Den 300 millioner års historie med amfibieudvikling

Her er den underlige ting ved amfibieudviklingen: Du ville ikke vide det fra det lille og hurtigt aftagende befolkning af frøer, padder og salamandere, der lever i dag, men i titusinder af millioner år, der spænder over det sene Karbon og tidligt Perm perioder var amfibier de dominerende landdyr på Jorden. Nogle af disse gamle væsner opnåede krokodillignende størrelser, op til 15 fod lange (hvilket måske ikke synes så stort i dag, men var positivt enorm for 300 millioner år siden) og terroriserede mindre dyr som toppen rovdyr for deres sumpede økosystemer.

Før du går videre, er det nyttigt at definere, hvad ordet "amfibie" betyder. Amfibier adskiller sig fra andre hvirveldyr på tre hovedmåder: For det første lever nyfødte ruger under vand og indånder via gæller, som derefter forsvinder, når ungdommen gennemgår en metamorfose i dets voksne, luft-vejrtrækning form. Ungdyr og voksne kan se meget forskellige ud, som for rumpehuller og grovgroede frøer. Anden, voksne amfibier lægge deres æg i vand, hvilket markant begrænser deres mobilitet, når de koloniserer landet. Og for det tredje har huden på moderne amfibier en tendens til at være slimet snarere end krybdebånd, hvilket giver mulighed for yderligere transport af ilt til respiration.

Som det ofte er tilfældet i udviklingshistorien, er det umuligt at identificere det nøjagtige øjeblik, når det første tetrapoder, den firbenede fisk, der kravlede ud af det lave hav for 400 millioner år siden og slukede kløfter med luft med primitive lunger, blev til de første rigtige padder. Faktisk var det indtil for nylig moderigtigt at beskrive disse tetrapoder som amfibier, indtil det fandt eksperter, at de fleste tetrapoder ikke deler det fulde spektrum af amfibieegenskaber. For eksempel tre vigtige slægter fra den tidlige kulstofperiode -Eucritta, Crassigyrinus, og Greererpeton—Kan beskrives forskelligt som enten tetrapoder eller amfibier, afhængigt af hvilke funktioner, der overvejes.

Det er kun i den sene kulstofperiode, fra omkring 310 til 300 millioner år siden, at vi med komfortabel kan henvise til de første sande amfibier. På dette tidspunkt havde nogle slægter opnået relativt uhyrlige størrelser - et godt eksempel Eogyrinus ("daggryhane"), en slank, krokodillignende væsen, der målte 15 meter fra hoved til hale. Interessant nok er huden på Eogyrinus var skællende snarere end fugtig, bevis på, at de tidligste amfibier var nødvendige for at beskytte sig mod dehydrering. En anden sen kulstofholdig / tidlig permisk slægt, Eryops, var meget kortere end Eogyrinus men mere robust bygget med massive, tandstablede kæber og stærke ben.

På dette tidspunkt er det værd at bemærke en temmelig frustrerende kendsgerning om amfibieudvikling: Moderne amfibier, som teknisk er kendt som "lissamphibians", er kun fjernt beslægtede med disse tidlige monstre. Lissamphibians, der inkluderer frøer, padder, salamandere, myrer og sjældne regnormlignende amfibier kaldet "caecilianer", antages at have strålet fra en fælles forfader, der boede i den midterste permiske eller tidlige triasperiode, og det er uklart, hvilket forhold denne fælles forfader kan have haft for sent Karbon amfibier kan lide Eryops og Eogyrinus. Det er muligt, at moderne lissamphibians forgrenet sig fra det sene Carboniferous Amphibamus, men ikke alle abonnerer på denne teori.

Som en generel regel kan amfibierne i Carboniferous og Permian deles i to lejre: små og underlige udseende (lepospondyler) og store og reptilagtige (temnospondyler). Lepospondylerne var for det meste akvatiske eller semikvatiske og havde mere sandsynligt, at den slanke hud er karakteristisk for moderne padder. Nogle af disse væsner (som f.eks Ophiderpeton og Phlegethontia) lignede små slanger; andre, ligesom Microbrachis, mindede om salamandre, og nogle var simpelthen uklassificerbare. Et godt eksempel på det sidste er Diplocaulus: Denne tre fod lange lepospondyl havde en kæmpe, boomerang-formet kranium, der muligvis har fungeret som en undersøisk ror.

Dinosaur-entusiaster bør finde temnospondylerne lettere at sluge. Disse amfibier forudså den klassiske krybdyrs kropsplan Mesozoisk æra: lange kufferter, stubbe ben, store hoveder og i nogle tilfælde skællende hud, og mange af dem (som Metoposaurus og Prionosuchus) lignede store krokodiller. Sandsynligvis den mest berygtede af temnospondyl amfibierne var den imponerende navngivne Mastodonsaurus; navnet betyder "nippeltænket firben" og har intet at gøre med elefantfæderen. Mastodonsaurus havde et næsten komisk stort hoved, der tegnede sig for næsten en tredjedel af sin 20 fod lange krop.

I en god del af den permiske periode var temnospondyl-amfibierne de øverste rovdyr i jordens landmasser. Alt dette ændrede sig med udviklingen af therapsids (pattedyrlignende krybdyr) mod slutningen af ​​den permiske periode. Disse store, kvikke kødædende jagede temnospondylerne tilbage i sumpene, hvor de fleste af dem langsomt døde ud i starten af Trias periode. Der var dog et par spredte overlevende: F.eks. Den 15 fod lange Koolasuchus trivedes i Australien i den midterste kridttid, omkring hundrede millioner år efter, at dens temnospondyl-fætre på den nordlige halvkugle var udryddet.

Som nævnt ovenfor, forgrenede moderne amfibier (lissamphibians) sig fra en fælles stamfar, der boede hvor som helst fra den midterste Perm til de tidlige triasperioder. Da udviklingen af ​​denne gruppe er et spørgsmål om fortsat undersøgelse og debat, er det bedste, vi kan gøre, at identificere "tidligste" ægte frøer og salamandere med det advarsel om, at fremtidige fossile opdagelser muligvis skubber uret tilbage yderligere. Nogle eksperter hævder, at den afdøde Permian Gerobatrachus, også kendt som frogamander, var forfader til disse to grupper, men dommen er blandet.

Hvad angår forhistoriske frøer, er den bedste nuværende kandidat Triadobatrachus, eller "tredobbelt frø", som levede for omkring 250 millioner år siden, i den tidlige triasperiode. Triadobatrachus adskiller sig fra moderne frøer på nogle vigtige måder: For eksempel havde den en hale, jo bedre var der plads til dens usædvanligt stort antal ryghvirvler, og det kunne kun slynge bagbenene i stedet for at bruge dem til at udføre langdistance hopper. Men dens lighed med moderne frøer er umiskendelig. Den tidligste kendte ægte frø var den lille Vieraella i det tidlige Jurassic Sydamerika, mens den første rigtige salamander menes at have været Karaurus, en lille, slimet, storhovedet amfibie, der boede i sent Jurassic Central Asia.

Ironisk nok - i betragtning af at de udviklede sig for over 300 millioner år siden og har overlevet med forskellige voks og aftag, ind i moderne tid - amfibier er blandt de mest truede væsener på Jorden i dag. I løbet af de sidste par årtier har et forbløffende antal frø-, padde- og salamanderarter spiret mod udryddelse, skønt ingen ved nøjagtigt hvorfor. De skyldige kan omfatte forurening, global opvarmning, skovrydning, sygdom eller en kombination af disse og andre faktorer. Hvis de nuværende tendenser vedvarer, kan amfibier være den første store klassificering af hvirveldyr, der forsvinder af jordens overflade.