Skip to main content
Global

29.3: דו-חיים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    206491

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מיומנויות לפיתוח

    • תאר את ההבדל החשוב בין מחזור החיים של דו-חיים לבין מחזורי החיים של בעלי חוליות אחרים
    • הבחין בין המאפיינים של אורודלה, אנורה ואפודה
    • תאר את ההיסטוריה האבולוציונית של דו-חיים

    דו-חיים הם טטרפודים בעלי חוליות. אמפיביה כוללת צפרדעים, סלמנדרות וקיציליאנים. המונח דו-חיים מתורגם באופן רופף מיוונית כ"חיים כפולים ", המהווה התייחסות למטמורפוזה שעוברות צפרדעים וסלמנדרות רבות ולתערובת שלהן של סביבות מימיות ויבשתיות במחזור חייהן. דו-חיים התפתחו בתקופה הדבונית והיו הטטרפודים היבשתיים המוקדמים ביותר.

    קישור ללמידה

    צפו בסדרה זו של סרטוני Animal Planet על התפתחות הטטרפודים:

    1: האבולוציה מדגים לטטרפוד המוקדם ביותר

    2: דגים לטטרפוד המוקדם ביותר

    3: גילוי מאובני קואלקנט ואקנתוסטגה

    4: מספר האצבעות על "רגליים"

    מאפייני דו-חיים

    כטטרפודים, רוב הדו-חיים מאופיינים בארבע גפיים מפותחות. מינים מסוימים של סלמנדרות וכל הקאסיליאנים חסרי גפיים מבחינה תפקודית; הגפיים שלהם שרידיות. מאפיין חשוב של דו-חיים קיימים הוא עור לח וחדיר המושג באמצעות בלוטות ריר השומרות על לחות העור; לפיכך, חילופי חמצן ופחמן דו חמצני עם הסביבה יכולים להתרחש דרכו (נשימה עורית). מאפיינים נוספים של דו-חיים כוללים שיני pedicellate - שיניים בהן מסתיידים השורש והכתר, מופרדות על ידי אזור של רקמה לא מסוידת - ופפילה דו-חיים ו papilla basilaris, מבנים של האוזן הפנימית הרגישים לתדרים מתחת ומעל 10,00 הרץ, בהתאמה. לדו-חיים יש גם אופרקולום אוריקולרי, שהוא עצם נוספת באוזן המעבירה צלילים לאוזן הפנימית. כל הדו-חיים הבוגרים הקיימים הם טורפים, ולחלק מהדו-חיים היבשתיים יש לשון דביקה המשמשת ללכידת טרף.

    אבולוציה של דו-חיים

    תיעוד המאובנים מספק עדות לטטרפודים הראשונים: מינים דו-חיים שנכחדו כעת המתוארכים לפני כמעט 400 מיליון שנה. האבולוציה של טטרפודים מדגים ייצגה שינוי משמעותי בתוכנית הגוף מאחד המתאים לאורגניזמים שנשמו ושחו במים, לאורגניזמים שנשמו אוויר ועברו ליבשה; שינויים אלה התרחשו בטווח של 50 מיליון שנה במהלך תקופת הדבון. אחד הטטרפודים המוקדמים ביותר הידועים הוא מהסוג Acanthostega. Acanthostega היה מימי; מאובנים מראים שהיו לו זימים דומים לדגים. עם זאת, היו לו גם ארבע גפיים, כאשר מבנה השלד של הגפיים נמצא בטטרפודים של ימינו, כולל דו-חיים. לכן, נהוג לחשוב שאקנתוסטגה חי במים רדודים והיה צורת ביניים בין דגי סנפיר אונה לבין טטרפודים מוקדמים ויבשתיים לחלוטין. מה שקדם לאקנתוסטגה?

    בשנת 2006, חוקרים פרסמו חדשות על גילוים של מאובן של "דג דמוי טטרפוד", Tiktaalik roseae, שנראה כצורת ביניים בין דגים בעלי סנפירים וטטרפודים בעלי גפיים (איור

    צפו במפלצות הנהר: דגים עם זרועות וידיים? לראות סרטון על מין סלמנדרה גדול במיוחד.

    אנורה: צפרדעים

    צפרדעים הן דו-חיים השייכים לסדר אנורה (איור\(\PageIndex{3}\)). אנוראנים הם בין הקבוצות המגוונות ביותר של חוליות, עם כ -5,965 מינים המופיעים בכל היבשות למעט אנטארקטיקה. לאנורנים יש תוכנית גוף המתמחה יותר לתנועה. צפרדעים בוגרות משתמשות בגפיים האחוריות שלהן כדי לקפוץ על היבשה. לצפרדעים יש מספר שינויים המאפשרים להם להימנע מטורפים, כולל עור המשמש כהסוואה. מינים רבים של צפרדעים וסלמנדרות משחררים גם כימיקלים הגנתיים מבלוטות בעור הרעילות לטורפים.

    בתצלום נראה צפרדע גדולה וירוקה בהירה היושבת על ענף.
    איור\(\PageIndex{3}\): צפרדע העץ הירוקה האוסטרלית היא טורף לילי שחי בחופות העצים ליד מקור מים.

    ביצי צפרדע מופרות חיצונית, וכמו דו-חיים אחרים, צפרדעים בדרך כלל מטילות את ביציהן בסביבות לחות. נדרשת סביבה לחה מכיוון שביצים חסרות קליפה ובכך מתייבשות במהירות בסביבות יבשות. צפרדעים מדגימות מגוון גדול של התנהגויות הוריות, כאשר מינים מסוימים מטילים ביצים רבות ומפגינים טיפול הורי מועט, למינים הנושאים ביצים וראשנים על רגליהם האחוריות או על גבם. מחזור החיים של צפרדעים, כמו דו-חיים אחרים, מורכב משני שלבים נפרדים: שלב הזחל ואחריו מטמורפוזה לשלב בוגר. שלב הזחל של צפרדע, הראשן, הוא לרוב אוכל עשב שמאכיל פילטר. לראשנים יש בדרך כלל זימים, מערכת קו לרוחב, זנבות ארוכי סנפיר וחסרי גפיים. בסוף שלב הראשן, צפרדעים עוברות מטמורפוזה לצורה הבוגרת (איור). \(\PageIndex{4}\) בשלב זה נעלמים הזימים, הזנב ומערכת הקווים הרוחביים, ומתפתחות ארבע גפיים. הלסתות גדלות ומתאימות להאכלה טורפת, ומערכת העיכול הופכת למעי הקצר האופייני של טורף. גם עור התוף וריאות נושמות אוויר מתפתחות. שינויים אלה במהלך המטמורפוזה מאפשרים לזחלים לעבור ליבשה בשלב הבוגר.

    בתצלום נראה צפרדע עם זנב ארוך משלב הראשן.
    איור\(\PageIndex{4}\): צפרדע צעירה עוברת מטמורפוזה לצפרדע. כאן, הצפרדע החלה לפתח גפיים, אך זנב הראשן שלה עדיין ניכר.

    אפודה: קיציליאנים

    על פי ההערכות, 185 מינים כוללים caecilians, קבוצה של דו-חיים השייכים לסדר אפודה. למרות שהם בעלי חוליות, חוסר גפיים מוחלט מוביל לדמיונם לתולעי אדמה במראה. הם מותאמים לאורח חיים חופר אדמה או מימי, והם כמעט עיוורים. בעלי חיים אלה נמצאים באזורים הטרופיים של דרום אמריקה, אפריקה ודרום אסיה. יש להם גפיים שרידיות, עדות לכך שהם התפתחו מאב קדמון רגליים.

    חיבור אבולוציה: התקופה הפליאוזואית והתפתחות החולייתנים

    האקלים והגיאוגרפיה של כדור הארץ היו שונים בתכלית בתקופה הפליאוזואית, כאשר קמו חוליות, בהשוואה להיום. הפליאוזואיק נמשך מלפני כ -542 עד 251 מיליון שנה. שטחי האדמה בכדור הארץ היו שונים מאוד מאלה של היום. לורנטיה וגונדוואנה היו יבשות הממוקמות בסמוך לקו המשווה שהכניעו חלק ניכר משטחי היבשה הנוכחיים בתצורה אחרת (איור). \(\PageIndex{5}\) בשלב זה מפלס הים היה גבוה מאוד, כנראה ברמה שלא הושגה מאז. עם התקדמות הפליאוזואיק, הקרחונים יצרו אקלים עולמי קריר, אך התנאים התחממו לקראת סוף המחצית הראשונה של הפליאוזואיק. במהלך המחצית השנייה של הפליאוזואיק החלו שטחי היבשה לנוע יחד, עם היווצרותו הראשונית של גוש צפוני גדול בשם לורסיה. זה הכיל חלקים ממה שהוא כיום צפון אמריקה, יחד עם גרינלנד, חלקים מאירופה וסיביר. בסופו של דבר נוצרה יבשת-על אחת, הנקראת פנגיאה, שהתחילה בשליש האחרון של הפליאוזואיק. קרחונים החלו אז להשפיע על האקלים של פנגיאה, והשפיעו על התפלגות חיי החוליות.

    מפת עולם מציגה שתי יבשות, גונדוואנה ולורנטיה, המעוצבות בצורה שונה מאוד מהיבשות של ימינו. גונדוואנה הורכבה משתי תת-יבשות קטנות יותר המופרדות על ידי ים צר. יבשת אחת הכילה את אנטארקטיקה המודרנית, והשנייה הכילה חלקים מאפריקה.
    איור\(\PageIndex{5}\): בתקופה הפליאוזואית, לפני כ -550 מיליון שנה, נוצרה היבשת גונדוואנה. גם גונדוואנה וגם היבשת לורנטיה היו ממוקמים בסמוך לקו המשווה.

    במהלך הפליאוזואיק המוקדם, כמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה הייתה גדולה בהרבה מכפי שהיא כיום. יתכן שזה החל להשתנות מאוחר יותר, ככל שצמחי היבשה הפכו נפוצים יותר. כאשר שורשי צמחי היבשה החלו לחדור לסלע והחלה להיווצר אדמה, פחמן דו חמצני נמשך מהאטמוספירה ונלכד בסלע. זה הפחית את רמות הפחמן הדו-חמצני והגדיל את רמות החמצן באטמוספרה, כך שבסוף הפליאוזואיקון התנאים האטמוספריים היו דומים לאלה של ימינו.

    ככל שהצמחים הפכו נפוצים יותר במחצית השנייה של הפליאוזואיקון, החלו להופיע מיקרו אקלים ומערכות אקולוגיות החלו להשתנות. ככל שצמחים ומערכות אקולוגיות המשיכו לצמוח ולהיות מורכבים יותר, חולייתנים עברו מהמים ליבשה. ייתכן שנוכחותה של צמחיית קו החוף תרמה לתנועת חוליות ליבשה. אחת ההשערות מצביעה על כך שסנפירים של חוליות מימיות שימשו לתמרון דרך צמחייה זו, וסיפקו מבשר לתנועת סנפירים ביבשה ולהתפתחות גפיים. הפליאוזואיקון המנוח היה זמן של גיוון של חוליות, כאשר מי שפיר צצו והפכו לשני קווים שונים שהולידו מצד אחד יונקים, ומצד שני זוחלים וציפורים. בעלי חוליות ימיים רבים נכחדו לקראת סוף התקופה הדבונית, שהסתיימה לפני כ -360 מיליון שנה, ובעלי חוליות ימיים ויבשתיים הושמדו על ידי הכחדה המונית בתקופה הפרמית המוקדמת לפני כ -250 מיליון שנה.

    קישור ללמידה

    צפה בפלאוגיאוגרפיה של כדור הארץ: תנועות יבשות לאורך זמן כדי לראות שינויים בכדור הארץ עם התפתחות החיים.

    סיכום

    כטטרפודים, רוב הדו-חיים מאופיינים בארבע גפיים מפותחות, אם כי כמה מינים של סלמנדרות וכל הקאסיליאנים הם חסרי גפיים. המאפיין החשוב ביותר של דו-חיים קיימים הוא עור לח וחדיר המשמש לנשימה עורית. תיעוד המאובנים מספק עדויות למינים דו-חיים, שנכחדו כעת, שהתעוררו לפני למעלה מ -400 מיליון שנה כטטרפודים הראשונים. ניתן לחלק את הדו-חיים לשלושה מצעדים: סלמנדרות (אורודלה), צפרדעים (אנורה) וקיציליאנים (אפודה). מחזור החיים של הצפרדעים, כמו רוב הדו-חיים, מורכב משני שלבים נפרדים: שלב הזחל והמטמורפוזה לשלב בוגר. מינים מסוימים בכל הסדרים עוקפים שלב זחל חי חופשי.

    הערות שוליים

    1. 1 דיישלר, א 'ב', שובין, נ' ה 'וג'נקינס, פ' ג'יי "דג דמוי טטרפוד דבוני והתפתחות תוכנית הגוף הטטרפוד", טבע 440 (2006): 757—763, דוי:10.1038/טבע04639, http://www.nature.com/nature/journal/v440/n7085/abs/nature04639.html.

    רשימת מילים

    אקנטוסטגה
    אחד הטטרפודים המוקדמים ביותר הידועים
    אמפיביה
    צפרדעים, סלמנדרות וקיציליאנים
    אנורה
    צפרדעים
    אפודה
    קיציליאנים
    קיציליאני
    דו-חיים ללא רגליים השייך לקלייד אפודה
    נשימה עורית
    חילופי גז דרך העור
    צפרדע
    דו-חיים נטול זנב השייך לקלייד אנורה
    סלמנדרה
    דו-חיים זנב השייך לקלייד אורודלה
    ראשן
    שלב הזחל של צפרדע
    אורודלה
    סלמנדרות