От каких панцирных рыб произошли современные рыбы

Около 540 млн лет назад на Земле произошел так называемый «кембрийский взрыв» — период, в котором за относительно короткое время существенно увеличилось количество морских существ. Именно его ученые связывают с появлением первых панцирных рыб — прародителей современных. На пути эволюции они успели пройти множество метаморфоз.

А Вы знаете хищных рыб?
Да
60%
Нет
40%
Проголосовало: 5

Бесчелюстные

Первые рыбы представляли собой немногочисленную (около нескольких сотен видов) и беззащитную перед окружающей средой группу. Как и следует из названия, у них пока еще не сформировались челюсти, поэтому они питались при помощи всасывания и фильтрования воды с микроорганизмами.

Бесчелюстные
Яндекс картинки

Бесчелюстные панцирные рыбы были лакомой добычей для ракоскорпионов. Первым видам таких рыб ничего не оставалось, кроме как прятаться, однако со временем эволюция одарила их панцирем, покрывающим голову и часть туловища и защищающим их от нападений.

Интересный факт: некоторые ученые считают, что именно из такого панциря в дальнейшем сформировался череп, однако эта гипотеза еще не доказана.

Самой древней бесчелюстной рыбкой на Земле считается пикайя — переходное звено от беспозвоночных к позвоночным, чья длина едва достигала 5 сантиметров. Именно она и стала той, от кого произошли первые рыбы. Пикайя имела подвижное тело, и плавала, волнообразно его изгибая. Откуда взялась эта новая для того времени форма жизни — вопрос, требующий отдельной статьи, но не менее интересно то, как она изменялась дальше. А более развитой её формой можно назвать вид хайкоуихтис. Это все еще примитивный организм, который, тем не менее, имел глаза и мозг и мог собираться в стаи. Но, конечно, ни чешуи, ни защитных костных пластин у него еще не было.

Пикайя
Яндекс картинки

В настоящий момент бесчелюстных панцирных рыб принято подразделять на следующие классы:

  1.  Миксины.
  2.  Миноги.
  3.  Беспанцирные (они же бесщитковые).
  4.  Непарноноздревые (второе название: цефаласпидоморфы).
  5.  Парноноздревые (или птероспидоморфы).
  6.  Телодонты.

У этих древних панцирных рыб примечательная анатомия. Роль осевого скелета выполняет лишенная костной ткани хорда, а жаберный скелет располагается под кожей снаружи от артерий и нервной системы. На этом этапе эволюции у бесчелюстных рыб развивается всего два полукружных канала во внутреннем ухе, тогда как на следующем добавится еще один. Главными и наиболее развитыми плавниками являются хвостовой и спинные (обычно в количестве 1-2). У более поздних видов впервые развиваются настоящие зубы, которые, за неимением челюстей, свободно располагаются по всей ротовой полости. У некоторых из тех, что имеют панцирь, на нем появляются зубообразные наросты.

Характерной чертой этого вида панцирных рыб является их круглый рот, которым они могут присасываться к поверхности.

Завершением эры бесчелюстных считается конец дэвонского периода (около 350 млн лет назад), когда произошло массовое вымирание животных, а вместе с ними и большинства рассматриваемых нами видов рыб. До нашего времени сохранились только миксины и миноги. Они до сих пор имеют довольно примитивную анатомию: бесчелюстное строение головы, пузырчатые жабры, внешне-пищеварительный канал и всего один полукружный канал во внутреннем ухе. Раньше считалось, что это является следствием их паразитического образа жизни, однако современные научные теории сходятся в том, что это связано только с древним происхождением этих рыб.

Челюстноротые

Развитие челюстей у панцирных рыб ученые связывают с необходимостью не только обороняться от хищников, но и нападать первыми. Так впервые возникли и хищные виды. Однако анатомическим метаморфозам подверглись не только челюсти: появляются парные конечности и третий полукружный канал внутреннего уха. Возникают новые изменения и на клеточном уровне: нейроны покрылись миелином, а иммунная система стала более адаптивной. Челюстноротые рыбы стали быстрее передвигаться и более активно захватывать найденную пищу.

Челюстноротые
Яндекс картинки

Ученые разделяют их на следующие классы:

  1.  Плакодермы (вымерли в палеозое).
  2.  Хрящевые рыбы.
  3.  Акантоды (вымерли в палеозое).
  4.  Лучеперые рыбы.
  5.  Мясистолопастные.
  6.  Целакантообразные.
  7.  Двоякодышащие.

Первыми челюстноротыми рыбами считаются плакодермы. Это большие хищники, чьи челюсти происходят от жаберных дуг бесчелюстных, однако это предположение все еще находится на уровне гипотезы. Согласно ей, изначально только поддерживающая жабры дуга стала выполнять новую функцию: закрывать и открывать рот, чтобы поток проходящей через жабры воды стал больше. Дальше рот увеличился и расширился, поэтому для захвата, удержания и измельчения небольшой добычи потребовались развившиеся челюстные кости.

плакодермы
Яндекс картинки

Двигательная система стала более скоординированной. Теперь в нее входят парные (грудные и брюшные) плавники, выполняющие функции руля, а также непарные (спинной, хвостовой и анальный), для поддержания устойчивости тела. Перемещаются такие рыбы с помощью волнообразных движений всего тела или только одного мощного хвоста. Дифференцировалось пищеварение: желудок отдаляется от кишечника, а последний разделяется на тонкий и толстый.

Челюстноротых рыб становится все больше, увеличивается и разнообразие их видов. В зависимости от места обитания (пресная или соленая вода, глубина водоема), разнятся их размеры, цвета, форма тел и соотношение их частей. Также на это повлиял состав пищи и способ ее добывания. Происхождение разнообразных расцветок связано с межвидовыми отношениями, благодаря которым они выполняют сигнальную, маскировочную или демонстрационную функцию.

Большинство классов челюстноротых сохранилось и до настоящего времени. А в середине девонского периода наступила эра, когда начался переход от рыб к четвероногим животным.

Эволюция челюстноротых

Появление первых рыб с челюстями относится к силурийскому периоду, который начался около 443 миллионов лет назад. Наиболее распространенными были следующие их виды:

  1.  Акантоды — помимо челюстей, примечательны более крепким, чем у предшественников, позвоночником, помогавшим в маневренности движений.
  2.  Плакодермы — одни из первых рыб, чья голова была защищена костяным панцирем.
  3.  Guiyu — один из самых ранних представителей костных рыб.
  4.  Andreolepis — самый ранний представитель лучеперых.

Следующий период — девон, известный как «эпоха рыб». Именно тогда случился взрыв многообразия их видов, среди которых:

  1.  Psarolepis — общий предок кистеперых и лучеперых.
  2.  Holoptychius.
  3.  Ptyctodontida.
  4.  Petalichthyida — один из самых распространенных видов.
  5.  Laccognathus.
  6.  Диптерусы.
  7.  Cladoselache — одни из первых примитивных акул.
  8.  Coccosteus.
  9.  Bothriolepis.
  10.  Дунклеостей — крупнейшие хищники своего времени.
  11.  Titanichthys.
  12.  Materpiscis — самый древний известный представитель живородящих.
  13.  Rhizodontiformes — самое крупное пресноводное за всю историю их существования.

Отдельно стоит отметить середину девонского периода, характеризующуюся новым витком эволюции — переходу от рыб к четвероногим. Промежуточными видами стали:

  1.  Eusthenopteron.
  2.  Gogonasus — в строении его плавников обнаружены кости, которые предшествовали передним конечностям.
  3.  Panderichthys — этот вид примечателен тем, что мог некоторое время держать голову над водой.
  4.  Тиктаалик — считается переходным звеном на пути перехода от рыб к четвероногим, поскольку имеет в себе черты и тех, и других.
  5.  Акантостега — промежуточный вид между лопастеперыми и наземными.
  6.  Ихтиостега — переходная форма между рыбами и амфибиями.

Постдевонные периоды были менее богатыми на возникновение новых видов, однако и они сыграли значительную роль в процессе эволюции. Начнем с каменноугольного периода (он же карбон):

  1.  Стетакант.
  2.  Falcatus.
  3.  Orodus.
  4.  Акантоды.
Стетакант
Яндекс картинки

Наиболее важным для науки видом пермского периода можно назвать только акантодов, но больший интерес представляет его окончание — пермско-триассовое вымирание, одна из глобальнейших биокатастроф в истории нашей планеты. Восстановление после нее заняло много времени, а итогом стал триас, характеризующийся следующими видами челюстноротых рыб:

  1.  Perleidus.
  2.  Pachycormiformes.
  3.  Pholidophorus.

Триас снова завершился массовым вымиранием.

Интересный факт: ученые полагают, что многие виды не дожили до нашего времени не из-за этого, а из-за спада в темпе видообразования.

Наступил знаменитый юрский период, в котором доминировали динозавры, но и рыбам среди них нашлось место, например, таким их видам, как лидсихтис и ихтиодектиды. Но более богатым водным биоразнообразием может похвастаться следующий за ним меловой период, в котором особый интерес для исследователей представляли:

  1.  Осетровые — вид, сохранившийся до наших дней.
  2.  Enchodus.
  3.  Ксифактин.
  4.  Ptychodus.

И, наконец, завершает историю эволюции челюстноротых кайнозойский период, откуда сохранились останки последних вымерших видов — amphistium (предположительно, предок камбалообразных) и мегалодон.

Как появились кости в плавниках

Ключевым для палеонтологических исследований видом стал тиктаалик, существовавший предположительно 370 млн лет назад. Открыв его в 90-х, американский ученый Нил Шубин понял, что именно эта рыба может стать ключом к ответу на давно мучавших исследователей вопрос: «откуда взялись кости в плавниках?». Как было сказано раньше, тиктаалик сочетает в себе черты и рыб, и четвероногих, что особенно бросается в глаза при изучении его плавникового скелета.

тиктаалик
Яндекс картинки

Дело в том, что с одной стороны, в нем все еще присутствовали характерные для плавников лучи, и не было даже намека на что-либо, похожее на пальцы. С другой, в нем образовались эндохондральные кости, строение которых напоминало переход из плечевой кости в лучевую, а затем в локоть и запястье. Это дало начало серии продолжавшихся до наших дней экспериментов, в которых ученые, взяв частички ДНК, вставляли их в рыбьи версии генов и наблюдали за изменениями.

Если сформулировать результаты этих исследований кратко, не вдаваясь в генетические подробности, то звучит он так: все дело в том, как именно клетки достигают молекулярных адресов. Сами адреса те же, что и у более древних рыб, однако по их достижении некоторые из клеток начинают формироваться в кости.

Интересно проследить, как видоизменились плавники при эволюции рыб в различные виды млекопитающих. В большинстве случаев, грудные трансформировались в передние конечности (в том числе и в человеческие руки), а брюшные — в задние. В случае с птерозаврами, птицами и летучими мышами, грудные плавники стали крыльями. Так что, из-за общего предка — рыб — в строении крыльев можно найти много общего с передними конечностями животных.

выход на сушу
Яндекс картинки

Более сложным путем пошла эволюция китообразных и некоторых медведообразных, которые сперва вышли на сушу, а затем снова вернулись в воду. Из-за этого передние конечности стали ластами, а задние либо редуцировались (как у китов, дельфинов и морских свиней), либо тоже превратились в ласты (как у тюленей).

Не менее любопытным трансформациям подверглись и многие другие связанные с водой существа, такие как:

  1.  Пингвины, чьи крылья и ласты стали чем-то средним между птичьими конечностями и рыбьими плавниками.
  2.  Морские черепахи, чьи передние конечности превратились в ласты.
  3.  Морские змеи с вертикально расширенным и плоским хвостовым плавником.

Как рыбы научились дышать воздухом

Как было сказано ранее, девонский период стал знаковым в эволюции рыб, поскольку ознаменовал собой переход к четвероногим. Одним из самых важных приспособлений для этого перехода стала способность к дыханию атмосферным кислородом. Главными предпосылками к этому стали новые природные условия, благоприятствующие изменениям: более жаркий и влажный климат, чем раньше; сформировавшаяся фауна наземных беспозвоночных, годящаяся в корм; и, главное — снижение содержания кислорода в воде.

Чтобы понять, как появились рыбы с более развитым дыхательным аппаратом, стоит вернуться к уже знакомому нам тиктаалику. Дело в том, что помимо видоизмененных верхних и нижних конечностей, он обладал совершенно новой для рыб системой дыхания. В легкие нагнеталась не только вода, но и атмосферный воздух, причем, в отличие от его предков, это происходило за счет не жаберных крышек, а щечных помп. К слову, не только этот вид начал переходить к другому способу дыхания, например, кистеперая рыба пандерихтис обладала схожей системой.

пандерихтис
Яндекс картинки

Возникшие около 425 млн лет назад костные рыбы, несмотря на примитивную организацию, имели дополнительные дыхательные органы — легочные мешки. Также легочным дыханием обладали многие кистеперые рыбы. Все началось с формирования легкого и малого круга кровообращения, по которому кровь поступала к легким и возвращалась в сердце. Само сердце тоже преобразовалось — оно стало трехкамерным из-за наличия нового предсердия, в которое и поступала насыщенная кислородом кровь.

Интересна тесная связь способности дышать кислородом со способностью передвигаться на суше. Если кратко, то девон характеризовался многочисленными засухами и одновременно с этим заполнением воды растениями, что затрудняло жизнь рыбам, особенно их пресноводным видам. Недостаточно стало уметь подниматься на поверхность и заглатывать воздух, поскольку водоемы иссушались и возникла необходимость перебираться из одного в другой. Те виды, которые перешли на новый тип дыхания, но не научились передвижению по суше, погибали.

Также возникла необходимость в кожному дыханию, что затрудняла тяжелая костная чешуя. Это привело к редукции костного панциря у амфибий, но у многих их древних видов процесс завершился не полностью. Например, на черепном панцире и брюхе чешуя осталась для того, чтобы защищать тело от механических повреждений.

Как плавники стали ногами

Для ответа на этот вопрос стоит в очередной раз обратиться к знакомому нам тиктаалику и еще более подробно изучить его строение. Мы уже знаем про более развитый плавник, который может занимать несколько стабильных положений, в том числе и то, что приподнимает тело над поверхностью.

Рыбий плавниковый скелет прикреплен к поясу конечности
Яндекс картинки

Рыбий плавниковый скелет прикреплен к поясу конечности, а тот — к скелету жаберной крышки. Благодаря этому происходит синхронизация движений жаберной крышки и грудных плавников, что позволяет рыбам дышать под водой. Из за такого строения, любое движение головой будет вызывать движение и плавников. Анатомия же тиктаалика, как мы знаем, изменилась. У него редуцировались практически все кости жаберной крышки, благодаря чему он мог двигать головой более свободно и независимо. От этих костей осталось только сочленение с головой, которое начало превращаться в слуховые косточки и уходить дальше вглубь черепа. Позвоночный столб и брюхо стали более укрепленными за счет деформации ребер, которые уплотнились и стали налегать друг на друга. Соединения позвонков окостенели и ограничили подвижность позвоночника, из-за чего ходить тиктаалику стало проще, чем плавать.

многие из рыб к тому моменту научились ходить по дну на четырех плавниках, приподнимая тело над грунтом
Яндекс картинки

Но все же, его пока нельзя назвать первым полноценным земноводным существом. Более того, его даже не назовешь единственным переходным звеном, поскольку многие из рыб к тому моменту научились ходить по дну на четырех плавниках, приподнимая тело над грунтом. Но все же, тиктаалик находился ближе к завершению трансформации, чем остальные виды.

А вот первым полноценным земноводным существом стал ихтиостег. Хоть он еще с трудом передвигался по земле и вел полуводный образ жизни, палеонтологи могут с уверенностью заявлять, что плавники этого метрового существа уже превратились в полноценные лапы.

ихтиостег
Яндекс картинки

Далее, как мы знаем, произошло девонское вымирание. Многие из земноводных смогли его пережить, однако не один миллион лет потребовался для их адаптации вне водной среды. Около 330 млн лет назад конечности земноводных стали более сильными, легкие — более выносливыми, а кожа — более сухой (для удержания влаги). Кроме того, они научились откладывать яйца.

Из тысячелетия в тысячелетие видовое разнообразие живых существ непрерывно обогащалось. Появлялись рептилии и синапсиды, затем первые динозавры, млекопитающие, птицы, приматы, а затем и люди. Эволюция конечностей обрела огромное количество ветвей, каждая из которых зависела от места обитания существа и его образа жизни. Бывшие задние лапы земноводных либо редуцировались (например, у змей), либо превращались в ласты, либо становились больше и крепче, в конце концов став ногами человека, способного к прямохождению, удержанию равновесия, а в дальнейшем — и к более сложной деятельности, такой как танцы и спорт. А все начиналось с плавников.

Современное развитие рыб

В наше время больше половины позвоночных существ — более 31 тыс. видов — относятся к рыбам, и ежегодно ихтиологи открывают от 300 до 500 новых. На данный момент они подразделяются на классы, в которых два последних относятся к группе костных:

  1.  Хрящевые (цельноголовые и пластиножаберные).
  2.  Лопастеперые.
  3.  Лучеперые.

У современных рыб, в отличие от древних, развился плавательный пузырь, расположенный в полости под позвоночником и позволяющий не тонуть под тяжестью собственного тела. Кроме того, он выполняет и дыхательную функцию. Плавательный пузырь сформировался уже после появления легких и в настоящее время также связан с нервной системой и органами чувств. Еще одним отличием от предков рыб можно назвать наличие жаберных крышек, тоже тесно связанных с дыхательной функцией.

Впрочем, у хрящевых по-прежнему сохранились многие древние признаки. Кроме того, само хрящевое строение скелета указывает на то, что они меньше отличаются от своих предков, чем костные рыбы. Особенно это прослеживается в строении дыхательной системы и зубов, а также у многих представителей этого класса отсутствует чешуя. Поперечное отверстие на нижней стороне головы тоже говорит о родстве с древними рыбами.

подводный мир
Яндекс кратинки

Происхождение рыб — это один из самых захватывающих разделов биологии. За 435 миллионов лет какие-то из них практически не изменились (например, некоторые виды миног и миксин), а какие-то преобразились до неузнаваемости. Самым удивительным событием стал выход на сушу, для чего произошла глобальная трансформация дыхательной системы и превращение плавников в лапы. Многие подробности того, как появились рыбы, науке неизвестны до сих пор, но тем и интереснее продолжать открывать этот потрясающий мир.

Евгения
Евгения/ автор статьи

— Готовить — это же так просто! Главное следовать рецепту. Написано положить две чашки соли — кладешь две чашки соли!

Поделиться с друзьями
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Морепродукты и рыбы - рецепты, польза и вред
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: