|
Chcesz wiedzieć więcej? Zamów dobrą książkę. Propozycje Racjonalisty: | | |
|
|
|
|
Nauka » Biologia » Ewolucjonizm
Stawonogi i kręgowce. Dwa różne przepisy na sukces. [2] Autor tekstu: Krzysztof Pochwicki
Dzięki tendencji do zmniejszania, stabilizacji liczby segmentów stawonogi
osiągnęły większą odporność szkieletu i wydajność krążenia, cechy którym
zawdzięczaj swą niebywałą plastyczność ewolucyjną. Ciało kręgowców lądowych
chronione jest rozmaicie. U płazów jest to naga skóra z licznymi gruczołami
śluzowymi, jadowymi, u gadów zrogowaciały naskórek, nieprzepuszczalny dla wody i gazów, nie posiadający gruczołów zwilżających (zrzucany okresowo podobnie jak
oskórek stawonogów, płatami u jaszczurek, w całości u węży) lub kostny pancerz.
Pochodnymi (homologami) gadziej łuski są inne, zrogowaciałe twory naskórka -
pióro ptaka, włos ssaka (sezonowa wymiana włosów nosi nazwę linienia). Jedynymi
ssakami posiadającymi pancerze z łusek wykonanych z substancji
rogowej są dwa rodzaje pangolinów- azjatyckie Manis, afrykańskie
Phataginus — liczące 7 gatunków.
„Można powiedzieć, że ruchliwość jest podstawą powodzenia zwierzęcej ewolucji."
[ 17 ]
Inne przyczyny sukcesu stawonogów to odnóża (homologi parapodiów wieloszczetów),
wieloczłonowe, łączone ruchomo stawami; tymczasem kręgowce mają kończyny
płetwiaste bądź palczaste. Odnóża działają jak układ dźwigniowy umożliwiający
wykonywanie złożonych ruchów, nieskończenie szeroki wachlarz modyfikacji odnóży
obserwowany u stawonogów wynika z ich specjalizacji funkcjonalnej. Z odnóży
rozwinęły się więc skrzela (skrzelodyszna gromada skorupiaków, szturmem
zdominowała środowiska wodne, niebywale liczne są widłonogi), swoiste płuca,
różnorodne receptory i skomplikowane narządy gębowe (in. pyszczkowe), mianowicie
filtrujące/muskoidalne, kłująco-ssące (pluskwiaki, muchówki, pchły i in.),
kłujące parzyste (np. u larwy mrówkolwa), właściwe gryzące/ortopteroidalne u rybików itp., gryząco-liżące, liżące, ssące.
Domeną owadów niewątpliwie są lądy, na świecie spotykamy tylko jeden gatunek
morskiego owada (w rejonie wysp Pacyfiku); jest to szary, długonogi pluskwiak
(samica do 2 mm długości, samce mniejsze), żywiący się planktonem. I to koniec.
Owady wykształciły bowiem system oddychania poprzez tchawki, bardzo skuteczny i wydajny na lądzie, nie zdający jednak egzaminu w głębokiej wodzie. Składa się on z sieci tchawek/cewek, są to wpuklenia oskórka rozgałęziające się drzewkowato w całym ustroju. System otwiera się na zewnątrz przetchlinkami, zwykle
posiadającymi zabezpieczenia przed przenikaniem ciał obcych oraz aparat
zamykający (istotny u owadów bytujących w wodach słodkich). Funkcyjnie układ
tchawkowy łączy cechy układów krwionośnego i oddechowego.
Od momentu wyjścia na ląd
[ 18 ]
problemem kręgowców było oddychanie tlenem atmosferycznym. Płazy dokonują
wymiany gazowej głównie przez skórę co wiąże je ze środowiskami wilgotnymi.
Wbrew utartym poglądom ich płuca pełnią raczej rolę swoistego „dopalacza"
oddechowego, jeżeli płaz osiągnie rozmiary ciała stanowiące fizjologiczny
kompromis w danym środowisku może....zrezygnować z płuc. Istnieją gatunki
bezpłucne, pospolite w wilgotnych lasach tropikalnych; w Europie są to
pieczarniki (sardyński i włoski), należące do salamander.
[ 19 ]
Nie bez przyczyny grupą, która osiągnęła swego czasu niebywały sukces (dając
jednocześnie początek ssakom i ptakom), były gady. Zresztą mimo, iż tzw. era
gadów (mezozoik) dawno przeminęła, czasy świetności tej gromady bynajmniej nie
należą do przeszłości; po prostu jej przedstawiciele są teraz mniejsi… Trwa
rozwój łuskoskórych (in. łuskonośne), czyli jaszczurek i, najmłodszych z gadów, węży.
[ 20 ]
Gady jako pierwsze zrezygnowały z oddychania skórnego dzięki
gąbczastym płucom o dużej ilości oskrzeli, z widocznym trendem do podziału na
pęcherzyki oraz klatce piersiowej funkcjonującej jako skuteczny mechanizm
przewietrzający (płazy musiały łykać powietrze). Ssaki posiadają już
asymetryczne (5 płatów) płuca o budowie organowej, złożone z pęcherzyków, pojawia się też potężny płaski mięsień — przepona (in. diafragma) -
dzielący jamę ciała na część brzuszną i piersiową.
[ 21 ]
Ewolucyjnie przepona powstała z mięśni podskrzelowych i najdziwniejszą postać
przyjęła u waleni. Jest tu głównie mięśniowa i leży skośnie na narządach jamy
brzusznej, dzięki czemu płuca sięgają daleko ku tyłowi i, prócz oddechowych,
mogą pełnić funkcje narządu hydrostatycznego.
Jednak zasadniczą trudność przy kolonizacji lądów przez kręgowce stanowiła
kwestia podpory ciała i ruchu. Obecnie wszystkie kręgowce lądowe mają cztery
kończyny, przypuszcza się, że ten plan konstrukcji mechanicznej ciała powstał
już w paleozoiku.
„(...) wgłębienia na policzkach to wszystko, co nam pozostało ze szkieletu (...)
rybich przodków. Porównanie zarodków różnych kręgowców wskazuje, że pierwsze
stadia ich rozwoju są identyczne: wszystkie, z ludzkimi włącznie, mają dużą
głowę, dwukomorowe serce, ogon i szczeliny skrzelowe. Te ostatnie przekształcają
się u współczesnych ssaków w kanały słuchowe. Historia ewolucji
naszych pięciopalczastych dłoni i stóp rozpoczęła się 370 milionów lat temu jako
część historii (...) zwierząt lądowych, kiedy to w rozwoju kręgowców nastąpiło
zadziwiające wydarzenie, mianowicie przemiana płetwy w odnóże. Wszystkie
kręgowce, także człowiek, pochodzą od tych ryb o czterech płetwach w kształcie
pagajów."
[ 22 ]
Cztery nogi okazały się rozwiązaniem idealnym dla zwierzęcia o szkielecie wewnętrznym. Główny nacisk skierowany jest do dołu, należało więc tak
przekształcić kręgosłup i związane z nim mięśnie, by zapobiec opadaniu grzbietu,
gdy zwierzę stoi. Potrzebne też były nowe mięśnie podtrzymujące głowę oraz
mięśnie w rejonie brzucha chroniące go przed pęknięciem pod ciężarem narządów
wewnętrznych. Ot, skutki rezygnacji z prawa wyporu i pozornej utraty wagi w wodzie… Reliktem wyzwań owych czasów jest latimeria, jedyna żyjąca ryba
trzonopłetwa („nowożytny" okaz gatunku złowiono w 1938 r., przetrwał w wodach
Kanału Mozambickiego w pobliżu Komorów). Intrygująca jest również kwestia
pięciopalczastości kręgowców. Ryby trzonopłetwe miały po pięć, sześć, siedem, a nawet osiem palców. Przetrwało jednak tylko pięć z ich planu budowy. Tak
naprawdę, nikt nie wie dlaczego… Ten plan ciała jest zakorzeniony bardzo
głęboko w genetycznym dziedzictwie kręgowców.
Podczas, gdy kręgowce zdecydowały się na dwie pary kończyn (niektóre, jak węże,
generalnie z nich zrezygnowały), owady zdecydowały się na trzy pary. Przodkowie
insektów dysponowali pokaźnym zbiorem odnóży, jednak redukcja okazała się
rozwiązaniem trafnym. Zarazem sześć jest najmniejszą liczbą, która pozwala
unieść ponad ziemię połowę nóg i nie przewrócić się (za: John M. Smith).
Korzyści z wodnego trybu życia na nowo odkryli przodkowie współczesnych waleni,
którzy zgodnie z zasadami konwergencji upodobnili się do ryb. W oligocenie
[ 23 ]
walenie ostatecznie zróżnicowały się na szczepy fiszbinowców (pływacze,
płetwale, wieloryby gładkoskóre) i zębowców (m.in. delfiny, narwal, morświn,
kaszalot — łącznie około 40 gatunków), razem 78 gatunków (1990 r.). Nurkują do
głębokości 1500 metrów, na czas nawet 75 minut.
U stawonogów wodnych produktem przemian metabolicznych jest amoniak, związek
silnie toksyczny, lecz dobrze rozpuszczalny. Na lądzie triumfują urykoelity
(m.in. owady, gady, ptaki) wydalające kwas moczowy, mało toksyczny, słabo
rozpuszczalny (możliwa oszczędna gospodarka wodna w biotopach skrajnie suchych).
Ssaki wraz z płazami zaliczamy do ureotelitów; tu usuwany jest mocznik;
umożliwia on większe stężenie w moczu i jest mniej toksyczny od amoniaku -
gromadzą go w płynach ustrojowych np. płazy pustynne. Wśród kręgowców grupą,
której wyraźnie nie udał się podbój mórz i oceanów, są właśnie płazy. Mankamentem
jest fakt nietolerowania przez ich organizmy soli, wszak nigdy nie piją
pobierając niezbędną wodę przez skórę. Chlubnym wyjątkiem jest żaba Rana
cyanophlyctis, gatunek azjatycki znoszący wodę o dużym stopniu zasolenia.
Ryby zapewniły sobie przewagę nad bezżuchwowcami
dzięki następującym aromorfozom (zasadniczym zmianom ewolucyjnym): utracie
ciężkiego pancerza, powstaniu szczęk i wiosłowatych płetw parzystych,
przebudowie skrzeli z typu workowatego na łukowate (najlepiej jeśli posiadają
jeszcze pokrywy, dzięki którym skrzela omywane są również w czasie
odpoczynku zwierzęcia; nie mają ich np. chrzęstnoszkieletowe rekiny), narządowi
hydrostatycznemu w postaci pęcherza pławnego (i znów nie posiadają go
chrzęstnoszkieletowe). Nie należy jednak przedstawiać rekinów, jak to się często
czyni, jako ryb z defektami. Mimo faktycznych „niedociągnięć" zdołały
wykształcić około 250 gatunków, o rozmiarach od 30 centymetrów (rekin karłowaty)
do 16 metrów (rekin wielorybi), osiągnęły pozycje szczytowe w wielu morskich
łańcuchach troficznych. Stawia się je za przykład łowcy doskonałego, perfekcja
natury jest tu tak wielka — parametry opływowego ciała, konstrukcja szczęk i oczu, receptory czucia chemicznego, skład krwi, zęby będące w rzeczywistości
łuskami plakoidalnymi — że od karbonu, na przestrzeni 300 milionów lat, ryby te
morfologicznie właściwie się nie zmieniły.
Owady jako pierwsze organizmy rozwinęły zdolność lotu aktywnego
[ 24 ], u kręgowców powtórzyły to wymarłe pterozaury
[ 25 ],
ptaki
[ 26 ]
oraz, jedyne wśród ssaków, nietoperze.
[ 27 ]
Obserwowany wśród płazów i gadów lot ślizgowy jest tylko kontrolowanym,
mniej lub bardziej, spadaniem. Ciekawym wyjątkiem są ryby latające zwane
ptaszorami, grupa obejmująca około 150 gatunków o długości ciała do 45
centymetrów (w tym rozbudowane płetwy piersiowe stanowią 2/3). Wykonują one
skoki i „lecąc" na wysokości do 10 metrów przebywają, przy silnym, sprzyjającym
wietrze, dystans rzędu 400 metrów.}
1 2 3 4 Dalej..
Przypisy: [ 17 ] P. Picq, J.P.
Digard, B. Cyrulnik, K.L. Matignon, Najpiękniejsza historia zwierząt,
Warszawa 2002, s.16. [ 18 ] W późnym dewonie, 395-345 mln lat
temu, przypuszczalnie kolonizację rozpoczęli przedstawiciele ryb trzonopłetwych. [ 19 ] Biotop jaskiń jest stabilny termicznie i cechuje go wysoka wilgotność. Zwierzę ma niski poziom metabolizmu (tym samym
nieduże potrzeby tlenowe), wymiana gazowa odbywa się bez przeszkód przez skórę. [ 20 ] Bogactwo
gatunkowe gadów jest współcześnie znacznie większe niż ssaków, w dodatku jeżeli
przyjmiemy, że ptaki to w rzeczywistości opierzone gady wówczas sukces tych
kręgowców jest bezsporny. [ 21 ] Stąd też bywa nazywany przegrodą
piersiowo-brzuszną. [ 22 ] P. Picq, J.P. Digard,
B. Cyrulnik, K.L. Matignon, op. cit., s.27. [ 24 ] Pochodzenie
owadzich skrzydeł jest zwykle pomijane. Rzadko spotykane wyjaśnienia wydają mi
się nazbyt uproszczone i optymistyczne; przykładowy cytat: „To (...) rezultat
równie prostych, jak niezwykłych genetycznych przemian. Mutacja może
przekształcić czułki w odnóża. To samo się działo ze skrzydłami owadów i członkami kręgowców lądowych. Zmutowany gen pozwolił przeistoczyć cztery
skrzydełka motyla w dwa skrzydełka muchy".
[w:] P. Picq, J.P.
Digard, B. Cyrulnik, K.L. Matignon, op. cit., s.30.
Historia
owadziego lotu wciąż skrywa wiele tajemnic, np. w 2004 r. odkryto bursztyny
dominikańskie z inkluzjami motyli świadczące o tym, że owady te mogły
fruwać już przeszło 65 mln lat temu. [ 25 ] Wśród nich
znajdowały się spektakularne, największe zwierzęta latające w dziejach życia
ziemskiego. Quezalcoatlus (Kecalkoatl)
miał przeszło 15-metrowej rozpiętości skrzydła, przy czym ważył od 15 do
45,8 kg masy (możliwe, że nawet 200 kg) [ 26 ] Posiadają m.in.
kości pneumatyczne lub spneumatyzowane, worki powietrzne, oddychanie dwufazowe
zwiększające wydatnie zużycie tlenu podczas lotu, pióra będące płaszczyzną
nośną, kończyny przednie przekształcone w skrzydła, grzebień na mostku do
którego uczepione są mięśnie skrzydeł. [ 27 ] I
odniosły olbrzymi sukces ewolucyjny! Po gryzoniach jest to najliczniejszy rząd
ssaków — około 970 gatunków, w Polsce stwierdzono 25. Co czwarty gatunek ssaka w Polsce jest nietoperzem. « Ewolucjonizm (Publikacja: 07-09-2009 )
Wszelkie prawa zastrzeżone. Prawa autorskie tego tekstu należą do autora i/lub serwisu Racjonalista.pl.
Żadna część tego tekstu nie może być przedrukowywana, reprodukowana ani wykorzystywana w jakiejkolwiek formie,
bez zgody właściciela praw autorskich. Wszelkie naruszenia praw autorskich podlegają sankcjom przewidzianym w
kodeksie karnym i ustawie o prawie autorskim i prawach pokrewnych.str. 6770 |
|