Четвероногие | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Научная классификация | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
промежуточные ранги
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Международное научное название | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tetrapoda Broili, 1913 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подгруппы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Геохронология появился 367,5 млн лет
◄ Наше время
◄ Мел-палеогеновое вымирание ◄ Триасовое вымирание
◄ Массовое пермское вымирание
◄ Девонское вымирание
◄ Ордовикско-силурийское вымирание
◄ Кембрийский взрыв
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Четвероно́гие[1], или назе́мные позвоно́чные (лат. Tetrapoda), — надкласс позвоночных из группы челюстноротых (Gnathostomata). Характерный признак четвероногих — наличие четырёх конечностей, обычно служащих для передвижения по суше. В некоторых группах конечности существенно видоизменились для полёта (птицы, рукокрылые, птерозавры), плавания (ластоногие, китообразные, сирены, мозазавры, ихтиозавры, плезиозавры) или редуцировались (безногие земноводные, змеи, некоторые ящерицы).
Название Tetrapoda восходит к др.-греч. τετράπους: τετράς — «четыре», и πούς — «нога».
Длительное время считалось, что предками четвероногих были ископаемые кистепёрые (в традиционном понимании данной группы как одного из двух — наряду с двояышащими — отрядов подкласса лопастепёрых[2]; ныне последний чаще считают классом[3]). Некоторые из кистепёрых, обитавшие в пересыхающих заболоченных водоёмах, выработали способность к лёгочному дыханию и научились переползать из водоёма в водоём, опираясь на парные плавники (которые постепенно трансформировались в четыре конечности с пальцами). В соответствии с этими представлениями, среди ныне живущих позвоночных наиболее близкой к четвероногим группой считались целакантообразные, а двояышащие в филогенетическом плане отстоят от четвероногих дальше[4][5][6].
В конце XX — начале XXI века в эти представления были внесены корректировки. Единый отряд кистепёрых был разделён на несколько отдельных отрядов (сам термин «кистепёрые» в современной литературе используют редко[7], а если и используют, то в изменённом значении[8]). Согласно современным данным о филогении лопастепёрых, эта группа в начале раннего девона распалась на три ветви: первые две представлены отрядами Onychodontida[en] (ониходонтиды), или Struniiformes[en] (струниеобразные), и Actinistia (актинистии — целакантообразные и несколько вымерших семейств), а третья почти сразу распалась на две сестринские клады: Dipnomorpha[en] — с отрядами Porolepiformes (поролепообразные), Youngolepiformes[de] (янголепообразные), Diabolepidida[en] (диаболепидиды), Dipnoi (двояышащие) — и Tetrapodomorpha (так что среди ныне живущих позвоночных двояышащие оказываются ближе к четвероногим, чем целакантообразные)[9].
В состав тетраподоморф входят — наряду с тетраподами (четвероногими) — три отряда лопастепёрых, ископаемые остатки которых известны начиная со среднего девона: Rhizodontida[en] (ризодонтиды), Osteolepiformes[en] (остеолепообразные) и Elpistostegalia[en] (элпистостегалии), или Panderichthyida[en] (пандерихтииды). Если первые два отряда включают типичных рыб, которые, однако, некоторыми особенностями строения скелета сходны с ранними четвероногими, то элпистостегалии (три рода: Panderichthys[en], Elpistostege и Tiktaalik) объединяют формы, переходные от рыб к четвероногим: у этих животных кроилоподобного облика отсутствуют спинные и анальный плавники, а грудные и брюшные плавники состоят из костей, гомологичных костям конечностей четвероногих, и только членение дистальных частей плавников на пальцы ещё отсутствует[10]. Все три отряда, по современным представлениям, парафилетичны; приведём упрощённую (не учитывающую упомянутую парафилию) кладограмму, иллюстрирующую родственные взаимосвязи между тетраподами и перечисленными тремя отрядами[11]:
Tetrapodomorpha |
| ||||||||||||||||||
Ископаемые остатки тетрапод известны с позднего девона. В позднем карбоне появляются первые находки пресмыкающихся и синапсид; первые млекопитающие известны из триаса, первые птицы — из поздней юры[12].
В России древнейшие тетраподы это Jakubsonia livnensis и Parmastega aelidae[en]. Якубсония ливенская обнаружена совместной группой исследователей Палеонтологического института им. А. А. Борисяка РАН и сотрудников Ливенского краеведческого музея. Возраст находки — порядка 350 млн лет назад[13]. Пармастега аэлида найдена учёными из России, Швеции, Великобритании и Латвии в Сосногорской формации в республике Коми. Возраст находки — около 372 млн л. н. (Фаменский ярус[en] верхнего отдела девонского периода)[14].
По оценкам биологов (на 2011 год), надкласс четвероногих включает примерно 21 100 современных видов и ещё большее число видов вымерших (известны с начала позднего девона)[15]. Приспособившись к жизни на суше, они дышат лёгкими, воздух в которые поступает через сквозные ноздри (хоаны); отсутствие лёгких (например, у безлёгочных саламандр, дышащих через кожу) носит вторичный характер. Лёгочный тип дыхания имеют и возвратившиеся в водную среду китообразные, сирены и вымершие ихтиозавры; только приспособленные к жизни в воде личинки земноводных, а также неотенические земноводные (такие, как аксолотль), дышат жабрами[16].
Подавляющее большинство четвероногих имеет две пары конечностей (их редукция или полная утрата — у безногих земноводных, змей, некоторые ящериц — вторична). В исходном состоянии конечности пятипалые, иногда число пальцев уменьшается; только у позднедевонских четвероногих число пальцев ещё не вполне установилось и варьировалось от пяти до восьми (у акантостеги их было по 8, у ихтиостеги — по 7, у тулерпетона — по 6[17])[18][19]. При этом каждая конечность четвероногого представляет собой сложную систему рычагов и шарниров, подвижно сочленённых как друг с другом, так и с плечевым и тазовым поясами. Передняя конечность включает плечо (его каркас — плечевая кость), предплечье (локтевая и лучевая кости) и кисти; последняя состоит из запястья, пясти и пальцев. Аналогично, задняя конечность включает бедро (бедренная кость), голень (большая и малая берцовые кости) и стопу, а последняя по костной структуре делится на предплюсну, плюсну и фаланги пальцев[20].
Кроме того, для четвероногих характерны усложнение внутреннего скелета и зубного аппарата. В позвоночнике, помимо туловищного и хвостового, имеются также шейный и крестцовый отделы[21].
В XIX—XX веках в надклассе Четвероногие традиционно выделялись 4 класса: земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие[22].
Птицы (Aves) | |||||||||||||||||||||
Земноводные (Amphibia) | Пресмыкающиеся (Reptilia) | ||||||||||||||||||||
Млекопитающие (Mammalia) | |||||||||||||||||||||
В XVIII—XIX веках пресмыкающиеся вместе с амфибиями объединялись в группу гады — холоднокровные наземные позвоночные. В конце XX века из состава класса пресмыкающихся были выведены синапсиды, получившие статус самостоятельного класса[8][23].
В результате в составе надкласса четвероногих стало пять классов (один из них вымер):
Пресмыкающиеся (Reptilia) | Птицы (Aves) | ||||||||||||||||||||
Земноводные (Amphibia) | |||||||||||||||||||||
† Синапсиды (Synapsida) | Млекопитающие (Mammalia) | ||||||||||||||||||||
При этом земноводные представляют собой анцестральную парафилетическую группу, а все остальные классы образуют кладу Amniota (амниоты). В свою очередь, пресмыкающиеся являются парафилетической группой по отношению к птицам, а синапсиды — к млекопитающим. Особое место в надклассе занимают базальные семейства четвероногих, включающие позднедевонские роды: нередко их выводят из состава класса Amphibia, рассматривая либо как отдельные семейства вне какого-либо класса, либо как отдельно стоящий отряд Ichthyostegalia[8][24].
Перечень более мелких подразделений четвероногих (во многих случаях до рода включительно) можно найти в 3-м томе монографии Р. Кэрролла «Палеонтология и эволюция позвоночных»[25].
Ряд зоологов в начале XXI века предлагал другую систему надкласса. Например, в рамках макросистемы ныне живущих организмов, предложенной в 2015 году М. Руджеро с соавторами, в составе надкласса Tetrapoda выделялись три класса: Amphibia, Reptilia и Mammalia (синапсид авторы системы по понятным причинам не рассматривали, а класс Aves они включили в состав Reptilia на правах подкласса)[26][27].
Сегодня на Земле имеется большое разнообразие четвероногих, которые живут во многих средах обитания и питаются различной пищей[28]. В таблице ниже приведены сводные оценки для каждого класса четвероногих из Красной книги угрожаемых видов МСОП (2014.3), для существующих видов, которые были описаны в литературе, а также для видов, которым угрожает опасность вымирания[29].
Глобальные сводные оценки МСОП для существующих видов четвероногих на 2014 год[29] | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Группы четвероногих | Изображение | Класс | Расчетное количество описанных видов[29] | Виды, находящиеся под угрозой исчезновения в Красной книге[29] | Виды, оцениваемые в процентах от описанных видов[29] | Оптимистичная оценка процента исчезающих видов[29] |
Анамнии откладывают яйца в воду |
![]() |
Земноводные | 7,302 | 1,957 | 88 % | 41 % |
Амниоты приспособлены откладывать яйца на суше |
![]() |
Пресмыкающиеся (рептилии + птицы) |
20,463 | 2,300 | 75 % | 13 % |
Млекопитающие | 5,513 | 1,199 | 100 % | 26 % | ||
Итого: | 33,278 | 5,456 | 80 % | ? |
Таксономия | |
---|---|
Нормативный контроль |
![]() | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
Ихтиостегалии |
| ||||||||
Ватчеериды | |||||||||
Colosteidae | |||||||||
Baphetoidea |
| ||||||||
Прочие |