ĐỘNG VẬT BỐN CHÂN: TIẾN HÓA, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI - SINH HỌC - 2026

Bộ tứ chi (Tetrapoda trong tiếng Hy Lạp là "bốn chân") bao gồm các loài động vật có bốn chi, mặc dù một số thành viên đã mất chúng . Các đại diện hiện tại của nó là động vật lưỡng cư, cá sauropsids và động vật có vú.

Nhóm này đã tiến hóa khoảng 400 triệu năm trước, vào kỷ Devon, từ cá có vây thùy. Hồ sơ hóa thạch có một loạt các đại diện đã tuyệt chủng khai sinh ra quá trình chuyển đổi từ nước sang đất.

Nguồn: Không cung cấp tác giả có thể đọc bằng máy. Mateuszica ~ commonswiki giả định (dựa trên khiếu nại về bản quyền). , qua Wikimedia Commons

Sự thay đổi này của môi trường đã dẫn đến sự phát triển các thích nghi về vận động, hô hấp, sinh sản và điều hòa nhiệt độ là chủ yếu.

Nguồn gốc và sự tiến hóa

Theo các bằng chứng, các cá thể tứ đầu tiên xuất hiện vào cuối kỷ Devon, khoảng 400 triệu năm trước. Do đó, quá trình thực dân hóa các môi trường trên cạn xảy ra khi lục địa Pangea lớn được chia thành hai: Laurasia và Gondwana.

Các loài động vật bốn chân sớm nhất được cho là dạng sống dưới nước có thể sử dụng các chi non nớt của chúng để di chuyển trên mặt đất và di chuyển vào vùng nước nông.

Sự kiện này đánh dấu sự khởi đầu của một cuộc phóng xạ trên diện rộng, bắt nguồn từ các dạng hoàn toàn trên cạn và với các chi cung cấp đủ hỗ trợ cho phép chuyển động trên mặt đất.

Các loài tetrapod đến từ đâu?

Các thành viên của bộ bốn chân có nguồn gốc từ một dạng thủy sinh cổ đại. Mặc dù các vây của cá dường như không có liên quan chặt chẽ với các chi có khớp của động vật bốn chân, nhưng nhìn sâu hơn sẽ thấy rõ các mối quan hệ tương đồng.

Ví dụ, hóa thạch Eusthenopteron có một cánh tay được tạo thành từ xương người, tiếp theo là hai xương, bán kính và xương cánh tay. Những yếu tố này rõ ràng là tương đồng với các chi của động vật bốn chân hiện đại. Theo cách tương tự, các yếu tố dùng chung được nhận dạng trên cổ tay.

Người ta suy đoán rằng Eusthenopteron có thể văng xuống đáy môi trường nước bằng vây của nó. Tuy nhiên, nó không thể "đi bộ" như động vật lưỡng cư (suy luận này được đưa ra nhờ giải phẫu các hóa thạch).

Một hóa thạch khác, Tiktaalik, dường như phù hợp với dạng chuyển tiếp giữa cá vây thùy và cá bốn chân. Sinh vật này có thể sinh sống ở vùng nước nông.

Các chi hình thành rõ ràng trong các hóa thạch Acanthostega và Ichthyostega. Tuy nhiên, các thành viên của chi đầu tiên dường như không đủ khỏe để chống lại toàn bộ trọng lượng của con vật. Ngược lại, Ichthyostega dường như có thể di chuyển - mặc dù vụng về - trong môi trường hoàn toàn trên cạn.

Sự thích nghi với cuộc sống trên cạn

Sói xám Mexico

Sự di chuyển của các động vật bốn chân đầu tiên từ môi trường nước sang môi trường trên cạn liên quan đến một loạt các thay đổi căn bản về điều kiện mà những loài động vật này phải khai thác. Sự khác biệt giữa nước và đất là quá rõ ràng, chẳng hạn như nồng độ oxy.

Các động vật bốn chân đầu tiên phải giải quyết một loạt vấn đề, trong số đó: làm thế nào để di chuyển trong môi trường có mật độ thấp hơn? Làm thế nào để thở? Làm thế nào để sinh sản bên ngoài nước? Và cuối cùng, làm thế nào để đối phó với những biến động của môi trường không chúng có trong nước, chẳng hạn như sự thay đổi nhiệt độ?

Dưới đây, chúng tôi sẽ mô tả cách các loài động vật bốn chân giải quyết những khó khăn này, phân tích sự thích nghi cho phép chúng cư trú hiệu quả trong các hệ sinh thái trên cạn:

Chuyển động trên trái đất

Con tắc kè

Nước là một môi trường đặc cung cấp đủ hỗ trợ cho sự chuyển động. Tuy nhiên, môi trường trên cạn ít đặc hơn và cần có các cấu trúc chuyên biệt để di chuyển.

Vấn đề đầu tiên đã được giải quyết với sự phát triển của các thành viên cho phép di chuyển của động vật trên môi trường trên cạn, và điều đó đã đặt tên cho nhóm. Động vật tứ chi có bộ xương bên trong bằng xương tạo thành bốn chi được xây dựng theo kế hoạch của năm ngón tay (pentadactyly).

Bằng chứng cho thấy rằng các chi của cá bốn chân đã phát triển từ vây của cá, cùng với những sửa đổi đối với các cơ bao quanh chúng, cho phép con vật vươn lên khỏi mặt đất và đi lại hiệu quả.

Trao đổi khí

Nếu chúng ta tưởng tượng về con đường đi từ nước lên đất, vấn đề trực quan nhất là vấn đề thở. Trong môi trường trên cạn, nồng độ oxy cao hơn trong nước khoảng 20 lần.

Động vật sống dưới nước có mang hoạt động rất tốt trong môi trường nước. Tuy nhiên, trong môi trường trên cạn, các cấu trúc này sụp đổ và không thể làm trung gian trao đổi khí - bất kể lượng oxy trên trái đất dồi dào đến mức nào.

Vì lý do này, các động vật bốn chân sống có các cơ quan nội tạng chịu trách nhiệm trung gian các quá trình hô hấp. Những cơ quan này được gọi là phổi và là nơi thích nghi với cuộc sống trên cạn.

Mặt khác, một số loài lưỡng cư có thể làm trung gian trao đổi khí bằng cách sử dụng da làm cơ quan hô hấp duy nhất, rất mỏng và ẩm. Ngược lại với các bộ phận được phát triển bởi các loài bò sát, chim và động vật có vú, chúng có tác dụng bảo vệ và cho phép chúng sống trong môi trường khô ráo, ngăn ngừa khả năng bị khô.

Các loài chim và bò sát thể hiện sự thích nghi bổ sung để ngăn ngừa khô hạn. Chúng bao gồm việc tạo ra chất thải bán rắn với axit uric như chất thải nitơ. Tính năng này giúp giảm thất thoát nước.

Sinh sản

Tổ tiên, sinh sản là một hiện tượng liên quan đến môi trường nước. Trên thực tế, động vật lưỡng cư vẫn phụ thuộc vào nước để sinh sản. Trứng của chúng có giá bằng một lớp màng có thể thấm nước và sẽ nhanh chóng khô nếu tiếp xúc với môi trường khô.

Ngoài ra, trứng của động vật lưỡng cư không phát triển thành một phiên bản thu nhỏ của dạng trưởng thành. Sự phát triển xảy ra thông qua quá trình biến thái, trong đó trứng sinh ra ấu trùng, trong hầu hết các trường hợp, nó thích nghi với đời sống thủy sinh và biểu hiện mang bên ngoài.

Ngược lại, các nhóm động vật bốn chân còn lại - bò sát, chim và động vật có vú - đã tiến hóa một loạt các màng bảo vệ trứng. Sự thích nghi này giúp loại bỏ sự phụ thuộc của sinh sản vào môi trường nước. Theo cách này, các nhóm được đề cập có vòng đời hoàn toàn trên cạn (với các ngoại lệ cụ thể của chúng).

Các biến đổi môi trường

Các hệ sinh thái dưới nước tương đối ổn định về đặc điểm môi trường của chúng, đặc biệt là về nhiệt độ. Điều này không xảy ra trên trái đất, nơi nhiệt độ dao động trong ngày và quanh năm.

Các tetrapod đã giải quyết vấn đề này theo hai cách khác nhau. Các loài chim và động vật có vú phát triển đồng thời nội nhiệt. Quá trình này cho phép nhiệt độ môi trường được giữ ổn định, nhờ những cơ chế sinh lý nhất định.

Đặc điểm này cho phép các loài chim và động vật có vú định cư trong môi trường có nhiệt độ rất thấp.

Các loài bò sát và lưỡng cư đã giải quyết vấn đề theo một cách khác. Sự điều chỉnh nhiệt độ không phải là nội tại và chúng phụ thuộc vào sự thích nghi về hành vi hoặc đặc điểm để duy trì nhiệt độ thích hợp.

Đặc điểm chung

voi châu Á

Đơn vị phân loại Tetrapoda được đặc trưng bởi sự hiện diện của bốn chi, mặc dù một số thành viên của nó đã giảm bớt hoặc vắng mặt (chẳng hạn như rắn, caecilian và cá voi).

Về mặt hình thức, các cá thể chân sắt được xác định bởi sự hiện diện của quiridium, một chi cơ được xác định rõ với các ngón tay ở phần tận cùng.

Định nghĩa của nhóm này đã là chủ đề của cuộc tranh luận rộng rãi giữa các chuyên gia. Một số tác giả nghi ngờ rằng các đặc điểm "tay chân có ngón tay" là đủ để xác định tất cả các loài bốn chân.

Dưới đây chúng tôi sẽ trình bày những đặc điểm nổi bật nhất của các đại diện sống của nhóm: lưỡng cư, bò sát, chim và thú.

Phân loại học

• Superkingdom: Eukaryota.
• Vương quốc Animalia.
• Tên miền phụ: Eumetazoa.
• Superphilous: Cắt đoạn tử cung.
• Cạnh: Chordata.
• Subphylum: Vertebrata.
• Infraphylum: Gnathostomata.
• Lớp siêu cấp: Tetrapoda.

Phân loại

Trong lịch sử, các loài động vật bốn chân được phân thành bốn lớp: Lưỡng cư, Bò sát, Aves và Mammalia.

Động vật lưỡng cư

Động vật lưỡng cư là động vật có tứ chi, mặc dù chúng có thể bị mất trong một số nhóm. Da mềm và dễ thấm nước. Vòng đời của chúng bao gồm các giai đoạn ấu trùng dưới nước, và giai đoạn trưởng thành sống trong môi trường trên cạn.

Chúng có thể thở bằng phổi và một số trường hợp ngoại lệ làm như vậy qua da. Ví dụ về động vật lưỡng cư là ếch, cóc, kỳ nhông và các loài caecilian ít được biết đến hơn.

Bò sát

Các loài bò sát, giống như lưỡng cư, thường có bốn chi, nhưng ở một số nhóm, chúng đã bị giảm hoặc mất. Da dày và chúng có vảy. Hô hấp xảy ra qua phổi. Trứng có vỏ bọc và nhờ đó, quá trình sinh sản không phụ thuộc vào nước.

Các loài bò sát bao gồm rùa, thằn lằn và các loài tương tự, rắn, tuataras, cá sấu và khủng long hiện đã tuyệt chủng.

Theo quan điểm của chủ nghĩa phủ lớp, bò sát không phải là một nhóm tự nhiên, vì chúng là loài gần giống loài bò sát. Thuật ngữ thứ hai dùng để chỉ các nhóm không chứa tất cả con cháu của tổ tiên chung gần đây nhất. Trong trường hợp của loài bò sát, nhóm bị loại ra là lớp Aves.

Chim

Đặc điểm khác biệt nhất của loài chim là biến đổi chi trên của chúng trong các cấu trúc chuyên biệt để bay. Phần bên trong được bao phủ bởi các loại lông vũ khác nhau.

Chúng có phổi là cấu trúc để trao đổi khí và chúng đã được sửa đổi để chuyến bay được hiệu quả - chúng ta hãy nhớ rằng bay là một hoạt động cực kỳ khắt khe, theo quan điểm trao đổi chất. Ngoài ra, chúng có thể điều chỉnh nhiệt độ cơ thể (thu nhiệt).

Động vật có vú

Động vật có vú bao gồm một lớp rất không đồng nhất, về hình thức và cách sống của các thành viên của nó. Chúng đã tìm cách xâm chiếm các môi trường trên cạn, dưới nước và thậm chí trên không.

Chúng được đặc trưng chủ yếu bởi sự hiện diện của các tuyến vú và lông. Hầu hết các loài động vật có vú đều có tứ chi, mặc dù ở một số nhóm, chúng bị tiêu giảm mạnh, như trường hợp các dạng sống dưới nước (động vật giáp xác).

Giống như chim, chúng là sinh vật thu nhiệt, mặc dù đặc điểm này được phát triển bởi cả hai nhóm một cách độc lập.

Phần lớn là viviparous, có nghĩa là chúng sinh ra một con non năng động chứ không phải đẻ trứng.

Người giới thiệu

1. Clack, JA (2012). Tiếp đất: nguồn gốc và sự tiến hóa của các loài tứ bội. Nhà xuất bản Đại học Indiana.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Lời mời đến sinh học. Macmillan.
3. Hall, BK (Ed.). (2012). Homology: Cơ sở phân cấp của sinh học so sánh. Báo chí Học thuật.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Nguyên lý tổng hợp của động vật học. McGraw - Hill.
5. Kardong, KV (2006). Động vật có xương sống: so sánh giải phẫu, chức năng, sự tiến hóa. McGraw-Hill.
6. Kent, M. (2000). Sinh học nâng cao. Nhà xuất bản Đại học Oxford.
7. Losos, JB (2013). Hướng dẫn của Princeton về sự tiến hóa. Nhà xuất bản Đại học Princeton.
8. Niedźwiedzki, G., Szrek, P., Narkiewicz, K., Narkiewicz, M., & Ahlberg, PE (2010). Đường mòn Tetrapod từ đầu kỷ Devon giữa của Ba Lan. Thiên nhiên, 463 (7277), 43.
9. Vitt, LJ & Caldwell, JP (2013). Herpetology: một môn sinh học giới thiệu về lưỡng cư và bò sát. Báo chí học thuật.