Động vật lưỡng cư

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Động vật lưỡng cư
Thời điểm hóa thạch: Late Devonian–present
Spea hammondii 1.jpg
Cóc Western Spadefoot, Spea hammondii
Phân loại khoa học
Vực (domain) Eukaryota
Giới (regnum) Animalia
Phân giới (subregnum)

Eumetazoa

(không phân hạng) Bilateria
Liên ngành (superphylum) Deuterostomia
Ngành (phylum)

Chordata

(không phân hạng) Craniata
Phân ngành (subphylum) Vertebrata
Cận ngành (infraphylum) Gnathostomata
Liên lớp (superclass) Tetrapoda
Lớp (class) Amphibia
L., 1758
Phân lớp và bộ
Phân lớp Labyrinthodontia
Bộ Temnospondyli
Phân bộ Lepospondyli
Phân bộ Lissamphibia
Bộ Anura
Bộ Caudata
Bộ Gymnophiona
Bộ Allocaudata
Một con ếch giun tại vườn thú San Antonio, Texas, Hoa Kỳ

Động vật lưỡng cư (danh pháp khoa học: Amphibia), chẳng hạn như ếch nhái, cóc, rồng lửa hay kỳ giông (Salamanders), sa giông (newts), và ếch giun (gymnophiona), thuộc nhóm động vật máu lạnh đều trải qua giai đoạn ấu trùng trước khi trưởng thành, hô hấp bằng mang (dưới nước) khi còn là ấu trùng, khi trưởng thành hô hấp bằng da hoặc phổi. Thông thường, lưỡng cư có bốn chi. Không giống như các động vật có màng ối (chim, thú, bò sát, khủng long), lưỡng cư đẻ trứng dưới nước, như các loài . Lưỡng cư có vẻ bề ngoài gần giống với bò sát.

Động vật lưỡng cư xuất hiện từ kỷ Devon, trở thành những động vật ăn thịt số một trong kỷ Than đá cho đến khi xuất hiện cá sấu tiền sử.

Tiến hóa[sửa | sửa mã nguồn]

Nhóm chính đầu tiên của amphibian đã phát triển trong Devon, cách nay khoảng 370 triệu năm, từ Sarcopterygii tương tự như cá vây taycá phổi hiện đại,[1] chúng đã tiến hóa các vây giống chân nhiều đốt với các ngón cho phép chúng lê dọc theo đáy biển. Một vài loài cá đã phát triển phổi nguyên thủy giúp chúng hít thởi không khí khi các hồ tù đọng của các đầm lầy Devon có ôxy thấp. Chúng cũng có thể sử dụng các vây mạnh của chúng để đưa cơ thể chúng lên khỏi mặt nước và trên đất khô trong trường hợp cần thiết. Cuối cùng các vây xương của chúng có thể đã tiến hóa thành các chi và chúng có thể trở thành các tổ tiên của tất cả các loài động vật bốn chân, bao gồm lưỡng cư hiện đại, bò sát, chim, và thú. Thay vì có thể trườn trên đất, nhiều loài cá dạng bốn chân tiền sử này vẫn mất nhiều thời gian của chúng sống dưới nước. Chúng đã bắt đầu phát triển phổi, nhưng vẫn thở qua mang là chủ yếu.[2]

Ichthyostega là một trong những nhóm lưỡng cư nguyên thủy đầu tiên có 2 lổ mũi và phổi hoạt động hiệu quả. Nó có 4 chi, cổ, một đuôi có vây và hộp sọ rất giống với nhóm cá vây thùy Eusthenopteron.[1] Động vật lưỡng cư tiến hóa thích nghi với môi trường cho phép chúng rời khỏi môi trường nước trong thời gian dài. Phổi của chúng được cải tiến và khung xương của chúng trở nên nặng hơn và chắc hơn, có khả năng chịu đựng được cùng với sự gia tăng trọng lượng khi chúng sống trên đất liền. Chúng đã phát triển "tay" và "chân" với 4 hoặc 5 lóng;[3] da của chúng biến đổi đế có thể duy trì các chất dịch và chống khô.[2] Xương của cá hyomandibula trong vùng hyoid nằm phía sau mang đã giảm bớt về kích thước và trở thành bệ đỡ cho tai động vật lưỡng cư, một đặc điểm thích nghi cần thiết cho các động vật sống trên cạn.[4] Mối quan hệ giữa động vật lưỡng cư và cá teleost là cấu trúc đa nếp gấp của răng và các cặp xương chẩm ở phía sau đầu, ngoài ra, các đặc điểm này không thể tìm thấy bất kỳ nơi đâu trong giới động vật.[5]

Vào cuốu kỷ Devon (cách nay 360 triệu năm), biển, sông và hồ được lấp đầy các sinh vật trong khi đất liền chủ yếu là các thực vật thời kỳ đầu mà không đó động vật có xương sống,[5] mặc dù một số nhóm như Ichthyostega, có thể thỉnh thoảng chúng cũng ra khỏi môi trường nước. Người ta cho rằng chúng có thể đã trường bằng 2 chi trước, để kéo phần sau của mình tương tự như cách mà voi biển làm.[3] Vào đầu kỷ Cacbon (cách nay 360 đến 345 triệu năm), khí hậu trở nên ướt và nóng. Các đầm lầy mở rộng với sự phát triển của rêu, dương xỉ, horsetailcalamites. Các động vật chân khớo ở bằng không khí đã tiến hóa và xâm chiếm đất liền, trên đất kiền chúng là nguồn cung cấp thức ăn cho các động vật lưỡng cư ăn thịt và bắt đầu cho sự thích nghi môi trường trên cạn. Không có động vật bốn chân nào khác trên đất liền và các động vật lưỡng cư nằm trên mắc xích cao nhất của chuỗi thức ăn, nằm ở vị trí sinh thái hiện tại của cá sấu. Mặc dù đã có các chi và khả năng hít thở không khí, hầu hết chúng vẫn có cơ thể thon dài và đuôi khỏe.[5] Chúng là các loài săn mồi hàng đầu trên đất liền, đôi khi chiều dài chúng đạt đến vài mét, chúng săn các côn trùng lớn của thời kỳ này và một số loài cá trong nước. Chúng vẫn cần phải trở lại môi trường nước để đẻ trứng không vỏ, và thậm chí các loài lưỡng cư hiện đại nhất có giai đoạn ấu trùng hoàn toàn trong môi trường nước với mang giống như tổ tiên cá của chúng. Sự phát triển trứng có màng ối, là màng chống khô, cho phép bò sát sinh sản trên cạn và cho phép chúng thống trị hệ sinh thái trong giai đoạn sau đó.[1]

Trong suốt kỷ Triass (cách nay 250 đến 200 triệu năm), bò sát đã bắt đầu cạnh tranh với động vật lưỡng cư, làm cho sự sụt giảm về kích thước và độ quan trọng của động vật lưỡng cư trong sinh quyển. Theo dữ liệu hóa thạch, Lissamphibia, là nhóm bao gồm tất cả các động vật lưỡng cư hiện đại và là nhánh duy nhất còn sinh tồn, có thể đã rẽ nhánh từ các nhóm đã tuyệt chủng là TemnospondyliLepospondyli vào một thời điểm giữa Carbon muộn và Trias sớm. Sự tương đối hiếm các bằng chứng hóa thạch gây khó khăn trong việc xác định chính xác thời điểm rẽ nhánh,[2] nhưng nghiên cứu phân tử gần đây nhất dựa trên multilocus sequence typing, đề xuất rằng động vật lưỡng cư xuất hiện từ Carbon muộn/Pecmi sớm.[6]

Eryops
temnospondyl Eryops có các chi mạnh mẽ để nâng đỡ cơ thể chúng trên cạn

Mối quan hệ giữa nguồn gốc và tiến hóa giữa 3 nhóm chính của động vật lưỡng cư là vấn đề vẫn còn tranh cãi. Một nghiên cứu phát sinh loài phân tử năm 2005 dựa trên việc phân tích rDNA đề nghị rằng kỳ nhông và caecilians có quan hệ gần hơn so với các loài trong bộ không đuôi. Nó cũng cho thấy rằng sự phân nhánh của 3 nhóm này đã diễn ra trong Đại Cổ sinh (Paleozoi) hoặc đầu Đại Trung sinh (Mesozoi) (cách nay khoảng 250 triệu năm), trước khi siêu lục địa Pangaea tan rã và ngay sau khi sự phân nhánh của chính từ các vây thùy. Sự diễn ra ngắn trong giai đoạn này, và sự phân nhánh nhanh chóng có thể làm cho sự khan hiếm tương đối của các hóa thạch lưỡng cư nguyên thủy.[7] Có một khoảng trống lớn về hóa thạch nhưng sự phát hiện ra ếch nguyên thủy vào Permi sớm ở Texas năm 2008 đã cung cấp một liên kết bị mất đi với những đặc điểm của ếch hiện đại. Phân tích phân tử đề nghị rằng sự phân nhánh ếch-kỳ giông đã diễn ra sớm hơn so với các bằng chứng cổ sinh vật.[8]

Do chúng tiến hóa từ cá phổi, động vật lưỡng cư phải thích nghi với việc sống trên cạn bao gồm cả việc phát triển các công cụ cần thiết cho việc di chuyển mới. Trong nước, việc chuyển động của đuôi theo phương ngang giúp chúng tiến về phía trước, nhưng trên cạn cơ chế khác khác biệt. Cột sống, các chi, gen chân tay và co bắp phải cần đủ khỏe đế nâng chúng lên khỏi mặt đất để vận động và ăn. Con trưởng thành trên cạn bắt đầu thoái hóa hệ thống đường biên của chúng và thích nghi hệ cảm giác của chúng để nhận được kích thích qua môi trường không khí. Chúng cần phát triển những phương pháp mới để điều chỉnh thân nhiệt để đối phó với sự dao động nhiệt độ môi trường xung quanh. Chúng đã phát triển các thói quen thích hợp với sinh sản trong môi trường trên cạn. Da của chúng tiếp xúc với các tia cực tím mà trước kia các tia này bị hấp thụ] trong môi trường nước. Do vậy, da đã bị thay đổi để có thể bảo vệ tốt hơn và chống sự mất nước quá nhiều.[9]

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Theo cách phân loại truyền thống, lưỡng cư bao gồm tất cả các động vật bốn chân không có màng ối. Chúng được chia thành 3 phân lớp, trong đó 2 phân lớp đã hoàn toàn tuyệt chủng:

Lớp Động vật lưỡng cư Amphibia

Số lượng các loài trong mỗi nhóm tùy thuộc vào hệ thống phân loại. Có hai hệ thống phân loại phổ biến là AmphibiaWeb, Đại học California (Berkeley), và phân loại của nhà bò sát học Darrel Frost và Bảo tàng lịch sử tự nhiên Hoa Kỳ.[10] Số loài theo Frost và tổng số loài đã được biết đến vào khoảng 7.000, trong đó có 90% thuộc bộ Không đuôi (hay ếch-nhái).[11]

Đặc điểm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên lớp động vật bốn chân (Tetrapoda) được chia thành 4 lớp gồm các loài động vật có 4 chi.[12] Bò sát, chim và thú là các động vật có màng ối, trứng của chúng được đẻ ra ngoài hoặc mang trong cơ thể con cái và được bao bọc xung quanh bởi nhiều màng, một vài trong số đó vẫn chưa thể hiểu hết được.[13] Thiếu các màng này, động vật lưỡng cư cần có các vực nước để sinh sản, mặc dù vài loài đã phát triển qua nhiều giai đoạn khác nhau để bảo vệ hoặc bỏ qua giai đoạn ấu trùng ở trong nước dễ bị tổn thương.[9] Chúng không có mặt ở biển trừ một hoặc 2 loài ếch sống trong vùng nước lợ của các đầm lầy ngập mặn.[14] Trên đất liền, các động vật lưỡng cư sống giới hạn trong các môi trường ẩm ướt do chúng cần phải giữ cho da của chúng ẩm.[9]

Động vật lưỡng cư (và cả động vật có xuơng sống) nhỏ nhất trên thế giới là loài Paedophryne amauensis trong họ microhylidaeNew Guinea được phát hiện năm 2012. Nó có chiều dài trung bình 7,7 mm (0,30 in) và nó thuộc chi có đến 4 trong số 10 loài ếch nhỏ nhát thế giới.[15] Loài động vật lưỡng cư lớn nhất còn sinh tồn là Andrias davidianus, với chiều dài 1,8 m (5 ft 11 in)[16] nhưng loài này lại nhỏ hơn nhiều so với loài đã tuyệt chủng trong chi Prionosuchus với chiều dài lên đến 9 m (30 ft). Loài tuyệt chủng này giống như cá sấu sống cách nay 270 triệu năm từ Permi giữa ở Brazil.[17] Loài ếch lớn nhất là ếch Goliath châu Phi (Conraua goliath), với chiều dài có thể lên đến 32 cm (13 in) và cân nặng 3 kg (6,6 lb).[16]

Động vật lưỡng cư là các loài động vật có xuơng sống máu lạnh, chúng không thể duy trì thân nhiệt qua các quá trình nội sinh lý. Tốc độ trao đổi chất của chúng thấp và kết quả là máu và năng lượng cần thiết của cũng bị giới hạn. Ở con trưởng thành, chúng có các tuyến lệ và mí mắt có thể di chuyểns, và hầu hết các loài có tai có thể cảm nhận được máy bay hoặc rung động mặt đất. Lưỡi của chúng có cơ, mà ở một số loài chúng có thể nhô ra ngoài. Động vật lưỡng cư hiện đại có đốt sống được hóa xương hoàn toàn với các lớp đệm nối khớp. Xương sườn của chúng thường ngắn và có thể bị nhầm lẫn với đốt sống. Hộp sọ của chúng hầu hết là rộng và ngắn, và thường không được hóa xương hoàn chỉnh. Da của chúng chứa ít keratin và không có vảy, ngoài một vài vảy giống như cá ở các loài Gymnophiona nhất định. Da của chúng chứa nhiều tuyến nhờn và ở một vài loài có các tuyến độc. Tim của động vật lưỡng cư có 3 ngăn, 2 tâm nhĩ và 1 tâm thất. Chúng có bàng quang và các chất thải gốc nitơ được tiết ra chủ yếu ở dạng nước tiểu. Hầu hết động vật lưỡng cư đẻ trứng trong nước và ấu trùng trong nước phải trải qua giai đoạn biến thái để trở thành con trưởng thành sống trên cạn. Động vật lưỡng cư thở bằng phương thức bơm, không khí đầu tiên được đẩy xuống khu vực hầu họng qua lỗ mũi. Sau đó lớp màng hậu họng đóng lại và không khí được đẩy vào phổi bằng cách thắt cổ họng.[18] Một phương thức khác là trao đổi khí qua da.[9]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â “Evolution of amphibians”. University of Waikato: Plant and animal evolution. Truy cập ngày 30 tháng 9 năm 2012. 
  2. ^ a ă â Carroll, Robert L.; Hallam, Anthony (Ed.) (1977). Patterns of Evolution, as Illustrated by the Fossil Record. Elsevier. tr. 405–420. ISBN 978-0-444-41142-6. 
  3. ^ a ă Clack, Jennifer A. (2006). Ichthyostega. Tree of Life Web Project. Truy cập ngày 29 tháng 9 năm 2012. 
  4. ^ Lombard, R. E.; Bolt, J. R. (1979). “Evolution of the tetrapod ear: an analysis and reinterpretation”. Biological Journal of the Linnean Society 11 (1): 19–76. doi:10.1111/j.1095-8312.1979.tb00027.x. 
  5. ^ a ă â Spoczynska, J. O. I. (1971). Fossils: A Study in Evolution. Frederick Muller Ltd. tr. 120–125. ISBN 978-0-584-10093-8. 
  6. ^ San Mauro, D. (2010). “A multilocus timescale for the origin of extant amphibians”. Molecular Phylogenetics and Evolution 56 (2): 554–561. doi:10.1016/j.ympev.2010.04.019. PMID 20399871. 
  7. ^ San Mauro, Diego; Vences, Miguel; Alcobendas, Marina; Zardoya, Rafael; Meyer, Axel (2005). “Initial diversification of living amphibians predated the breakup of Pangaea”. The American Naturalist 165 (5): 590–599. doi:10.1086/429523. PMID 15795855. 
  8. ^ Anderson, J.; Reisz, R.; Scott, D.; Fröbisch, N.; Sumida, S. (2008). “A stem batrachian from the Early Permian of Texas and the origin of frogs and salamanders”. Nature 453 (7194): 515–518. doi:10.1038/nature06865. PMID 18497824. 
  9. ^ a ă â b Dorit, Walker & Barnes 1991, tr. 843–859
  10. ^ Frost, Darell (2011). “American Museum of Natural History: Amphibian Species of the World 5.5, an Online Reference”. Herpetology. The American Museum of Natural History. Truy cập ngày 9 tháng 8 năm 2012. 
  11. ^ Crump, Martha L. (2009). “Amphibian diversity and life history”. Amphibian Ecology and Conservation. A Handbook of Techniques: 3–20. 
  12. ^ Laurin, Michel (2011). “Terrestrial Vertebrates”. Tree of Life Web Project. Truy cập ngày 16 tháng 9 năm 2012. 
  13. ^ Laurin, Michel; Gauthier, Jacques A. (2012). “Amniota”. Tree of Life Web Project. Truy cập ngày 16 tháng 9 năm 2012. 
  14. ^ Sumich, James L.; Morrissey, John F. (2004). Introduction to the Biology of Marine Life. Jones & Bartlett Learning. tr. 171. ISBN 978-0-7637-3313-1. 
  15. ^ Rittmeyer, Eric N.; Allison, Allen; Gründler, Michael C.; Thompson, Derrick K.; Austin, Christopher C. (2012). “Ecological guild evolution and the discovery of the world's smallest vertebrate”. PLoS ONE 7 (1): e29797. doi:10.1371/journal.pone.0029797. PMC 3256195. PMID 22253785. 
  16. ^ a ă Nguyen, Brent; Cavagnaro, John (tháng 7 năm 2012). “Amphibian Facts”. AmphibiaWeb. Truy cập ngày 9 tháng 11 năm 2012. 
  17. ^ Price, L. I. (1948). “Um anfibio Labirinthodonte da formacao Pedra de Fogo, Estado do Maranhao”. Boletim (Ministerio da Agricultura, Departamento Nacional da Producao ineral Divisao de Geologia e Mineralogia) 24: 7–32. 
  18. ^ Stebbins & Cohen 1995, tr. 24–25

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

(tiếng Anh)

(tiếng Việt)