deși accentul se pune în primul rând pe adaptările structurilor corpului marin, adaptările marine includ, de asemenea, simbioză, camuflaj, comportament defensiv, strategii de reproducere, contact și comunicare și adaptări la condițiile de mediu precum temperatura, lumina și salinitatea.
Chordate Origins
animalele din Filumul Chordata includ vertebratele și unele dintre nevertebratele mai primitive, cum ar fi protocordatele, lanceletele, viermii de ghindă, tunicatele și pterobranchele. Primele vertebrate care apar în registrul fosil în epoca cambriană erau animale care semănau cu pești și aveau branhii respiratorii formate din fante branhiale faringiene situate într-un set de pungi. Primul scop al scheletului și solzilor a fost de a proteja animalul, de a adăuga sprijin notocordului și de a menține creierul protejat. Mai târziu, o adevărată coloană vertebrală (mai degrabă decât un notocord) a evoluat la animalele marine. La toate vertebratele, o inimă s-a dezvoltat pentru a pompa sânge în capilare pentru schimbul de gaze și oxigen. Sângele din majoritatea peștilor merge de la inimă la branhii și de acolo este mutat în creier și alte structuri importante ale corpului.
Agnatha, sau peștele fără fălci, a trăit din Cambrianul târziu până la sfârșitul perioadei devoniene. Acești pești au fost acoperiți cu armuri osoase, o adaptare care i-a ajutat să-i protejeze de alte animale. Lampreys parazitare și hagfish de mare adâncime sunt descendente din înot slab, de jos locuință jawless pește. Mai târziu, în Silurianul Mijlociu, a evoluat un pește cu fălci și dinți, cunoscut sub numele de vertebrate Gnathostomata. Majoritatea peștilor provin din acest vertebrat, inclusiv toate tetrapodele. Fălcile au fost de fapt adaptate din elementele frontale ale branhiilor, iar dinții proveneau de la solzi foarte osoși lângă pielea gurii peștilor. Odată ce fălcile s-au dezvoltat în pești, au devenit disponibile multe noi strategii de supraviețuire în ecosistem. În acest timp, capacitățile de înot au fost îmbunătățite odată cu dezvoltarea aripioarelor pereche.
acesta a fost un moment de mare diversificare în oceane. Patru grupuri de pești s-au ramificat: Placodermi (dispărut acum), Acanthodii (dispărut), Elasmobranchii și Holocephali (rechini, raze și chimaere) și Actinopterygii (pești osoși mai evoluați). Placodermii aveau cantități extreme de armură și erau carnivore foarte răspândite în perioadele siluriene și devoniene. Acanthodii erau mici alimentatoare de filtre. Clasele Elasmobranchii, Holocephali și Actinopterygii au supraviețuit, adaptându-se la multe condiții oceanice diferite și ramificându-se mai departe într-o gamă largă de specii. Unele dintre numeroasele adaptări sunt următoarele.
majoritatea rechinilor din clasa Elasmobranchii trebuie să continue să înoate, altfel se vor scufunda pe fundul oceanului. Această caracteristică a dus la două forme distincte de rechini: formele pelagice și bentonice. Rechinii pelagici se mișcă constant prin apă și se bazează pe această mișcare pentru a trece apa peste branhii pentru respirație. Formele bentonice se află pe fund și iau apă printr-o pereche de găuri în partea de sus a capului lor numite spiracle. Razele pot, de asemenea, să se întindă pe fundul oceanului și să respire printr-un spiracle în partea de sus a capului. Razele au un tip de corp aplatizat care le permite să se ascundă sub noroi și să sape crabi și animale decojite. Intestinele și ficatul rechinilor și razelor sunt, de asemenea, mai scurte și mai mari decât peștii osoși. Razele au dezvoltat înțepături la capetele cozilor lor ca formă de protecție, iar unele chiar au dezvoltat un tip de baterie care poate provoca un șoc electric puternic. O altă dezvoltare importantă care a ajutat la supraviețuirea speciilor din clasa Elasmobranchii a fost apariția liniei laterale. Linia laterală este un organ senzorial la rechinii pelagici și la unii pești. Această linie rulează până la cap până la coadă și funcționează pentru a triangula distanțele, astfel încât rechinul sau peștele să poată localiza prada cu mare precizie chiar și în întuneric total.
clasa Actinopterygii constă din toți peștii osoși. Este important să rețineți că peștii osoși sunt denumiți și pești Teleostici. Peștii osoși includ mulți pești familiari, cum ar fi basul, bibanul, codul, tonul, halibutul—practic orice pește cu schelet osos. Caracteristicile generale ale unui pește din această clasă includ un intestin mai lung decât rechinii și razele, o singură fantă de branhie pe fiecare parte, o gură în partea din față a corpului, o aripă de coadă care are dimensiuni egale în partea superioară și inferioară și fertilizarea externă a ouălor. Peștii osoși produc mii de ouă, deci există o mulțime de variații genetice pentru ca selecția naturală să apară și adaptările la peștii osoși abundă. Peștele plat este un bun exemplu al unor adaptări străine. Tânărul pește plat pare a fi un pește normal, dar pe măsură ce se dezvoltă, un ochi migrează de fapt spre cealaltă parte a corpului, astfel încât ambii ochi sunt pe aceeași parte. După ce ochiul se mișcă, peștele se răstoarnă astfel încât să pară că ambii ochi sunt pe aceeași parte, dar de fapt partea de sus este doar o parte a corpului. Un alt exemplu este calul de mare mascul, care a adaptat o pungă și, spre deosebire de majoritatea animalelor masculine, are grijă de tineri în timp ce femela înoată. Remoras și-au dezvoltat o farfurie pe cap pentru a se agăța de alți pești și pentru a se hrăni cu alimente pe care peștele mai mare le lasă în urmă. Mola mola, sau ocean sunfish, nu pot înota foarte bine, cantareste peste 2.000 lbs și a fost declarat a fi cel mai mare tip de zooplancton. Acest pește atinge o viteză maximă de 3 mile pe oră și plutește în jurul mâncând meduze. Unii pești de apă dulce și-au dezvoltat capacitatea de a urca în copaci, de a uda apa la insecte, de a respira aer și de a rămâne în afara apei pentru perioade lungi de timp.
Reptile
reptilele au apărut ca un grup nou de animale terestre din amfibieni. Reptilele au avut un succes extrem pe uscat și au devenit rapid animalul dominant în următorii 150 de milioane de ani. Când mamiferele au evoluat, au preluat poziția dominantă, lăsând reptilele să se târască înapoi în ocean. Reptilele care au supraviețuit includ șerpi, broaște țestoase și șopârle, dintre care multe s-au schimbat puțin, astfel încât să poată trăi cu mai mult succes în medii cu apă sărată. Deși crocodilii s-au adaptat și la condiții mai sărate, nu au făcut niciodată o schimbare completă și preferă în continuare apele salmastre. Reptilele care au abandonat terenul pentru mare includ țestoasele marine din familia Cheloniidae, iguana marină din familia Iguanidae și șerpii de mare din ordinul Squamata.
țestoasele nu s-au schimbat prea mult în ultimii 100 de milioane de ani. Coaja tare caracteristică țestoaselor a fost de mare ajutor în protecția și prevenirea uscării. Țestoasele terestre au o problemă cu cochilia lor fiind prea grea, dar atunci când țestoasele sunt în apă—flotabilitatea apei ridică greutatea cochiliei și permite țestoasei să se deplaseze grațios prin mediu. Țestoasele de mare au dezvoltat picioare mai lungi, care erau mai asemănătoare cu paleta, permițând țestoasei să zboare prin apă cu mare viteză și agilitate. O altă adaptare a țestoaselor marine la mare este o balama în porțiunea inferioară a țestoasei care le permite să ia mult mai mult aer și să vină pentru aer mai rar.
Mamifere
mamiferele Marine includ ordinul Cetacea (marsuini și balene), ordinul Carnivora (animale precum focile) și Ordinul Sirenia (dugongi, lamantini și vaci de mare). Mamiferele Marine sunt încă cu sânge cald și trebuie să mențină temperatura corpului lor peste cea a oceanului. Adaptările care au ajutat la rezolvarea acestei probleme includ reducerea suprafeței și creșterea volumului intern, un strat gras de grăsime sub piele foarte groasă și o reducere a cantității de sânge care merge în zonele în contact cu apa rece. Spre deosebire de animalele terestre, mamiferele marine sunt, de asemenea, capabile să se scufunde foarte adânc în apă fără a obține coturile, deoarece pe măsură ce se scufundă mai adânc, expiră în loc să inspire ca noi. Ei expulzează aerul din plămâni și, prin urmare, nu absorb excesul de azot. Alte adaptări la viața marină includ: bătăile inimii mai lente în timpul scufundărilor, fluxul sanguin redus către organele non-vitale, un număr neobișnuit de mare de hemoglobină în sânge și un număr neobișnuit de mare de mioglobină în mușchi.
o diferență fundamentală între cetacee și pește este coada. Cozile mamiferelor sunt orizontale care permit să înoate atât pe verticală, cât și pe orizontală. Cozile majorității peștilor sunt verticale, astfel încât mișcarea de înot este una lângă alta. Forma raționalizată observată atât la peștii marini, cât și la mamiferele marine este un exemplu de convergență biologică. Capul rotunjit și forma corpului conic permit peștilor și mamiferelor marine să alunece lin prin apă, irosind puțină energie din cauza rezistenței. Animalele care nu sunt raționalizate, cum ar fi stingray sau globefish, au sacrificat înotul eficient pentru beneficiile camuflajului sau armurii corporale.
cea mai mare parte a puterii generate pentru înot la animalele marine provine din coada din spate. Majoritatea peștilor își vor mișca coada dintr-o parte în alta, astfel încât apa să fie împinsă înapoi și în jurul părții și peștele să se deplaseze înainte. Aripioarele din partea peștilor ajută la contracararea tendinței capului de a se balansa dintr-o parte în alta pe măsură ce coada se mișcă. Peștii au, de asemenea, aripioare pe spate, pe părțile laterale și sub corpul lor. Peștii, balenele, țestoasele și chiar sigiliile au membre specializate pentru înot.
animale cu cochilii
cu aproximativ 500 de milioane de ani în urmă, animalele cu cochilii dure au devenit proeminente în înregistrările fosile din Filumul Mollusca. Evoluția unei cochilii impenetrabile a fost, evident, o trăsătură foarte utilă pentru un animal, deoarece acum moluștele se găsesc în aproape fiecare mediu cunoscut. Animalele cu cochilii dure sunt protejate de prădare și uscare, iar unele își pot folosi chiar cochilia pentru a pluti, dacă este necesar, printre altele. Cele șapte clase de moluște sunt Poliplacophora (chitonii), Gastropoda (melcii), Bivalvia (scoicile), Cefalopoda (caracatița și calmarul), Scaphopoda (scoicile tusk) și Aplacophora (clasele Solenogastres și caudofoveata – mici moluște fără coajă asemănătoare viermilor). Există cel puțin 30.000 de specii de gastropode și este cea mai mare clasă taxonomică.
chitonii sunt cele mai primitive animale din Filumul Mollusca. Fiecare coajă de chiton este făcută astfel încât să se potrivească și să se îndoaie. Chitonii trăiesc numai în medii marine și sunt, de asemenea, recunoscuți de cele opt plăci care se suprapun pe spate. Branhiile sunt situate în siguranță sub coajă de ambele părți ale piciorului. Adaptările văzute în chitoni permit acestor organisme să supraviețuiască surfului greu, astfel încât acestea se găsesc adesea în bazinele de maree.
organismele din clasa Gastropoda sunt cel mai frecvent cunoscute sub numele de melci, limpets, abalones, conchs și whelks. Alte gastropode poate mai puțin familiare includ nudibranhii sau melcii de mare și unele pteropode și heteropode. Gastropodele pot fi identificate de obicei printr-o coajă care spiralează spre dreapta, deși unele ca nudibranhii nu au o coajă, iar în altele coaja se răsucește spre stânga. Pentru a se potrivi în această coajă, multe gastropode au organe care sunt reduse în dimensiune. Deși unele gastropode și-au pierdut coaja de-a lungul evoluției, majoritatea au încă o coajă și beneficiază de protecție. Multe gasteropode, cum ar fi limpets și abalone, se vor retrage în cochilie atunci când sunt deranjate și vor închide deschiderea cu o placă specială numită operculum. Există multe tipuri diferite de scoici și cea mai mare parte a soiului este un rezultat direct al adaptării la mediu. De exemplu, în apele aspre, majoritatea animalelor au cochilii plate pentru a reduce rezistența la apă. Animalele care trebuie să se târască în roci pentru a se ascunde au, de asemenea, cochilii plate pentru a se potrivi în fisuri mai mici. Majoritatea gastropodelor avansează cu ajutorul unui picior care este foarte asemănător cu cel al unui melc terestru.
cefalopodele, cum ar fi caracatițele și calmarul, sunt temute de mulți, însă sunt de fapt creaturi destul de blânde, delicate și „inteligente”. Squid și caracatițe sunt cele mai avansate moluște. Au o vedere foarte dezvoltată, capacitatea de a înota rapid și capacitatea uimitoare de a schimba rapid culoarea folosind cromatoforii lor. Caracatița feminină are abilități excelente de părinți și își păstrează ouăle în siguranță și curate până când eclozează. Majoritatea cefalopodelor au corpuri moi fără coajă și pot merge pe fundul oceanului sau pot înota folosind un sifon care stropeste apa într-un jet puternic. Unele segmente de calamari uriași au fost recuperate, indicând faptul că întregul animal poate cântări până la 900 kg și poate avea o lungime de 18 metri. Unii oameni de știință cred că există pot fi calmar cu lungimi de peste 30 de metri. O altă adaptare interesantă la cefalopode este dezvoltarea unei substanțe cerneluri folosite pentru a bloca simțurile vederii și mirosului la prădători.
de ce multe moluște și-au pierdut sau și-au redus cochiliile?
James W. Valentine, Keith S. Thomson, „evoluția animalelor”, în AccessScience@McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036/1097-8542.035500
Gillian Standring,”Apele Vii”. Doubleday și compania Inc., Garden City, New York, 1976.
John Reseck, jr.,”Biologie Marină”. Editura Reston, Inc., Reston Virginia, 1979.