chociaż skupiamy się tutaj przede wszystkim na adaptacjach morskich struktur ciała, adaptacje morskie obejmują również symbiozę, kamuflaż, zachowania obronne, strategie reprodukcyjne, kontakt i komunikację oraz adaptacje do warunków środowiskowych, takich jak temperatura, światło i zasolenie.
Chordate początki
zwierzęta w Filum Chordata obejmują kręgowce i niektóre z bardziej prymitywnych niewertebrates jak protochordates, lancetowate, żołędzi robaki, osłonice, i pterobranchs. Pierwsze kręgowce pojawiające się w zapisie kopalnym w epoce kambru były zwierzętami przypominającymi ryby i miały skrzela oddechowe utworzone przez szczeliny skrzelowe gardła umieszczone w zestawie torebek. Pierwszym celem szkieletu i łusek była ochrona zwierzęcia, dodanie wsparcia do notochordu i ochrona mózgu. Później u zwierząt morskich wykształcił się prawdziwy kręgosłup (a nie notochord). U wszystkich kręgowców serce rozwinęło się do pompowania krwi przez naczynia włosowate w celu wymiany gazów i tlenu. Krew u większości ryb przechodzi z serca do skrzeli, a stamtąd jest przenoszona do mózgu i innych ważnych struktur ciała.
Agnatha, czyli ryba bez szczęki, żyła od późnego kambru do końca okresu Dewońskiego. Ryby te były pokryte kostną zbroją, adaptacją, która pomagała chronić je przed innymi zwierzętami. Pasożytnicze minóg i głębinowe żuwaczki wywodzą się od słabo pływających, dennych ryb bez szczęk. Później w środkowym Sylurii wykształciła się ryba ze szczękami i zębami, znana jako kręgowiec Gnathostomata. Większość ryb pochodzi od tego kręgowca, w tym wszystkie czworonogi. Szczęki zostały właściwie zaadaptowane z przednich elementów skrzeli, a zęby pochodziły z bardzo kostnych łusek w pobliżu skóry pyska ryby. Gdy szczęki rozwinęły się u ryb, dostępnych było wiele nowych strategii przetrwania w ekosystemie. W tym czasie możliwości pływackie zostały zwiększone dzięki rozwojowi płetw sparowanych.
to był czas wielkiego zróżnicowania oceanów. Cztery grupy ryb rozgałęziały się: Placodermi (wymarły obecnie), Acanthodii (wymarły), Elasmobranchii i Holocephali (rekiny, rays i chimaeras) i Actinopterygii (bardziej rozwinięte kościste ryby). Placodermi miały skrajne ilości pancerza i były bardzo rozpowszechnione mięsożerne w okresie Sylurskim i Dewońskim. Acanthodii były małymi filtrowentylatorami. Klasy Elasmobranchii, Holocephali i Actinopterygii przetrwały, dostosowując się do wielu różnych warunków oceanicznych i rozgałęziając się dalej w szeroką gamę gatunków. Niektóre z wielu adaptacji są następujące.
Większość rekinów w klasie Elasmobranchii musi nadal pływać, w przeciwnym razie zatopią się na dnie oceanu. Ta cecha doprowadziła do powstania dwóch odrębnych form rekinów: pelagicznych i bentosowych. Rekiny pelagiczne stale poruszają się w wodzie i polegają na tym ruchu, aby przepuścić wodę przez skrzela w celu oddychania. Formy bentosowe leżą na dnie i przyjmują wodę przez parę otworów na szczycie głowy zwanych spiralkami. Promienie mogą również leżeć na dnie oceanu i oddychać przez spiralę na czubku głowy. Promienie mają spłaszczony typ ciała, który pozwala im ukryć się pod błotem i wykopać kraby i łuskane zwierzęta. Jelita i wątroby rekinów i płaszczek są również krótsze i większe niż ryby kostne. Promienie rozwinęły Żądła na końcach ogonów jako formę ochrony, a niektóre nawet opracowały Rodzaj baterii, która może dostarczyć silnego porażenia prądem. Innym ważnym rozwojem pomagającym w przetrwaniu gatunków z klasy Elasmobranchii było pojawienie się linii bocznej. Linia boczna jest narządem zmysłowym u rekinów pelagicznych i niektórych ryb. Ta linia biegnie od głowy do ogona i działa w celu triangulacji odległości, dzięki czemu rekin lub ryba mogą zlokalizować zdobycz z dużą precyzją nawet w całkowitej ciemności.
Klasa Actinopterygii składa się z wszystkich kościstych ryb. Ważne jest, aby pamiętać, że kościste ryby są również określane jako ryby Teleost. Kościste ryby obejmują wiele znanych ryb, takich jak okoń, dorsz, tuńczyk, halibut—w zasadzie każda ryba o kościstym szkielecie. Ogólna charakterystyka ryby z tej klasy obejmuje dłuższe jelito niż rekiny i promienie, pojedynczą szczelinę skrzelową z każdej strony, pysk z przodu ciała, płetwę ogonową o równej wielkości na górze i na dole oraz zewnętrzne zapłodnienie jaj. Kościste ryby produkują tysiące jaj, więc istnieje wiele różnic genetycznych dla naturalnej selekcji i adaptacji w kościstych ryb obfitują. Płaska ryba jest dobrym przykładem niektórych dziwnych adaptacji. Młode płaskie ryby wydają się być normalną rybą, ale w miarę rozwoju jedno oko migruje na drugą stronę ciała, tak że oba oczy są po tej samej stronie. Po ruchu oka ryba przewraca się, więc wygląda na to, że oba oczy są po tej samej stronie, ale w rzeczywistości wierzch jest tylko jedną stroną ciała. Innym przykładem jest samiec konika morskiego, który zaadaptował torebkę i, w przeciwieństwie do większości samców, opiekuje się młodymi, podczas gdy samica odpływa. Remoras stworzyli płytkę na głowie, aby przyczepić się do innych ryb i karmić się pokarmem, które pozostawiają większe ryby. Mola mola, czyli oceaniczna ryba słoneczna, nie potrafi dobrze pływać, waży ponad 2000 funtów i jest uważana za największy rodzaj zooplanktonu. Ta ryba osiąga maksymalną prędkość 3 mil na godzinę i pływa dookoła jedząc meduzy. Niektóre ryby słodkowodne rozwinęły zdolność wspinania się na drzewa, tryskania wodą przez owady, oddychania powietrzem i pozostawania z dala od wody przez długi czas.
Gady
Gady powstały jako nowa grupa zwierząt lądowych z płazów. Gady odnosiły ogromne sukcesy na lądzie i szybko stały się dominującym zwierzęciem przez następne 150 milionów lat. Kiedy Ssaki ewoluowały, przejęły dominującą pozycję, pozostawiając Gady do pełzania z powrotem do oceanu. Gady, które przetrwały, obejmują węże, żółwie i jaszczurki, z których wiele zmieniło się trochę, aby mogły lepiej żyć w środowisku słonej wody. Chociaż krokodyle przystosowały się również do bardziej słonych warunków, nigdy nie dokonały pełnej zmiany i nadal preferują słonawe wody. Gady, które porzuciły ląd na rzecz Morza, to żółwie morskie z rodziny Cheloniidae, Iguana morska z rodziny Iguanidae i węże morskie z rzędu Squamata.
żółwie nie zmieniły się zbytnio w ciągu ostatnich 100 milionów lat. Twarda skorupa charakterystyczna dla żółwi była bardzo pomocna w ochronie i zapobieganiu wysychaniu. Żółwie lądowe mają problem z tym, że ich skorupa jest zbyt ciężka, ale gdy żółwie są w wodzie—Wyporność wody podnosi ciężar skorupy i pozwala żółwiowi poruszać się z wdziękiem po medium. Żółwie morskie rozwinęły dłuższe stopy, które były bardziej podobne do wioseł, pozwalając żółwiowi latać po wodzie z dużą prędkością i zwinnością. Inną adaptacją żółwi morskich do morza jest zawias w dolnej części żółwia, który pozwala im przyjmować znacznie więcej powietrza i rzadziej wychodzić na powietrze.
Ssaki
ssaki morskie obejmują Cetacea (morświny i wieloryby), Carnivora (zwierzęta takie jak foki) i Sirenia (dugongi, manaty i krowy morskie). Ssaki morskie są nadal ciepłokrwiste i muszą utrzymywać temperaturę swoich ciał powyżej temperatury Oceanu. Adaptacje, które pomogły rozwiązać ten problem, obejmują zmniejszenie powierzchni i zwiększenie objętości wewnętrznej, warstwę tłuszczową blubber pod bardzo grubą skórą i zmniejszenie ilości krwi przechodzącej do obszarów mających kontakt z zimną wodą. W przeciwieństwie do zwierząt lądowych, ssaki morskie są również w stanie nurkować bardzo głęboko w wodzie bez uzyskiwania zakrętów, ponieważ gdy nurkują głębiej, wydychają zamiast wdychać, tak jak my. Wydalają powietrze z płuc, a zatem nie absorbują nadmiaru azotu. Inne adaptacje do życia morskiego obejmują: wolniejsze bicie serca podczas nurkowania, zmniejszony przepływ krwi do nieistotnych narządów, niezwykle wysoką liczbę hemoglobiny we krwi i niezwykle wysoką liczbę mioglobiny w mięśniach.
jedną z podstawowych różnic między waleni i ryb jest ogon. Ogony ssaków są poziome, umożliwiając Pływanie zarówno w pionie, jak i w poziomie. Ogony większości ryb są pionowe, więc ruch pływający jest z boku na bok. Opływowy kształt obserwowany zarówno u ryb morskich, jak i ssaków morskich jest przykładem konwergencji biologicznej. Zaokrąglona głowa i zwężający się kształt ciała pozwalają rybom morskim i ssakom płynnie ślizgać się po wodzie, tracąc mało energii ze względu na opór. Zwierzęta, które nie są opływowe, takie jak płaszczka lub globefish, poświęciły sprawne pływanie dla korzyści kamuflażu lub kamizelki kuloodpornej.
większość energii generowanej do pływania u zwierząt morskich pochodzi z ogona z tyłu. Większość ryb porusza ogonem z boku na bok tak, że woda jest popychana do tyłu i wokół boku, a ryba porusza się do przodu. Płetwy z boku ryby pomagają przeciwdziałać tendencji głowy do kołysania się z boku na bok, gdy porusza się ogon. Ryby mają również płetwy na grzbiecie, bokach i pod spodem ciała. Ryby, wieloryby, żółwie, a nawet foki mają wyspecjalizowane kończyny do pływania.
zwierzęta z muszlami
około 500 milionów lat temu zwierzęta z twardymi muszlami stały się widoczne w zapisie kopalnym w Filum Mollusca. Ewolucja nieprzeniknionej skorupy była oczywiście bardzo pomocną cechą dla zwierzęcia, ponieważ obecnie mięczaki znajdują się w prawie każdym znanym środowisku. Zwierzęta z twardymi muszlami są chronione przed drapieżnictwem i wysychaniem, a niektóre mogą nawet używać ich muszli do pływania, jeśli to konieczne, między innymi. Siedem klas mięczaków to Polyplacophora (chitony), Gastropoda (ślimaki), Bivalvia (małże), Cephalopoda (ośmiornice i kałamarnice), Scaphopoda (muszle Tuska) i Aplacophora (klasy Solenogastres i Caudofoveata – małe ślimaki bez muszli). Istnieje co najmniej 30 000 gatunków ślimaków i jest to największa Klasa taksonomiczna.
chitony są najbardziej prymitywnymi zwierzętami w typie mięczaków. Każda powłoka chitonowa jest wykonana tak, aby pasowała do siebie i zginała się. Chitony żyją tylko w środowisku morskim i są również rozpoznawalne po ośmiu płytkach, które nakładają się na ich plecy. Skrzela znajdują się bezpiecznie pod skorupą po obu stronach stopy. Adaptacje obserwowane u chitonów pozwalają organizmom tym przetrwać intensywne fale, dlatego często spotykane są w basenach pływowych.
organizmy z klasy Gastropoda są najczęściej znane jako ślimaki, limpets, abalones, conchs i whelks. Inne ślimaki, być może mniej znane, to ślimaki nagoskrzelne lub ślimaki morskie, a także niektóre pteropody i heteropody. Ślimaki mogą być zwykle identyfikowane przez muszlę, która spirala w prawo, chociaż niektóre, jak nagoskrzelne nie mają muszli, aw innych muszla skręca w lewo. Aby zmieścić się w tej skorupie, wiele ślimaków ma narządy, które są zredukowane. Chociaż niektóre ślimaki straciły swoją skorupę w trakcie ewolucji, większość nadal ma skorupę i korzysta z ochrony. Wiele ślimaków, takich jak limpets i abalone, wycofuje się do swojej skorupy, gdy jest zaburzona i zamyka otwór specjalną płytką zwaną operculum. Istnieje wiele różnych rodzajów muszli, a większość odmiany jest bezpośrednim wynikiem adaptacji do środowiska. Na przykład w wzburzonych wodach większość zwierząt ma płaskie muszle, aby zmniejszyć odporność na wodę. Zwierzęta, które muszą czołgać się do skał, aby się ukryć, mają również płaskie muszle, aby zmieścić się w mniejszych pęknięciach. Większość ślimaków porusza się do przodu za pomocą stopy, która jest bardzo podobna do stopy ślimaka lądowego.
głowonogi, podobnie jak ośmiornice i kałamarnice, są przerażone przez wielu, jednak są w rzeczywistości dość delikatnymi, delikatnymi i „inteligentnymi” stworzeniami. Najbardziej zaawansowanymi mięczakami są kałamarnice i ośmiornice. Mają bardzo rozwinięty wzrok, zdolność do szybkiego pływania i niesamowitą zdolność do szybkiej zmiany koloru za pomocą chromatoforów. Samica ośmiornicy ma doskonałe umiejętności rodzicielskie i utrzymuje swoje jaja bezpieczne i czyste, dopóki się nie wyklują. Większość głowonogów ma miękkie ciała bez skorupy i może chodzić po dnie oceanu lub pływać za pomocą syfonu, który tryska wodą w potężnym strumieniu. Niektóre segmenty olbrzymich kalmarów zostały odnalezione, co wskazuje, że całe zwierzę może ważyć do 900 kg i mieć 18 metrów długości. Niektórzy naukowcy uważają, że mogą to być kałamarnice o długości ponad 30 metrów. Inną ciekawą adaptacją u głowonogów jest rozwój atramentowej substancji, która blokuje zmysły wzroku i węchu u drapieżników.
dlaczego wiele mięczaków straciło lub zmniejszyło muszle?
James W. Valentine, Keith S. Thomson, „Animal evolution”, in AccessScience@McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036 / 1097-8542.035500
Gillian Standring, „the Living Waters”. Doubleday and Company Sp. z o. o., Garden City, Nowy Jork, 1976.
John Reseck, jr., „Marine Biology”. Reston Publishing Company, Inc., Reston Virginia, 1979.