Vētra pludmalēs: agrīnie sauszemes mugurkaulnieki
Wikimedia Commons
Devona ģeoloģiskajā periodā, aptuveni pirms 375 miljoniem gadu, grupa no mugurkaulniekiem izkāpa no ūdens un uz zemes. Šis notikums — robežas šķērsošana starp jūru un cieto zemi — nozīmēja, ka mugurkaulnieki beidzot ir izdomājuši risinājumus četrām pamatproblēmām, kas saistītas ar dzīvošanu uz sauszemes. Lai ūdens mugurkaulnieks izdzīvotu uz sauszemes, dzīvnieks:
- Jāspēj izturēt ietekmi smagums
- Jāspēj elpot gaisu
- Jāsamazina ūdens zudums (izžūšana)
- Jānoregulē maņas tā, lai tās būtu piemērotas gaisam, nevis ūdenim
Kā Tetrapods veica sarežģītu pāreju uz dzīvi uz sauszemes
Izmiris tetrapods. Dr A.S. Ginters Behlijs / Wikimedia Commons
Fiziskās izmaiņas
Gravitācijas ietekme izvirza ievērojamas prasības sauszemes mugurkaulnieku skeleta struktūrai. Mugurkaulam jāspēj atbalstīt dzīvnieka iekšējie orgāni un efektīvi sadalīt svaru uz leju ekstremitātēs, kas savukārt pārnes dzīvnieka svaru uz zemi. Skeleta modifikācijas, kas bija nepieciešamas, lai to paveiktu, ietvēra katra skriemeļa stiprības palielināšanu (ļaujot tam noturēt papildu svaru), ribu pievienošanu (kas vēl vairāk sadalīja svaru un nodrošināja strukturālu atbalstu) un bloķējošu skriemeļu attīstību (ļaujot mugurkaulam). lai saglabātu nepieciešamo stāju un atsperi). Vēl viena būtiska modifikācija bija krūšu siksnas un galvaskausa atdalīšana (zivīm šie kauli ir savienoti), kas ļāva sauszemes mugurkaulniekiem absorbēt kustības laikā radušos triecienu.
Elpošana
Tiek uzskatīts, ka agrīnie sauszemes mugurkaulnieki ir radušies no zivju līnijas, kurām bija plaušas. Ja tā ir taisnība, tas nozīmē, ka spēja elpot gaisu attīstījās tajā pašā laikā, kad sauszemes mugurkaulnieki veica pirmos iebrukumus sausā augsnē. Šo radījumu lielākā problēma bija, kā atbrīvoties no liekā oglekļa dioksīda, kas rodas elpošanas laikā. Šis izaicinājums — iespējams, vēl lielākā mērā nekā skābekļa iegūšanas atrašana — veidoja agrīno sauszemes mugurkaulnieku elpošanas sistēmas.
Ūdens zudums
Strādājot ar ūdens zudums (saukta arī par izžūšanu) radīja problēmas arī agrīnajiem sauszemes mugurkaulniekiem. Ūdens zudumu caur ādu var samazināt vairākos veidos: veidojot ūdensnecaurlaidīgu ādu, izdalot vaskveida ūdensizturīgu vielu caur ādas dziedzeriem vai apdzīvojot mitrus sauszemes biotopus. Agrīnie sauszemes mugurkaulnieki izmantoja visus šos risinājumus. Daudzas no šīm radībām arī dēja olas ūdenī, lai olas nezaudētu mitrumu.
Maņu orgānu regulēšana
Pēdējais lielais izaicinājums, lai pielāgotos dzīvei uz sauszemes, bija maņu orgānu pielāgošana, kas bija paredzēta dzīvei zem ūdens. Modifikācijas acs un auss anatomijā bija nepieciešamas, lai kompensētu gaismas un skaņas caurlaidības atšķirības. Turklāt dažas sajūtas vienkārši tika zaudētas, kad mugurkaulnieki pārvietojās uz sauszemes, piemēram, sānu līniju sistēma. Ūdenī šī sistēma ļauj dzīvniekiem sajust vibrācijas, liekot tiem apzināties tuvumā esošās radības; gaisā tomēr šai sistēmai ir maza vērtība.