Synapsida [1] [2] (utilizat și synapsida [3] ) ( lat. Synapsida ) este o clădă de amnioți , incluzând mamifere și toate animalele dispărute mai apropiate de mamifere decât de sauropside ( reptile , inclusiv păsări ) [4] . Sinapsidele se disting cu ușurință de alte amniote prin fenestra temporală, o gaură în partea inferioară a acoperișului cranian în spatele fiecărui ochi, care formează arcuri osoase sub ele, ceea ce explică numele lor [5] . Au apărut în carboniferul mijlociu sau timpuriu , cu aproximativ 310-330 de milioane de ani în urmă .
Pentru cea mai mare parte a secolului al XX-lea, sinapsidele au fost considerate una dintre subclasele clasei Reptile , fără a include mamiferele. Deci, în monografia lui R. Carroll , sinapsidele au acționat ca o subclasă a clasei reptilelor (Reptilia), care includea 2 ordine: pelicozauri (Pelycosauria) și terapside (Therapsida) [6] . Mai târziu, răspândirea pe scară largă a ideilor caracteristice sistematicii filogenetice a condus la o revizuire a clasificării sinapsidelor; la sfârșitul secolului al XX-lea au fost retrași din clasa reptilelor [7] [8] .
Conform conceptelor moderne, sinapsidele, împreună cu grupul soră de sauropside (reptile), formează cladele amniote - cel mai mare grup din punct de vedere al volumului din superclasa tetrapodelor [9] [10] . Deoarece, în compoziția lor tradițională, sinapsidele sunt un grup parafiletic în relație cu mamiferele, în comunitatea științifică s-a dezvoltat un consens conform căruia mamiferele formează un subgrup de sinapside [11] [7] [8] [a] . Toate sinapsidele, cu excepția mamiferelor, sunt numite sinapside non-mamifere.
Istoria studiului sinapsidelor datează din 1838 . Anul acesta, zoologul rus S.S. Kutorga , examinând descoperirile făcute în anii 1770 de inginerii minieri ruși în gresii cuproase de pe versanții vestici ai Munților Urali , a făcut primele descrieri științifice ale fosilelor sinapside, evidențiind specia Brithopus priscus , Orthopus primaevus și Syodon biarmicum . Omul de știință a considerat aceste specii ca fiind mamifere primitive; conform conceptelor moderne, ei aparțin grupului deinocefalicilor [13] [14] [15] . În 1841, un alt zoolog rus, G. I. Fischer von Waldheim , în cursul studierii resturilor fosile din aceeași regiune, a descris specia Rhopalodon wangenheimi (clasificată și acum ca deinocefalie) [16] [17] .
În 1845, zoologul englez Richard Owen , studiind descoperirile făcute în regiunea Karoo din sudul Africii de E. Bain , a descris specia Dicynodon lacerticeps , primul reprezentant al grupului dicinodonților și a atribuit această specie reptilelor [18] ] . În 1854, zoologul american Joseph Leidy a descris specia Bathygnathus borealis (în 2015 reclasificată ca Dimetrodon borealis [19] ), primul pelycosaurus [20] , bazat pe o porțiune a maxilarului superior găsit pe insula canadiană Prince Edward . Treptat, au apărut noi descoperiri; Rezumând rezultatele primelor studii, R. Owen a stabilit în 1859 ordinul reptilelor Anomodontia, iar în 1876 a evidențiat un ordin separat Theriodontia din acesta (care includea forme cu numeroși dinți bine diferențiați). În 1878, paleontologul american Edward Cope a introdus ordinul Theromorpha , împărțindu-l în subordinele Pelycosauria și Anomodontia (acesta din urmă, la rândul său, includea grupele Dicynodontia și Theriodontia), subliniind în același timp apropierea sistematică a Theromorpha și a mamiferelor [21] [22 ]. ] . Curând Cope, totuși, a extins domeniul de aplicare al Theromorpha pentru a include și cotylosaurs [23] ; totodată, a clasificat familia Tritylodontidae , identificată de el în 1884, nu ca un Theromorpha, ci ca un mamifer (abia în 1956, paleontologul german Walter Kuehne a atribuit această familie cinodonților ) [24] .
În secolul al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, s-au făcut multe descoperiri de fosile de sinapside - în principal în trei regiuni îndepărtate una de cealaltă: Africa de Sud , America de Nord și Europa de Est (situația nu s-a schimbat fundamental nici mai târziu: deși au fost găsite rămășițe de sinapside. în diverse locuri de pe Pământ Shar, cele trei regiuni menționate au rămas principalele surse de informații despre fauna sinapside) [25] . Studiul regiunii Karoo a continuat - prin eforturile unor astfel de paleontologi precum R. Owen, G. Seeley , R. Broom , D. Watson , în urma cărora reprezentanți celebri ai terapsidelor precum Gorgonops , Tritylodon , Trinaxodon Au fost descrise , Diademodon , Trirachodon , cynognathus , cannemeieria , bauria , moschops , triteledon , arctops [26] [27] . Căutările eficiente pentru fosile de sinapside în America de Nord au început în a doua jumătate a anilor 1870: E. Cope a descris specia pelicozaur Clepsydrops collettii ( 1875 ) pe baza descoperirilor din Illinois și Dimetrodon limbatus ( 1878 ) pe baza descoperirilor din Texas , în timp ce adversarul său Kopa O. Ch. Marsh în același 1878, pe baza rămășițelor fosile din New Mexico, a descris speciile de pelicozauri Sphenacodon ferox și Ophiacodon mirus [28] . Cea mai importantă etapă în cercetarea paleontologică a Europei de Est au fost expedițiile anuale ale lui V.P. Amalitsky în bazinul Dvinei de Nord ( 1895-1914 ), în timpul cărora, în special, au fost descriși străini , dvinia , venyukovia [29] [30] .
Paleontologul american Henry Osborne a introdus în 1903 împărțirea clasei Reptilia în două subclase: Diapsida și Synapsida . Volumul subclasei sinapside în interpretarea lui Osborn, însă, a diferit semnificativ de cel acceptat în prezent, deoarece Osborn a inclus în ea, alături de superordinul Anomodontia, și cotilosauri , țestoase și sauropterigii (adică grupuri cu structură anapside și euriapside a craniului ). ), și detașarea Pelycosauria atribuită diapsidelor (având în vedere asocierea lor cu Anomodontia într-un taxon propus de Cope și termenul însuși Theromorpha ca fiind ilegală). Alți paleontologi au introdus perfecționări acestei clasificări, dar numele Synapsida în sine a persistat și de-a lungul timpului a înlocuit aproape complet numele Theromorpha [21] [31] .
Ca urmare, grupurile „de prisos” au fost retrase din sfera Synapsida și, deja în 1925, în monografia fundamentală a lui Samuel Williston „Osteologia reptilelor” acest taxon apare - ca și în majoritatea lucrărilor ulterioare ale secolului al XX-lea - ca o subclasă formată din două ordine: Pelycosauria Cope, 1878 (cu forme mai primitive) și Therapsida Broom, 1905 (căreia i-au fost atribuite forme mai avansate). Cu toate acestea, Williston însuși l-a numit pe primul dintre aceste detașamente Theromorpha și a interpretat mai îngust volumul Pelycosauriei; în 1940, Alfred Romer și Llewellyn Price în studiul lor „Review of the Pelycosauria” [32] au adoptat numele de Pelycosauria [33] [34] pentru această comandă . Pe de altă parte, domeniul de aplicare al Anomodontiei a fost limitat treptat la dicinodonți și grupuri strâns înrudite [35] .
De-a lungul secolului al XX-lea și la începutul secolului al XXI-lea, studiul sinapsidelor a continuat. Au fost descrise noi genuri și specii, iar pe baza analizei caracteristicilor scheletului, microstructurii osoase și sistemului dentar, s-au obținut noi informații despre morfologia, fiziologia și stilul de viață al sinapsidelor [36] [37] . Împărțirea pelicozaurilor în 6 familii ( Ophiacodontidae , Varanopidae , Eothyrididae , Caseidae , Edaphosauridae , Sphenacodontidae ) [38] [39] și terapsidele în 6 grupe principale ( Biarmosuchia [ ] , Dinocephalia , Gornocephalia , Gornocephalia , Gornocephalia ) practic general acceptat [ 35] , și s-a stabilit în general un consens cu privire la relațiile filogenetice dintre grupurile de sinapside enumerate (vezi secțiunea „Clasificarea sinapsidelor” ). Un loc aparte în sistemul sinapside l-au ocupat genurile Permianului timpuriu Tetraceratops ( Tetraceratops , descoperit în 1897 și descris în 1908) și Raranimus ( Raranimus , descoperit în 1998 și descris în 2009), care combină trăsături caracteristice pelicozaurilor și terapsidelor; aceste două genuri par să formeze, respectiv, cele mai timpurii ramuri (separate succesiv) ale terapsidelor [35] [40] [41] .
La sfârșitul secolului al XX-lea, interpretarea taxonului Synapsida ca o clasă independentă (și nu o subclasă în cadrul clasei Reptilia, ca înainte) a devenit larg răspândită [7] [8] ; Rețineți că încă în 1963 Adrian Brink a propus [42] ridicarea rangului taxonomic al Synapsida la o clasă cu două subclase: Pelycosauria și Therapsida [43] . În același timp, răspândirea cladisticii a dus la faptul că acum denumirea de Synapsida este de obicei folosită într-un sens extins și aplicată unei clade care include nu numai sinapside în sensul clasic, ci și mamifere (în raport cu această cladă). , denumirile Theropsida sunt, de asemenea, mai puțin utilizate [10] [44] [45] sau Pan-Mammalia [46] ). În același timp, în Therapsida sunt introduse și mamiferele, iar taxonul Pelycosauria nu este utilizat deoarece aparține grupului parafiletic [35] [47] .
O trăsătură caracteristică a sinapsidelor este prezența pe fiecare parte a craniului a unei festre temporale delimitată de sus de un arc temporal al oaselor postorbitale și scuamoase (în sauropterigion , există și o fenestra temporală, dar situată deasupra osului postorbital și în diapside , două fenestre temporale). Figura din dreapta prezintă o structură tipică a craniului pentru sinapside și sunt indicate oasele: p - parietal , po - postorbital , sq - scuamos , j - zigomatic , qj - pătrat-zigomatic , q - pătrat [48] . Deschiderile temporale servesc la ieșirea din mușchii maxilarului, iar prezența lor le-a permis acelor amnioți care îi aveau să-și muște prada mai eficient decât amfibienii și țestoasele (al căror craniu nu are deschideri temporale).
Maxilarul inferior al majorității sinapsidelor non-mamifere are un set complet de oase, care este caracteristic pentru amnioții timpurii. Este articulat cu craniul prin articulația maxilarului, care este formată (ca și la alți amnioți, dar nu la mamifere) din oasele pătrate și articulare . La mamifere, această articulație este înlocuită de articulația secundară a maxilarului , care este deja formată din oasele scuamos și dentare [49] [50] . În mod tradițional, formarea articulației secundare a maxilarului este considerată caracteristica principală care face posibilă trasarea unei linii între clasele de mamifere și sinapside; formularea rafinată a caracteristicii diagnostice a mamiferelor, propusă în 2002 de Luo Zhexi , Z. Kelyan-Yavorovsky și R. Cifelli , sună astfel: „articulația maxilarului inferior cu craniul, în care capul articular al dentarului. pătrunde în glenoidă (cavitatea articulară) pe osul scuamos” (în sinapsidele din familia Tritheledontidae se articulează și oasele scuamoase și dentare, deși nu există nici cap articular, nici regiune glenoidă pronunțată) [51] .
Deja în unele sinapside timpurii (pelicozauri), dinții prezintă stadiile inițiale de diferențiere: dinții localizați pe oasele premaxilare seamănă ca formă cu incisivii , urmați de canini și dinții obrajilor (aceștia din urmă își păstrează forma conică inițială) [52] . Diferențierea dinților capătă un caracter mai pronunțat la sinapsidele avansate (terapside); se exprimă clar la reprezentanții grupului de theriodont („dinți de fiară”), iar dacă la gorgonopi dinții obrajilor rămân simpli conici (și uneori dispar cu totul), atunci la cinodonți au o suprafață complexă de mestecat [53] .
O realizare evolutivă importantă a terodontilor avansați a fost formarea unui palat osos secundar (a avut loc independent la terocefalieni și cinodonții triasici). Palatul secundar a întărit semnificativ maxilarul superior și a separat în mod fiabil cavitățile nazale și bucale, permițând animalului să respire continuu în timp ce mesteca mâncarea [54] [55] .
Aparent, sinapsidele, spre deosebire de sauropside , aveau inițial piele netedă, fără solzi , în care existau numeroase glande . Majoritatea mamiferelor și, probabil, unele dintre rudele lor dispărute, sunt caracterizate de păr care oferă izolație termică (se crede că părul ar fi putut apărea inițial sub formă de mijloace de atingere - cum ar fi mustața [56] ). Sinapside non-mamifere reproduse prin depunerea ouălor [57] . Dintre mamifere, monotremele au păstrat și ele această caracteristică; toate celelalte mamifere moderne sunt vivipare [58] .
În mod tradițional, clasa sinapside include două ordine - Pelycosauria ( Pelycosauria , Carbonifer mediu - Permianul târziu ) și Therapsida ( Therapsids , Permianul mediu - Cretacicul timpuriu ); ultima dintre acestea include următoarele grupe principale: Biarmosuchia ( biarmosuchians ), Dinocephalia ( dinocephals ), Anomodontia ( anomodonts ) și Theriodontia ( theriodonts , sau fiară cu dinți ) [59] [60] . Unii autori ridică rangul terapsidelor la o subclasă care conține ordinele Biarmosuchia, Dinocephalia, Anomodontia și superordinul Theriodontia; acesta din urmă, la rândul său, include ordinele Gorgonopsia ( gorgonops ) și Eutheriodontia ( true theriodonts ) [61] . Conform datelor moderne [39] [62] , clasificarea sinapsidelor poate fi reprezentată ca următoarele două cladograme :
sinapsida |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Therapsida |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Din aceste cladograme se poate observa că ambele ordine din domeniul tradițional (ca întreaga clasă Synapsida) sunt grupuri parafiletice.
Pentru o urmă detaliată a originii mamiferelor , iată o altă cladogramă care dezvăluie structura internă a cladei Cynodontia ( cynodonts ) și compilată ținând cont de rezultatele studiului realizat de Liu Jun și P. Olsen (2010) [65] :
Cinodontia |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Separarea ramului sinapside a amnioților de ramura lor sauropsid a avut loc, conform datelor moderne, cu 310 milioane de ani în urmă ( Carboniferul Mijlociu ) sau ceva mai devreme; limita superioară pentru timpul de separare este estimată la 333 de milioane de ani în urmă ( Carboniferul Inferior ) [66] [67] .
Archaeothyris ( Archaeothyris ) din familia Ophiacodontidae , care a trăit acum 306 milioane de ani ( Carboniferul Mijlociu ) și a fost descrisă în 1972 din fosilele găsite în Nova Scoția , este de obicei considerat unul dintre cei mai vechi reprezentanți ai sinapsidelor . Sinapsidele includ și amniotul timpuriu Protoclepsydrops , care a trăit ceva mai devreme (cu 314 milioane de ani) și a fost descris în 1964 din resturi fragmentare (tot din Nova Scoția); este de asemenea (presumabil) atribuit lui Ophiacodontidae, dar poziția sistematică a acestui gen rămâne neclară [45] [68] . În exterior, sinapsidele timpurii semănau cu șopârle moderne mari, cum ar fi iguanele sau șopârlele monitor , dar cu membre relativ mai scurte (un exemplu este Varanosaurus , un prădător activ de mărime medie din aceeași familie Ophiacodontidae [69], care trăia la sfârşitul Permianului timpuriu [69] ) [59] .
Până la începutul Permianului , sinapsidele reprezentau până la 70% din genurile cunoscute de amnioți; până atunci ei divergeseră deja într-un număr de familii independente (inclusiv animale care mănâncă pește, erbivore și carnivore [39] ). În același timp, în Permianul timpuriu, reprezentanții familiei Sphenacodontidae au ocupat poziții dominante ca prădători terestre . Cel mai faimos dintre ei a fost Dimetrodon ( Dimetrodon ), pe spatele căruia se afla o „velă” a unei membrane cutanate și numeroase procese spinoase care o susțin, care, cel mai probabil, au servit scopurilor termoreglării (unii Edaphosauridae aveau și o formă similară ). „vela” ; reprezentanții acestei familii au ocupat nișa trofică a marilor fitofage specializate ) [70] [71] . Conform calculelor lui C. Bramwell și P. Fellgett, un Dimetrodon de 200 de kilograme s-ar încălzi fără vele de la 26 °C la 32 °C în 205 minute și cu o velă în 80 de minute [72] .
La începutul Permianului timpuriu și mijlociu, pelicozaurii au fost înlocuiți de terapiide, care se distingeau printr-un stil de viață mult mai activ și un nivel ridicat de metabolism și ocupau poziții dominante printre vertebratele terestre în perioada Permianului mijlociu și târziu [39] [73] . Ei au înlocuit rapid pelicozaurii și doar câțiva dintre aceștia din urmă au supraviețuit până la sfârșitul perioadei permian. Unele excepții sunt cazeidele (Caseidae), care au înflorit tocmai în Permianul mijlociu și au ocupat acea nișă trofică de fitofage mari specializate, care a fost ocupată de edafosauri la începutul perioadei [39] [71] .
Therapsids s-au separat rapid într-un număr de grupuri; printre aceștia, biarmosuchienii (Biarmosuchia), therocephalians (Therocephalia) și cynodonts timpurii (Cynodontia) duceau un stil de viață prădător , iar deinocephalians (Dinocephalia) includeau atât forme prădătoare, cât și erbivore [74] . Fitofagii au fost și dicinodonti (Dicynodontia), diferiți ca mărime și structură corporală. Rolul prădătorilor terestre dominanti a fost acum jucat de Gorgonopsia , care vâna prada mare; s-au agățat de el cu colți mari în formă de sabie, apoi au sfâșiat victima cu smucituri longitudinale ascuțite [75] . Unul dintre cei mai mari gorgonopsieni a fost Inostrancevia , a cărei lungime a craniului putea ajunge la 60 cm [76] [77] .
La sfârșitul perioadei Permian (acum aproximativ 252 milioane de ani [78] ), a avut loc extincția catastrofală a Permianului , în urma căreia aproximativ 90% din speciile de animale marine și aproximativ 70% din familiile de animale terestre au dispărut. Extincția a afectat și sinapsidele: ultimii pelicozauri au dispărut, iar dintre sinapside au supraviețuit catastrofei doar reprezentanți ai trei grupe - dicinodonți mari erbivori și terocefali și cinodonți mici (probabil insectivori sau omnivori ) [79] .
În Triasic , terocefalienii erau însă relativ puțini și au dispărut spre sfârșitul părții de mijloc a perioadei [80] . Dicinodonții au fost mai larg răspândiți în timpul Triasicului, deși doar unul (clada Kannemeyeriiformes ) din cele patru grupuri care au supraviețuit extincției Permian a suferit o diversificare semnificativă în timpul perioadei ; până la sfârșitul Triasicului dispar și dicinodonții (deși, conform unor surse, au existat în Australia până la sfârșitul Cretacicului timpuriu [81] ) [82] . Pe de altă parte, cinodonții se confruntă cu o adevărată înflorire în Triasic, iar majoritatea familiilor lor aparțin acestei perioade. Majoritatea cinodonților au rămas carnivori sau insectivori, dar au apărut și grupuri specializate de erbivore: gomphodonts (Gomphodontia) și tritylodonts (Tritylodontydae). Cinodonții triasici dezvoltă un număr semnificativ de caractere de mamifere [83] .
La sfârșitul Triasicului apar primele mamifere. Majoritatea liniilor evolutive de cinodonți non-mamifere încetează să mai existe până la sfârșitul Triasicului. Reprezentanții câtorva familii s-au întâlnit în Jurasic: familia Traversodontidae [ en din grupul gomphodonts (reprezentat în Jurasicul timpuriu prin genul Scalenodontoides ) și filogenetic apropiată de familiile de mamifere Tritheledontidae (sfârșit în Jurasicul mijlociu) și Tritylodontydae (reprezentanții săi au supraviețuit până la sfârșitul Cretacicului timpuriu, unde sunt reprezentați de genul Xenocretosuchus [84] ) [85] [86] .
Dicționare și enciclopedii |
|
---|---|
Taxonomie | |
În cataloagele bibliografice |
de acorduri (Chordata) | Clase|||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fără craniu (Acrania) | |||||||||||||||||||||||||
Olfactiv |
| ||||||||||||||||||||||||
† — taxon dispărut , * — taxon parafiletic |
sinapside | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|