиринтодонтов будет достигнут не скоро.
Происхождение амниот
[edit]Последовательность находок ископаемых лабиринтодонтов и амниот из раннего Каменноугольного периода традиционно считалась хорошо прослеживаемой. Еще с начала 20 века единственным не проясненным вопросом в ней оставалась демаркационная линия между амфибийным и свойственным рептилиям способами репродукции. Работы Кэролла и Лоурина в конце столетия очень помогли лучшему пониманию в этой теме[55][56].
Ранние Рептилиоморфы вели в основном водный образ жизни, первыми хорошо приспособленными к существованию на суше группами стали Seymouriamorpha и Diadectomorpha. Представители первой из них были животными небольшого или среднего размера, с крепкими конечностями. Их останки обнаруживали в сухих средах. При этом их кожа или чешуя имела водонепроницаемое покрытие (например, у Discosauriscus)[57]. Их скелеты очень похожи на кости ранних рептилий, а судя по находкам головастиков Seymouriamorpha, они сохраняли амфибийный способ воспроизводства[16]. Diadectomorpha считаются самыми близкими к амниотам. При этом их все же располагают "на стороне" амфибий, хотя находки головастиков для этой группы пока неизвестны[58]. Однако анализ новых находок позволяет некоторым говорить, что филогенетика лабиринтодонтов может быть отличной от традиционно принятой в науке сегодня[18].
Некоторые авторы высказывали мнение, что "наземные" яйца развились из амфибийных, откладываемых на земле во избежание поедания хищниками - например, другими лабиринтодонтами[59][60]. Яйца амниот должны были обязательно развиться из яиц похожей структуры, как у современных амфибий[56]. При этом для успешного выделения углекислого газа яйца должны были быть очень маленькими, примерно по 1 сантиметру в диаметре, что накладывало серьезные ограничения на размер взрослого животного. Таким образом, амниоты должны были развиться из очень маленьких существ[55]. Известно некоторое количество сильно фрагментированных останков возможных предков амниот из группы Diadectomorpha - Gephyrostegus[61] Solenodonsaurus,[58] Westlothiana[62] и Casineria[29]. Ископаемые следы из Нью Брансуика указывают на формирование первых рептилий 315 миллионо лет назад[63].
История классификации
[edit]Термин лабиринтодонт был придуман Германом Бурмейстером, который обратил внимание на структуру зубов этих существ[64]. Название Labyrinthodontia было впервые использовано в систематике Ричардом Оуэном в 1860, и отнесено к Amphibia в следующем году[65]. Лабиринтодонты были помещены в качестве отряда в клас Amphibia Уотсоном в 1920 году и - в качестве надотряда - Ромером в 1947[66][67]. Альтернативное название, Stegocephalia, было придумано в 1868 году американским палеонтологом по имени en:Edward Drinker Cope. Оно происходит от греческого stego cephalia, то есть крыша над головой, и отсылает нас к защитной броне некоторых крупных лабиринтодонтов[68]. Этот термин широко использовался в литературе 19 - начала 20 века.
Классифицировать самые ранние находки пытались на основе крышки черепа, которой эти останки нередко и исчерпывались. Однако из-за изменчивости этого признака у лабиринтодонтов и его быстрой эволюции, эти попытки не привели к успеху[66]. Отношения различных друг друг с другом и к современным амфибиям (а в некоторой степени и к рептилиям) до сих пор являются предметом научных дебатов[22][51]. Существует несколько возможных схем объяснения этих взаимоотношений, но консенсус по поводу их правильности сегодня отсутствует.
Классификация по позвонкам
[edit]Системный подход, который базируется на количестве и соотношении элементов, составляющих сложные позвонки лабиринтодонтов, был принят в начале двадцатого века[33]. Эта классификация быстро доказала свою несостоятельность, так как практически идентичное строение встречалось у близкородственных и разных видов, и уже к середине столетия учёные заподозрили некоторые малые группы в том, что в реальности они составлены из головастиков и ювенильных форм представителей групп более крупных[69]. Представленная здесь классификация позаимствована из работы Watson, 1920:[66]
- Отряд Stegocephalia (т.е. Лабиринтодонты)
- "Подразделение" Rachitomi (примитивные комплексные позвонки, все Ichthyostegalia, большинство крупных Темноспондильных и некоторые рептилеобразные амфибии)
- "Подразделение" Embolomeri (Intercentrum и pleurocentrum цилиндры равного размера, сегодня считаются подотрядом вторично водных рептилеобразных амфибий)
- "Подразделение" Stereospondyli (Упрощённые кости хребта с только одним intercentrum и дужка позвонка, до сих пор признаются полноправной группой)
- Отряд Phyllospondyli (Маленькие, хлипкие позвонки, сегодня считаются собранием головастиков и педоморфных форм)
- Отряд Lepospondyli (Позвонки в форме песочных часов или цилиндрической формы, с середины Каменноугольного до середины Пермского периода, филогенетика неясна)
- Отряд Adelospondyli (Позвонки цилиндрической формы с коническими впадинами на каждом конце, встречающимися в середине, сейчас их относят к Лептоспондильным)
- Отряд Gymnophiona (Сохранившийся таксон)
- Отряд Urodela (Сохранившийся таксон)
- Отряд Anura (Сохранившийся таксон)
Традиционная классификация
[edit]Традиционная классификация была впервые введена Säve-Söderbergh в 1930е годы. Он считал, что Amphibia были бифелетичны и что саламандры и беспозвоночные амфибии развились из рыб независимо[53]. Эти взгляды разделялись немногими, но его схема взаимоотношений Лептомпондильных и Темноспондильных была взята за основу Ромером и использовалась в дальнейших исследованиях[30], а также с небольшими вариациями и другими авторами[70] Daly 1973,[71] Carroll 1988[72] и Hildebrand & Goslow 2001.[73] Ниже представлена классификация из работы Romer & Parson, 1985:[2].
- Подкласс Labyrinthodontia
- Отряд Ichthyostegalia (примитивные предки, e.g., Ichthyostega— с середины до конца Девона).
- Отряд Temnospondyli (Поздний Девон и несколько позже, e.g., Eryops, возможные предки современных амфибий)
- Отряд Anthracosauria (Каменноугольный и Пермский периоды, e.g., Seymouria, предки ранних рептилий)
- Подкласс Lepospondyli (Каменноугольный и Пермский периоды, e.g., Diplocaulus, малая группа, возможно, предки современных амфибий)
- Подкласс Lissamphibia (от Пермского периода до настоящего времени)
- Отряд Gymnophiona (дошли до нас)
- Отряд Urodela (дошли до нас)
- Отряд Anura (дошли до нас)
Филогенетическая классификация
[edit]Лабиринтодонты выпали из фавора в таксономических классификациях последнего времени, так как она является парафилетической: группа не включает всех потомков своего общего предка. Различные группы, традиционно помещаемые в Labyrinthodontia альтернативно классифицируют как тетрапод вершинной группы, основных тетраподов, не-амниотических Reptiliomorpha и монофилетических (либо парафилетических) Темноспондильных, согласно различным кладам. Это отражает акцент современной кладистики на выяснении родословной и предков-потомков. Тем не менее, имя это ассоциируется с ранними амфибийными тетраподами,[73] и понимается также как отсылка к анатомическому описанию их (лабиринтодонтов) специфического зубного аппарата[74] Название используется некоторыми современными учеными для удобства[1].
Во многом синонимичное название Stegocephalia было применено ученым по имени en:Michel Laurin для всех традиционно относимых к лабиринтодонтам существ (включая их потомков), с тех пор это название традиционно применяется[4]. Существует и неформальный термин с более широким значением - en:Stem Tetrapoda, включающий все виды, стоящие к современным тетраподам ближе, чем к двоякодышащим, но за исключением вершинной группы. Эта группа включает как традиционных "лабиринтодонтов", так и более базовых тетраморфов, хотя ее общее содержание является предметом дискуссий, так как взаимосвязь и положение этих животных относительно друг друга ещё до конца не поняты[18].
Ниже представлено эволюционное древо, предложенное в работах Colbert 1969 и Caroll 1997.[70][75] Пунктирные линии обозначают отношения, относительно которых у разных авторов отсутствует консенсус.
лопастепёрая рыба |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Хорошая справка (с диаграммой), дающая представление о характеристиках и основных эволюционных трендах для приведенных выше видов дается в работе Colbert 1969 pp. 102–103, но также следует изучить работу Kent & Miller (1997), в которой представлено альтернативное классификационное древо.[33]
Сноски
[edit]- ^ a b Hall, edited by Brian K. (2007). Fins into limbs : evolution, development, and transformation ([Online-Ausg.]. ed.). Chicago: University of Chicago Press. p. 334. ISBN 0226313379.
{{cite book}}
:|first=
has generic name (help) - ^ a b c d e f g h i Parsons, Alfred Sherwood Romer, Thomas S. (1986). The vertebrate body (6th ed. ed.). Philadelphia: Saunders College Pub. ISBN 978-0-03-910754-3.
{{cite book}}
:|edition=
has extra text (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Clack, J. A. (2007): Devonian climate change, breathing, and the origin of the tetrapod stem group. Integrative and Comparative Biology, PDF doi:10.1093/icb/icm055
- ^ a b Laurin M. (1998): The importance of global parsimony and historical bias in understanding tetrapod evolution. Part I-systematics, middle ear evolution, and jaw suspension. Annales des Sciences Naturelles, Zoologie, Paris, 13e Série 19: pp 1–42.
- ^ a b Clack, J. A. (2002): Gaining ground: the origin and evolution of tetrapods. Indiana University Press, Bloomington, Indiana. 369 pp
- ^ a b c d e Janis, C.M.; Keller, J.C. (2001). "Modes of ventilation in early tetrapods: Costal aspiration as a key feature of amniotes" (PDF). Acta Palaeontologica Polonica. 46 (2): 137–170. Retrieved 11 May 2012.
- ^ Osborn, JW (December 14, 1971). "The ontogeny of tooth succession in Lacerta vivipara Jacquin (1787)". Proceedings of the Royal Society B. 179 (56): 261–289. doi:10.1098/rspb.1971.0097. PMID 4400215.
- ^ R. L. Paton, T. R. Smithson and J. A. Clack, "An amniote-like skeleton from the Early Carboniferous of Scotland", (abstract), Nature 398, 508-513 (8 April 1999)
- ^ a b White, T. & Kazlev, M. A. (2006): Temnospondyli: Overview from Palaeos website
- ^ a b c d e f g Benton, Michael J. (2004). Vertebrate palaeontology (3rd ed. ed.). Oxford: Blackwell Science. ISBN 978-0-632-05637-8.
{{cite book}}
:|edition=
has extra text (help) - ^ Laurin, M. (1996): Hearing in Stegocephalians, from the Tree of Life Web Project
- ^ Lombard, R. E. & Bolt, J. R. (1979): Evolution of the tetrapod ear: an analysis and reinterpretation. Biological Journal of the Linnean Society No 11: pp 19–76 Abstract
- ^ Gordon, M.S.; Long, J.A. (2004). "The Greatest Step In Vertebrate History: A Paleobiological Review of the Fish-Tetrapod Transition" (PDF). Physiological and Biochemical Zoology. 77 (5): 700–719. doi:10.1086/425183. PMID 15547790.
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Frazetta, T.H. (1968). "Adaptive problems and possibilities in the temporal fenestration of tetrapod skulls". Journal of Morphology. 125 (2): 145–158. doi:10.1002/jmor.1051250203. PMID 4878720.
- ^ Carroll, R.L. (1 July 1969). "Problem of the origin of reptiles". Biological Reviews. 44 (3): 393–431. doi:10.1111/j.1469-185X.1969.tb01218.x.
- ^ a b Špinar, Z. V. (1952): Revision of some Morovian Discosauriscidae. Rozpravy ustrededniho Uštavu Geologickeho no 15, pp 1–160
- ^ a b Carroll, R. L. (2001): The origin and early radiation of terrestrial vertebrates. Journal of Paleontology no 75(6), pp 1202–1213 PDF
- ^ a b c Ruta, M., Jeffery, J.E. and Coates, M.I. (2003): A supertree of early tetrapods. Proceedings of the Royal Society, London, series B no 270, pp 2507–2516 doi:10.1098/rspb.2003.2524
- ^ Marjanović, David; Laurin, Michel (1 March 2013). "The origin(s) of extant amphibians: a review with emphasis on the "lepospondyl hypothesis"". Geodiversitas. 35 (1): 207–272. doi:10.5252/g2013n1a8.
- ^ a b Carroll, R. L. (1995): Problems of the phylogenetic analysis of Paleozoic choanates. Bulletin du Muséum national d'Histoire naturelle de Paris, 4ème série 17: pp 389–445. Summary
- ^ Steyer, J. S. (2000): Ontogeny and phylogeny in temnospondyls: a new method of analysis. Zoological Journal of the Linnean Society no 130, pp 449–467 PDF
- ^ a b c d Laurin, M. (1996): Phylogeny of Stegocephalians, from the Tree of Life Web Project
- ^ Foer, J. (2005): Pushing PhyloCode: What if we decide to rename every living thing on Earth?, Discovery Magazine, April issue
- ^ Clack, J. A. (1997): Ichthyostega, from the Tree of Life Web Project
- ^ Coates, M. I. & Clack, J. A. (1990): Polydactyly in the earliest known tetrapod limbs. Nature no 347, pp 66–67
- ^ Jarvik, E. (1996): The Devonian tetrapod Ichthyostega. Fossils & Strata no 40: pp 1–213
- ^ Lebedev, O.A., Coats, M.I. (2008): The postcranial skeleton of the Devonian tetrapod Tulerpeton curtum Lebedev. Zoological Journal of the Linnean Society no 114, Issue 3, pp 307–348. doi:10.1111/j.1096-3642.1995.tb00119.x abstract
- ^ Garcia W.J., Storrs, G.W. & Grebe, S.F. (2006): The Hancock County tetrapod locality: A new Mississippian (Chesterian) wetlands fauna from Western Kentucky (USA). In Grebe, S.F. & DeMichele, W.A. (eds) Wetlands through time. pp 155-167. Geological Society of America, Boulder, Colorado.
- ^ a b c R. L. Paton, R. L., Smithson, T. R. & Clack, J. A. (1999): An amniote-like skeleton from the Early Carboniferous of Scotland (abstract), Nature 398, 508–513 (8 April 1999)
- ^ a b c Romer, A. S., (1947, revised ed. 1966) Vertebrate Paleontology, University of Chicago Press, Chicago
- ^ Cox C. B., Hutchinson P. (1991). "Fishes and amphibians from the Late Permian Pedrado Fogo Formation of northern Brazil". Palaeontology. 34: 561–573.
- ^ a b c d Colbert, E. H. & Morales, M. (1990): Evolution of the Vertebrates: A history of the Backboned Animals Through Time, John Wiley & Sons Inc (4th ed., 470 pp)
- ^ a b c Kent, G. C. & Miller, L. (1997): Comparative anatomy of the vertebrates. 8th edition. Wm. C. Brown Publishers. Dubuque. 487 pages. ISBN 0-697-24378-8
- ^ White, T. & Kazlev, M. A. (2009): Lepospondyli: Overview, from Palaeos website.
- ^ a b Niedźwiedzki (2010). "Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period of Poland". Nature. 463 (7277): 43–48. doi:10.1038/nature08623. PMID 20054388.
- ^ Uppsala University (2010, January 8). Fossil footprints give land vertebrates a much longer history. ScienceDaily. Retrieved January 8, 2010, from http://www.sciencedaily.com /releases/2010/01/100107114420.htm
- ^ Beerbower, J. R., Boy, J. A., DiMichele, W. A., Gastaldo, R. A., Hook, R. & Hotton, N., Illustrations by Phillips, T. L., Scheckler, S. E., & Shear, W. A. (1992): Paleozoic terrestrial ecosystems. In: Behrensmeyer, A. K., Damuth, J. D., DiMichele, W. A., Potts, R., Sues, H. D. & Wing, S. L. (eds.) Terrestrial Ecosystems through Time, pp. 205–235. Chicago: Univ. Chicago Press summary from "Devonian Times"
- ^ Milner, A. R. (1993): Amphibian-grade Tetrapoda. In The Fossil Record vol 2, (ed. Benton, M. J.) Chapman & Hall, London, pp 665–679
- ^ Clack, J. A. (2006): Baphetidae, from the Tree of Life Web Project
- ^ Sahney, S., Benton, M.J. & Falcon-Lang, H.J. (2010). "Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica" (PDF). Geology. 38 (12): 1079–1082. doi:10.1130/G31182.1.
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Jenkins, F. A., Jr., Shubin, N. H., Gatesy, S. M., Warren, A. (2008): Gerrothorax pulcherrimus from the Upper Triassic Fleming Fjord Formation of East Greenland and a reassessment of head lifting in temnospondyl feeding. Journal of Vertebrate Paleontology No 28 (4): pp 935–950. News article with animation of skull
- ^ Steyer, J. S.; Damiani, R. (2005). "A giant brachyopoid temnospondyl from the Upper Triassic or Lower Jurassic of Lesotho". Bulletin de la Societe Geologique de France. 176 (3): 243–248. doi:10.2113/176.3.243.
- ^ Warren & al. (1991): An Early Cretaceous labyrinthodont. Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology, Volume 15, Issue 4, pp 327–332 Article from Informaworld
- ^ Panchen, A.L. (1967): Amphibia, In Harland, W.B., Holland, C.H., House, M.R., Hughes, N.F., Reynolds, A.B., Rudwick, M.j.S., Satterthwaite, G.E., Tarlo, L.B.H. & Willey, E.C. (eds.): The Fossil Record, Geological Society, London, Special Publications, vol 2, chapter 27: pp 685-694; doi:10.1144/GSL.SP.1967.002.01.46 extract
- ^ Laurin, M. & Reisz, R. R. (1997): A new perspective on tetrapod phylogeny. In Sumida, S. & Martin, K. (eds.) Amniotes Origins: Completing the Transition to Land, pp 9–59. London: Academic Press.
- ^ Anderson, J. S. (2001): The phylogenetic trunk: maximal inclusion of taxa with missing data in an analysis of the Lepospondyli (Vertebrata, Tetrapoda). Systematic Biology No 50, pp 170–193 Article as PDF
- ^ Vallin G. & Laurin, M. (2004): Cranial morphology and affinities of Microbrachis, and a reappraisal of the phylogeny and lifestyle of the first amphibians. Journal of Vertebrate Paleontology No 24: pp 56–72 Article as PDF
- ^ Panchen, A. L. & Smithson, T. R. (1988): The relationships of the earliest tetrapods. In Benton, M. J. (ed.) The Phylogeny and Classification of the Tetrapods, Volume 1: Amphibians, Reptiles, Birds, pp 1–32. Oxford: Clarendon Press.
- ^ Trueb, L. & Cloutier, R. (1991): A phylogenetic investigation of the inter- and intrarelationships of the Lissamphibia (Amphibia: Temnospondyli). In: Schultze, H-P & Trueb, L. (eds.) Origins of the higher groups of tetrapods—Controversy and Consensus, pp 223–313. Comstock Publishing Associates, Ithaca
- ^ Ahlberg, PE.; Milner, A. R. (1994). "The origin and early diversification of tetrapods". Nature. 368 (6471): 507–514. Bibcode:1994Natur.368..507A. doi:10.1038/368507a0.
- ^ a b Sigurdsen, T.; Green, D.M. (2011). "The origin of modern amphibians: a re-evaluation". Zoological Journal of the Linnean Society. 162 (2): 457–469. doi:10.1111/j.1096-3642.2010.00683.x.
- ^ a b Anderson, J. S.; Reisz, R. R.; Scott, D.; Fröbisch, N. B.; Sumida, S. S. (2008). "A stem batrachian from the Early Permian of Texas and the origin of frogs and salamanders". Nature. 453 (7194): 515–518. doi:10.1038/nature06865. PMID 18497824.
- ^ a b Säve-Söderbergh G. (1934). "Some points of view concerning the evolution of the vertebrates and the classification of this group". Arkiv för Zoologi. 26A: 1–20.
- ^ Carroll, R. L.; Holme, R. (1980). "The skull and jaw musculature as guides to the ancestry of salamanders". Zoological Journal of the Linnean Society. 68: 1–40. doi:10.1111/j.1096-3642.1980.tb01916.x.
- ^ a b Carroll R.L. (1991): The origin of reptiles. In: Schultze H.-P., Trueb L., (ed) Origins of the higher groups of tetrapods — controversy and consensus. Ithaca: Cornell University Press, pp 331-353.
- ^ a b Laurin, M. (2004). "The Evolution of Body Size, Cope's Rule and the Origin of Amniotes". Systematic Biology. 53 (4): 594–622. doi:10.1080/10635150490445706.
- ^ Klembara J. & Meszáros, S. (1992): New finds of Discosauriscus austriacus (Makowsky 1876) from the Lower Permian of Boskovice furrow (Czecho-Slovakia). Geologica Carpathica No 43: pp 305-312
- ^ a b Laurin, M. and Rize R.R. (1999): A new study of Solenodonsaurus janenschi, and a reconsideration of amniote origins and stegocephalian evolution. Canadian Journal of Earth Science, no 36 (8): pp 1239–1255 (1999) doi:10.1139/cjes-36-8-1239
- ^ Romer, A. S. (1957). "Origin of the amniote egg". The Scientific Monthly. 85: 57–63.
- ^ Carroll, R. L. (1970). "Quantitative aspects of the amphibian-reptilian transition". Forma et. Functio. 3: 165–178.
- ^ Margaret C. Brough and J. Brough (June 1, 1967). "The Genus Gephyrostegus". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 252 (776): 147–165. doi:10.1098/rstb.1967.0006. JSTOR 2416682.
- ^ Smithson, T.R.; Rolfe, W.D.I. (1990). "Westlothiana gen. nov. :naming the earliest known reptile". Scottish Journal of Geology. 26: 137–138. doi:10.1144/sjg26020137.
- ^ Falcon-Lang, H.J.; Benton, M.J.; Stimson, M. (2007). "Ecology of early reptiles inferred from Lower Pennsylvanian trackways". Journal of the Geological Society. 164 (6): 1113–1118. doi:10.1144/0016-76492007-015.
- ^ Burmeister, H. (1850): Die Labyrinthodonten aus dem Saarbrücker Steinkohlengebirge, Dritte Abtheilung: der Geschichte der Deutschen Labyrinthodonten Archegosaurus. Berlin: G. Reimer, 74 pp.
- ^ Owen, R. (1861): Palaeontology, or a Systematic Summary of Extinct Animals and their Geological Relations. Adam and Charles Black, Edinburgh, pages 1–463
- ^ a b c Watson, D. M. S. (1 January 1920). "The Structure, Evolution and Origin of the Amphibia. The "Orders' Rachitomi and Stereospondyli" (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society B. 209 (360–371): 1–73. doi:10.1098/rstb.1920.0001.
- ^ A. S. Romer (1947): Review of the Labyrinthodontia. Bulletin of the Museum of Comparative Zoology no 99 (1): pp 1–368, cited in The Paleobiology Database: Labyrinthodontia, Amphibia - Apsidospondyli [1]
- ^ Cope E. D. 1868. Synopsis of the extinct Batrachia of North America. Proceedings of The Academy of Natural Sciences of Philadelphia: pp 208–221
- ^ Case, E. C. (1946). "A Census of the determinable Genera of Stegocephalia". Transactions of the American Philosophical Society. 35 (4): 325–420. doi:10.2307/1005567.
- ^ a b :Colbert, E. H., (1969), Evolution of the Vertebrates, John Wiley & Sons Inc (2nd ed.)
- ^ Daly, E. (1973): A Lower Permian vertebrate fauna from southern Oklahoma. Journal of Paleontology no 47(3): pages 562–589
- ^ Carroll, R. L. (1988), Vertebrate Paleontology and Evolution, WH Freeman & Co.
- ^ a b Hildebrand, M. & G. E. Goslow, Jr. Principal ill. Viola Hildebrand. (2001). Analysis of vertebrate structure. New York: Wiley. p. 429. ISBN 0-471-29505-1.
{{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Buell, Donald R. Prothero ; with original illustrations by Carl (2007). Evolution : what the fossils say and why it matters. New York: Columbia University Press. p. 224. ISBN 0231139624.
{{cite book}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Carroll, R. L. (1997): Patterns and Processes of Vertebrate Evolution. Cambridge University Press, Cambridge. 464 pages