Тема: Происхождение и эволюция рептилий, птиц и млекопитающих

  • Вид работы: Реферат
  • Предмет: Зоология
  • Формат файла: MS Word

скачать реферат

Содержание

Введение

  1. Происхождение рептилия.
  2. Происхождение и эволюция птиц
  3. Происхождение и эволюция млекопитающих. 

 Заключение

 Литература

 Введение.

Важнейшим событием в эволюции форм живого являлся выход растений и живых существ из воды и последующее образование большого многообразия наземных растений и животных. Из них в дальнейшем и происходят высокоорганизованные формы жизни.

Переход к жизни в воздушной среде требовал многих изменений. Во-первых, вес тела здесь больше, чем в воде. Во-вторых, в воздухе не содержится питательных веществ. В-третьих, воздух сухой, он иначе, чем вода, пропускает через себя свет и звук. Кроме того, содержание кислорода в воздухе выше, чем в воде. Выход на сушу предполагал решение всех этих вопросов; выработку соответствующих приспособлений.

Ящерицы и черепахи, змеи и крокодилы, а также давно вымершие, но очень популярные динозавры – все эти своеобразные и замечательные существа представляют собой один класс животных, который называется пресмыкающиеся, или рептилии.

Около 320 миллионов лет назад, когда появились первые пресмыкающиеся, на суше господствовали насекомые и другие беспозвоночные животные. Высокий уровень организации рептилий позволял им без труда подавлять беспозвоночных конкурентов, а корма на Земле было в изобилии. Началось бурное развитие и расцвет класса пресмыкающихся. Даже те немногие окаменелости, которые находят учёные, свидетельствуют, какого потрясающего масштаба достигало их господство на Земле. Оно длилось 200 миллионов лет, и в этот период пресмыкающиеся не только освоили ресурсы суши, но и смогли, используя преимущества своей высокой организации, вернуться в воду и существенно потеснить безраздельно царствующих там рыб. Рептилии поднялись и в воздух, где до них летали только насекомые.

  1. Происхождение рептилий

В середине каменноугольного периода в древних лесах вблизи водоемов уже можно было найти первых примитивных рептилий – котилозавров, которые еще не имели признаки, выдающие их родство с земноводными. Всего в ископаемом состоянии известно 100 видов пресмыкающихся.

Самые первые из котилозавров были размером не больше современных ящериц. Они сновали между стволами деревьев, между камнями и, возможно, плавали в воде. Всюду их подстерегала опасность. Огромные хищные стегоцефалы не упускали из поля зрения проворных рептилий и не брезговали ими во время обеда. Возможно, некоторые котилозавры вели ночной образ жизни. Такой вывод ученые сделали по найденным черепам рептилий с огромными глазницами, в которых помещались большие глаза, приспособленные к ночной охоте.

Сами котилозавры ловили насекомых, которые уже широко были распространены в каменноугольном периоде. Маленькие, юркие рептилии ловко проникали в самые укромные места, где могла прятаться их добыча. Поедали они и других беспозвоночных, в том числе и моллюсков. А некоторые котилозавры употребляли в пищу растения.

Жили первые котилозавры в недосягаемых для врагов местах. Маленькие размеры позволяли им легко прятаться в самых разных укрытиях. Весьма вероятно, что они строили норки, в которых пережидали опасность, откладывали яйца и отдыхали. В таких укрытиях часто находят скелеты животных, навечно свернувшихся в своих убежищах.

Самое древнее пресмыкающееся каменноугольного периода было найдено внутри вертикально стоящего пня древнего гигантского плауна сигиллярии. Во влажном климате карбона сердцевина деревьев часто сгнивала, и поэтому их пни были пустотелыми. Вероятно, в поисках убежища или насекомых, маленькие рептилии – котилозавры, вскарабкавшись на пень, случайно проваливались внутрь него. Эта ловушка оказывалась смертельной для котилозавров, и через некоторое время они там погибали. Поднявшаяся вода заносила многометровым слоем ила пни-ловушки вместе с погибшими животными. Со временем ил окаменевал, превращая пень в каменный склеп первобытной рептилии. В таком виде дошла до нас одна из первых рептилий, получившая название хилономус.

В конце пермского периода значительная часть земноводных вымирает: теплый и влажный климат карбона и начала Перми сменяется жарким и сухим климатом конца пермского периода и триаса. Зато пресмыкающиеся легко выдержали такую перемену и постепенно стали занимать прежние места обитания земноводных, а, кроме того, осваивать новые пространства, вытесняя последних стегоцефалов.

Пионеры среди карбоновых рептилий – котилозавров – были очень маленькими по сравнению с древними земноводными. Но уже в пермском периоде это соотношение начинает меняться: крупные земноводные постепенно вымирают, крупные рептилии только появляются.

В пермском периоде возникают первые гигантские ящеры. Среди них были и котилозавры.

Некоторые гиганты перешли к водному образу жизни, но по-прежнему откладывали яйца только на суше и дышали только легкими.

По дну пермских озер бродили огромные четырехметровые котилозавры, названные щекастыми ящерами, или парейазаврами. Череп парейазавров имел широкие выросты, опущенные вниз. Они-то и напоминали щеки, что дало основание палеонтологам дать животному соответствующее название.

Море и пресные водоемы всегда привлекали позвоночных богатством и разнообразием пищи. На дне можно было найти водоросли, множество беспозвоночных животных. Толща воды была насыщена рачками, парящими медузами, многочисленными причудливыми студенистыми животными и крохотными водорослями. Словно тучи, проплывали стройные или бесформенные косяки рыб.

Для первых рептилий, вернувшихся обратно в воду, была характерна одна особенность: они могли и передвигаться по суше, и ловко плавать в воде.

Одними из первых приобрели такую «двуликость» хищные ящеры мезозавры.

Они жили около 280 миллионов лет назад в пермском периоде. По внешнему виду мезозавры напоминали небольших крокодилов. Длина их тела была не более метра. Между пальцами лап ящеры имели плавательные перепонки, помогавшие им хорошо плавать в воде и легко догонять добычу. Хвост был оснащен гребнем. С его помощью мезозавр мог без труда менять направление плавания.

Челюсти ящера были усажены многочисленными мелкими иглообразными зубами, которые вонзались, как шпаги в тело жертвы.

Подобных ящеров в конце палеозоя – начале мезозоя было очень много. Некоторые превосходили по размерам мезозавра.

Крокодилы – пресмыкающиеся, наиболее точно сохранившие облик рептилий мезозоя. Произошли крокодилы и динозавры от общих предков – текодонтов, правда, от разных их групп. Поэтому иногда крокодилов называют двоюродными братьями динозавров.

Появились первые крокодилы в триасовом периоде. Трудно усомниться в том, что на протяжении всей истории существования на Земле крокодилы всегда были свирепыми хищниками.

Многие из них отдавали предпочтение морским бассейнам, а не пресным водоемам. Одни держались у морского берега, другие, например крокодил пелагозавр, обитали в открытом море.

Настоящим колоссом среди сухопутных вымерших крокодилов был дейнозух длиной до 16 метров, известный как «Удивительный крокодил из Рио-Гранде». Он обитал вблизи озер и болот около 75 миллионов лет назад на территории штата Техас (США).

Трудно предположить, что эта история начинается не 2 – 3 миллиона лет назад, а гораздо раньше, еще в палеозое – конце пермского периода, около 260 миллионов лет назад. Первые примитивные ящерицы – палеигуана и палеоагама известны из пермских отложений Южной Африки, которая входила в тогда еще единый материк Пангею. Далее ящерицы начинают распространяться по суше.

Уже ко второй половине мезозоя появилась большая часть современных семейств рептилий. Например, древнейшие гекконы ардеозавры населяли леса Европы в конце юрского периода.

С началом мелового периода начинается новая глава в истории чешуйчатых рептилий – появляются первые змеи. Змея-пионер жила в раннем мелу на территории все той же Африки, только северной ее части. Палеонтологи назвали ее лаппаренгфис.

Прародителями змей являются древние ящерицы-вараны. Вероятно, мелкие вараны стали переходить к роющему, норному образу жизни и сильно видоизменились из-за этого. В первую очередь постепенно уменьшали конечности, пока они не исчезли совсем.

Тогда же, в начале мелового периода, обитала ящерица-пахирахис, которая напоминала возможных предков змей. Она имела змеевидное тело, и лишь одну пару конечностей. Если передние лапы отсутствовали, то задняя пара лап сохранилась, но была недоразвита. Пахирахис жил в пресных водоемах и плавал, по-змеиному изгибая тело. Задние конечности в плавании и передвижении по суше не участвовали. Но пахирахис не мог быть предком первых змей, так как жил в одно время с ними. А настоящие предки были, видимо, обитателями юрского или даже триасового периода.

Кто был предком динозавров?

В дремучих лесах пермского периода появились ничем не приметные ящеры – текодонты. Своего расцвета они достигли уже в мезозое, в триасе.

Текодонты были некрупными животными и не отличались большим разнообразием. Многие из них были похожи на современных крокодилов, например, рутинодон. Кстати, сами крокодилы являются потомками текодонтов.

Подавляющее большинство текодонтов были хищниками. Пищей им служили многочисленные звероящеры (группу рептилий называют звероящерами из-за сходства с настоящими зверями) и уже более редкие в триасовом периоде котилозавры и стегоцефалы.

Все эти рептилии вымерли к концу триасового периода. Но история их существования была отнюдь не бесславной. От текодонтов произошли крокодилы, летающие ящеры – птерозавры и цари мезозоя – динозавры. Ранее считалось, что среди текодонтов надо искать и предков птиц, но сейчас эта точка зрения поддерживается не всеми учеными.

Некоторые текодонты попытались ходить не на четырех лапах, а вставать на две и, опершись на хвост, ходить по суше. Хождение на двух ногах неплохо освоил триасовый текодонт – орнитозух.

Непосредственными предками динозавров считают не только орнитозухов, но и особую группу текодонтов, к которой относится небольшой проворный лагозух.

  1. Происхождение и эволюция птиц

Лишь в конце мела начинается быстрое развитие птиц и млекопитающих и одновременно угасание рептилий. Этому способствовали глобальные изменения на Земле (горообразовательные процессы и усиление вулканической деятельности, повышение континентального климата во многих районах и т. п.; высказывались даже предположения о влиянии космических факторов). Птицы (Aves) отделились от высоко организованных рептилий - каких-то архозавров, - видимо, в середине триаса, хотя самые древние и примитивные птицы сейчас известны лишь из отложений юрского периода (возраст около 135 млн. лет). В отложениях конца мелового периода уже обнаружены представители некоторых современных отрядов. Эволюция птиц началась, согласно традиционным представлениям, в юрском периоде. Согласно этой версии, самым древним из известных видов птиц считается археоптерикс(Archaeopteryx lithographica). Птицы в этом случае рассматриваются как специализированные представители теропод, близкие к другим оперённым динозаврам из группыманирапторов, например, дромеозавридам.

Вместе с тем, ряд авторов придерживается альтернативной версии, согласно которой первой достоверной находкой птиц является довольно спорное ископаемое протоавис из позднего триаса. Согласно этой версии, и птицы, и тероподы произошли от одной из более ранних групп групп архозавров.

В настоящее время выдвинуто несколько различных гипотез происхождения и эволюции птиц, но общепринятой филогении нет.

Текодонтная гипотеза

Эту гипотезу предложил в начале XX века Герхард Хейльман (Gerhard Heilmann), основываясь на детальном обзоре биологии птиц (включая археоптерикса) и рептилий. По его мнению, наиболее близкими родственниками птиц следует считать триасовых псевдозухий (из надотряда текодонтов). Текодонтная гипотеза была общепринятой в середине XX столетия и поддерживается сегодня рядом специалистов. Однако вплоть до настоящего времени среди псевдозухий не удалось обнаружить форм, филогенетически близких к археоптериксу или другим ранним птицам.

Гипотеза Уокера (архозавроморфная)

Уокер обосновывал в 70-х годах XX века родство археоптерикса и всех птиц с триасовыми архозаврами из подотряда сфенозухий, родственных современным крокодилам. Аргументы Уокера неоднократно критиковались, и сам автор впоследствии признал гипотезу несостоятельной.

До недавнего времени обе гипотезы постепенно теряли сторонников. Однако после открытия четырёхкрылого оперённого динозавра в Китае, предсказанного ещё Бибом в 1915 году[1] под именем «тетраптерикс» (Tertrapteryx), группа гипотез «с деревьев вниз» вновь переживает расцвет. Что любопытно, подтвердить гипотезу Биба в 1926 году пытался Хейльман, исследовавший ноги птенцов горлиц и яканы, однако его исследования были тогда восприняты с большим скепсисом.

Опубликованное в июле 2014 года в журнале Journal of Ornithology исследование позволило отнести Scansoriopteryx к древним птицам, потомкам архозавров. У Scansoriopteryx обнаружили характерные для птиц анатомические особенности: удлиненные передние конечности, кости запястий в форме полумесяца, лапы, приспособленные для сидения на ветках. Перья, расположенные на передних и задних конечностях свидетельствуют о том, что он мог планировать в воздухе, перелетая между деревьями, а это, в свою очередь означает что полет возник не «снизу вверх», когда наземные динозавры-тероподы начали летать, а «сверху вниз», когда архозавры нарастили перья, позволившие им короткое время держаться в воздухе. Факт отнесения Scansoriopteryx к птицам вновь ставит вопрос о том, что птицы не являются потомками динозавров.

  1. Происхождение и эволюция млекопитающих. 

Млекопитающие произошли от появившихся еще в верхнем карбоне тероморфных (звероподобных) рептилий, которые обладали рядом примитивных признаков: амфицельными позвонками, подвижными шейными и поясничными ребрами, малыми размерами головного мозга. В то же время их зубы сидели в альвеолах и начали дифференцироваться на резцы, клыки и коренные. У многих звероподобных рептилий имелось вторичное костное небо, а затылочный мыщелок был двух-трехраздельным; у них образовывалось двойное сочленение нижней челюсти с черепом: через сочленовную и квадратную и через зубную и чешуйчатую кости. В связи с этим зубная кость в нижней челюсти увеличивалась, а квадратная и сочленовная, наоборот, уменьшались; при этом последняя не прирастала к нижней челюсти. Тероморфные рептилии мало отличались от своих предков - обитавших во влажных биотопах котилозавров - и сохраняли многие черты организации амфибий. Этим можно объяснить наличие у млекопитающих кожи с многочисленными железами и других особенностей.

Длительное время в течение пермского и большей части триасового периодов тероморфные рептилии, образовав ряд групп растительноядных, хищных и всеядных видов, процветали в биоценозах суши и вымерли лишь в юрском периоде, не выдержав конкуренции с появившимися к тому времени прогрессивными архозаврами (см. выше происхождение рептилий). Относительно мелкие тероморфы, видимо, были оттеснены конкурентами и врагами в менее благоприятные биотопы (болота, заросли и т. п.). Жизнь в таких условиях требовала развития органов чувств и усложнения поведения, усиления общения особей. В этих группах некрупных и менее специализированных зверозубых (териодонтных) рептилий началась новая линия развития.. Важно заметить, что в разных группах тероморфных рептилий независимо друг от друга (конвергентно) развивались признаки и структуры, позднее ставшие характерными для класса млекопитающих: образование в носовой полости верхней обонятельной раковины, обеспечивавшей обогрев и увлажнение вдыхаемого воздуха; появление трехбугорчатых зубов; увеличение больших полушарий переднего мозга, образование мягких губ, открывавшее возможность сосания молока детенышами; возникновение дополнительного сочленения нижней челюсти с черепом, сопровождавшееся редукцией квадратной и сочленовной костей, и т. д. Однако предположения Г. Симпсона (1945, 1969) о полифилетическом (от разных групп тероморфных рептилий) происхождении отдельных подклассов млекопитающих не оправдались.

Можно считать доказанным, что оба подкласса млекопитающих возникли в триасовом периоде от одной исходной группы звероподобных рептилий с примитивными трехбугорчатыми зубами - хищных цинодонтов (Татаринов, 1975). К этому времени они приобрели вторичное небо, укрепившее челюстной аппарат, дифференцированную зубную систему и телосложение, напоминавшее млекопитающих (в частности, постановку парных конечностей под туловищем). Видимо, они обладали диафрагмой, разделяющей полость тела, и другими признаками млекопитающих. Известное древнейшее млекопитающее - эритротерий - было небольшим, меньше крысы. Остаются неясными пути и время дальнейшего становления и эволюции двух подклассов млекопитающих.
Верхнетриасовые млекопитающие уже делятся на две ветви (подкласса), в каждой из которых возникло двойное сочленение челюстей и неодинаково шло формирование зубной системы и становление "окклюзии" - тесного смыкания зубов верхней челюсти с нижней, увеличивающее возможность механической обработки пищи. Первая ветвь - подкласс первозвери - Prototheria известна из отложений триасового периода остатками мелких зверьков с трехвершинными коренными зубами - Triconodontia. От них произошли многобугорчатые - Multituberculata (вымерли в конце мелового периода) и однопроходные - Monotremata, представленные в настоящее время утконосом и ехиднами. Вторая ветвь - настоящие звери - Theria - дала начало подавляющему большинству современных млекопитающих (инфраклассы - сумчатые - Metatheria и плацентарные - Eutheria).
Для становления нового класса - млекопитающие - потребовалось много времени. Медленно шло и развитие головного мозга.
У тероморфных рептилий наиболее развитым отделом головного мозга был мозжечок. По этому признаку цинодонтов (как и всех звероподобных рептилий) следует называть "метэнцефалическими животными". На пути к млекопитающим шло последовательное увеличение переднего мозга. Этим млекопитающие резко отличаются от тероморфных рептилий, заслужив название телэнцефалической группы.
На протяжении двух третей своей геологической истории млекопитающие оставались мелкими, внешне напоминавшими крыс существами и не играли заметной роли в природе. Их быстрый прогресс в кайнозое, очевидно, был связан не только с последовательным накоплением многих приспособлений, приведших к становлению теплокровности и повышению энергетического уровня (энергии жизнедеятельности, по А. Н. Северцову), живорождению и выкармливанию детенышей молоком, но особенно - с развитием органов чувств, центральной нервной системы (коры больших полушарий) и гормональной системы. В совокупности это привело не .только к совершенствованию организма как целостной системы, но и обеспечило усложнение поведения. Следствием было развитие связей индивидов и образование сложных динамических группировок. Подобная "социализация" отношений в популяциях млекопитающих (как и у птиц) создала новые возможности в борьбе за существование и положение в биоценозах.
Альпийский цикл горообразования в конце мезозойской и в начале кайнозойской эры изменил лик Земли; поднялись высокие хребты, климат стал континентальнее, возросли его сезонные контрасты, на значительной части поверхности Земли похолодало. В этих условиях складывалась современная флора с господством покрытосеменных, особенно двудольных растений, а флора саговников и голосеменных беднела. Все это поставило крупных и малоплодовитых растительноядных и хищных рептилий в трудное положение, тогда как более мелкие теплокровные птицы и млекопитающие легче приспосабливались к переменам. Перейдя на питание мелкими животными и высококалорийными плодами, семенами и вегетативными частями покрытосеменных растений, они интенсивно размножались, успешно конкурируя с рептилиями. Результатом было вымирание рептилий, о котором говорилось выше; оно завершило мезозойскую эру, а широкая адаптивная радиация млекопитающих и птиц открыла кайнозойскую эру.

В юрском периоде сформировалось 6 отрядов млекопитающих, а в палеоцене (60 млн. лет назад) существовало уже не менее 16 отрядов, 9 из которых - Monotremata, Marsupialia, Insectivora, Dermoptera, Primates, Edentata, Lagomorpha, Rodentia, Carnivora - сохранились до настоящего времени. Первые сумчатые найдены в верхнемеловых отложениях Северной Америки и нижнетретичных слоях Америки и Евразии; отдельные виды живут в Америке и в наше время. Сохранение разнообразных сумчатых в Австралии объясняется тем, что она отделилась от других материков еще до расселения плацентарных. Возникшие, видимо, не позднее сумчатых, плацентарные млекопитающие в первое время развивались медленно. Но их основное преимущество - рождение более сформированных детенышей, снизившее детскую смертность, позволило почти повсеместно вытеснить сумчатых. В наше время они составляют ядро фауны млекопитающих и представлены большим разнообразием жизненных форм, занявших практически все ландшафты Земли.
Разнообразные адаптации млекопитающих способствовали освоению не только суши, но также пресных и морских водоемов, грунта, воздуха. Они обеспечили необычайно широкое по сравнению с другими позвоночными использование пищевых ресурсов - спектр питания млекопитающих разнообразнее состава кормов других наземных и водных позвоночных, что увеличивает значение млекопитающих в биосфере и их роль в жизни различных биоценозов.
Хронология эволюции хордовых животных заставляет обратить внимание на неравномерность эволюционного процесса, в котором периоды энергичного формообразования сменялись временем относительно медленных и узких адаптивных преобразований. Такое закономерное чередование А. Н. Северцов предложил обозначить как смену периодов ароморфных эволюционных изменений, приводящих к морфофизиологическим преобразованиям, поднимающим жизнедеятельность организма на более высокую энергетическую ступень (возрастание энергии жизнедеятельности) - периодами идиоадаптаций или реализации приобретенных преимуществ путем увеличения численности, широкого расселения, приспособления к местным условиям и распадения на подчиненные группы (семейства, роды, виды). Г. Осборн последний процесс назвал адаптивной радиацией. Становление и эволюция хордовых представляет собой классический пример ароморфного пути - возникновение классов - с последующим идиоадаптивным расцветом каждого из них, поочередно занимавшего господствующее положение в фауне отдельных периодов.
При эволюции позвоночных животных прогрессивно развивалось не только строение (телесная организация), но на основе развития нервной системы и деятельности усложнялись отношения индивидов и возрастало значение популяционной организации. Усложнение средств связи, передающих сложную и емкую информацию по оптическим, акустическим, химическим и другим каналам, обеспечивает эффективное размножение, упорядочивает пространственное распределение животных, улучшает ориентацию в пространстве, усиливает воздействие на окружающую среду. Подвижные группировки (семьи, стада и стаи) расширяют возможности использования природных ресурсов и повышают шансы в борьбе за существование.

Заключение

Царство животных - это яркое воплощение непрерывного эволюционного процесса, в ходе которого появилось богатейшее разнообразие живых существ.

Под эволюцией понимают необратимое историческое развитие органического мира с постепенным его усложнением. Формы животных так же менялись на Земле, как формы растений и других организмов. Доказательством этому служат находки палеонтологов. При раскопках в различных пластах земной коры находили окаменелых животных, их кости и целые скелеты, которые указывали на то, что животные тех периодов сильно отличались от современных животных. При сравнении строения различных животных выявились признаки сходства между ними, свидетельствующие об их родстве. Выявлено, что позвоночные животные имеют общий план строения, одинаковые системы органов, разной степени сложности. Таким образом, сравнительная анатомия также свидетельствует об историческом развитии животного мира.

Большое значение в изменении представлений ученых о живой природе имеет наука о зародышевом развитии животных - эмбриология. На родство и происхождение от общих предков указывает поразительное сходство ранних стадий развития зародышей хордовых животных, даже зародыша человека.

Литература

  1. Наумов Н. П., Карташев Н. Н. Зоология позвоночных. - Ч. 2. - Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие: Учебник для биолог. спец. ун-тов. - М.: Высш. школа,
  2.  http://www.zooclub.ru/wild/120129.shtml,
  3. Вологдин А.Г. Земля и жизнь/ А.Г. Вологдин. – М.: Наука, - 1976
  4. Иорданский Н.Н. Развитие жизни на Земле. – М.: Просвещение, 1981

Электронный адрес для связи admin@vseobiology.ru

© 2015-2017 https://vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую

^ Наверх