Loading AI tools
Из Википедии, свободной энциклопедии
Остракодермы, или щитковые[1][2] (лат. Ostracodermi, от др.-греч. ὄστρᾰκον — панцирь и δέρμα — кожа[3]), — группа палеозойских бесчелюстных. Получили название из-за хорошо развитого экзоскелета (панцирь из крупных костных пластин или мелких чешуй[4]).
Парафилетическая группа животных | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Название | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
† Остракодермы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Статус названия | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Устаревшее таксономическое | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Научное название | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ostracodermi Cope, 1889 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Родительский таксон | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Надкласс Бесчелюстные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Представители | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Геохронология 510—370 млн лет
◄ Наше время
◄ Мел-палеогеновое вымирание ◄ Триасовое вымирание
◄ Массовоепермское вымирание ◄ Девонское вымирание
◄ Ордовикско-силурийское вымирание
◄ Кембрийский взрыв
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
По внешнему виду остракодермы были более или менее рыбообразными животными, хотя часто и без парных плавников. Их длина составляла от 2 см до 1,5 м[5], а возможно, и до 2 м[4][6]. Жили в прибрежных зонах морей и в пресных водоёмах. Известны от верхнего кембрия до верхнего девона[4], примерно 510—370 млн лет назад. По всей видимости, предки челюстноротых[7][8] (но не круглоротых, как часто считали ранее)[7][9].
Иногда рассматриваются как класс[10][11], но в большинстве современных систем не имеют таксономического ранга[7][9][12].
Остракодермы имели панцирь из костных пластин или чешуйчатый покров (переднюю часть тела чаще всего защищал панцирь). Толщина его пластин у некоторых из них достигает 3 см[13]. Часто эти пластины были покрыты дентином различных видов, один из которых был практически идентичен дентину зубов человека[8][14]. У некоторых костнопанцирных верхний слой дентина панциря эмалеподобен[15].
У некоторых остракодерм (костнопанцирных и галеаспид) в голове был и внутренний скелет из кости или минерализированного хряща, и его изучение даёт много информации о морфологии органов головы (мозга, глаз, пинеального комплекса, структур внутреннего уха, обонятельной системы, гипофиза, нервов, кровеносных сосудов и жабр)[9].
У некоторых разнощитковых[16], костнощитковых[17] и бесщитковых[18] обнаружены следы дуг позвонков. У костнощитковых был плечевой пояс, слитый с черепом[19], и скелет грудных плавников в виде хрящевой пластинки (без радиалий) в каждом из них[20].
Челюстей не известно ни у кого из остракодерм[9]. Настоящих зубов у них тоже не было, но у некоторых рот был окружён специализированными зубоподобными чешуями, которые годились для соскребания корма с различных поверхностей[18], у других известны ротовые пластинки, которые могли работать как совок, а у третьих — пластинки, способные к дроблению тонких раковин[8].
Хвостовой плавник остракодерм обычно был гетероцеркальный (разнолопастный), причём у большинства из них (у телодонтов, разнощитковых, галеаспид и анаспид), в отличие от большинства других позвоночных, гипоцеркальный: хорда заходила в нижнюю лопасть, которая при этом обычно была больше верхней. Этот плавник и был их движителем. У многих видов он был единственным плавником[4][8][21].
Спинной плавник (иногда два) был у большинства костнопанцирных и телодонтов. Анальный плавник встречался в этих же группах и у беспанцирных[6].
Парные грудные плавники были у большинства костнопанцирных, у питуриаспид, у некоторых телодонтов и беспанцирных. Настоящих брюшных плавников у остракодерм (как и у всех бесчелюстных) не было[4][12], но некоторые беспанцирные[9] и телодонты[6] имели парные плавниковые складки на брюшной стороне.
Глаза были у большинства остракодерм. В головном щите многих из них есть отверстие и для теменного глаза, расположенное примерно между парными глазницами. Оно, хотя и никогда не превышало их по размеру, часто было довольно крупным[22]. У арандаспид такое отверстие было парным[16][21], но по другим интерпретациям оно у них не имело отношения к теменному глазу[23].
У многих остракодерм известна сейсмосенсорная система (органы боковой линии). У разнощитковых она компенсировала их слабое (а иногда и отсутствующее) зрение[8]. На головном щите костнопанцирных видны структуры, которые интерпретируются как рецепторы давления[4], электрические органы[24] или электрорецепторы[25]. Это два боковых и одно спинное поле мелких костных пластинок, к которым изнутри подходят ветвящиеся каналы, соединяющиеся с внутренним ухом[4][26][27].
Обонятельная система большинства[28] непарноноздрёвых, одной из двух основных групп остракодерм, была (как и у круглоротых) тесно связана с гипофизом. Ноздря, соединенная с гипофизарным проходом, образовывала в головном панцире непарноноздрёвых назогипофизарное отверстие[4][8].
Остракодермы населяли прибрежные зоны морей и пресные водоёмы. Для видов с уплощённой формой тела и тяжёлым костным панцирем предполагается придонный образ жизни. Некоторые из них — костнощитковые, подобные цефаласпису, — имели хорошо развитую мускулатуру задней части тела и парные плавники, что указывает на относительно большую подвижность[8]. У беспанцирных было веретенообразное тело и лёгкий гибкий чешуйчатый покров; возможно, они жили в толще воды[4]. Это предполагается и для телодонтов. Хотя приспособления остракодерм к плаванию были, по всей видимости, сравнительно малоэффективны, гидродинамическое моделирование для некоторых из них показывает, что выпуклость брюшной стороны могла создавать подъёмную силу при движении (которое обеспечивалось хвостовым плавником)[8]. По крайней мере большинство остракодерм не были способны к продолжительному активному плаванию, но могли планировать в толще воды.
Питались остракодермы, вероятно, только мелкой пищей[29] путём всасывания, подхватывания[30] или отцеживания через жаберные щели[2]. Возможно, некоторые разнощитковые могли нападать на червей[2], соскребать обрастателей с разных твёрдых поверхностей[18] и даже дробить раковины[8]. Некоторые имели рострум, возможно, позволявший выкапывать спрятавшихся в песке мелких животных.
Ни у каких групп остракодерм не заметно увеличения со временем количества сильно специализированных форм. Среди последних видов (средне- и верхнедевонских) таких было особенно мало. Это указывает на то, что каждая из их групп в течение всего своего существования сохраняла примерно постоянный образ жизни и экологическую нишу[29].
Самые ранние известные остракодермы относятся к верхнему кембрию и известны только по мелким костным фрагментам. Кембрийскими представителями остракодерм были Anatolepis, известный из Северной Америки, Гренландии и Шпицбергена начиная с франконского века[англ.] (около 495 млн лет назад)[4][16][31] и, возможно, безымянный организм[32] из отложений возрастом 510 млн лет[33] в Австралии.
Хорошо сохранившиеся окаменелости остракодерм относятся ко времени от раннего ордовика до позднего девона (480—370 млн лет назад)[34]. Расцвет этой группы был в позднем силуре — раннем девоне[30] (около 420 млн лет назад)[35]. Для девонских отложений они служат руководящими ископаемыми[8][30].
В среднем девоне (эйфельский век, около 390 млн лет назад) начался упадок самых многочисленных ранее групп остракодерм: разнощитковых, костнощитковых, галеаспид и телодонтов. Беспанцирные исчезли ещё в начале девона, около 420 млн лет назад (хотя иногда к ним относят и ряд родов, доживших до верхнего девона). В позднем девоне (360—380 млн лет назад) вымерли последние остракодермы[29].
Упадок и вымирание остракодерм обычно объясняют вытеснением их челюстноротыми[4][9]. С другой стороны, есть местонахождения, где одновременно была богатая фауна тех и других. Хищничество со стороны челюстноротых вряд ли было очень интенсивным: находок, которые его подтверждают, известно (на 2004 год) только две. Это мелкий экземпляр костнопанцирного в желудке акантоды из нижнего девона и след укуса (вероятно, лопастепёрой рыбы) на панцире разнощиткового из верхнего девона[29].
Возможно, какую-то роль в вымирании остракодерм сыграла трансгрессия моря в середине девона, которая, по некоторым данным[29], привела к сокращению площади подходящих для них местообитаний. На телодонтов, которые, видимо, лучше других были приспособлены к жизни в открытом море, это подействовало меньше[29]. Ещё одна гипотеза основывается на том, что упадок остракодерм был одновременным с распространением на суше сосудистых растений. Оно привело к формированию закреплённых почв и, как следствие, к уменьшению количества смываемых в моря частиц органики, которыми эти животные, вероятно, в основном и питались[29].
Остракодермы жили в прибрежных зонах морей и пресных водоёмах, и широкие моря были для них преградой. Поэтому большинство их видов (и многие более крупные таксоны) были эндемиками небольших областей[8][29].
До конца ордовика — середины силура (440—430 млн лет назад[35]) большинство остракодерм (в частности, астраспиды, разнощитковые и телодонты) встречались только в водах Лаврентии. Вероятно, там жил и последний общий предок всех остракодерм[36]. Но арандаспиды, тоже одна из древнейших групп (известны с нижнего ордовика[16]), жили только в водах Гондваны (их окаменелости находят в Австралии и Южной Америке)[36].
В кембрии и ордовике не было космополитичных групп остракодерм: в разных регионах планеты их фауна сильно отличалась. Ареал большинства групп оставался нешироким до среднего силура, когда сближение Лаврентии с другими континентами (в первую очередь с Балтикой) сделало возможным его увеличение[27][36]. Так, телодонты к концу ордовика распространились из вод Лаврентии в воды Балтики и Гондваны, а к середине силура — и Ангариды[36]. Начиная с раннего девона, фауна телодонтов почти по всему миру стала одинаковой[27]. В Гондване они прожили на несколько десятков миллионов лет дольше, чем в Еврамерике[37], но большинство остальных остракодерм Гондваны исчезло в верхнем ордовике (возможно, из-за оледенения)[36].
Появившиеся позже непарноноздрёвые остракодермы распространились не менее широко (чего нельзя сказать про отдельные их виды и роды). Беспанцирные известны из Еврамерики, костнопанцирные, кроме того, из Сибири и Центральной Азии. Но общих родов между европейской и североамериканской фауной костнопанцирных даже в девоне почти не было[29]. Ареал остальных групп непарноноздрёвых был не таким большим: окаменелости галеаспид находят только на юге Китая и на севере Вьетнама, а питуриаспид — только в одном местонахождении в Австралии[17][27][34].
Раньше остракодерм (как и других бесчелюстных) иногда включали в состав рыб, а иногда и объединяли с плакодермами под названием «панцирные рыбы»[3] (сейчас под ним понимают только плакодерм)[38].
Первые исследователи считали остракодерм костными рыбами[8][34]. К бесчелюстным их отнёс в 1889 году Эдвард Коп, который и ввёл термин «остракодермы». Он включил эту группу вместе с миногообразными и миксинообразными в состав бесчелюстных (остракодермы у Копа имели ранг подкласса, а бесчелюстные — класса). Коп выделял два отряда остракодерм: Arrhina («безноздрёвые») и Diplorhina («парноноздрёвые»)[39]. Отряд Arrhina включал костнощитковых и разнощитковых[7][40], а отряд Diplorhina — животное Mycterops[англ.], впоследствии оказавшееся ракоскорпионом[41].
В 1924 году Йохан Киер поделил бесчелюстных на парноноздрёвых (Diplorhina), включавших разнощитковых и телодонтов, и непарноноздрёвых (Monorhina), включавших костнопанцирных, беспанцирных, миногообразных и миксинообразных. Эрик Стеншё в своих работах 1927 и 1932 года предложил другую систему: в группу Cephalaspidomorphi попали костнопанцирные, беспанцирные и миногообразные, а в группу Pteraspidomorphi — разнощитковые и миксинообразные. Бо́льшую популярность среди палеонтологов получила система Киера[40]. Но сейчас Monorhina обычно синонимизируют с Cephalaspidomorphi, а Diplorhina — с Pteraspidomorphi[4][16][30] и придают этим группам (если считают их таксонами) ранг классов[30][42][12][21] или подклассов[4]. При этом миногообразных[42][43], а иногда и миксинообразных[44][13], включают в состав Monorhina, а иногда не относят ни к тем, ни к другим[30]. Таким образом, в этих системах остракодермы не образуют таксон. Исследователи, которые придерживаются кладистического подхода, тоже не придают им таксономического ранга из-за их парафилетичности[7][9][34]. Но некоторые другие учёные рассматривают их как класс[10][11].
Обычно к остракодермам относят следующие группы[4][7][9]:
Этим группам придают ранг отрядов[2][21][27], надотрядов[66], подклассов[21][67][6], классов[21][28][66] или надклассов[21].
Кроме того, иногда остракодермами называют даже две группы бесчелюстных, не имевших панциря: Euphaneropidae (возможно, относятся к анаспидам[9]) и конодонтоносителей[7][27].
Считается установленным, что остракодермы произошли от близкого к конодонтоносителям предка и дали начало челюстноротым[9]. Но в эволюционных связях разных групп остракодерм до сих пор остаётся много неясного[34].
Возможно, челюстноротые произошли от остракодерм, близких к костнопанцирным[7][9][27][34]. Есть и предположение об их происхождении от телодонтов[68] или близких к ним форм[8]. Миногообразные и миксинообразные, которых раньше часто считали потомками остракодерм, скорее всего, таковыми не являются[7][9].
Изучение остракодерм внесло существенный вклад в современные представления об эволюции позвоночных. По всей видимости, кожные окостенения возникли раньше внутренних[7], а отсутствие костных клеток, как и парность ноздрей и многочисленность жаберных отверстий, для позвоночных первичны[4]. Строение костнопанцирных — по некоторым представлениям, самых близких родственников челюстноротых, — показывает, что ещё до возникновения челюстей у позвоночных появились клеточная костная ткань, перихондральные кости, склеротические кольца (окостенения в глазах), парные грудные плавники, плечевой пояс и эпицеркальный хвостовой плавник[7] (хотя есть мнение, что по крайней мере некоторые из этих структур у костнопанцирных и челюстноротых возникли независимо[4]). Но о деталях происхождения челюстей[9] и парных плавников, а также внутреннего уха, окаменелости остракодерм говорят очень мало или ничего[26].
Представления о родственных отношениях разных групп остракодерм у разных авторов сильно отличаются. Особенно неопределённо положение беспанцирных, потому что отсутствие у них хорошо развитых окостенений сильно затрудняет изучение их строения[9]. По одной версии, их предки отделились от «ствола» филогенетического дерева остракодерм первыми[9], по другой — после предков астраспид, арандаспид и разнощитковых[27][69], по третьей — после телодонтов[34][60], по четвёртой — беспанцирные вместе с костнопанцирными и круглоротыми образуют ветвь, сестринскую по отношению к группе, включающей остальных остракодерм и челюстноротых[70].
Кладограмма низших позвоночных по Ф. Жанвье[англ.], 2008[9] (группы, относящиеся к остракодермам, выделены жирным):
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кладограмма низших позвоночных по Л. И. Новицкой, 2004[70] (группы, относящиеся к остракодермам, выделены жирным):
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.