TETRAPODEN: EVOLUTION, EIGENSCHAFTEN, KLASSIFIKATION - BIOLOGIE - 2025

Die Tetrapoden (Tetrapoda auf Griechisch "vier Beine") umfassen die Tiere mit vier Gliedmaßen, obwohl einige Mitglieder sie verloren haben . Die derzeitigen Vertreter sind Amphibien, Sauropsiden und Säugetiere.

Diese Gruppe entwickelte sich vor rund 400 Millionen Jahren in der Devon-Zeit aus Lappenflossenfischen. Der Fossilienbestand enthält eine Reihe ausgestorbener Vertreter, die den Übergang von Wasser zu Land bewirken.

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Diese Veränderung der Umgebung führte hauptsächlich zur Entwicklung von Anpassungen für Fortbewegung, Atmung, Fortpflanzung und Temperaturregulierung.

Ursprung und Entwicklung

Den Beweisen zufolge erscheinen die ersten Tetrapoden am Ende des Devon vor etwa 400 Millionen Jahren. So kam es zur Besiedlung terrestrischer Umgebungen, als der große Pangaea-Kontinent in zwei Teile geteilt wurde: Laurasia und Gondwana.

Es wird angenommen, dass die ersten Tetrapoden aquatische Formen sind, die ihre jungen Gliedmaßen verwenden könnten, um sich auf dem Boden zu bewegen und in seichte Gewässer zu navigieren.

Dieses Ereignis markierte den Beginn einer ausgedehnten Strahlung, die vollständig terrestrische Formen hervorbrachte und Gliedmaßen aufwies, die eine ausreichende Unterstützung für die terrestrische Fortbewegung boten.

Woher kommen Tetrapoden?

Mitglieder der Tetrapoden stammten aus einer alten Wasserform. Obwohl die Flossen von Fischen nicht eng mit den Gliedmaßen von Tetrapoden verwandt zu sein scheinen, macht ein tieferer Blick die homologen Beziehungen klar.

Zum Beispiel weist das fossile Eusthenopteron einen Unterarm auf, der aus einem Humerus besteht, gefolgt von zwei Knochen, dem Radius und der Ulna. Diese Elemente sind eindeutig homolog zu den Gliedern moderner Tetrapoden. Auf die gleiche Weise werden gemeinsame Elemente am Handgelenk erkannt.

Es wird spekuliert, dass Eusthenopteron mit seinen Flossen am Boden der aquatischen Umwelt spritzen könnte. Es konnte jedoch nicht wie eine Amphibie "laufen" (diese Schlussfolgerung wird dank der Anatomie der Fossilien gezogen).

Ein anderes Fossil, Tiktaalik, scheint zwischen eine Übergangsform zwischen Lappenflossenfischen und Tetrapoden zu passen. Dieser Organismus bewohnte wahrscheinlich seichtes Wasser.

Die wohlgeformten Gliedmaßen sind in den Fossilien Acanthostega und Ichthyostega erkennbar. Mitglieder der ersten Gattung scheinen jedoch nicht stark genug zu sein, um das volle Gewicht des Tieres zu tragen. Im Gegensatz dazu scheint Ichthyostega in der Lage zu sein, sich - wenn auch ungeschickt - in völlig terrestrischen Umgebungen zu bewegen.

Anpassungen für das Leben an Land

Mexikanischer grauer Wolf

Die Bewegung der ersten Tetrapoden von einer aquatischen zu einer terrestrischen Umgebung bringt eine Reihe radikaler Änderungen in Bezug auf die Bedingungen mit sich, die diese Tiere ausnutzen mussten. Die Unterschiede zwischen Wasser und Land sind mehr als offensichtlich, wie beispielsweise die Sauerstoffkonzentration.

Die ersten Tetrapoden mussten eine Reihe von Problemen lösen, darunter: wie man sich in einer Umgebung mit geringerer Dichte bewegt, wie man atmet, wie man sich außerhalb des Wassers vermehrt und schließlich wie man mit Schwankungen in der Umgebung umgeht, die dies nicht taten Sind sie im Wasser vorhanden, z. B. Temperaturschwankungen?

Im Folgenden werden wir beschreiben, wie Tetrapoden diese Schwierigkeiten gelöst haben, und die Anpassungen analysieren, die es ihnen ermöglichten, terrestrische Ökosysteme effektiv zu besiedeln:

Fortbewegung auf Erden

Chamäleon

Wasser ist eine dichte Umgebung, die die Fortbewegung ausreichend unterstützt. Die terrestrische Umgebung ist jedoch weniger dicht und erfordert spezielle Bewegungsstrukturen.

Das erste Problem wurde mit der Entwicklung von Mitgliedern gelöst, die die Bewegung von Tieren in der terrestrischen Umgebung ermöglichten und der Gruppe den Namen gaben. Tetrapoden haben ein knöchernes Endoskelett, das vier Gliedmaßen bildet, die nach dem Plan der Pentadaktylie (fünf Finger) aufgebaut sind.

Es gibt Hinweise darauf, dass sich Tetrapodenglieder aus den Flossen von Fischen entwickelt haben, zusammen mit Veränderungen an den Muskeln, die sie umgeben, so dass sich das Tier vom Boden erheben und effizient gehen kann.

Gasaustausch

Wenn wir uns den Übergang vom Wasser zum Land vorstellen, ist das intuitivste Problem das Thema Atmung. In terrestrischen Umgebungen ist die Sauerstoffkonzentration etwa 20-mal höher als in Wasser.

Wassertiere haben Kiemen, die im Wasser sehr gut funktionieren. In terrestrischen Umgebungen kollabieren diese Strukturen jedoch und können keinen Gasaustausch vermitteln - egal wie viel Sauerstoff auf der Erde vorhanden ist.

Aus diesem Grund haben lebende Tetrapoden innere Organe, die für die Vermittlung von Atemprozessen verantwortlich sind. Diese Organe sind als Lungen bekannt und sind Anpassungen für das irdische Leben.

Einige Amphibien hingegen können den Gasaustausch vermitteln, indem sie ihre Haut als einziges Atmungsorgan verwenden, das sehr dünn und feucht ist. Im Gegensatz zu den von Reptilien, Vögeln und Säugetieren entwickelten Integumenten, die Schutz bieten und es ihnen ermöglichen, in trockenen Umgebungen zu leben, wodurch eine mögliche Austrocknung verhindert wird.

Vögel und Reptilien weisen zusätzliche Anpassungen auf, um ein Austrocknen zu verhindern. Diese bestehen aus der Herstellung von halbfesten Abfällen mit Harnsäure als Stickstoffabfall. Diese Funktion reduziert den Wasserverlust.

Reproduktion

In der Erde ist die Fortpflanzung ein Phänomen, das mit aquatischen Umgebungen zusammenhängt. Tatsächlich sind Amphibien immer noch auf Wasser angewiesen, um sich zu vermehren. Ihre Eier kosten mit einer Membran, die wasserdurchlässig ist und die bei trockener Umgebung schnell austrocknen würde.

Amphibieneier entwickeln sich auch nicht zu einer Miniaturversion der Erwachsenenform. Die Entwicklung erfolgt durch Metamorphose, bei der aus dem Ei eine Larve entsteht, die in den meisten Fällen an Wasserlebewesen angepasst ist und äußere Kiemen aufweist.

Im Gegensatz dazu haben die verbleibenden Gruppen von Tetrapoden - Reptilien, Vögel und Säugetiere - eine Reihe von Membranen entwickelt, die das Ei schützen. Diese Anpassung beseitigt die Abhängigkeit der Fortpflanzung von der aquatischen Umwelt. Auf diese Weise haben die genannten Gruppen (mit ihren spezifischen Ausnahmen) völlig terrestrische Lebenszyklen.

Umgebungsvariationen

Aquatische Ökosysteme sind hinsichtlich ihrer Umwelteigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Temperatur, relativ konstant. Dies ist auf der Erde nicht der Fall, wo die Temperaturen tagsüber und das ganze Jahr über schwanken.

Die Tetrapoden lösten dieses Problem auf zwei verschiedene Arten. Vögel und Säugetiere entwickelten konvergierend eine Endothermie. Durch diesen Prozess kann die Umgebungstemperatur dank bestimmter physiologischer Mechanismen stabil gehalten werden.

Diese Eigenschaft ermöglicht es Vögeln und Säugetieren, Umgebungen mit sehr niedrigen Temperaturen zu besiedeln.

Reptilien und Amphibien lösten das Problem auf andere Weise. Die Temperaturregulierung ist nicht intern und hängt von Verhaltens- oder ethologischen Anpassungen ab, um eine angemessene Temperatur aufrechtzuerhalten.

Allgemeine Charakteristiken

Asiatischer Elefant

Das Tetrapoda-Taxon ist durch das Vorhandensein von vier Gliedmaßen gekennzeichnet, obwohl einige seiner Mitglieder diese reduziert haben oder fehlen (wie Schlangen, Caecilians und Wale).

Formal werden Tetrapoden durch das Vorhandensein des Quiridiums definiert, eines gut definierten Muskelglieds mit Fingern im Endbereich.

Die Definition dieser Gruppe war Gegenstand einer breiten Debatte unter Experten. Einige Autoren bezweifeln, dass die Eigenschaften "Gliedmaßen mit Fingern" ausreichen, um alle Tetrapoden zu definieren.

Als nächstes werden wir die herausragendsten Merkmale der lebenden Vertreter der Gruppe beschreiben: Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere.

Taxonomie

• Superkingdom: Eukaryota.
• Animalia Königreich.
• Subkingdom: Eumetazoa.
• Superphil: Deuterostomie.
• Rand: Chordata.
• Subphylum: Wirbeltiere.
• Infraphylum: Gnathostomata.
• Superklasse: Tetrapoda.

Einstufung

In der Vergangenheit wurden Tetrapoden in vier Klassen eingeteilt: Amphibia, Reptilia, Aves und Mammalia.

Amphibien

Amphibien sind Tiere mit vier Gliedmaßen, obwohl sie in einigen Gruppen verloren gehen können. Die Haut ist weich und wasserdurchlässig. Ihr Lebenszyklus umfasst Stadien von Wasserlarven, und die adulten Stadien leben in terrestrischen Umgebungen.

Sie können durch die Lunge atmen, und einige Ausnahmen tun dies durch die Haut. Beispiele für Amphibien sind Frösche, Kröten, Salamander und die weniger bekannten Caecilians.

Reptilien

Reptilien haben wie Amphibien gewöhnlich vier Gliedmaßen, aber in einigen Gruppen sind sie reduziert oder verloren gegangen. Die Haut ist dick und sie haben Schuppen. Die Atmung erfolgt über die Lunge. Die Eier haben eine Hülle und dank dieser ist die Fortpflanzung unabhängig von Wasser.

Zu den Reptilien zählen Schildkröten, Eidechsen und dergleichen, Schlangen, Tuataras, Krokodile und die inzwischen ausgestorbenen Dinosaurier.

Reptilien sind angesichts des Cladismus keine natürliche Gruppe, da sie paraphyletisch sind. Der letztere Begriff bezieht sich auf Gruppen, die nicht alle Nachkommen des letzten gemeinsamen Vorfahren enthalten. Bei Reptilien bleibt die Aves-Klasse aus.

Vögel

Das charakteristischste Merkmal von Vögeln ist die Veränderung ihrer oberen Gliedmaßen in speziellen Strukturen für den Flug. Das Integument ist von verschiedenen Federtypen bedeckt.

Sie haben Lungen als Strukturen für den Gasaustausch und diese wurden so modifiziert, dass der Flug effizient ist. Denken Sie daran, dass der Flug aus metabolischer Sicht eine äußerst anspruchsvolle Aktivität ist. Darüber hinaus können sie ihre Körpertemperatur (Endotherme) regulieren.

Säugetiere

Säugetiere bilden eine sehr heterogene Klasse in Bezug auf Form und Lebensweise ihrer Mitglieder. Sie haben es geschafft, terrestrische, aquatische und sogar Luftumgebungen zu kolonisieren.

Sie zeichnen sich vor allem durch das Vorhandensein von Brustdrüsen und Haaren aus. Die meisten Säugetiere haben vier Gliedmaßen, obwohl sie in einigen Gruppen stark reduziert sind, wie im Fall von Wasserformen (Wale).

Wie Vögel sind sie endotherme Organismen, obwohl diese Eigenschaft von beiden Gruppen unabhängig voneinander entwickelt wurde.

Die überwiegende Mehrheit ist vivipar, was bedeutet, dass sie einen aktiven Jungen zur Welt bringen, anstatt Eier zu legen.

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