Вымершие земноводные и их происхождение от древних кистепёрых рыб. Предмет Биология класс 7 Номер урока 46 дата Реализацию данных целей мы будем осуществлять через беседу, работу с учебником и дополнительной литературой, использование электронного пособия

Образ жизни Кистеперых

Обитают в морях и океанах, где медленно перемещаются по дну благодаря плавникам. Латимерии предпочитают жить на глубине около 200 метров.

Днем латимерии живут в стаях, собираясь в большие группы. В темное время суток, они расходятся в поисках пищи и могут подплывать ближе к поверхности.

Также как их предшественники, латимерии ведут хищный образ жизни, для этого в полости рта находится множество зубов с заостренными концами. В дневное время суток они находятся в укрытиях, а после заката, выходят на охоту. Питаются латимерии разными рыбами и кальмарами. Часто сами стают пищей для крупных хищников – акул.

Особенности строения Кистеперых

К современным кистеперым рыбам относят представителей рода Латимерия.

С момента выявления латимерий, было выловлено много рыб, самые крупные из Целикантообразных достигают 2 метров в длину и весят около 100кг. После почти столетнего изучения латимерий, биологи выяснили, что растут они медленно, но продолжительность жизни довольно большая. Современные латимерии практически не отличимые от вымерших сородичей. Это объясняется тем, что они заняли в мировом океане свою нишу и не вступали в конкуренцию за место или пищу с другими животными.

Латимерии имеют сильный хвостовой и парные плавники, череп наполнен жирообразным веществом, а на головной мозг приходится только 0,0001 объема.

Из семи плавников, шесть — мощные и крепкие, имеют вид конечностей. Когда латимерия опускается на песчаное дно, она опирается на него плавниками и передвигает их как лапы.

Латимерии яйцеживородящие рыбы. Их икринки крупные: до 10см в диаметре, с массой 300г, окрашены в яркий оранжевый цвет. Вынашивают латимерии потомство примерно 13 месяцев. На свет появляются живые рыбы длиной около 30см.

Латимерия имеет зачатки легочной ткани, но она не функционирует, так как нет носовых ходов и она не способна дышать атмосферным воздухом. Наружный покров представлен чешуйками овальной формы.

Кистеперые рыбы не приспособлены к длительному пребыванию на ярком свете, в поверхностных водах.

Строение глаз современных кистеперых приспособлено к постоянному пребыванию в темноте: значительное преобладание палочек над колбочками. Сердце имеет примитивное строение — представляет собой изогнутую трубку. Характерной особенностью, что указывает на древнее строение, является артериальный конус. В пищеварительном тракте также есть древний механизм, замедляющий передвижение пищи — спиральный клапан.

Происхождение земноводных

Еще задолго до появления наземных позвоночных Землю населяли древние рыбы – кистеперые. Одна из ветвей этих кистеперых рыб, приспособляясь к наземному существованию, дала начало первичным земноводным. С переходом к жизни на суше такие кистеперые утратили жабры и стали дышать легкими, вместо плавников у них образовались пятипалые конечности, значительно усложнилась у них и система органов кровообращения.

Как об этом свидетельствует изучение ископаемых останков животных, первые земноводные, произошедшие от кистеперых рыб, появились на Земле в конце одного из периодов древней эры истории Земли – девонского периода. В следующем, каменноугольном, периоде земноводные уже отличались богатством и разнообразием видов и достигли большого распространения.

Теплый и влажный климат каменноугольного периода, отличавшегося исключительно богатым развитием наземной растительности (древовидных папоротников, хвощей и плаунов), благоприятствовал развитию земноводных. Однако высших позвоночных животных (птиц, млекопитающих) в то время на Земле еще не было.

Древние ископаемые земноводные принадлежали к вымершей группе стегоцефалов, что в переводе означает «панцирноголовые». Такое название эти животные получили оттого, что их череп снаружи был покрыт сплошным панцирем. Панцирь покрывал частично и их тело.

Многие признаки рыб, которые стегоцефалы сохранили в своей организации, служат прямым подтверждением их происхождения.

Не менее убедительным доказательством происхождения земноводных от рыб являются также черты сходства с рыбами личинок современных земноводных – головастиков: рыбообразная форма тела, наличие хвостового плавника, жаберное дыхание и т. п.

Происхождение амфибий.

Первыми амфибиями, ведущими свое происхождение от вида, близкого к костным рыбам, были ихтиостеги. У них уже были хорошо развитые плечевой и тазовый пояса, с помощью которых они управляли расчлененными передними и задними конечностями. Такие конечности вполне могли обеспечить передвижение животного по суше. Развитие амфибий в карбоне и перми было следующим:

1. Развитие прочной кожи, часто покрытой костными пластинами, предохраняющими от потери влаги в результате испарения.

2. Укрепление позвоночного столба за счет формирования цельных позвонков, которые с помощью мышц и связок образуют прочный горизонтальный ствол, поддерживающий тело.

3. Усовершенствование дыхательной системы путем образования хорошо развитых носовых ходов, которые открываются ноздрями, расположенными на дорзальной поверхности черепа.

Первые потомки ихтиостег, известных под общим названием эмболомеры, уже в раннем карбоне определились в направлении развития как будущие рептилии.

Тем временем основная ветвь амфибий (лабиринтодонты, а среди них рахитомии) развивались в направлении современных бесхвостых амфибий. Предки хвостатых земноводных (тритонов, саламандр, протеев) происходят от небольшой ветви лепоспондилов. Дивергировавшей очень рано от ихтиостегов.

Появление высших позвоночных рептилий и птиц.

В карбоне произошел ряд крупнейших ароморфозов в эволюции наземных позвоночных – животные приобрели ряд приспособлений к развитию яйца вне водной среды. Первыми животными, у которых выработались такие приспособления, были рептилии. Благодаря появлению яиц с зародышевыми оболочками отпала необходимость в личиночной стадии в процессе онтогенеза. Все зародышевые структуры заключены в скорлупу, достаточно прочную, чтобы защищать содержимое яйца, и в то же время достаточно пористую для того, чтобы обеспечить доступ кислорода в яйце и выделение из него углекислого газа. Превращение одной из древнейших лабиринтообразных амфибий (эмболомеры) в рептилий (котилозавров) произошло в конце пермского периода. На первом этапе дивергенции потомки Котилозавров образовали пять классов. Особенно интересны три: Диапсида, Анапсида, Синапсида.

Диапсида были преуспевающей ветвью рептилий. Они характеризовались наличием двух задних височных ям, разделенных заглазничной и чешуйчатой костями.

В начале мезозойской эры (триас) ветвь подкласса Диапсид представлена была так называемыми архозаврами. Кульминацией эволюции этой ветви было появление динозавров. Кроме динозавров, архозавры дали начало новому классу позвоночных – птицам. Процесс возникновения птиц из рептилий не сопровождался появлением каких – либо крупных новшеств. Ныне живущие ящерицы и змеи, а также крокодилы и аллигаторы произошли от рептилий, относящихся к подклассу Диапсида.

Представители подклассов Анапсида и Синапсида занимали скромное положение. Потомками Анапсида являются черепахи. У Анапсида отсутствуют височные ямы позади глаз.

Особенности строения кистеперых рыб

Воскресшая из водных глубин древнейшая кистеперая рыба латимерия сохранилась благодаря тому, что обитает глубоко под водой, где на донной глубине в тысячу метров проводит большую часть жизни.

Взрослая особь порой может достигать длины в пять метров и веса в несколько сотен килограмм, из-за чего малоподвижна, хотя и является достаточно серьезным водным хищником, имеющим крупные и острые конического вида многочисленные зубы.

Передвигается огромная рыбина с помощью шести больших и сильных парных плавников, одного спинного плавника и мощного трехлопастного хвоста, имеющих определенную подвижность, в основании которых находится развитая мощная мускулатура. Мясистый скелет плавников имеет разветвленные кисти сегментов, напоминающие при движении кисти лап животных. Именно необычность в строении плавников и дало этим рыбам такое своеобразное название – кистеперые.

Огромная черепная коробка рыбы латимерии наполнена небольшим количеством мозга в виде жироподобного вещества,

а чешуйчатое тело покрыто костными пластинами, имеющими круглую ромбическую форму.

Такое необычное строение кистеперых рыб указывает еще и на то, что половая зрелость у этих рыб наступает достаточно поздно, когда женская особь имеет возраст более 20 лет, а процесс размножения до того редок, что происходит один раз в несколько лет.

После внутреннего оплодотворения беременность самки длится примерно 13 месяцев, где в яйцеводе развивается несколько эмбрионов в желтом мешочке. Однако самка рожает всего лишь одного небольшого детеныша размером в 33 сантиметра.В отличие от современных представителей этих рыб, древние двоякодышащие кистеперые рыбы были пресноводными и имели как жаберное, так и легочное дыхание, эта переходная форма существования давала им возможность с легкостью дышать как в воде, так и на суше.

Особенности строения кистеперых рыб позволяют им в дневное время прятаться в донных укрытиях водной среды, защищаясь от яркого солнечного дневного света, ведя малоподвижный образ жизни.

Однако в темные ночные часы эти огромные хищники охотятся на более мелких рыб и кальмаров. Сами они также могут стать жертвами более крупных обитателей водных глубин, таких как хищные акулы.Характеристика кистеперых рыб указывается на то, что растут эти древние предки земноводных кистеперые рыбы достаточно медленно, а живут достаточно долго. В наше время этот доисторический представитель рыб является полноценным обитателем мирового океана.

За все время с момента обнаружения этих рыб было выловлено немало экземпляров, сегодня их популяция составляет около пятисот особей, поэтому отлов их осуществляется только в научных целях. Люди стали беречь этих водных живых ископаемых, взяли их под охрану и внесли во всемирную Красную книгу.

Происхождение пресмыкающихся

Наряду с современными земноводными, или амфибиями, стегоцефалы положили начало и пресмыкающимся. Возникновение пресмыкающихся тесно связано с климатическими изменениями, происшедшими в конце древней эры. Климат на Земле в это время становится более сухим, пересыхают водоемы, заболоченные территории превращаются в огромные пространства суши.

Это вызвало постепенное изменение древних земноводных и возникновение от них первичных пресмыкающихся.

Класс пресмыкающихся – это первый класс настоящих наземных позвоночных.

Быстро развиваясь, пресмыкающиеся вскоре заняли господствующее положение и оттеснили земноводных на второй план.

Особенно бурное развитие пресмыкающихся имело место в следующую – среднюю эру. Именно в это время, как нам уже известно из предыдущего материала, пресмыкающиеся имели огромные размеры и были представлены самыми разнообразными видами. Они были распространены и на суше, и в воде, и в воздухе.

Ископаемые пресмыкающиеся представляют исключительный интерес. От древних пресмыкающихся позднее возникли те ветви животного мира, от которых произошли, кроме современных пресмыкающихся, также птицы и млекопитающие.

Происхождение рыб

Представители класса рыб возникли примерно 400 миллионов лет тому назад. Это наиболее низкоорганизованные позвоночные среди изучаемых нами животных. Вместе с тем в ходе длительной эволюции рыбы превосходно приспособились к жизни в водной среде. Особенного развития у них достигли органы активного движения, мускулатура, внутренний скелет, жаберный аппарат, головной мозг и органы чувств.

Существенным моментом в эволюции рыб было образование, кроме непарных, еще и парных плавников. Это сыграло чрезвычайно важную роль в последующей эволюции высших позвоночных.

От древних рыб отошла и та ветвь развития животных, которая привела к появлению наземных позвоночных.

История происхождения современной латимерии

Чем же замечательна эта современная рыба латимерия? Самые древние из наземных позвоночных – . Первыми из позвоночных на земле появились рыбы. Очевидно, среди рыб и нужно искать предков земноводных – например, лягушки.

Что нужно для того, чтобы рыба смогла жить на суше? Ей необходимы органы дыхания воздухом, и конечности, пригодные для передвижения по суше.

Их плавательный пузырь работал как легкие, но рыбы эти имели и жабры – органы дыхания под водой. Их грудные и брюшные плавники были особого строения: имели крепкие костные подпорки и очень не походили на плавники карася или уклейки, ведь опираясь на них, рыба могла ползать.Но такая кистеперая рыба больше похожа на лятимерию, ведь это одна из кистеперых рыб, а латимерия – и есть кистепер. Это не означает, что лятимерия, дожившая до наших дней, прабабушка тритонов и лягушек. Нет!

У латимерии плавательный пузырь, окостеневший, и как легкое не работает. Дышать она может только жабрами и на суше даже дня не выживает. Предка лягушек и тритонов нужно искать среди давно вымерших кистеперов, дальних родственников лятимерии, то есть лопастеперых животных.

Может они спасались от врагов, беспокоивших их в водной среде? Вряд ли. Кистеперы были хищниками и не маленькими рыбками: в среднем по метру длиной. В пресной воде в те времена у них врагов не было. Значит, была другая причина. Скорее всего, их прогнала из воды засуха.

Археоптерикс и эволюция птиц

Археоптерикс

В 1861 году интригующая окаменелость была обнаружена в юрском известняке Зольнхофен на юге Германии, источнике редких, но исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей. Ископаемое, казалось, сочетало в себе черты как птиц, так и рептилий: скелет рептилий, сопровождаемый ясным отпечатком перьев.

В то время как археоптерикс первоначально был описан как пернатая рептилия, его долгое время считали переходной формой между птицами и рептилиями, что сделало это животное одним из самых важных ископаемых, когда-либо обнаруженных. До недавнего времени это была самая ранняя из известных птиц. Недавно ученые поняли, что археоптерикс имеет большее сходство с манирапторами, группой динозавров, которая включает в себя печально известных велосирапторов из «Парка юрского периода», чем с современными птицами. Таким образом, археоптерикс обеспечивает сильную филогенетическую связь между этими двумя группами. Ископаемые птицы были обнаружены в Китае, которые даже старше археоптерикса, а другие открытия пернатых динозавров поддерживают теорию о том, что тероподы развивали перья для изоляции и терморегулирования, прежде чем птицы использовали их для полета.

Более пристальное изучение ранней истории птиц является хорошим примером концепции, согласно которой эволюция не является ни линейной, ни прогрессивной. Линия птиц беспорядочная, и проявляется множество «экспериментальных» форм. Не все достигли возможности летать, а некоторые выглядели совсем не так, как современные птицы. Например Микрораптор гуи, который, по-видимому, был летающим животным, и имел асимметричные перья полета на всех четырех конечностях, относился к дромеозавридам. Археоптерикс сам по себе не принадлежал к родословной, из которой развивались настоящие птицы (Neornithes), но был членом ныне вымерших энанциорнисовых птиц (Enantiornithes).

Untitled Document

Размножение земноводных. Земноводные — раздельнополые животные. Самцы имеют парные семенники. Сперматозоиды по мочеполовым каналам попадают в клоаку. У самок развиты крупные яичники.

Созревшие в них яйцеклетки попадают в полость тела и из нее выводятся через парные яйцеводы в клоаку. Размножение земноводных (за редким исключением) происходит весной. Пробудившись от зимнего оцепенения, они скапливаются в пресных водоемах.

К этому времени у самок в яичниках развивается икра, а у самцов в семенниках — семенная жидкость.

Бурые лягушки, например, откладывают икру на мелких, хорошо прогреваемых участках водоема.

Зеленые лягушки (озерная и прудовая) откладывают икру на большей глубине, чаще всего среди водных растений. Самцы выпускают на икру семенную жидкость. Самки тритонов помещают одиночные оплодотворенные икринки на листья или стебли водных растений.

Развитие земноводных. Личинки вылупляются из икринок примерно через неделю (у лягушек) или через две-три недели (у тритонов) после начала развития зародыша. У лягушек и других бесхвостых земноводных личинок называют головастиками.

По внешнему виду и образу жизни они больше похожи на рыб, чем на своихродителей. У них имеются наружныежабры, которые затем заменяются внутренними, органы боковой линии. Скелет личинок полностью хрящеввй, имеется хорда.

Личинки земноводных в основном растительноядные. Они питаются водорослями, соскабливая их с камней и высших водных растений. По мере роста и развития у личинок появляются конечности, развиваются легкие.

У головастиков рассасывается хвост, изменяется форма головы, и они становятся похожими на взрослых бесхвостых особей.

От начала откладывание икры до превращения личинок во взрослых животных проходит около 2—3 месяцев.

Самки большинства земноводных откладывают много икры. Однако часть ее не оплодотворяется, часть поедается различными водными животными или высыхает при обмелении водоема. Личинки тоже гибнут от различных неблагоприятных условий, служат пищей хищникам. До взрослого состояния выживает только небольшая часть потомства.

Забота о потомстве у земноводных. В местах обитания, неблагоприятных для развития потомства, у некоторых земноводных возникли различные приспособления к заботе о потомстве.

Самец жабы-пипы размазывает икру на спине самки, и икринки развиваются в образующихся ячейках кожи, богатых кровеносными сосудами. В конце своего развития маленькие пипы покидают кожу матери и ведут самостоятельный образ жизни. У жаб-повитухсамец наматывает шнуры икры на свои бедра и вынашивает их до вылупления головастиков.

Происхождение земноводных. Тесная связь с водой, большое сходство с рыбами, особенно на ранних стадиях развития, свидетельствуют о происхождении земноводных от какой-то группы древних костных рыб.

Среди современных костных рыб ближе всего по строению к предкам земноводных находятся кистеперые рыбы. Однако по строению их лопастеобразные плавники сильно отличаются от конечностей земноводных.

Первые земноводные появились около 300 млн лет назад. Из них наиболее примитивное строение имели ихтиостеги, похожие на тритонов и сохранявшие многие признаки рыб. Представители современных отрядов бесхвостых, хвостатых и безногих земноводных произошли от разных древних земноводных.

Значение земноводных. Земноводные во взрослом состоянии питаются, как правило, различными беспозвоночными животными. При этом они истребляют множество насекомых, вредящих сельскому и лесному хозяйствам или переносящих возбудителей заболеваний человека и животных.

Особо большую пользу приносят земноводные, ведущие сумеречный или ночной, образ жизни, например, жабы. Они уничтожают слизней, гусениц ночных бабочек и других вредителей растений, недоступных птицам. Сами земноводные служат пищей многим позвоночным животным, входят в состав различных цепей питания.

Ими питаются, например, ужи, цапли, аисты, утки.

Некоторые земноводные, прежде всего, лягушки, имеют большое значение как лабораторные животные. На них проводятся различные опыты по биологии и медицине. В ряде стран лягушек некоторых видов используют в пищу, и численность их из-за постоянного отлова сильно уменьшилась. Однако основная причина сокращения численности земноводных — загрязнение водоемов.

Многие земноводные внесены в Красную книгу и подлежат охране.

Происхождение птиц

Древний предок современных птиц археоптерикс (в переводе — «первокрыл»), со строением которого мы уже ознакомились, возник вследствие приспособления некоторых пресмыкающихся к полету.

Находка археоптерикса убедительно доказывает, что птицы произошли от пресмыкающихся. О родстве птиц с пресмыкающимися свидетельствуют также многие общие черты в их строении и развитии.

Изучение строения археоптериксов показывает, что первоптицы еще были плохими летунами. Только позже, в процессе эволюции, вследствие постепенного совершенствования всей организации птицы превосходно приспособились к полету.

Происхождение млекопитающих

Млекопитающие являются наивысшим классом позвоночных животных, также связанным по своему происхождению с пресмыкающимися, а именно – зверозубыми ящерами.

Древнейшие ископаемые останки млекопитающих известны с начала средней эры.

Млекопитающие отличаются многими особенностями, которые дали им возможность победить в жизненной борьбе. Такими особенностями млекопитающих являются волосяной покров, хорошо защищающий их от холода, молочные железы, а также вынашивание детенышей в утробе матери.

Свойственная млекопитающим теплокровность также дала им, как и птицам, большие преимущества в борьбе за существование. Огромное значение в прогрессивной эволюции млекопитающих имеет также значительное развитие головного мозга.

Среднюю эру, которую иногда называют «эпохой пресмыкающихся», сменила новая эра, в которой господствующее положение заняли птицы и млекопитающие.

Важнейшим этапом развития жизни на Земле является заселение суши четвероногими позвоночными (тетраподами). Сразу уточним, что с точки зрения биолога четвероногие — совсем не то, что с точки зрения обывателя. К ним относятся двуногие, такие как мы с вами, или птицы. Потому что предки людей и птиц имели четыре ноги, но две из них со временем видоизменились, преобразовавшись у одних в руки, у других — в крылья. Более того, к четвероногим относятся существа вовсе не имеющие ног: змеи и безногие ящерицы. У их предков были две пары конечностей, а потом исчезли за ненадобностью.

Практически к тетраподам относят всех позвоночных, кроме рыб и рыбообразных.

Самым известным представителем древнейших тетрапод является ихтиостега (Ichthyostega). Останки этого четвероногого, полурыбы-полутритона, в 30-х гг. XX в. были найдены в Гренландии, ее восточной части. Средняя длина животных составляла около 1,5 м. Палеонтологи выделяют по крайней мере три различных вида ихтиостег. Их возраст попадает в промежуток 360–380 млн лет. В той же местности было обнаружено еще одно девонское четвероногое, получившее имя «акантостега» (Acanthostega gunneri). Акантостега достигала в длину около 60 см, имела менее развитые, чем у ихтиостеги, конечности, но череп последней более рыбообразен. Предположительно останки имеют возраст 360 млн лет. Фрагменты скеле та четвероногого, известного под названием, нашли в Шотландии в 90-х гг. ХХ в. Размер доисторического животного оценивается в 1,5 м, а возраст — в 375 млн лет. Еще одно ископаемое такого рода — Ventastega, которая была найдена в Латвии. Ее вероятный возраст — 372 млн лет.

Продолжение статьи читайте в июльском номере журнала «Наука и техника». Электронную версию журнала можно приобрести здесь.

Новинка на нашем сайте — монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам.

Эволюция земноводных

Ихтиостега

К девонскому периоду на земле доминировали две основные группы животных: тетраподы (четвероногие наземные позвоночные) и членистоногие, в том числе паукообразные и бескрылые насекомые. Первыми тетраподами были амфибии, такие как Ихтиостега, которые также были тесно связаны с лопастопёрыми рыбами, например, представителями вымершего рода Eusthenopteron.

Ихтиостеги имели несколько особенностей, которые предварительно адаптировали их к жизни на суше: у них были конечности (с пальцами), позволяющие передвигаться по дну мелких водоемов; легкие, для газообмена; а также начало шеи

Последнее важно, поскольку земной хищник не может полагаться на поток воды, чтобы получить пищу в рот, поэтому для поимки добычи вынужден поворачивать голову. Кости в плавниках ихтиостег почти идентичны костям в конечностях ранних амфибий

Череп ихтиостеги был похож с черепом лопастопёрой рыбы Eusthenopteron, но выраженная шея отделяла тело от головы. В то время как у ихтиостеги было четыре сильных конечности, форма его задних ног подсказывает, что это животное не проводило все свое время на суше.

Общая характеристика и происхождение

Архаичные останки Кистеперых рыб найдены во всех пресных и соленых водах Земли. Отряд насчитывает 17 семейств. Размеры представителей колеблются от 7см до 5м в длину, они вели малоподвижный способ жизни. Обладали большим количеством зубов в форме конуса, поэтому предполагалось, что Кистеперые – хищники.

Из-за своеобразного строения плавников они получили свое название. Длительное пребывание на глубине и перемещение по дну плавниками обусловило развитие массивных мышц. Скелет плавника представлял собой совокупность ветвящихся сегментов, которые напоминали кисть. Так и появилось название – Кистеперые.

Отряд Кистеперые относится к классу Лопастеперые рыбы вместе с отрядом Двоякодышащих. Из двоякодышащих рыб известны только три современных вида, живущих в пресных, высыхающих на лето водоемах Австралии, экваториальной Африки и Америки. Эти рыбы приспособлены к использованию кислорода воздуха при помощи легких, которые сообщаются с пищеводом и имеют ячеистое строение.

Ископаемые кистеперые рыбы были покрыты плотным панцирем из особого типа чешуи. Поверхность такой чешуи образована сросшимися дентиновыми зубовидными образованиями. Скелет кистеперых рыб был костным. Плавательный пузырь они, по-видимому, использовали в качестве гидростатического аппарата и добавочного органа дыхания. Парные плавники кистеперых рыб приспособлены не только для плавания, но и для ползания по грунтовой поверхности.

Кости плавников некоторых кистеперых имеют большое сходство с костями пятипалой конечности позвоночных. В плавнике кистеперых рыб легко обнаруживаются гомологи плечевой, локтевой и лучевой костей, ряд лучей на конце плавника соответствует костям кисти. Палеонтологические материалы говорят о том, что пятипалая конечность развилась из плавника кистеперой рыбы в результате постепенного уменьшения числа лучей.