Около 370 миллионов лет назад произошла одна из самых значимых вех в истории жизни на Земле — выход позвоночных животных на сушу. Этот переход стал возможен благодаря эволюции ранних лопастепёрых рыб, у которых начали формироваться конечности, адаптированные к передвижению по суше. Так появились первые амфибии, сыгравшие ключевую роль в развитии наземных экосистем.
Эволюционные предпосылки выхода на сушу
В девонском периоде (419–359 млн лет назад) климат Земли был теплым и влажным, а на суше уже начали развиваться первые леса из риниофитов, плаунов и древовидных папоротников. Однако в пресных водоемах шла жесткая конкуренция за ресурсы: многие виды рыб боролись за пищу и укрытия. В это время на сцену выходят лопастепёрые рыбы (Sarcopterygii),а точнее - рипидистии (Ripidistia) - группа, к которой относятся и предки современных амфибий.
Сходства в строении скелета Ripidistia и древних амфибий - Labyrinthodontia
- Наличие крупных зубов на сошниках небных и наружных крыловидных костях;
- Сходство в «рисунке», крыши и небного свода черепа, образованного покровными костями
- Разделение нейрокраниума ( мозговая часть черепа) на 2 блока: передний (этмосфеноидный) и задний (отико-окципитальный), подвижно соединенных между собой (у амфибий лишь следы подвижности отделов черепа);
- Скелет конечностей близко соответствовал Labyrinthodontia.
Тиктаалик — промежуточное звено между рыбами и амфибиями
В 2004 году канадскими учеными были обнаружены останки самого известного животного, являющегося переходным звеном между рыбами и четвероногими (Tetrapoda). Род Tiktaalik относится к Elpistostegalia, которые в свою очередь произошли от Rhipidistia.
Tiktaalik жили около 375 млн лет назад, обладали рядом важных анатомических черт, предпосыльных для выхода на сушу. Были похожи на тетрапод (четвероногих) рисунком соединения покровных костей черепа а именно лобных костей, которые лежат впереди теменных и в упрощенной форме головы. Они имеют прямой хвост с редуцированной спинной и брюшной лопастями, а также утерянными спинным и анальным плавниками, что указывает на обитание на мелководье. Не было основной части жаберной крышки.
Ихтиостега и акантостега – первые амфибии
Следующим этапом в эволюции стали амфибии, которые уже могли передвигаться по суше. Два ярких представителя этой группы – акантостега (Acanthostega) и ихтиостега (Ichthyostega), жившие около 365 млн лет назад.
Попрежнему на эволюционной лестнице они находятся у основания тетрапод, однако, конечности их сильно отличаются от современных четвероногих: они имели до 8 пальцев, сохранили такие примитивные черты как хорошо развитые жаберные дуги и лепидотрихии ( костные лучи плавников, которые утеряны у Tetrapoda), и оставались преимущественно водными обитателями. Одной из важных особенностей Ихтиостег и Акантостег, сближающих их с современными тетраподами является наличие овального окна – отверстия, через которое стремечко сообщается с внутренним ухом.
Проблемы и вызовы жизни на суше
Выход на сушу поставил перед ранними амфибиями множество проблем, которые потребовали множество изменений в строении тела:
- создание надежной системы локомоции (конечности, осевой скелет);
- снижение массы тела (редукция сплошного чешуйного покрова);
- адаптация к воздушному дыханию, в том числе через кожный покров;
- перестройка анализаторов и обменной системы с учетом иссушающего действия, иной плотности (в том числе оптической и акустической) и высокой подвижности воздушной среды.
Несмотря на трудности, амфибии успешно заселили прибрежные территории, что стало первым шагом к освоению суши позвоночными.
Амфибии как предшественники рептилий
В конце девонского и начале карбонового периода (около 350–300 млн лет назад) ранние амфибии стали разнообразнее, появились крупные формы, такие как эриопс (Eryops) и диплокаулус (Diplocaulus). Однако их зависимость от воды оставалась серьезным ограничением.
В карбоне появилась новая группа — котилозавры, предки рептилий. Они развили амниотическое яйцо, защищенное скорлупой и серозным слоем, что позволило им размножаться вне воды. Это стало важнейшей адаптацией, которая позволила позвоночным полностью освоить сушу и со временем дать начало динозаврам.