Skip to main content
Global

27.4: التاريخ التطوري لمملكة الحيوان

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196661

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف السمات التي ميزت الحيوانات الأولى ومتى ظهرت على الأرض
    • اشرح أهمية الفترة الكمبري لتطور الحيوانات والتغيرات في التنوع الحيواني التي حدثت خلال تلك الفترة
    • وصف بعض الأسئلة التي لم يتم حلها حول الانفجار الكمبري
    • ناقش الآثار المترتبة على انقراض الحيوانات الجماعي الذي حدث في التاريخ التطوري

    يستمر البحث والنقاش حول العديد من الأسئلة المتعلقة بأصول المملكة الحيوانية وتاريخها التطوري، حيث تغير الأدلة الأحفورية والجزيئية الجديدة النظريات السائدة. تتضمن بعض هذه الأسئلة ما يلي: منذ متى توجد الحيوانات على الأرض؟ من هم الأعضاء الأوائل في مملكة الحيوان، وما هو الكائن الحي الذي كان سلفهم المشترك؟ بينما زاد التنوع الحيواني خلال الفترة الكمبري من عصر الباليوزويك، قبل 530 مليون سنة، تشير الأدلة الأحفورية الحديثة إلى أن الأنواع الحيوانية البدائية كانت موجودة قبل ذلك بكثير.

    حياة حيوانات ما قبل العصر الكمبري

    يُعرف الوقت الذي يسبق الفترة الكمبري باسم فترة الإيداكاران (من حوالي 635 مليون سنة مضت إلى 543 مليون سنة مضت)، وهي الفترة الأخيرة من أواخر عصر البروتيروزويك النيوبروتيروزويك (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يُعتقد أن الحياة الحيوانية المبكرة، التي أطلق عليها اسم حيوانات Ediacaran، تطورت من الطلائحين في هذا الوقت. بعض الأنواع الاحتجاجية التي تسمى choanoflagellates تشبه إلى حد كبير خلايا الخلايا الشوانوية في أبسط الحيوانات، الإسفنج. بالإضافة إلى التشابه المورفولوجي، كشفت التحليلات الجزيئية عن تماثلات تسلسلية مماثلة في الحمض النووي الخاص بها.

    يصف الجدول أ العصور في تاريخ الأرض. ينقسم تاريخ الأرض إلى أربعة دهور، عصور ما قبل الأركان، والأرتشيا، والبروتيوزويك، والفانيروزويك. يمتد أقدم عصر، عصر ما قبل الأرشيان، في بداية تاريخ الأرض إلى حوالي 3.8 مليار سنة مضت. يمتد عصر الآركيان منذ 2.5 إلى 3.8 مليار سنة، ويمتد عصر البروتيروزويك منذ 570 مليون إلى 2.5 مليار سنة. ينقسم العصر الفارنوزوي، الذي يعود تاريخه إلى 570 مليون سنة حتى الوقت الحاضر، إلى عصور الباليوزويك والميزوزويك وحقبة الحياة الحديثة. ينقسم عصر الباليوزويك، من 240 إلى 570 مليون سنة مضت، إلى سبع فترات: الكمبري من 500 إلى 570 مليون سنة مضت، الأوردوفيشي من 435 إلى 500 مليون سنة مضت، السيلوري من 410 إلى 435 مليون سنة مضت، الديفوني من 360 إلى 410 مليون سنة مضت، المسيسيبي من 330 إلى قبل 360 مليون سنة، والبنسلفانيا من 290 إلى 330 مليون سنة مضت، والبرمي من 240 إلى 290 مليون سنة مضت. ينقسم عصر الميزوزويك، من 66 إلى 240 مليون سنة مضت، إلى ثلاث فترات، الترياسي من 205 إلى 240 مليون سنة مضت، العصر الجوراسي من 138 إلى 205 مليون سنة مضت، والطباشيري، من 66 إلى 138 مليون سنة مضت. ينقسم عصر حقب الحياة الحديثة، من 66 مليون سنة إلى العصر الحديث، إلى عصرين، هما العصر الثالث والعصر الرباعي. تمتد فترة التعليم العالي منذ 66 إلى 1.6 مليون سنة. تمتد الفترة الرباعية منذ 1.6 مليون سنة إلى العصر الحديث. يُظهر الرسم التوضيحي B الفترات الجيولوجية في شكل حلزوني يبدأ ببداية تاريخ الأرض في الأسفل وينتهي بالعصر الحديث في الأعلى. يزداد تنوع الحياة وتعقيدها نحو قمة اللولب.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): (أ) ينقسم تاريخ الأرض إلى دهور وعصور وفترات. لاحظ أن الفترة الإدياكارية تبدأ في العصر البروتيروزوي وتنتهي في الفترة الكمبري لعصر الفانيروزويك. (ب) تُعرَض المراحل على المقياس الزمني الجيولوجي في شكل حلزوني. (الائتمان: تعديل العمل من قبل USGS)

    كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الحياة الأولى التي كانت تضم حيوانات Ediacaran كانت تشمل فقط الكائنات البحرية الصغيرة والهادئة وذات الجسم الناعم. ومع ذلك، ظهرت مؤخرًا أدلة علمية متزايدة تشير إلى أن أنواعًا حيوانية أكثر تنوعًا وتعقيدًا عاشت خلال هذا الوقت، وربما حتى قبل فترة الإدياكاران.

    تم اكتشاف الحفريات التي يعتقد أنها تمثل أقدم الحيوانات ذات أجزاء الجسم الصلبة مؤخرًا في جنوب أستراليا. يعود تاريخ هذه الحفريات الشبيهة بالإسفنج، المسماة Coronacollina acula، إلى 560 مليون عام، ويُعتقد أنها تُظهر وجود أجزاء صلبة من الجسم وبهارات تمتد 20-40 سم من الجسم الرئيسي (يقدر طولها بحوالي 5 سم). تظهر حفريات أخرى من فترة إدياكاران في الشكل\(\PageIndex{2}\).

    يُظهر الجزء أ حفرية تشبه العجلة، مع مسامير تشع من المركز، مطبوعة على صخرة. يُظهر الجزء ب حفرية تشبه ورقة على شكل دمعة، مع أخاديد تشع من الضلع المركزي.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): يعود تاريخ حفريات (أ) سيكلوميدوسا و (ب) ديكنسون إلى 650 مليون سنة مضت، خلال فترة إيدياكاران. (مصدر: تعديل العمل من قبل «Smith609" /ويكيميديا كومنز)

    قد يمثل اكتشاف أحفوري حديث آخر أقدم أنواع الحيوانات التي تم العثور عليها على الإطلاق. في حين أن صحة هذا الادعاء لا تزال قيد التحقيق، يبدو أن هذه الحفريات البدائية هي مخلوقات صغيرة طولها سنتيمتر واحد تشبه الإسفنج. يعود تاريخ هذه الحفريات من جنوب أستراليا إلى 650 مليون عام، مما وضع الحيوان المفترض قبل حدث انقراض العصر الجليدي الكبير الذي ميز الانتقال بين فترة الكريوجينيان وفترة الإدياكاران. حتى هذا الاكتشاف، اعتقد معظم العلماء أنه لم تكن هناك حياة حيوانية قبل فترة إيدياكاران. يعتقد العديد من العلماء الآن أن الحيوانات ربما تكون قد تطورت بالفعل خلال فترة Cryogenian.

    الانفجار الكمبري للحياة الحيوانية

    تمثل الفترة الكمبري، التي حدثت منذ ما يقرب من 542-488 مليون سنة، أسرع تطور للفيلة الحيوانية الجديدة والتنوع الحيواني في تاريخ الأرض. يُعتقد أن معظم أنواع الحيوانات الموجودة اليوم لها أصولها خلال هذا الوقت، وغالبًا ما يشار إليها باسم الانفجار الكمبري (الشكل 27.4.3). ظهرت المشوكات والرخويات والديدان والمفصليات والحبليات خلال هذه الفترة. كان ثلاثي الفصوص من أكثر الأنواع انتشارًا خلال الفترة الكمبري، وهو مفصليات الأرجل التي كانت من بين الحيوانات الأولى التي أظهرت إحساسًا بالرؤية (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

    يُظهر الرسم التوضيحي قاعًا بحريًا يزخر بالكائنات الغريبة، بما في ذلك الديدان ذات الشكل الأنبوبي الراسية في قاع البحر والحيوانات التي تشبه الصراصير الزاحفة على طوله. تشبه مخلوقات السباحة إلى حد ما الحشرات الحديثة.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تصوير فنان يصور بعض الكائنات الحية من الفترة الكمبري.
    تُظهر الأجزاء من الألف إلى الياء أربعة أحافير ثلاثية الفصوص. كلها على شكل دمعة، مع نهاية عريضة ناعمة. في حوالي ثلث الطريق إلى الأسفل، يتم تقسيم الجسم إلى حواف أفقية.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): تنتمي هذه الحفريات (a-d) إلى ثلاثية الفصوص، والمفصليات المنقرضة التي ظهرت في أوائل العصر الكمبري، قبل 525 مليون سنة، واختفت من السجل الأحفوري خلال الانقراض الجماعي في نهاية الفترة البرمية، قبل حوالي 250 مليون سنة.

    لا يزال سبب الانفجار الكمبري محل نقاش. هناك العديد من النظريات التي تحاول الإجابة على هذا السؤال. قد تكون التغييرات البيئية قد خلقت بيئة أكثر ملاءمة للحياة الحيوانية. تشمل الأمثلة على هذه التغييرات ارتفاع مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي والزيادات الكبيرة في تركيزات الكالسيوم المحيطية التي سبقت العصر الكمبري (الشكل\(\PageIndex{5}\)). يعتقد بعض العلماء أن الجرف القاري الواسع مع العديد من البحيرات الضحلة أو المسابح وفر مساحة المعيشة اللازمة لأعداد أكبر من الأنواع المختلفة من الحيوانات للتعايش. هناك أيضًا دعم للنظريات التي تجادل بأن العلاقات البيئية بين الأنواع، مثل التغيرات في الشبكة الغذائية، والمنافسة على الغذاء والفضاء، والعلاقات بين المفترس والفريسة، كانت مهيأة لتعزيز التطور الجماعي المفاجئ للأنواع. ومع ذلك، تدعي نظريات أخرى أسبابًا وراثية وتنموية للانفجار الكمبري. قد تكون المرونة المورفولوجية وتعقيد تطور الحيوان التي يوفرها تطور جينات التحكم في Hox قد وفرت الفرص اللازمة لزيادة الأشكال الحيوانية المحتملة في وقت العصر الكمبري. يجب أن تكون النظريات التي تحاول تفسير سبب حدوث الانفجار الكمبري قادرة على تقديم أسباب وجيهة للتنوع الحيواني الهائل، وكذلك شرح سبب حدوثه عندما حدث ذلك. هناك أدلة على أن كلا من النظريات الموصوفة أعلاه يدعم ويدحضها، وقد تكون الإجابة مزيجًا من هذه النظريات وغيرها.

    يُظهر الرسم البياني نسبة الأكسجين من حيث الحجم في الغلاف الجوي للأرض. حتى 625 مليون سنة مضت، لم يكن هناك أي أكسجين تقريبًا. بدأت مستويات الأكسجين في الارتفاع بسرعة في هذا الوقت، وبلغت ذروتها منذ حوالي 275 مليون سنة، عند حوالي 35 في المائة. منذ ما بين 275 و 225 مليون سنة، انخفضت مستويات الأكسجين بشكل سريع إلى حوالي 15 في المائة، ثم ارتفعت مرة أخرى وانخفضت إلى تركيز العصر الحديث البالغ 22 في المائة.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): ارتفع تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض بشكل حاد منذ حوالي 300 مليون سنة.

    ومع ذلك، لا تزال هناك أسئلة لم يتم حلها حول تنويع الحيوانات التي حدثت خلال الفترة الكمبري. على سبيل المثال، لا نفهم كيف حدث تطور العديد من الأنواع في مثل هذه الفترة الزمنية القصيرة. هل كان هناك بالفعل «انفجار» للحياة في هذا الوقت بالذات؟ يشكك بعض العلماء في صحة هذه الفكرة، لأن هناك أدلة متزايدة تشير إلى وجود المزيد من الحياة الحيوانية قبل العصر الكمبري وأن ما يسمى بالانفجارات (أو الإشعاعات) للأنواع المماثلة الأخرى حدثت لاحقًا في التاريخ أيضًا. علاوة على ذلك، استمر التنوع الهائل للأنواع الحيوانية التي يبدو أنها بدأت خلال الفترة الكمبري لفترة طويلة في الفترة الأوردوفيشية التالية. على الرغم من بعض هذه الحجج، يتفق معظم العلماء على أن الفترة الكمبري كانت بمثابة فترة تطور وتنوع حيواني سريع للغاية لا مثيل له في أي مكان آخر خلال التاريخ.

    رابط إلى التعلم

    شاهد رسمًا متحركًا لما قد تكون عليه الحياة في المحيط أثناء الانفجار الكمبري.

    تطور ما بعد الكمبري والانقراضات الجماعية

    تميزت الفترات التي أعقبت الكمبري خلال عصر الباليوزويك بمزيد من التطور الحيواني وظهور العديد من الأنظمة والعائلات والأنواع الجديدة. مع استمرار تنوع أنواع الحيوانات، تكيفت الأنواع الجديدة مع المنافذ البيئية الجديدة. خلال الفترة الأوردوفيسية، التي أعقبت الفترة الكمبري، ظهرت الحياة النباتية لأول مرة على الأرض. سمح هذا التغيير لأنواع الحيوانات المائية السابقة بغزو الأرض، والتغذي مباشرة على النباتات أو النباتات المتحللة. شجعت التغيرات المستمرة في درجة الحرارة والرطوبة طوال الفترة المتبقية من عصر الباليوزويك بسبب حركات الصفائح القارية على تطوير تكيفات جديدة للوجود الأرضي في الحيوانات، مثل الزوائد المحيطية في البرمائيات وحراشف البشرة في الزواحف.

    غالبًا ما تؤدي التغييرات في البيئة إلى إنشاء منافذ جديدة (مساحات معيشة) تساهم في الانتواع السريع وزيادة التنوع. من ناحية أخرى، يمكن أن تؤدي الأحداث الكارثية، مثل الانفجارات البركانية وضربات النيازك التي تقضي على الحياة، إلى خسائر مدمرة في التنوع. حدثت فترات الانقراض الجماعي هذه (الشكل\(\PageIndex{6}\)) بشكل متكرر في السجل التطوري للحياة، مما أدى إلى محو بعض الخطوط الجينية مع إفساح المجال للآخرين للتطور إلى المنافذ الفارغة المتبقية. تميزت نهاية الفترة البرمية (وعصر الباليوزويك) بأكبر حدث انقراض جماعي في تاريخ الأرض، حيث فقدت ما يقرب من 95 بالمائة من الأنواع الموجودة في ذلك الوقت. اختفت بعض الكائنات الحية السائدة في محيطات العالم، مثل ثلاثية الفصوص، تمامًا. على الأرض، أتاح اختفاء بعض الأنواع السائدة من الزواحف البرمية ظهور خط جديد من الزواحف، وهو الديناصورات. أدت الظروف المناخية الدافئة والمستقرة لعصر الميزوزويك الذي أعقب ذلك إلى تعزيز التنوع الهائل للديناصورات في كل مكان يمكن تصوره في الأرض والهواء والماء. تشع النباتات أيضًا في المناظر الطبيعية الجديدة والمنافذ الفارغة، مما يخلق مجتمعات معقدة من المنتجين والمستهلكين، والتي أصبح بعضها كبيرًا جدًا في مجال الغذاء الوفير المتاح.

    حدث انقراض جماعي آخر في نهاية العصر الطباشيري، مما أدى إلى نهاية حقبة الميزوزويك. أظلمت السماء وانخفضت درجات الحرارة مع تأثير نيزك كبير وحجب أطنان من الرماد البركاني ضوء الشمس القادم. ماتت النباتات، وتعرضت الحيوانات العاشبة وآكلة اللحوم للجوع، وتنازلت الديناصورات ذات الدم البارد في الغالب عن هيمنتها على المناظر الطبيعية لمزيد من الثدييات ذات الدم الحار. في عصر حقب الحياة الحديثة التالي، انتشرت الثدييات في المنافذ الأرضية والمائية التي كانت تحتلها الديناصورات ذات يوم، وأصبحت الطيور، وهي الفروع ذات الدم الحار من خط واحد من الزواحف الحاكمة، متخصصة في المجال الجوي. أدى ظهور وهيمنة النباتات المزهرة في عصر حقب الحياة الحديثة إلى خلق منافذ جديدة للحشرات، وكذلك للطيور والثدييات. كما تم تعزيز التغييرات في تنوع الأنواع الحيوانية خلال أواخر العصر الطباشيري وأوائل حقب الحياة الحديثة من خلال التحول الكبير في جغرافية الأرض، حيث تراجعت الصفائح القارية فوق القشرة إلى مواقعها الحالية، تاركةً بعض مجموعات الحيوانات معزولة في الجزر والقارات، أو مفصولة بسلاسل جبلية أو البحار الداخلية من المنافسين الآخرين. في وقت مبكر من حقب الحياة الحديثة، ظهرت أنظمة بيئية جديدة، مع تطور الأعشاب والشعاب المرجانية. وفي أواخر حقب الحياة الحديثة، حدثت حالات انقراض أخرى أعقبها انتواع خلال العصور الجليدية التي غطت خطوط العرض العالية بالجليد ثم تراجعت، تاركةً مساحات مفتوحة جديدة للاستعمار.

    رابط إلى التعلم

    شاهد الفيديو التالي لمعرفة المزيد عن حالات الانقراض الجماعي.

    يُظهر الرسم البياني النسبة المئوية لشدة الانقراض مقابل الوقت في ملايين السنين قبل الوقت الحاضر. ترتفع شدة الانقراض عند الحدود بين الفترات، بما في ذلك نهاية العصر الأوردوفيشي، وأواخر العصر الديفوني، ونهاية العصر البرمي، ونهاية العصر الترياسي، ونهاية العصر الطباشيري.
    الشكل\(\PageIndex{6}\): حدثت الانقراضات الجماعية بشكل متكرر على مر الزمن الجيولوجي.

    الاتصال الوظيفي: عالم الحفريات

    تحتوي متاحف التاريخ الطبيعي على القوالب الأحفورية للحيوانات المنقرضة ومعلومات حول كيفية تطور هذه الحيوانات وعاشت وماتت. علماء الحفريات هم علماء يدرسون حياة ما قبل التاريخ. يستخدمون الحفريات لمراقبة وشرح كيفية تطور الحياة على الأرض وكيفية تفاعل الأنواع مع بعضها البعض ومع البيئة. يحتاج عالم الحفريات إلى أن يكون على دراية بالبيولوجيا والبيئة والكيمياء والجيولوجيا والعديد من التخصصات العلمية الأخرى. قد يتضمن عمل عالم الحفريات دراسات ميدانية: البحث عن الحفريات ودراستها. بالإضافة إلى التنقيب عن الحفريات والعثور عليها، يقوم علماء الحفريات أيضًا بإعداد الحفريات لمزيد من الدراسة والتحليل. على الرغم من أن الديناصورات ربما تكون أول الحيوانات التي تتبادر إلى الذهن عند التفكير في علم الحفريات، إلا أن علماء الحفريات يدرسون كل شيء من الحياة النباتية والفطريات والأسماك إلى الحيوانات البحرية والطيور.

    تعد درجة البكالوريوس في علوم الأرض أو علم الأحياء مكانًا جيدًا للبدء نحو المسار الوظيفي لتصبح عالم حفريات. في أغلب الأحيان، تكون درجة الدراسات العليا ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، فإن خبرة العمل في متحف أو في مختبر علم الحفريات مفيدة.

    ملخص

    حدث التنويع والتطور الأسرع لأنواع الحيوانات في كل التاريخ خلال الفترة الكمبري من عصر الباليوزويك، وهي ظاهرة تعرف باسم الانفجار الكمبري. حتى وقت قريب، اعتقد العلماء أنه لم يكن هناك سوى عدد قليل جدًا من أنواع الحيوانات الصغيرة والبسيطة قبل هذه الفترة. ومع ذلك، كشفت الاكتشافات الأحفورية الحديثة عن وجود حيوانات إضافية وأكبر وأكثر تعقيدًا خلال فترة الإيداكاران، وربما قبل ذلك، خلال فترة الكريوجينيان. ومع ذلك، شهدت الفترة الكمبري بلا شك ظهور غالبية نباتات الحيوانات التي نعرفها اليوم، على الرغم من أن العديد من الأسئلة لا تزال دون حل حول هذه الظاهرة التاريخية.

    تتميز الفترة المتبقية من عصر الباليوزويك بالظهور المتزايد للطبقات والعائلات والأنواع الجديدة، والاستعمار المبكر للأرض من قبل بعض الحيوانات البحرية. يتميز التاريخ التطوري للحيوانات أيضًا بالعديد من أحداث الانقراض الرئيسية، والتي قضى كل منها على غالبية الأنواع الموجودة. نجت بعض أنواع معظم أنواع حيوانات الفيلا من هذه الانقراضات، مما سمح للفيلة بالاستمرار والاستمرار في التطور إلى أنواع نراها اليوم.

    مسرد المصطلحات

    انفجار الكمبري
    الوقت خلال الفترة الكمبري (منذ 542-488 مليون سنة) عندما تطورت معظم أنواع الحيوانات الموجودة اليوم
    فترة كريوجينيان
    فترة جيولوجية (منذ 850-630 مليون سنة) تتميز بمناخ عالمي شديد البرودة
    فترة إيدياكاران
    الفترة الجيولوجية (منذ 630-542 مليون سنة) عندما تطورت أقدم الكائنات الحية المحددة متعددة الخلايا ذات الأنسجة
    الإنقراض الجماعي
    حدث يقضي على غالبية الأنواع خلال فترة زمنية جيولوجية قصيرة نسبيًا