Skip to main content
Global

29.3: البرمائيات

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196705

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف الفرق المهم بين دورة حياة البرمائيات ودورات حياة الفقاريات الأخرى
    • ميّز بين خصائص أوروديلا وأنورا وأبودا
    • وصف التاريخ التطوري للبرمائيات

    البرمائيات هي رباعيات فقارية. تشمل الأمفيبيا الضفادع والسمندل والكاسيليين. يُترجم مصطلح البرمائيات بشكل فضفاض من اليونانية إلى «الحياة المزدوجة»، وهو إشارة إلى التحول الذي يمر به العديد من الضفادع والسمندل ومزيجها من البيئات المائية والأرضية في دورة حياتها. تطورت البرمائيات خلال الفترة الديفونية وكانت أقدم رباعيات الأرجل الأرضية.

    رابط إلى التعلم

    شاهد هذه السلسلة من مقاطع فيديو Animal Planet حول تطور رباعي الأرجل:

    1: التطور من الأسماك إلى أقدم رباعي الأرجل

    2: الأسماك إلى أقرب رباعي الأرجل

    3: اكتشاف أحافير كويلاكانث وأكانثوستيغا

    4: عدد الأصابع على «الساقين»

    خصائص البرمائيات

    نظرًا لكونها رباعية الأرجل، تتميز معظم البرمائيات بأربعة أطراف متطورة. بعض أنواع السمندل وجميع أنواع السمندل عديمة الأطراف وظيفيًا؛ وأطرافها ذات أثر. من الخصائص المهمة للبرمائيات الموجودة وجود جلد رطب ونفاذي يتم تحقيقه عن طريق الغدد المخاطية التي تحافظ على رطوبة الجلد؛ وبالتالي، يمكن أن يتم تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون مع البيئة من خلاله (التنفس الجلدي). تشمل الخصائص الإضافية للبرمائيات أسنان القمل - الأسنان التي يتكلس فيها الجذر والتاج، وتفصل بينهما منطقة من الأنسجة غير المتكلسة - وحليمة البرمائيات والحليمة البازيلاريس، وهي هياكل الأذن الداخلية الحساسة للترددات التي تقل عن 10000 هرتز أو تزيد على التوالي. تحتوي البرمائيات أيضًا على غطاء أذني، وهو عظم إضافي في الأذن ينقل الأصوات إلى الأذن الداخلية. جميع البرمائيات البالغة الموجودة هي من آكلة اللحوم، وبعض البرمائيات الأرضية لها لسان لزج يستخدم لالتقاط الفريسة.

    تطور البرمائيات

    يقدم السجل الأحفوري دليلاً على أول رباعيات الأرجل: الأنواع البرمائية المنقرضة الآن والتي يعود تاريخها إلى ما يقرب من 400 مليون سنة مضت. مثّل تطور رباعيات الأرجل من الأسماك تغييرًا كبيرًا في خطة الجسم من تلك المناسبة للكائنات الحية التي تتنفس وتسبح في الماء، إلى الكائنات الحية التي تتنفس الهواء وتنتقل إلى الأرض؛ حدثت هذه التغييرات على مدى 50 مليون سنة خلال الفترة الديفونية. واحدة من أقدم رباعيات الأرجل المعروفة هي من جنس Acanthostega. كانت الأكانثوستيغا مائية؛ وتظهر الحفريات أنها تحتوي على خياشيم تشبه الأسماك. ومع ذلك، كانت تحتوي أيضًا على أربعة أطراف، مع الهيكل العظمي للأطراف الموجودة في رباعيات الأرجل الحالية، بما في ذلك البرمائيات. لذلك، يُعتقد أن Acanthostega عاش في المياه الضحلة وكان شكلًا وسيطًا بين الأسماك ذات الزعانف الفصية ورباعيات الأرجل الأرضية المبكرة بالكامل. ما الذي سبق أكانثوستيغا؟

    في عام 2006، نشر الباحثون أخبارًا عن اكتشافهم أحفورة «سمكة تشبه رباعي الأرجل»، وهي Tiktaalik roseae، والتي تبدو وكأنها شكل وسيط بين الأسماك ذات الزعانف ورباعيات الأرجل ذات الأطراف (الشكل 1)

    شاهد وحوش النهر: سمكة بأذرع وأيدي؟ لمشاهدة مقطع فيديو حول أنواع السمندل الكبيرة بشكل غير عادي.

    أنورا: الضفادع

    الضفادع هي برمائيات تنتمي إلى رتبة أنورا (الشكل\(\PageIndex{3}\)). تعد أنوران من بين أكثر مجموعات الفقاريات تنوعًا، حيث يوجد ما يقرب من 5965 نوعًا في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية. لدى أنوران خطة جسم أكثر تخصصًا للحركة. تستخدم الضفادع البالغة أطرافها الخلفية للقفز على الأرض. تحتوي الضفادع على عدد من التعديلات التي تسمح لها بتجنب الحيوانات المفترسة، بما في ذلك الجلد الذي يعمل كتمويه. تطلق العديد من أنواع الضفادع والسمندل أيضًا مواد كيميائية دفاعية من الغدد في الجلد تكون سامة للحيوانات المفترسة.

    تُظهر الصورة ضفدعًا كبيرًا أخضر فاتحًا جالسًا على فرع.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): ضفدع الشجرة الخضراء الأسترالي هو مفترس ليلي يعيش في مظلات الأشجار بالقرب من مصدر المياه.

    يتم تخصيب بيض الضفادع خارجيًا، ومثل البرمائيات الأخرى، تضع الضفادع بيضها عمومًا في بيئات رطبة. هناك حاجة إلى بيئة رطبة لأن البيض يفتقر إلى القشرة وبالتالي يجف بسرعة في البيئات الجافة. تُظهر الضفادع تنوعًا كبيرًا في السلوكيات الأبوية، حيث تضع بعض الأنواع العديد من البيض وتظهر القليل من الرعاية الأبوية، للأنواع التي تحمل البيض والضفادع الصغيرة على أرجلها الخلفية أو ظهورها. تتكون دورة حياة الضفادع، مثل البرمائيات الأخرى، من مرحلتين متميزتين: مرحلة اليرقات تليها التحول إلى مرحلة البلوغ. غالبًا ما تكون مرحلة يرقات الضفدع، الشرغوف، عبارة عن عشبة تتغذى بالفلتر. عادة ما تحتوي الضفادع الصغيرة على خياشيم ونظام خطي جانبي وذيول طويلة الزعانف وأطراف سوداء. في نهاية مرحلة الشرغوف، تخضع الضفادع للتحول إلى الشكل البالغ (الشكل\(\PageIndex{4}\)). خلال هذه المرحلة، تختفي الخياشيم والذيل ونظام الخط الجانبي، وتتطور أربعة أطراف. تصبح الفكوك أكبر حجمًا وتكون مناسبة للتغذية آكلة اللحوم، ويتحول الجهاز الهضمي إلى القناة الهضمية القصيرة النموذجية للمفترس. تتطور أيضًا طبلة الأذن والرئتين التي تتنفس الهواء. تسمح هذه التغييرات أثناء التحول لليرقات بالانتقال إلى الأرض في مرحلة البلوغ.

    تُظهر الصورة ضفدعًا بذيل طويل من مرحلة الشرغوف.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): ضفدع صغير يتحول إلى ضفدع. هنا، بدأ الضفدع في تطوير أطرافه، لكن ذيل الشرغوف لا يزال واضحًا.

    الصودا: السكان المدنيون

    تشير التقديرات إلى أن 185 نوعًا تضم الكاسيليين، وهي مجموعة من البرمائيات التي تنتمي إلى رتبة Apoda. على الرغم من أنها فقاريات، إلا أن النقص الكامل في الأطراف يؤدي إلى تشابهها مع ديدان الأرض في المظهر. تم تكييفها مع نمط الحياة المائية أو حفر التربة، وهي عمياء تقريبًا. توجد هذه الحيوانات في المناطق الاستوائية في أمريكا الجنوبية وأفريقيا وجنوب آسيا. لديهم أطراف أثرية، وهو دليل على أنهم تطوروا من سلف ذو أرجل.

    ارتباط التطور: عصر الباليوزويك وتطور الفقاريات

    كان مناخ الأرض وجغرافيتها مختلفين بشكل كبير خلال عصر الباليوزويك، عندما نشأت الفقاريات، مقارنة باليوم. امتدت حقبة الباليوزويك من حوالي 542 إلى 251 مليون سنة مضت. كانت الكتل الأرضية على الأرض مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة اليوم. كانت لورنتيا وجندوانا قارتان تقعان بالقرب من خط الاستواء الذي استوعب الكثير من الكتل الأرضية الحالية في تكوين مختلف (الشكل\(\PageIndex{5}\)). في هذا الوقت، كانت مستويات سطح البحر مرتفعة جدًا، ربما عند مستوى لم يتم الوصول إليه منذ ذلك الحين. ومع تقدم عصر الباليوزويك، خلقت التجمعات الجليدية مناخًا عالميًا باردًا، ولكن ارتفعت درجة الحرارة بالقرب من نهاية النصف الأول من العصر الباليوزويك. خلال النصف الأخير من عصر الباليوزويك، بدأت الكتل الأرضية تتحرك معًا، مع التكوين الأولي لكتلة شمالية كبيرة تسمى لوراسيا. احتوى هذا على أجزاء مما يعرف الآن بأمريكا الشمالية، إلى جانب جرينلاند وأجزاء من أوروبا وسيبيريا. في النهاية، تم تشكيل قارة عملاقة واحدة، تسمى بانجيا، بدءًا من الثلث الأخير من الباليوزويك. ثم بدأت التجمعات الجليدية في التأثير على مناخ بانجيا، مما أثر على توزيع حياة الفقاريات.

    تُظهر خريطة العالم قارتين، هما غوندوانا ولورينتيا، اللتان تتشكلان بشكل مختلف تمامًا عن قارتي اليوم. كانت غوندوانا مكونة من قارتين صغيرتين يفصل بينهما بحر ضيق. احتوت إحدى القارات على أنتاركتيكا الحديثة، بينما احتوت الأخرى على أجزاء من إفريقيا.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): خلال عصر الباليوزويك، قبل حوالي 550 مليون سنة، تشكلت قارة غوندوانا. تقع كل من Gondwana وقارة Laurentia بالقرب من خط الاستواء.

    خلال أوائل عصر الباليوزويك، كانت كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أكبر بكثير مما هي عليه اليوم. ربما بدأ هذا يتغير لاحقًا، حيث أصبحت النباتات البرية أكثر شيوعًا. عندما بدأت جذور النباتات البرية تتسرب إلى الصخور وبدأت التربة في التكون، تم سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وأصبح محاصرًا في الصخر. أدى ذلك إلى خفض مستويات ثاني أكسيد الكربون وزيادة مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي، بحيث بحلول نهاية عصر الباليوزويك، كانت الظروف الجوية مماثلة لتلك الموجودة اليوم.

    عندما أصبحت النباتات أكثر شيوعًا خلال النصف الأخير من الباليوزويك، بدأت المناخات الدقيقة في الظهور وبدأت النظم البيئية في التغيير. مع استمرار النباتات والنظم البيئية في النمو وزيادة تعقيدها، انتقلت الفقاريات من الماء إلى الأرض. قد يكون وجود الغطاء النباتي الساحلي قد ساهم في حركة الفقاريات على الأرض. تشير إحدى الفرضيات إلى أن زعانف الفقاريات المائية كانت تستخدم للمناورة عبر هذا الغطاء النباتي، مما يوفر مقدمة لحركة الزعانف على الأرض وتطور الأطراف. كان العصر الباليوزويك المتأخر وقتًا لتنويع الفقاريات، حيث ظهرت السلى وأصبحت خطين مختلفين أديا إلى ظهور الثدييات من ناحية، ومن ناحية أخرى، ظهور الزواحف والطيور. انقرضت العديد من الفقاريات البحرية قرب نهاية الفترة الديفونية، التي انتهت قبل حوالي 360 مليون سنة، وتم القضاء على كل من الفقاريات البحرية والبرية بسبب الانقراض الجماعي في أوائل الفترة البرمية قبل حوالي 250 مليون سنة.

    رابط إلى التعلم

    شاهد الجغرافيا القديمة للأرض: الحركات القارية عبر الزمن لرؤية التغييرات في الأرض مع تطور الحياة.

    ملخص

    تتميز معظم البرمائيات، باعتبارها رباعية الأرجل، بأربعة أطراف متطورة، على الرغم من أن بعض أنواع السمندل وجميع الكيسيليين لا حدود لها. أهم ما يميز البرمائيات الموجودة هو الجلد الرطب والنفاذي المستخدم في التنفس الجلدي. يقدم السجل الأحفوري دليلاً على أنواع البرمائيات، المنقرضة الآن، والتي نشأت منذ أكثر من 400 مليون عام كأول رباعيات الأرجل. يمكن تقسيم الأمفيبيا إلى ثلاث مجموعات: السمندل (أوروديلا) والضفادع (أنورا) والكاسيليين (أبودا). تتكون دورة حياة الضفادع، مثل غالبية البرمائيات، من مرحلتين متميزتين: مرحلة اليرقات والتحول إلى مرحلة البلوغ. تتجاوز بعض الأنواع في جميع الترتيب مرحلة اليرقات التي تعيش بحرية.

    الحواشي

    1. 1 دايشلر، إي بي، شوبين، ن. إتش، وجينكينز، إف جيه «سمكة ديفونية تشبه رباعي الأرجل وتطور خطة جسم رباعي الأرجل»، الطبيعة 440 (2006): 757-763، doi:10.1038/nature04639، http://www.nature.com/nature/journal/v440/n7085/abs/nature04639.html.

    مسرد المصطلحات

    أكانثوستيغا
    واحدة من أقدم رباعيات الأرجل المعروفة
    أمفيبيا
    الضفادع والسمندل والكاسيليين
    أنورا
    الضفادع
    أبودا
    السكان المدنيين
    كايسلي
    برمائي بلا أرجل ينتمي إلى كليد أبودا
    التنفس الجلدي
    تبادل الغازات من خلال الجلد
    ضفدع
    برمائي بدون ذيل ينتمي إلى كليد أنورا
    سلمندل
    برمائي ذو ذيل ينتمي إلى كليد أوروديلا
    شرغوف فرخ الضفدع
    مرحلة اليرقات للضفدع
    أوروديلا
    السلمندرز