Paplūdimių šturmas: ankstyvieji sausumos stuburiniai gyvūnai
Wikimedia Commons
Devono geologiniu laikotarpiu, maždaug prieš 375 milijonus metų, grupė iš stuburiniai išlipo iš vandens ir ant žemės. Šis įvykis – jūros ir tvirtos žemės ribos kirtimas – reiškė, kad stuburiniai gyvūnai pagaliau sugalvojo keturių pagrindinių gyvenimo sausumoje problemų sprendimus, kad ir kokie primityvūs. Kad vandens stuburinis gyvūnas išgyventų sausumoje, gyvūnas:
- Turi sugebėti atlaikyti poveikį gravitacija
- Turi mokėti kvėpuoti oru
- Turi būti sumažintas vandens praradimas (išdžiūvimas)
- Turi sureguliuoti savo jutimus taip, kad jie tiktų orui, o ne vandeniui
Kaip tetrapodai padarė sudėtingą perėjimą prie gyvenimo sausumoje
Išnykęs tetrapodas. Daktaras A.S. Günteris Bechly / Wikimedia Commons
Fiziniai pokyčiai
Dėl gravitacijos poveikio sausumos stuburinių gyvūnų skeleto struktūrai keliami dideli reikalavimai. Stuburas turi palaikyti gyvūno vidaus organus ir efektyviai paskirstyti svorį žemyn į galūnes, kurios savo ruožtu perduoda gyvūno svorį žemei. Skeleto modifikacijos, reikalingos šiam tikslui pasiekti, apėmė kiekvieno slankstelio stiprumo padidėjimą (leisdamas išlaikyti papildomą svorį), šonkaulių pridėjimą (kurie dar labiau paskirstė svorį ir suteikė struktūrinę atramą) ir susijungiančių slankstelių vystymąsi (leidžiant stuburą). išlaikyti reikiamą laikyseną ir pavasarį). Kita svarbi modifikacija buvo krūtinės juostos ir kaukolės atskyrimas (žuvyse šie kaulai yra sujungti), o tai leido sausumos stuburiniams gyvūnams sugerti judėjimo metu patirtą šoką.
Kvėpavimas
Manoma, kad ankstyvieji sausumos stuburiniai gyvūnai atsirado iš žuvų, turinčių plaučius, linijos. Jei tai tiesa, tai reiškia, kad gebėjimas kvėpuoti oru išsivystė tuo pačiu metu, kai sausumos stuburiniai pirmą kartą veržėsi į sausą dirvą. Didesnė šių būtybių problema buvo tai, kaip atsikratyti perteklinio anglies dioksido, susidarančio kvėpuojant. Šis iššūkis – galbūt net didesnis nei deguonies pasisavinimo – suformavo ankstyvųjų sausumos stuburinių kvėpavimo sistemas.
Vandens praradimas
Susidoroti su vandens praradimas (taip pat vadinamas išdžiūvimu) ankstyviems sausumos stuburiniams gyvūnams taip pat susidūrė su iššūkiais. Vandens netekimą per odą galima sumažinti keliais būdais: ugdant vandeniui nelaidžią odą, išskiriant vaškinę vandeniui atsparią medžiagą per odoje esančias liaukas arba apgyvendinant drėgnose sausumos buveinėse. Ankstyvieji sausumos stuburiniai gyvūnai naudojo visus šiuos sprendimus. Daugelis šių būtybių kiaušinius deda į vandenį, kad kiaušiniai neprarastų drėgmės.
Jutimo organų reguliavimas
Paskutinis didelis iššūkis prisitaikant prie gyvenimo sausumoje buvo jutimo organų, skirtų gyvenimui po vandeniu, sureguliavimas. Akies ir ausies anatomijos modifikacijos buvo būtinos siekiant kompensuoti šviesos ir garso perdavimo skirtumus. Be to, kai kurie pojūčiai tiesiog buvo prarasti, kai stuburiniai gyvūnai persikėlė į žemę, pavyzdžiui, šoninių linijų sistema. Vandenyje ši sistema leidžia gyvūnams pajusti vibracijas, todėl jie suvokia netoliese esančius padarus; tačiau ore ši sistema mažai vertinga.