Vaļveidīgo izcelsme: kā sauszemes zīdītāji pārtapa par vaļiem un delfīniem

Atklāj vaļveidīgo evolūciju: kā sauszemes zīdītāji pārtapa par vaļiem un delfīniem — jaunākie Pakistānas fosiliju atradumi atklāj pārejas posmus.

Vaļveidīgie (vaļi, delfīni un cūkdelfīni) ir sauszemes zīdītāju pēcteči. Par to sauszemes izcelsmi liecina:

• Viņiem ir nepieciešams elpot gaisu no virszemes;
• To spuru kauli, kas atgādina sauszemes zīdītāju locekļus.
• To mugurkaulu vertikālā kustība, kas vairāk raksturīga skrejošiem zīdītājiem, nevis horizontālai kustībai, kāda raksturīga zivīm.

Jautājums par to, kā sauszemes dzīvnieki pārtapa par okeānā dzīvojošiem leviatāniem, bija mīkla, līdz nesen Pakistānā veiktie atklājumi atklāja vairākus posmus vaļveidīgo pārejā no sauszemes uz jūru.

Fosilās liecības un posmi pārejā

Fosilijas reģionā, kas mūsdienās ietilpst Pakistānā un Indijā, parāda skaidru pāreju no sauszemes dzīvniekiem uz pilnībā jūras dzīvei pielāgotiem vaļveidīgajiem. Zinātnieki ir atraduši vairākus pārstāvjus, kas attēlo pakāpeniskas pārmaiņas:

• Agriem posmiem raksturīgi sauszemes skeleta elementi — spēcīgas kājas, galvenokārt dzīvošana uz sauszemes, taču ar sākotnējām adaptācijām ūdenim (piemēram, blīvākiem kauliem).
• Amfībijas formas fosilijas rāda dzīvniekus, kas pavadīja laiku gan uz zemes, gan ūdenī: tie spēja peldēt, taču vēl spēja pārvietoties uz sauszemes.
• Vairāk ūdenim pielāgojušies posmi demonstrē samazinātas pakaļkājas, izmainītu mugurkaulu, attīstītu asti un spuru, kas ļāva efektīvāk dzīties ūdenī.
• Pilnībā jūras dzīvei pielāgotie vaļveidīgie vairs neizstaigā sauszemes — tiem ir seklās vai neviennozīmīgas kājas paliekas, blowhole (deguna atvere pārvietota uz galvaskausa virsu) un sarežģītas auss struktūras ūdens skaņas uztveršanai.

Svarīgākie anatomiskie pārveidojumi

Šeit ir galvenie evolūcijas virzieni, kas ļāva zīdītājiem kļūt par vaļiem un delfīniem:

• Elpošanas orgānu pārvietošana: deguna atvere pakāpeniski pārvietojās uz galvaskausa augšējo daļu, veidojot blowhole — tas ļāva dzīvniekiem elpot, nepilnībā iznirstot no ūdens.
• Spuru un ekstremitāšu pārveidošanās: priekšējās ekstremitātes kļuva par spurām, pirksti saglabājās iekšēji, bet bija saīsināti; pakaļkājas tika reducētas un galu galā zaudētas kā ārējas locītavas.
• Asts un peldspura: attīstījās vertikāla spuras kustība (dorsoventrāla vilkme), ko nodrošina mugurkaula elastība un izmaiņas asti veidojošos kaulos; vēlāk radās plata caudālā spura (fluke).
• Ausu un dzirdes adaptācijas: vaļveidīgo ausis iegūst blīvu, specializētu struktūru (involucrum), kas labāk pārraida skaņu ūdenī un izolē no ķermeņa vibrācijām.
• Kaulu blīvums un termoregulācija: dažu starpposmu sugu kauli kļuva blīvāki (osteoskleroze), kas palīdzēja iegremdēties; vēlāk attīstījās biezā zemādas tauku kārta, kas silda un izolē no aukstā ūdens.

Pakistānas atklājumu loma

Pakistānas un tuvā reģiona atradumi deva detalizētu laika grafiku un secību, kā mainījās ķermenis. Fosilijas parādīja gan ļoti agras, vairāk sauszemes līnijas ar vienkāršām ūdens pielāgošanām, gan starpposmus ar spēcīgām amfībijas pazīmēm, un visbeidzot — krietni aizgājušas jūras formas. Šie atradumi atbalsta ideju, ka pāreja notika pakāpeniski, kā evolūcijas secīgi risināti problēmu kopumi (elpošana, pārvietošanās, uzturs un sajūtas ūdenī).

Gēni un radniecība

Ne tikai fosilijas, bet arī molekulārie pētījumi parāda, ka mūsdienu vaļveidīgie pieder plašākai kārtai Cetartiodactyla, kopā ar citiem divpirkstu dzīvniekiem. Tuvākie dzīvie radinieki ir hipopotami, kas liecina par kopīgu senču līniju. DNS salīdzinājumi palīdz noteikt, kad radās atsevišķas grupas un kad notika sadalīšanās starp zobeniem (odontoceti) un piestuļiem (misticeti).

No sauszemes līdz okeānam — laika mērogs

Pāreja no sauszemes dzīves uz pilnīgu dzīvi jūrā notika pakāpeniski paleogēnā un eocēnā aptuveni pirms 50–30 miljoniem gadu. Sākotnējie posmi ilgstoši saglabāja sauszemes pazīmes, bet starpposmi parādīja īslaicīgas amfībijas dzīves stratēģijas, līdz radās formas, kas bija pilnīgi atkarīgas no ūdens.

Kopsavilkums

Vaļveidīgo izcelsme ir viens no spilgtākajiem piemēriem, kā evolūcija var radīt radikālas izmaiņas dzīves veidā. Fosilijas, īpaši tās, kas atrastas Pakistānā un apkārtnē, kopā ar anatomiskiem un molekulāriem datiem, rāda skaidru sekvenci — no sauszemes zīdītājiem ar dažām ūdens pielāgošanām līdz pilnībā jūras dzīvei pielāgotām sugām, kuras mēs pazīstam šodien kā vaļveidīgos.

Fosiliju ieraksts

Hipo fosilijas nav atrastas līdz miocenam, bet vaļu priekšteči ir atrasti jau eocenā. Tas atstāj gandrīz 30 miljonus gadu garu atstarpi, kurā nav atrasti hipopotamu priekšteči. Jaunākā hipotēze ir tāda, ka hipopāteriem un vaļiem ir bijis kopīgs pusūdens priekštečs, kas atdalījies no citiem posmkājaiņiem aptuveni pirms 60 miljoniem gadu (mya). Šī senču grupa, iespējams, sadalījās divos zaros aptuveni 54 mija gadu mijā. Viens atzars attīstījās par vaļveidīgajiem, iespējams, sākot ar 52 mija mijā radušos vaļveidīgo Pakicetus. Šie agrīnie vaļveidīgie pakāpeniski pielāgojās dzīvei jūrā. Tie kļuva par pilnīgi ūdens vaļveidīgajiem.

Indohyus

Indohyus ir neliela briežu dzimtas radība, kas pirms aptuveni 48 miljoniem gadu dzīvoja Kašmirā. Tas pieder pie pārnadžu dzimtas Raoellidae, un tiek uzskatīts par tuvāko vaļveidīgo māsas grupu.

Šis zālēdājs bija aptuveni jenota vai mājas kaķa lieluma, un tam bija raksturīgas dažas vaļu iezīmes. Tam bija arī ūdens dzīvei pielāgotas pazīmes, tostarp biezs un smags kaulu ārējais apvalks. Tas ir līdzīgs mūsdienu radījumu, piemēram, hipopotamu, kauliem un samazina peldspēju, lai tie varētu atrasties zem ūdens. Tas liecina par līdzīgu izdzīvošanas stratēģiju kā Āfrikas peļu ķepaiņiem jeb ūdens ķepaiņiem, kuri, ja tos apdraud plēsīgs putns, ienirst ūdenī un līdz pat četrām minūtēm slēpjas zem ūdens virsmas.

Iespējamās attiecības starp vaļveidīgajiem un citām nagaiņu grupām.


Indohyus rekonstrukcija


Dažiem mūsdienu vaļiem ir sauszemē dzīvojošu priekšteču pēdas. Bukagalvja vaļa skelets parāda tā pakaļkāju un iegurņa kaulu struktūru (apvilkts sarkanā krāsā). Šī kaulu struktūra visu mūžu paliek ķermenī - tā ir vestigiāla struktūra.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir vaļveidīgie?

J: Kā mēs zinām, ka vaļveidīgie ir attīstījušies no sauszemes dzīvniekiem?

J: Kur nesen tika veikti atklājumi par vaļveidīgo pāreju no sauszemes uz jūru?

J: Ko nozīmē, ja kaut kas ir leviatāns?

J: Kā zinātnieki atklāja vaļveidīgo pārejas posmus no sauszemes uz jūru?

J: Kāda veida pārvietošanās ir raksturīga zivīm salīdzinājumā ar zīdītājiem?

Meklēt pēc burta