15.6: الفقاريات
- Page ID
- 191445
تعد الفقاريات من بين الكائنات الحية الأكثر شهرة في مملكة الحيوان (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تم تحديد أكثر من 62000 نوع من الفقاريات. لا تمثل أنواع الفقاريات التي تعيش الآن سوى جزء صغير من الفقاريات الموجودة. أشهر الفقاريات المنقرضة هي الديناصورات، وهي مجموعة فريدة من الزواحف، تصل إلى أحجام لم يسبق لها مثيل أو منذ ذلك الحين في الحيوانات الأرضية. كانت الحيوانات الأرضية المهيمنة لمدة 150 مليون سنة، حتى ماتت قرب نهاية العصر الطباشيري في انقراض جماعي. يُعرف الكثير عن تشريح الديناصورات، نظرًا للحفاظ على عناصرها الهيكلية في السجل الأحفوري.
أسماك
تشمل الأسماك الحديثة ما يقدر بـ 31,000 نوع. كانت الأسماك من أوائل الفقاريات، وكانت الأسماك الخالية من الفك هي الأولى من بين هذه الفقاريات. تحتوي الأسماك الخالية من الفك - أسماك الهامستر واللامبريا الحالية - على قحف مميزة وأعضاء حسية معقدة بما في ذلك العيون، مما يميزها عن الحبليات اللافقارية. تطورت الأسماك ذات الفك لاحقًا وهي متنوعة للغاية اليوم. تعتبر الأسماك بمثابة مغذيات نشطة وليست مغذيات معلقة.
أسماك بلا فك
الأسماك الخالية من الفك هي القحف (التي تشمل جميع المجموعات الحبلية باستثناء التونيكات واللانسيليتس) التي تمثل سلالة فقارية قديمة نشأت منذ أكثر من نصف مليار سنة. كانت بعض أقدم الأسماك الخالية من الفك هي أسماك الأوستراكودرمز (التي تُترجم إلى «جلد القشرة»). كانت الأوستراكودرم، التي انقرضت الآن، عبارة عن أسماك فقارية مغطاة بالدروع العظمية، على عكس الأسماك الحالية الخالية من الفك، والتي تفتقر إلى العظام في قشورها.
يضم Clade Myxini 67 نوعًا من أسماك القرش. أسماك الهاجع هي زبالون تشبه ثعبان البحر وتعيش في قاع المحيط وتتغذى على اللافقاريات الميتة والأسماك الأخرى والثدييات البحرية (الشكل\(\PageIndex{2}\) أ). أسماك الهاك بحرية بالكامل وتوجد في المحيطات حول العالم باستثناء المناطق القطبية. الميزة الفريدة لهذه الحيوانات هي الغدد اللزجة الموجودة تحت الجلد والتي يمكنها إطلاق كمية غير عادية من المخاط عبر المسام السطحية. قد يسمح هذا المخاط لسمك الهاك بالهروب من قبضة الحيوانات المفترسة. من المعروف أن سمك الهاغ يدخل أجسام الكائنات الحية الميتة أو المحتضرة لتلتهمها من الداخل.
يتكون الهيكل العظمي لسمك الهاغ من غضروف يتضمن وتر غضروفي يمتد بطول الجسم وجمجمة. يوفر هذا notochord الدعم لجسم السمكة. على الرغم من أنها قحف، إلا أن أسماك الهاقفية ليست من الفقاريات، لأنها لا تحل محل الحبل الشوكي بعمود فقري أثناء النمو، كما تفعل الفقاريات.
يشمل Clade Petromyzontidae ما يقرب من 40 نوعًا من اللمبريا. تشبه طيور اللامبريا أسماك الهاك من حيث الحجم والشكل؛ ومع ذلك، فإن الحملان لها حالة دماغية وفقرات غير مكتملة. تفتقر حيوانات لامبريس إلى الزوائد المزدوجة والعظام، كما تفعل أسماك الهاجس. عند البالغين، تتميز اللمبريا بفم مص مسنن يشبه القمع. بعض الأنواع طفيلية عند البالغين، وترتبط بسوائل جسم الأسماك وتتغذى عليها (الشكل\(\PageIndex{2}\) ب). معظم الأنواع تعيش بحرية.
تعيش Lampreys بشكل أساسي في المياه الساحلية والمياه العذبة ولديها توزيع عالمي للمناطق المعتدلة. تفرخ جميع الأنواع في المياه العذبة. يتم تخصيب البيض خارجيًا، وتختلف اليرقات بشكل واضح عن الشكل البالغ، حيث تقضي من 3 إلى 15 عامًا كمغذيات معلقة. بمجرد بلوغهم مرحلة النضج الجنسي، يتكاثر البالغون ويموتون في غضون أيام. لامبريز لها وتر نوتي مثل البالغين.
أسماك الفك
Gnathostomes أو «أفواه الفك» هي فقاريات لها فكوك وتشمل الأسماك الغضروفية والعظمية. كان أصل الفك أحد أهم التطورات في التطور المبكر للفقاريات، وهو عبارة عن هيكل مفصلي متصل بالجمجمة يسمح للحيوان بإمساك طعامه وتمزيقه. سمح تطور الفكين للقوميات المبكرة باستغلال الموارد الغذائية التي لم تكن متوفرة للأسماك الخالية من الفك.
تتنوع أسماك الكليد Chondrichthyes، وهي الأسماك الغضروفية، وتتكون من أسماك القرش (الشكل\(\PageIndex{3}\) أ) والأشعة والزلاجات، جنبًا إلى جنب مع أسماك المنشار وعشرات الأنواع من الأسماك التي تسمى chimaeras، أو أسماك القرش الشبحية. تحتوي Chondrichthyes على زعانف مزدوجة وهيكل عظمي مصنوع من الغضروف. نشأ هذا الكليد منذ حوالي 370 مليون سنة في العصر الديفوني الأوسط. يُعتقد أنهم ينحدرون من مجموعة منقرضة كان لها هيكل عظمي مصنوع من العظام؛ وبالتالي، فإن الهيكل العظمي الغضروفي لـ Chondrichthyes هو تطور لاحق. يتم تقوية أجزاء الهيكل العظمي للسمك القرش بحبيبات كربونات الكالسيوم، ولكن هذا ليس مثل العظام.
تعيش معظم الأسماك الغضروفية في الموائل البحرية، حيث تعيش بعض الأنواع في المياه العذبة لبعض أو كل حياتها. معظم أسماك القرش من الحيوانات آكلة اللحوم التي تتغذى على الفريسة الحية، إما ابتلاعها بالكامل أو باستخدام فكيها وأسنانها لتمزيقها إلى قطع أصغر. من المحتمل أن تكون أسنان سمك القرش قد تطورت من القشور الخشنة التي تغطي بشرتها. بعض أنواع أسماك القرش والراي عبارة عن مغذيات معلقة تتغذى على العوالق.
تمتلك أسماك القرش أعضاء حسية متطورة تساعدها في تحديد مكان الفريسة، بما في ذلك حاسة الشم الشديدة والاستقبال الكهربائي، وربما يكون الأخير هو الأكثر حساسية من أي حيوان. تسمح الأعضاء المسماة أمبولي لورنزيني لأسماك القرش باكتشاف المجالات الكهرومغناطيسية التي تنتجها جميع الكائنات الحية، بما في ذلك فريستها. تم ملاحظة الاستقبال الكهربائي فقط في الحيوانات المائية أو البرمائية. تمتلك أسماك القرش، جنبًا إلى جنب مع معظم الأسماك، أيضًا عضوًا حساسيًا يسمى الخط الجانبي، والذي يستخدم لاكتشاف الحركة والاهتزاز في المياه المحيطة، وحاسة غالبًا ما تعتبر مماثلة لـ «السمع» في الفقاريات الأرضية. يظهر الخط الجانبي كشريط داكن يمتد على طول جسم السمكة.
تتكاثر أسماك القرش جنسياً ويتم تخصيب البيض داخليًا. معظم الأنواع حية للبيض، أي أن البويضة المخصبة يتم الاحتفاظ بها في قناة البيض في جسم الأم، ويتم تغذية الجنين عن طريق صفار البيض. يفقس البيض في الرحم ويولد الصغار أحياء ويعملون بكامل طاقتهم. بعض أنواع أسماك القرش مبيضة: فهي تضع بيضًا يفقس خارج جسم الأم. تتم حماية الأجنة بواسطة علبة بيض القرش أو «محفظة حورية البحر» التي تحتوي على قوام الجلد. تحتوي علبة بيض القرش على مخالب تتعطل في الأعشاب البحرية وتعطي غطاء القرش حديث الولادة. هناك عدد قليل من أنواع أسماك القرش حية، أي أن الصغار يتطورون داخل جسم الأم، وتلد حية.
تشمل الأشعة والزلاجات أكثر من 500 نوع وترتبط ارتباطًا وثيقًا بأسماك القرش. يمكن تمييزها عن أسماك القرش من خلال أجسامها المسطحة، والزعانف الصدرية التي يتم تكبيرها ودمجها في الرأس، والشقوق الخيشومية على سطحها البطني (الشكل\(\PageIndex{3}\) ب). مثل أسماك القرش، تحتوي أسماك الراي والزلاجات على هيكل عظمي غضروفي. معظم الأنواع بحرية وتعيش في قاع البحر، مع توزيع عالمي تقريبًا.
أسماك عظمية
تتميز أعضاء الكليد أوستيخثيس، أو الأسماك العظمية، بهيكل عظمي. تنتمي الغالبية العظمى من الأسماك الحالية إلى هذه المجموعة، التي تتكون من حوالي 30.000 نوع، مما يجعلها أكبر فئة من الفقاريات الموجودة اليوم.
تمتلك جميع الأسماك العظمية تقريبًا هيكلًا عظميًا متحجرًا بخلايا عظمية متخصصة (خلايا عظمية) تنتج مصفوفة فوسفات الكالسيوم وتحافظ عليها. عادت هذه الخاصية مرة أخرى فقط في مجموعات قليلة من أوستيشتيس، مثل سمك الحفش وسمك المجداف، والتي تحتوي بشكل أساسي على هياكل عظمية غضروفية. غالبًا ما يتم تغطية جلد الأسماك العظمية بقشور متداخلة، وتفرز الغدد الموجودة في الجلد مخاطًا يقلل من السحب عند السباحة ويساعد الأسماك في تنظيم التناضح. مثل أسماك القرش، تمتلك الأسماك العظمية نظام خط جانبي يكتشف الاهتزازات في الماء. على عكس أسماك القرش، تعتمد بعض الأسماك العظمية على بصرها لتحديد موقع الفريسة. كما أن الأسماك العظمية غير معتادة في امتلاك خلايا الذوق في منطقة الرأس والجذع في الجسم مما يسمح لها باكتشاف تركيزات صغيرة للغاية من الجزيئات في الماء.
تستخدم جميع الأسماك العظمية، مثل الأسماك الغضروفية، الخياشيم للتنفس. يتم سحب الماء فوق الخياشيم الموجودة في غرف مغطاة ومهواة بغطاء عضلي واقي يسمى الغطاء الواقي. على عكس أسماك القرش، تحتوي الأسماك العظمية على مثانة سباحة، وهي عضو مملوء بالغاز يساعد على التحكم في طفو الأسماك. تنقسم الأسماك العظمية أيضًا إلى مجموعتين مع أعضاء أحياء: Actinopterygii (الأسماك ذات الزعانف الشعاعية) والساركوبتريجي (الأسماك ذات الزعانف الفصية).
تشمل الأسماك ذات الزعانف العديد من الأسماك المألوفة - التونة والباس والتراوت والسلمون (الشكل\(\PageIndex{4}\) أ) وغيرها. تمت تسمية الأسماك ذات الزعانف الشعاعية بسبب شكل زعانفها - شبكات من الجلد مدعومة بأشواك عظمية تسمى الأشعة. في المقابل، فإن زعانف الأسماك ذات الزعانف الفصية سمينة ومدعومة بالعظام (الشكل\(\PageIndex{4}\) ب). تشمل الأعضاء الحية للأسماك ذات الزعانف الفص أسماك الغداء والكولاكانث الأقل شيوعًا.
البرمائيات
البرمائيات هي رباعيات فقارية. تشمل الأمفيبيا الضفادع والسمندل والكاسيليين. يعني مصطلح البرمائيات «الحياة المزدوجة»، وهو إشارة إلى التحول الذي يمر به العديد من الضفادع من الشرغوف إلى البالغ ومزيج البيئات المائية والأرضية في دورة حياتها. تطورت البرمائيات في الفترة الديفونية وكانت أقدم رباعيات الأرجل الأرضية.
تتميز معظم البرمائيات، باعتبارها رباعية الأرجل، بأربعة أطراف متطورة، على الرغم من أن بعض أنواع السمندل وجميع الكيسيليين تمتلك أطرافًا أثرية فقط. من الخصائص المهمة للبرمائيات الموجودة الجلد الرطب والنفاذي الذي تحققه الغدد المخاطية. تسمح البشرة الرطبة بتبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون مع البيئة، وهي عملية تسمى التنفس الجلدي. جميع أنواع البرمائيات البالغة الحية من آكلة اللحوم، وبعض البرمائيات الأرضية لها لسان لزج يستخدم لالتقاط الفريسة.
تنوع البرمائيات
تضم الأمفيبيا ما يقدر بـ 6500 نوع موجود يعيش في المناطق الاستوائية والمعتدلة حول العالم. يمكن تقسيم البرمائيات إلى ثلاث مجموعات: أوروديلا («الأنواع ذات الذيل») والسمندل والسمندل؛ وأنورا («تلك التي ليس لها ذيل») والضفادع والضفادع؛ وأبودا («تلك التي ليس لها أرجل»)، الكاسيليين.
يشمل السمندل الحي (الشكل\(\PageIndex{5}\) أ) ما يقرب من 500 نوع، بعضها مائي والبعض الآخر بري، وبعضها يعيش على الأرض فقط كبالغين. عادة ما يكون لدى السمندل البالغ مخطط جسم رباعي الأرجل معمم بأربعة أطراف وذيل. بعض السمندل تكون بلا رئة، ويحدث التنفس من خلال الجلد أو الخياشيم الخارجية. تحتوي بعض أنواع السمندل الأرضي على رئتين بدائيتين؛ بينما تحتوي بعض الأنواع على خياشيم ورئتين.
مفهوم في العمل
شاهد هذا الفيديو عن أنواع السمندل الكبيرة بشكل غير عادي.
الضفادع (الشكل\(\PageIndex{5}\) ب) هي المجموعة الأكثر تنوعًا من البرمائيات، حيث يعيش ما يقرب من 5000 نوع في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية. تمتلك الضفادع خطة جسم أكثر تخصصًا من خطة جسم السمندل للحركة على الأرض. تستخدم الضفادع البالغة أطرافها الخلفية للقفز عدة أضعاف طول أجسامها على الأرض. تحتوي الضفادع على عدد من التعديلات التي تسمح لها بتجنب الحيوانات المفترسة، بما في ذلك الجلد الذي يعمل كتمويه ومواد كيميائية دفاعية سامة للحيوانات المفترسة التي تفرز من الغدد في الجلد.
يتم تخصيب بيض الضفادع خارجيًا، حيث يتم وضعه في بيئات رطبة. تُظهر الضفادع مجموعة من السلوكيات الأبوية، حيث لا تبدي بعض الأنواع سوى القليل من الاهتمام بالأنواع التي تحمل البيض والضفادع الصغيرة على أرجلها الخلفية أو ظهورها. تتكون دورة الحياة من مرحلتين: 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 ولكن بدون أطراف. في نهاية مرحلة الشرغوف، تخضع الضفادع لتحول تدريجي إلى الشكل البالغ. خلال هذه المرحلة، تختفي الخياشيم 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 (الشكل\(\PageIndex{6}\)).
يضم القيسيليان ما يقدر بـ 185 نوعًا. تفتقر إلى الأطراف الخارجية وتشبه ديدان الأرض العملاقة. تعيش في التربة وتوجد بشكل أساسي في المناطق الاستوائية في أمريكا الجنوبية وأفريقيا وجنوب آسيا حيث تتكيف مع نمط حياة تحفر التربة وتكاد تكون عمياء. على عكس معظم البرمائيات الأخرى التي تتكاثر في الماء أو بالقرب منه، فإن التكاثر في موائل التربة الجافة يعني أنه يجب على الكاسيليين استخدام الإخصاب الداخلي، ومعظم الأنواع تلد لتعيش صغارًا (الشكل\(\PageIndex{7}\)).
الزواحف والطيور
يتم تمييز السائل الأمنيوتي - الزواحف والطيور والثدييات - عن البرمائيات من خلال بيضتها المتكيفة أرضيًا (المقشرة) والجنين المحمي بالأغشية الأمنيوسية. كان تطور الأغشية الأمنيوسية يعني أن أجنة السلى يمكن أن تتطور داخل بيئة مائية داخل البويضة. أدى ذلك إلى تقليل الاعتماد على البيئة المائية من أجل التنمية وسمح للسلى بغزو المناطق الأكثر جفافاً. كان هذا تغييرًا تطوريًا مهمًا ميزها عن البرمائيات، التي اقتصرت على البيئات الرطبة بسبب بيضها الخالي من القشرة. على الرغم من أن أصداف الأنواع الأمنيوسية المختلفة تختلف اختلافًا كبيرًا، إلا أنها تسمح جميعها بالاحتفاظ بالماء. كما سمحت أغشية البويضة الأمنيوسية بتبادل الغازات وعزل النفايات داخل غلاف قشر البيض. تتكون قشور بيض الطيور من كربونات الكالسيوم وهي صلبة وهشة، ولكنها تحتوي على مسام لتبادل الغاز والماء. تعتبر قشور بيض الزواحف أكثر صلابة ومرونة. معظم الثدييات لا تضع البيض؛ ومع ذلك، حتى مع الحمل الداخلي، لا تزال الأغشية الأمنيوسية موجودة.
في الماضي، كان التقسيم الأكثر شيوعًا للسلى إلى فئات Mammalia و Reptilia و Aves. ومع ذلك، تنحدر الطيور من الديناصورات، لذلك ينتج عن هذا المخطط الكلاسيكي مجموعات ليست مجموعات حقيقية. سنناقش الطيور كمجموعة متميزة عن الزواحف على أساس أن هذا لا يعكس التاريخ التطوري.
زواحف
الزواحف هي رباعيات الأرجل. قد تحتوي الزواحف عديمة الأطراف - الثعابين - على أطراف أثرية، وتصنف، مثل السيسيليين، على أنها رباعيات الأرجل لأنها تنحدر من أسلاف ذوي أربعة أطراف. تضع الزواحف بيضًا مقشرًا على الأرض. حتى الزواحف المائية، مثل السلاحف البحرية، تعود إلى الأرض لتضع بيضها. عادة ما تتكاثر جنسياً من خلال الإخصاب الداخلي. تظهر بعض الأنواع حيوية البيض، مع بقاء البيض في جسم الأم حتى يصبح جاهزًا للفقس. الأنواع الأخرى حية، حيث يولد النسل حيًا.
كان أحد التعديلات الرئيسية التي سمحت للزواحف بالعيش على الأرض هو نمو بشرتها المتقشرة، التي تحتوي على بروتين الكيراتين والدهون الشمعية، مما منع فقدان الماء من الجلد. هذا الجلد المسدود يعني أن الزواحف لا تستطيع استخدام بشرتها للتنفس، مثل البرمائيات، وبالتالي يجب على الجميع التنفس بالرئتين. بالإضافة إلى ذلك، تحافظ الزواحف على مياه الجسم القيمة عن طريق إفراز النيتروجين في شكل معجون حمض اليوريك. كانت هذه الخصائص، إلى جانب البويضة الأمنيوسية المقشرة، هي الأسباب الرئيسية وراء نجاح الزواحف في استعمار مجموعة متنوعة من الموائل الأرضية بعيدًا عن الماء.
الزواحف هي حيوانات خارجية، أي حيوانات يأتي مصدرها الرئيسي لحرارة الجسم من البيئة. المناورات السلوكية، مثل التشمس لتدفئة أنفسهم، أو البحث عن الظل أو الجحور للتهدئة، تساعدهم على تنظيم درجة حرارة أجسامهم،
تشمل فئة Reptilia أنواعًا متنوعة مصنفة في أربع مجموعات حية. هذه هي التماسيح، ووفينودونتيا، وسكواماتا، والتيستودينز.
نشأت التماسيح («السحلية الصغيرة») منذ حوالي 84 مليون سنة، وتشمل الأنواع الحية التماسيح والتماسيح والكايمان. تعيش التماسيح (الشكل\(\PageIndex{8}\) أ) في جميع أنحاء المناطق الاستوائية في إفريقيا وأمريكا الجنوبية وجنوب شرق الولايات المتحدة وآسيا وأستراليا. توجد في موائل المياه العذبة، مثل الأنهار والبحيرات، وتقضي معظم وقتها في الماء. بعض الأنواع قادرة على التحرك على الأرض بسبب وضعها شبه المنتصب.
نشأت Sphenodontia («الأسنان الإسفينية») في عصر الميزوزويك وتشمل جنسًا حيًا واحدًا فقط، وهو Tuatara، مع نوعين موجودان في نيوزيلندا. هناك العديد من الأنواع الأحفورية التي تعود إلى العصر الترياسي (قبل 250-200 مليون سنة). على الرغم من أن التواتارا تشبه السحالي، إلا أنها متميزة من الناحية التشريحية وتشترك في الخصائص الموجودة في الطيور والسلاحف.
نشأت Squamata («المتقشرة») في أواخر العصر البرمي؛ وتشمل الأنواع الحية السحالي والثعابين، والتي تعد أكبر مجموعة من الزواحف الموجودة (الشكل\(\PageIndex{8}\) ب). تختلف السحالي عن الثعابين من خلال وجود أربعة أطراف وجفون وآذان خارجية تفتقر إليها الثعابين. تتراوح أنواع السحالي في الحجم من الحرباء والأبراص التي يبلغ طولها بضعة سنتيمترات إلى تنين كومودو الذي يبلغ طوله حوالي 3 أمتار.
يُعتقد أن الثعابين قد انحدرت من السحالي المحفورة أو السحالي المائية منذ أكثر من 100 مليون سنة (الشكل\(\PageIndex{8}\) ج). تضم الثعابين حوالي 3000 نوع وتوجد في كل قارة باستثناء القارة القطبية الجنوبية. وتتراوح أحجامها من ثعابين خيطية طولها 10 سنتيمترات إلى ثعابين وأناكوندا بطول 7.5 متر. جميع الثعابين آكلة للحوم وتأكل الحيوانات الصغيرة والطيور والبيض والأسماك والحشرات.
السلاحف هي أعضاء في Clade Testudines («وجود قشرة») (الشكل\(\PageIndex{8}\) د). تتميز السلاحف بقشرة عظمية أو غضروفية تتكون من درع الظهر والجص الموجود على السطح البطني الذي يتطور من الأضلاع. نشأت السلاحف منذ ما يقرب من 200 مليون سنة، قبل التماسيح والسحالي والثعابين. تضع السلاحف بيضها على الأرض، على الرغم من أن العديد من الأنواع تعيش في الماء أو بالقرب منه. يتراوح حجم السلاحف من السلحفاة المرقطة بحجم 8 سنتيمترات (3.1 بوصة) إلى السلحفاة البحرية ذات الظهر الجلدي عند 200 سم (أكثر من 6 أقدام). يُستخدم مصطلح «السلحفاة» أحيانًا لوصف أنواع التيستودين التي تعيش في البحر فقط، مع استخدام مصطلحي «السلحفاة» و «تيرابين» للإشارة إلى الأنواع التي تعيش على الأرض وفي المياه العذبة، على التوالي.
الطيور
تشير البيانات الآن إلى أن الطيور تنتمي إلى طبقة الزواحف، لكنها تعرض عددًا من التعديلات الفريدة التي تميزها عن بعضها البعض. على عكس الزواحف، فإن الطيور ماصة للحرارة، مما يعني أنها تولد حرارة أجسامها من خلال عمليات التمثيل الغذائي. السمة الأكثر تميزًا للطيور هي ريشها، وهو قشور زواحف معدلة. تحتوي الطيور على عدة أنواع مختلفة من الريش المتخصصة في وظائف محددة، مثل الريش الكنتوري الذي يبسط المظهر الخارجي للطيور والريش غير المنظم بشكل فضفاض والذي يعزل (الشكل\(\PageIndex{9}\) أ).
لم يسمح الريش للطيور الأولى فقط بالانزلاق، وفي النهاية الانخراط في الطيران الرفرفة، ولكنه أدى إلى عزل جسم الطائر، مما ساعد في الحفاظ على امتصاص الحرارة، حتى في درجات الحرارة المنخفضة. يتطلب تشغيل حيوان طائر الاقتصاد في مقدار الوزن الذي يحمله. مع زيادة وزن الجسم، يزداد إنتاج العضلات وتكلفة الطاقة اللازمة للطيران. قامت الطيور بإجراء العديد من التعديلات لتقليل وزن الجسم، بما في ذلك العظام المجوفة أو الهوائية (الشكل\(\PageIndex{9}\) ب) مع المساحات الهوائية التي قد تكون متصلة بالحويصلات الهوائية والدعامات المتصالبة داخل عظامها لتوفير التعزيز الهيكلي. يتم دمج أجزاء من الهيكل العظمي الفقري وحقيبة الدماغ لزيادة قوتها مع تخفيف وزنها. تمتلك معظم أنواع الطيور مبيضًا واحدًا فقط بدلاً من اثنين، ولا توجد طيور حية لها أسنان في فكها، مما يقلل من كتلة الجسم.
تمتلك الطيور نظامًا من الأكياس الهوائية المتفرعة من مجرى الهواء الأساسي الذي يحول مسار الهواء بحيث يمر في اتجاه واحد عبر الرئة، أثناء الإلهام وانتهاء الصلاحية. على عكس رئتي الثدييات التي يتدفق فيها الهواء في اتجاهين أثناء استنشاقه من الداخل والخارج، يتدفق الهواء باستمرار عبر رئة الطائر لتوفير نظام أكثر كفاءة لتبادل الغازات.
الثدييات
الثدييات هي فقاريات لها شعر وغدد ثديية تستخدم لتوفير التغذية لصغارها. تعتبر بعض ميزات الفك والهيكل العظمي والجلد والتشريح الداخلي فريدة أيضًا للثدييات. يعد وجود الشعر أحد الخصائص الرئيسية للثدييات. على الرغم من أنه ليس منتشرًا جدًا في بعض المجموعات، مثل الحيتان، إلا أن الشعر له العديد من الوظائف المهمة للثدييات. الثدييات ماصة للحرارة، ويوفر الشعر العزل عن طريق حبس طبقة من الهواء بالقرب من الجسم للاحتفاظ بالحرارة الأيضية. يعمل الشعر أيضًا كآلية حسية من خلال شعيرات متخصصة تسمى vibrissae، والمعروفة باسم الشعيرات. ترتبط هذه الخلايا بالأعصاب التي تنقل معلومات اللمس، وهي مفيدة بشكل خاص للثدييات الليلية أو المحفورة. يمكن للشعر أيضًا توفير تلوين وقائي.
يشمل جلد الثدييات غدد إفرازية ذات وظائف مختلفة. تنتج الغدد الدهنية مزيجًا دهنيًا يسمى الزهم الذي يفرز على الشعر والجلد لمقاومة الماء والتشحيم. توجد الغدد الدهنية في معظم أنحاء الجسم. تنتج الغدد الشمسية العرق والرائحة، والتي تعمل في التنظيم الحراري والتواصل، على التوالي. تنتج الغدد الثديية الحليب الذي يستخدم لتغذية الأطفال حديثي الولادة. في حين أن ذكور المونوتريمات والإيثريون يمتلكون غدد ثديية، فإن الجرابيات الذكور لا يمتلكون ذلك.
يمتلك النظام الهيكلي للثدييات ميزات فريدة تميزها عن الفقاريات الأخرى. تمتلك معظم الثدييات أسنانًا غير متجانسة، مما يعني أن لديها أنواعًا وأشكال مختلفة من الأسنان تسمح لها بالتغذية على أنواع مختلفة من الأطعمة. تشمل هذه الأنواع المختلفة من الأسنان القواطع والأنياب والأضراس والأضراس. النوعان الأولان مخصصان للقطع والتمزيق، بينما النوعان الأخيران مخصصان للتكسير والطحن. المجموعات المختلفة لها نسب مختلفة من كل نوع، اعتمادًا على نظامها الغذائي. معظم الثدييات هي أيضًا من فصيلة الديفيودونت، مما يعني أنها تمتلك مجموعتين من الأسنان في حياتها: الأسنان المتساقطة أو «الصغيرة» والأسنان الدائمة. في الفقاريات الأخرى، يمكن استبدال الأسنان طوال الحياة.
تنقسم الثدييات الحديثة إلى ثلاث مجموعات واسعة: المونوتريمات والجرابيات والإوثريات (أو الثدييات المشيمية). يُطلق على الإيثيريين، أو الثدييات المشيمية، والجرابيات بشكل جماعي اسم الثدييات الثيرية، بينما يُطلق على المونوتريمات اسم الميتاثيريين.
هناك ثلاثة أنواع حية من النترات الأحادية: خلد الماء ونوعان من الإكيدنا، أو النمل الشوكي (الشكل\(\PageIndex{10}\)). تم العثور على خلد الماء ونوع واحد من إيكيدنا في أستراليا، بينما توجد الأنواع الأخرى من إيكيدنا في غينيا الجديدة. تعتبر المونوتريمات فريدة من نوعها بين الثدييات، حيث تضع بيضًا مصنوعًا من الجلد، على غرار تلك الخاصة بالزواحف، بدلاً من الولادة لتعيش في سن مبكرة. ومع ذلك، يتم الاحتفاظ بالبويضات داخل الجهاز التناسلي للأم حتى تصبح جاهزة تقريبًا للفقس. بمجرد أن تفقس الأنثى الصغيرة، تبدأ الأنثى بإفراز الحليب من المسام في سلسلة من الأنسجة الثديية على طول الجانب البطني من جسدها. مثل الثدييات الأخرى، تعتبر المونوتريمات ماصة للحرارة ولكنها تنظم درجات حرارة الجسم بشكل أقل إلى حد ما (90 درجة فهرنهايت، 32 درجة مئوية) مقارنة بالثدييات المشيمية (98 درجة فهرنهايت، 37 درجة مئوية). مثل الزواحف، تحتوي المونوتريمات على فتحة خلفية واحدة للمنتجات البولية والبرازية والتناسلية، بدلاً من ثلاث فتحات منفصلة مثل الثدييات المشيمية. المونوتريمات البالغة تفتقر إلى الأسنان.
توجد الجرابيات بشكل أساسي في أستراليا والجزر المجاورة، على الرغم من وجود حوالي 100 نوع من الأبوسوم وبضعة أنواع من عائلتين أخريين في الأمريكتين. يبلغ عدد الجرابيات الأسترالية أكثر من 230 نوعًا وتشمل الكنغر والكوالا والبانديكوت والشيطان التسماني (الشكل\(\PageIndex{11}\)). تمتلك معظم أنواع الجرابيات كيسًا يقيم فيه الصغار بعد الولادة ويتلقون الحليب ويستمرون في النمو. قبل الولادة، يكون لدى الجرابيات اتصال مشيمي أقل تعقيدًا، ويولد الصغار أقل تطورًا بكثير من الثدييات المشيمية.
الإيثيريون هم أكثر الثدييات انتشارًا في جميع أنحاء العالم. هناك عدة مجموعات من الإيثيريين، بما في ذلك Insectivora وآكلي الحشرات؛ والإدنتاتا، وآكلات النمل عديمة الأسنان؛ ورودنتيا والقوارض؛ والكيروبتيرا، والخفافيش؛ والحيتسيا، والثدييات المائية بما في ذلك الحيتان؛ وآكلة اللحوم، والثدييات آكلة اللحوم بما في ذلك الكلاب والقطط والدببة؛ والقرود، التي تشمل البشر. تسمى الثدييات الإيثرية أحيانًا بالثدييات المشيمية، لأن جميع الأنواع تحتوي على مشيمة معقدة تربط الجنين بالأم، مما يسمح بتبادل الغازات والسوائل والنفايات والمغذيات. في حين أن الثدييات الأخرى قد تمتلك مشيمة أقل تعقيدًا أو لديها مشيمة لفترة وجيزة، فإن جميع الإيثيريين لديهم مشيمة معقدة أثناء الحمل.
الرئيسيات
يشمل ترتيب الرئيسيات من فئة الثدييات الليمور والقردة والقردة، والتي تشمل البشر. تعيش الرئيسيات غير البشرية بشكل أساسي في المناطق الاستوائية أو شبه الاستوائية في أمريكا الجنوبية وأفريقيا وآسيا. وتتراوح أحجامها من ليمور الفأر عند 30 جرامًا (1 أونصة) إلى غوريلا الجبال التي تزن 200 كيلوغرام (441 رطلاً). تعتبر خصائص وتطور الرئيسيات ذات أهمية خاصة بالنسبة لنا لأنها تسمح لنا بفهم تطور جنسنا البشري.
تتكيف جميع أنواع الرئيسيات مع تسلق الأشجار، حيث تنحدر جميعها من سكان الأشجار، على الرغم من أن جميع الأنواع ليست شجرية. أدى هذا التراث الشجري للقرود إلى تكيّف اليدين والقدمين للتكاثف أو التسلق والتأرجح عبر الأشجار. تشمل هذه التعديلات، على سبيل المثال لا الحصر، 1) مفصل الكتف الدوار، 2) إصبع القدم الكبير المنفصل بشكل كبير عن أصابع القدم والإبهام الأخرى التي يتم فصلها بشكل كبير عن الأصابع (باستثناء البشر)، مما يسمح بإمساك الأغصان، و 3) الرؤية المجسمة، ومجالان بصريان متداخلان، مما يسمح لإدراك العمق اللازم لقياس المسافة. الخصائص الأخرى للقرود هي أدمغة أكبر من تلك الموجودة في العديد من الثدييات الأخرى، والمخالب التي تم تعديلها إلى أظافر مسطحة، وعادة ما تكون ذرية واحدة فقط لكل حمل، والاتجاه نحو إبقاء الجسم في وضع مستقيم.
تنقسم رتبة الرئيسيات إلى مجموعتين: البروسيميون والأنثروبويدات. يشمل البروسيميون أطفال الأدغال في إفريقيا، والليمور في مدغشقر، واللوريس، والبطاطس، والقطران في جنوب شرق آسيا. تشمل الأنثروبويدات القرود والقردة الصغرى والقردة العليا (الشكل\(\PageIndex{12}\)). بشكل عام، تميل البروسيميون إلى أن تكون ليلية، وأصغر حجمًا من الأنثروبويدات، ولديها أدمغة أصغر نسبيًا مقارنة بالأنثروبويدات.
ملخص القسم
كانت أقدم الفقاريات التي ابتعدت عن الحبليات اللافقارية هي الأسماك الخالية من الفك. أسماك الهاك عبارة عن زبالين تشبه ثعبان البحر تتغذى على اللافقاريات الميتة والأسماك الأخرى. تتميز اللمبريا بفم مص مسنن يشبه القمع، وبعض الأنواع طفيلية في الأسماك الأخرى. تشمل Gnathostomes الأسماك ذات الفك (الأسماك الغضروفية والعظمية) بالإضافة إلى جميع رباعيات الأرجل الأخرى. تشمل الأسماك الغضروفية أسماك القرش والأشعة والزلاجات وأسماك القرش الشبح. يمكن تقسيم الأسماك العظمية أيضًا إلى أسماك ذات زعانف الأشعة وأسماك ذات زعانف الفص.
تتميز معظم البرمائيات، باعتبارها رباعية الأرجل، بأربعة أطراف متطورة، على الرغم من أن بعض أنواع السمندل وجميع الكيسيليين لا حدود لها. تمتلك البرمائيات بشرة رطبة ونفاذة تستخدم للتنفس الجلدي. يمكن تقسيم الأمفيبيا إلى ثلاث مجموعات: السمندل (أوروديلا) والضفادع (أنورا) والكاسيليين (أبودا). تتكون دورة حياة البرمائيات من مرحلتين متميزتين: مرحلة اليرقات والتحول إلى مرحلة البلوغ.
يتم تمييز السائل الأمنيوتي عن البرمائيات من خلال وجود بويضة متكيفة أرضيًا ومحمية بالأغشية الأمنيوسية. تشمل السلى الزواحف والطيور والثدييات. كان التكيف الرئيسي الذي سمح للزواحف بالعيش على الأرض هو تطور الجلد المتقشر. تضم الزواحف أربع مجموعات حية: التماسيح (التماسيح والتماسيح)، وسفينودونتيا (تواتاراس)، وسكواماتا (السحالي والثعابين)، والتيستودين (السلاحف).
الطيور عبارة عن سلى ماص للحرارة. يعمل الريش كعزل ويسمح بالطيران. لدى الطيور عظام هوائية مجوفة وليست مليئة بالأنسجة. ينتقل تدفق الهواء عبر رئة الطيور في اتجاه واحد. تطورت الطيور من الديناصورات.
تحتوي الثدييات على شعر وغدد ثديية. يشمل جلد الثدييات غدد إفرازية مختلفة. الثدييات ماصة للحرارة، مثل الطيور. هناك ثلاث مجموعات من الثدييات التي تعيش اليوم: المونوتريمات والجرابيات والإوثريات. تعتبر المونوتريمات فريدة من نوعها بين الثدييات لأنها تضع البيض بدلاً من الولادة لتعيش في سن مبكرة. تحتوي الثدييات الإيثرية على مشيمة معقدة.
هناك 16 ترتيبًا (حيًا) موجودًا من الثدييات الإيثرية. يرتبط البشر ارتباطًا وثيقًا بالقرود، وكلها تتكيف مع تسلق الأشجار، على الرغم من أن جميع الأنواع ليست شجرية. الخصائص الأخرى للقرود هي أدمغة أكبر من تلك الموجودة في الثدييات الأخرى، والمخالب التي تم تعديلها إلى أظافر مسطحة، وعادة ما تكون صغيرة واحدة في كل حمل، والرؤية المجسمة، والاتجاه نحو إبقاء الجسم في وضع مستقيم. تنقسم الرئيسيات إلى مجموعتين: البروسيميون والأنثروبويدات.
مسرد المصطلحات
- أكتينوبتريجي
- أسماك ذات زعانف
- السلى
- مجموعة من الحيوانات التي تمتلك البويضة الأمنيوسية؛ تشمل الزواحف (بما في ذلك الطيور) والثدييات
- أمفيبيا
- الضفادع والسمندل والكاسيليين
- أمبولا من لورنزيني
- عضو حسي يسمح لأسماك القرش باكتشاف المجالات الكهرومغناطيسية التي تنتجها الكائنات الحية
- الأنثروبويدات
- كليد يتكون من القرود والقردة والبشر
- أنورا
- الضفادع
- أبودا
- السكان المدنيين
- تشعيع
- يتأرجح عبر الأشجار
- كايسلي
- برمائي بلا أرجل ينتمي إلى كليد أبودا
- تشوندريشثييس
- أسماك الفك ذات الزعانف المزدوجة والهيكل العظمي المصنوع من الغضروف
- قحف
- فئة مقترحة من الحبليات تشمل جميع المجموعات باستثناء الستر واللانسيليت
- تمساح
- التماسيح والتماسيح
- التنفس الجلدي
- تبادل الغازات من خلال الجلد
- ديفودونت
- يشير إلى امتلاك مجموعتين من الأسنان في العمر
- ريش الريش
- ريشة متخصصة للعزل
- حيوان ثديي يوثري
- حيوان ثديي ذو مشيمة معقدة تربط الجنين بالأم؛ تسمى أحيانًا ثدييات المشيمة
- ضفدع
- برمائي بلا ذيل ينتمي إلى كليد أنورا
- gnathostome
- سمكة الفك
- سمك القارورة
- سمكة تشبه ثعبان البحر تعيش في قاع المحيط وتعمل كزبلة
- أسنان غير متجانسة
- أنواع مختلفة من الأسنان المعدلة لأغراض مختلفة
- لامبري
- سمكة بلا فك تتميز بفم مسنن يشبه القمع وممتص
- خط جانبي
- عضو الإحساس الذي يمتد بطول جسم السمكة، ويستخدم للكشف عن الاهتزاز في الماء
- الحيوان الثديي
- واحدة من مجموعات الفقاريات الماصة للحرارة التي تمتلك الشعر والغدد الثديية
- غدة ثديية
- في إناث الثدييات، وهي غدة تنتج الحليب لحديثي الولادة
- جرابي
- إحدى مجموعات الثدييات التي تشمل الكنغر والكوالا والبانديكوت والشيطان التسماني والعديد من الأنواع الأخرى؛ ينمو الصغار داخل الحقيبة
- مونوتريم
- حيوان ثديي يضع البيض
- ميكسيني
- طاووس
- أوستيختيس
- أسماك عظمية
- أوستراكوديرم
- واحدة من أقدم الأسماك الخالية من الفك المغطاة بالعظام
- بيتروميزونتيداي
- ذا كلايد أوف لامبريس
- عظم هوائي
- عظم مملوء بالهواء
- الرئيسيات
- تشمل الليمور والقردة والقرود والقرود والبشر
- الموسيميين
- مجموعة من الرئيسيات تضم أطفال الأدغال في إفريقيا، والليمور من مدغشقر، واللوريس، والبطاطس، والقطران في جنوب شرق آسيا
- سلمندل
- برمائي ذو ذيل ينتمي إلى كليد أوروديلا
- ساركوبتريجي
- الأسماك ذات الزعانف
- غدة دهنية
- في الثدييات، وهي غدة جلدية تنتج خليطًا من الدهون يسمى الزهم
- سفينودونتيا
- فئة الزواحف التي تشمل التواتارا
- سكواماتا
- مجموعة الزواحف من السحالي والثعابين
- رؤية مجسمة
- مجالان متداخلان للرؤية من العيون ينتجان إدراكًا عميقًا
- الغدة الصنوبرية
- غدة في الثدييات تنتج جزيئات العرق والرائحة
- مثانة السباحة
- في الأسماك، وهو عضو مملوء بالغاز يساعد على التحكم في طفو الأسماك
- شرغوف فرخ الضفدع
- مرحلة اليرقات للضفدع
- دراسات
- ترسة
- أوروديلا
- السلمندرز