Synapsida [1] [2] (také používaná synapsida [3] ) ( lat. Synapsida ) je klad amniotů , včetně savců a všech vyhynulých zvířat bližších savcům než sauropsidům ( plazi , včetně ptáků ) [4] . Synapsidy jsou snadno odlišitelné od ostatních amniot podle temporální fenestra, otvoru ve spodní části lebeční střechy za každým okem, který pod nimi tvoří kostěné oblouky, což vysvětluje jejich název [5] . Vznikly ve středním nebo raném karbonu , asi před 310-330 miliony let .
Po většinu 20. století byly synapsidy považovány za jednu z podtříd třídy Plazi , savce neobsahují. V monografii R. Carrolla se tedy synapsidi chovali jako podtřída třídy plazů (Reptilia), která zahrnovala 2 řády: pelykosauři (Pelycosauria) a therapsidi (Therapsida) [6] . Později rozsáhlé šíření myšlenek charakteristických pro fylogenetickou systematiku vedlo k revizi klasifikace synapsidů; na konci 20. století byli staženi z třídy plazů [7] [8] .
Podle moderních koncepcí tvoří synapsidi spolu se sesterskou skupinou sauropsidů (plazi) kladové amnioty - objemově největší skupinu v nadtřídě tetrapodů [9] [10] . Vzhledem k tomu, že ve svém tradičním složení jsou synapsidy ve vztahu k savcům parafyletickou skupinou, vyvinul se ve vědecké komunitě konsenzus , podle kterého savci tvoří podskupinu synapsidů [11] [7] [8] [a] . Všechny synapsidy, s výjimkou savců, se nazývají synapsidy nesavců.
Historie studia synapsidů sahá až do roku 1838 . V letošním roce ruský zoolog S.S. Kutorga zkoumající nálezy učiněné v 70. letech 18. století ruskými důlními inženýry v měděných pískovcích na západních svazích pohoří Ural poskytl první vědecké popisy synapsidních fosilií, přičemž zdůraznil druh Brithopus priscus , Orthopus primaevus a Syodon biarmicum . Vědec považoval tyto druhy za primitivní savce; podle moderního pojetí patří do skupiny deinocefalistů [13] [14] [15] . V roce 1841 popsal jiný ruský zoolog G. I. Fischer von Waldheim v průběhu studia fosilních pozůstatků ze stejné oblasti druh Rhopalodon wangenheimi (nyní také klasifikován jako deinocefalus) [16] [17] .
V roce 1845 anglický zoolog Richard Owen , který studoval nálezy učiněné v oblasti Karoo v jižní Africe E. Bainem , popsal druh Dicynodon lacerticeps , prvního zástupce skupiny dicynodontů , a připsal tento druh plazům [18 ] . V roce 1854 popsal americký zoolog Joseph Leidy druh Bathygnathus borealis (v roce 2015 přeřazen na Dimetrodon borealis [19] ), prvního pelykosaura [20] , na základě části horní čelisti nalezené na kanadském Ostrově prince Edwarda . Postupně se objevovaly nové nálezy; Shrnutím výsledků prvních studií založil R. Owen v roce 1859 řád plazů Anomodontia a v roce 1876 z něj vyčlenil samostatný řád Theriodontia (který zahrnoval formy s četnými dobře odlišenými zuby). V roce 1878 zavedl americký paleontolog Edward Cope řád Theromorpha , který jej rozdělil na podřády Pelycosauria a Anomodontia (ten zase zahrnoval skupiny Dicynodontia a Theriodontia), přičemž poukázal na systematickou blízkost Theromorpha a savců [21] [22 ] . Brzy však Cope rozšířil rozsah Theromorpha i na kotylosaury [23] ; zároveň zařadil čeleď Tritylodontidae , jím identifikovanou v roce 1884, nikoli jako Theromorpha, ale jako savce (teprve v roce 1956 německý paleontolog Walter Kuehne tuto čeleď připsal cynodontům ) [24] .
V průběhu 19. a počátku 20. století bylo učiněno mnoho nálezů synapsidních zkamenělin – především ve třech od sebe vzdálených oblastech: Jižní Africe , Severní Americe a východní Evropě (situace se zásadně nezměnila ani později: i když byly nalezeny zbytky synapsid na různých místech Země Shar zůstaly tři zmíněné regiony předními zdroji informací o synapsidní fauně) [25] . Studium oblasti Karoo pokračovalo - díky úsilí takových paleontologů, jako jsou R. Owen, G. Seeley , R. Broom , D. Watson , v důsledku čehož slavní představitelé therapsidů jako Gorgonops , Tritylodon , Trinaxodon , Diademodon , Trirachodon byly popsány , cynognathus , cannemeieria , bauria , moschops , triteledon , arctops [26] [27] . Efektivní pátrání po zkamenělinách synapsií v Severní Americe začalo ve druhé polovině 70. let 19. století: E. Cope popsal druh pelykosaura Clepsydrops collettii ( 1875 ) na základě nálezů v Illinois a Dimetrodon limbatus ( 1878 ), zatímco na základě nálezů v Texasu , jeho protivník Kopa O. Ch. Marsh v témže roce 1878 na základě fosilních pozůstatků z Nového Mexika popsal druhy pelykosaurů Sphenacodon ferox a Ophiacodon mirus [28] . Nejvýznamnější etapou paleontologického výzkumu východní Evropy byly každoroční expedice V. P. Amalitského do povodí Severní Dviny ( 1895-1914 ), při kterých byli popsáni zejména cizinci , dvinia , venyukovia [29] [30] .
Americký paleontolog Henry Osborne v roce 1903 zavedl rozdělení třídy Reptilia do dvou podtříd: Diapsida a Synapsida . Objem synapsidní podtřídy v Osbornově interpretaci se však výrazně lišil od aktuálně přijímané, neboť Osborn do ní zařadil spolu s nadřádem Anomodontia také kotylosaury , želvy a sauropterygie (tj. skupiny s anapsidní a euryapsidní strukturou lebky ), a oddělení Pelycosauria připisované diapsidům (s ohledem na jejich spojení s Anomodontia v jednom taxonu navrženém Copem a samotný termín Theromorpha za nezákonný). Jiní paleontologové zavedli upřesnění této klasifikace, ale samotný název Synapsida přetrval a časem téměř úplně nahradil název Theromorpha [21] [31] .
V důsledku toho byly „nadbytečné“ skupiny staženy z působnosti Synapsidy a již v roce 1925 v zásadní monografii Samuela Willistona „The Osteology of the Reptiles“ se tento taxon objevuje – stejně jako ve většině následujících děl 20. století – jako podtřída sestávající ze dvou řádů: Pelycosauria Cope, 1878 (s primitivnějšími formami) a Therapsida Broom, 1905 (k nimž byly přiřazeny pokročilejší formy). Williston sám však nazval první z těchto oddělení Theromorpha a interpretoval objem Pelycosauria úžeji; v roce 1940 Alfred Romer a Llewellyn Price ve své studii „Review of the Pelycosauria“ [32] přijali pro tento řád název Pelycosauria [33] [34] . Na druhé straně byl rozsah Anomodontia postupně omezen na dicynodonty a úzce příbuzné skupiny [35] .
V průběhu 20. století a na počátku 21. století studium synapsidů pokračovalo. Byly popsány nové rody a druhy a na základě analýzy znaků jejich kostry, kostní mikrostruktury a zubního systému byly získány nové informace o morfologii, fyziologii a životním stylu synapsidů [36] [37] . Rozdělení pelykosaurů do 6 čeledí ( Ophiacodontidae , Varanopidae , Eothyrididae , Caseidae , Edaphosauridae , Sphenacodontidae ) [ 38] [39] a therapsidů do 6 hlavních skupin ( Biarmosuchia , Goroodontia [ ] , The Dinodoncephalia hass . prakticky obecně přijímán [35] a obecně byl nastolen konsenzus ohledně fylogenetických vztahů mezi uvedenými skupinami synapsidů (viz část „Klasifikace synapsidů“ ). Zvláštní místo v synapsidním systému zaujímaly raněpermské rody Tetraceratops ( Tetraceratops , objeven v roce 1897 a popsán v roce 1908) a Raranimus ( Raranimus , objeven v roce 1998 a popsán v roce 2009), které spojují znaky charakteristické pro pelykosaury a therapsidy; tyto dva rody zřejmě tvoří dvě nejčasnější (postupně oddělené) větve therapsidů [35] [40] [41] .
Na konci 20. století se rozšířila interpretace taxonu Synapsida jako samostatné třídy (a nikoli podtřídy v rámci třídy Reptilia jako dříve) [7] [8] ; Všimněte si, že v roce 1963 Adrian Brink navrhl [42] zvýšit taxonomickou hodnost Synapsida na třídu se dvěma podtřídami: Pelycosauria a Therapsida [43] . Rozšíření kladistiky zároveň vedlo k tomu, že se nyní název Synapsida obvykle používá v rozšířeném smyslu a vztahuje se na klad , který zahrnuje nejen synapsidy v klasickém smyslu, ale i savce (ve vztahu k tomuto kladu , méně často se používají i názvy Theropsida [10] [44] [45] nebo Pan-Mammalia [46] ). Zároveň jsou do Therapsida zavlečeni i savci a nevyužívá se taxon Pelycosauria, protože patří do parafyletické skupiny [35] [47] .
Charakteristickým rysem synapsidů je přítomnost jedné temporální fenestra na každé straně jejich lebky ohraničené shora temporálním obloukem postorbitální a dlaždicové kosti (u sauropterygia je také jedna temporální fenestra, ale ležící nad postorbitální kostí a u diapsidů , dvě temporální fenestry). Obrázek vpravo ukazuje typickou strukturu lebky pro synapsidy a kosti jsou naznačeny: p - parietální , po - postorbitální , sq - skvamózní , j - zygomatická , qj - čtvercová - zygomatická , q - čtvercová [48] . Spánkové otvory slouží k výstupu z čelistních svalů a jejich přítomnost umožnila amniotům, kteří je měli, kousat svou kořist efektivněji než obojživelníci a želvy (jejichž lebka nemá spánkové otvory).
Spodní čelist většiny nesavčích synapsidů má kompletní sadu kostí, která je charakteristická pro rané amnioty. S lebkou je skloubena čelistním kloubem, který je tvořen (jako u jiných amniot, ale ne u savců) čtyřhrannou a kloubní kostí. U savců je toto skloubení nahrazeno sekundárním čelistním kloubem , který je již tvořen skvamózní a zubatou kostí [49] [50] . Tradičně je to vytvoření sekundárního čelistního kloubu, který je považován za hlavní rys, který umožňuje nakreslit čáru mezi třídami savců a synapsidů; rafinovaná formulace diagnostického znaku savců, kterou v roce 2002 navrhli Luo Zhexi , Z. Kelyan-Yavorovsky a R. Cifelli , zní takto: „skloubení dolní čelisti s lebkou, ve které je kloubní hlavice chrupu vstupuje do glenoidu (kloubní dutina) na kosti dlaždicové“ (u synapsidů z čeledi Tritheledontidae artikulují i kosti skvamózní a zubaté, ačkoli zde není ani kloubní hlavice, ani výrazná oblast glenoidu) [51] .
Již u některých raných synapsidů (pelykosaurů) vykazují zuby počáteční stadia diferenciace: zuby umístěné na premaxilárních kostech připomínají tvarem řezáky , následují špičáky a lícní zuby (ty si zachovávají svůj původní kónický tvar) [52] . Diferenciace zubů nabývá výraznějšího charakteru u pokročilých synapsidů (terapsidů); je jasně vyjádřena u zástupců teriodontní skupiny („besti-toothed“), a pokud u gorgonopů zůstávají lícní zuby jednoduché kónické (a někdy úplně zmizí), pak u cynodontů mají složitou žvýkací plochu [53] .
Důležitým evolučním počinem pokročilých teriodontů bylo vytvoření sekundárního kostěného patra (vyskytlo se nezávisle u triasových terocefalů a cynodontů). Sekundární patro výrazně zpevnilo horní čelist a spolehlivě oddělilo nosní a ústní dutinu, což umožnilo zvířeti nepřetržitě dýchat při žvýkání potravy [54] [55] .
Zdá se, že synapsidy, na rozdíl od sauropsidů , měly původně hladkou kůži bez šupin , ve které byly četné žlázy . Většina savců a pravděpodobně i někteří jejich vyhynulí příbuzní se vyznačují chlupy , které poskytují tepelnou izolaci (předpokládá se, že se chlupy mohly původně objevit ve formě hmatových prostředků – např. vousů [56] ). Nesavčí synapsidy se rozmnožují kladením vajíček [57] . Mezi savci, monotremes také udržel tento rys; všichni ostatní moderní savci jsou živorodí [58] .
Tradičně třída synapsidů zahrnuje dva řády - Pelycosauria ( Pelycosauria , střední karbon - pozdní perm ) a Therapsida ( Therapsidi , střední perm - raná křída ); poslední z nich zahrnuje tyto hlavní skupiny: Biarmosuchia ( biarmosuchians ), Dinocephalia ( dinocephalia ), Anomodontia ( anomodonti ) a Theriodontia ( teriodonti , neboli šelmozubí ) [59] [60] . Někteří autoři povyšují řadu therapsidů na podtřídu obsahující řády Biarmosuchia, Dinocephalia, Anomodontia a nadřád Theriodontia; ten druhý zase zahrnuje řády Gorgonopsia ( gorgonops ) a Eutheriodontia ( opravdoví theriodonti ) [61] . Podle moderních dat [39] [62] lze klasifikaci synapsidů reprezentovat jako následující dva kladogramy :
synapsida |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Therapsida |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Z těchto kladogramů je vidět , že oba řády v tradičním rozsahu (jako celá třída Synapsida) jsou parafyletickými skupinami.
Pro podrobnou stopu původu savců je zde další kladogram, který odhaluje vnitřní strukturu kladu Cynodontia ( cynodonti ) a sestavený s přihlédnutím k výsledkům studie Liu Jun a P. Olsena (2010) [65] :
Cynodontia |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
K oddělení synapsidní větve amniotů od jejich sauropsidní větve došlo podle moderních údajů před 310 miliony let (střední karbon ) nebo o něco dříve; horní hranice pro dobu separace se odhaduje před 333 miliony let (spodní karbon ) [66] [67] .
Za jednoho z nejstarších zástupců synapsidů je obvykle považován archeothyris ( Archaeothyris ) z čeledi Ophiacodontidae , který žil před 306 miliony let (střední karbon ) a byl popsán v roce 1972 z fosilií nalezených v Novém Skotsku . Synapsidy zahrnují také ranou amniotu Protoclepsydrops , která žila o něco dříve (před 314 miliony let) a byla popsána v roce 1964 z fragmentárních pozůstatků (také z Nového Skotska); je také (pravděpodobně) přiřazen k Ophiacodontidae, ale systematické postavení tohoto rodu zůstává nejasné [45] [68] . Navenek raní synapsidi připomínali velké moderní ještěrky, jako jsou leguáni nebo varani , ale s relativně kratšími končetinami (příkladem je Varanosaurus , aktivní středně velký predátor ze stejné čeledi Ophiacodontidae [69], který žil v konec staršího permu [69] ) [59] .
Začátkem Permian , synapsids odpovídal za až 70 % známých rodů amniotes; do této doby se již rozcházeli do řady nezávislých rodin (včetně rybožravých, býložravých a masožravých zvířat [39] ). Zároveň ve starším permu zaujímali zástupci čeledi Sphenacodontidae dominantní postavení jako suchozemští predátoři . Nejznámější z nich byl Dimetrodon ( Dimetrodon ), na jehož zadní straně se nacházela „plachta“ kožní membrány a četné trnové výběžky, které ji podporovaly a které s největší pravděpodobností sloužily k účelům termoregulace ( podobnou měli i někteří Edaphosauridae „plachta“ ; zástupci této čeledi zaujímali trofický výklenek velkých specializovaných fytofágů [70] [ 71] . Podle výpočtů C. Bramwella a P. Fellgetta by se 200kilogramový Dimetrodon zahřál bez plachty z 26 °C na 32 °C za 205 minut, s plachtou za 80 minut [72] .
Na přelomu raného a středního permu byli pelykosauři vystřídáni terapsidy, kteří se vyznačovali výrazně aktivnějším životním stylem a vysokou úrovní metabolismu a zaujímali dominantní postavení mezi suchozemskými obratlovci během středního a pozdního permu [39] [73]. . Rychle nahradili pelykosaury a jen několik z nich přežilo až do konce permského období. Výjimkou jsou kaseidy (Caseidae), které se rozvíjely právě ve středním permu a zaujímaly onu trofickou niku velkých specializovaných fytofágů, kterou na počátku období obývali edaphosauři [39] [71] .
Terapsidi se rychle rozcházeli do několika skupin; mezi nimi biarmosuchians (Biarmosuchia), therocephalia (Therocephalia) a raní cynodonti (Cynodontia) vedli dravý způsob života a deinocephalia (Dinocephalia) zahrnovali dravé i býložravé formy [74] . Fytofágy byli také dicynodonti (Dicynodontia), různí velikostí a stavbou těla. Roli dominantních suchozemských predátorů nyní hráli Gorgonopsia , kteří lovili velkou kořist; drželi se ho velkými šavlovitými tesáky a poté oběť roztrhali ostrými podélnými trhnutími [75] . Jedním z největších Gorgonopsiánů byl Inostrancevia , jehož délka lebky mohla dosahovat 60 cm [76] [77] .
Na konci permského období (asi před 252 miliony let [78] ) došlo ke katastrofálnímu vymírání permu , v jehož důsledku zmizelo přibližně 90 % druhů mořských živočichů a asi 70 % rodin suchozemských živočichů. Vymírání postihlo i synapsidy: zmizeli poslední pelykosauři a mezi synapsidy katastrofu přežili pouze zástupci tří skupin - velcí býložraví dicynodonti a malí (pravděpodobně hmyzožraví nebo všežraví ) terocefalové a cynodonti [79] .
V triasu však bylo terocefalů relativně málo a ke konci střední části období vymizeli [80] . Dicynodonti byli více široce distribuováni během Triasu, ačkoli pouze jedna ( klad Kannemeyeriiformes ) ze čtyř skupin, které přežily permské vymírání, prošla během tohoto období významnou diverzifikací ; koncem triasu mizí i dicynodonti (i když podle některých zdrojů existovali v Austrálii až do konce rané křídy [81] ) [82] . Zato cynodonti zažívají v triasu opravdový rozkvět a do tohoto období spadá většina jejich rodin. Většina cynodontů zůstala masožravá nebo hmyzožravá, ale objevily se i specializované býložravé skupiny: gomphodonti (Gomphodontia) a tritylodonti (Tritylodontydae). Triasové cynodonty vyvíjejí značné množství savčích znaků [83] .
V pozdním triasu se objevují první savci. Většina evolučních linií nesavčích cynodontů zaniká koncem triasu. V juře se setkali zástupci několika čeledí: čeleď Traversodontidae [ en ze skupiny gomphodontů (zastoupených ve starší juře rodem Scalenodontoides ) a fylogeneticky blízkých čeledi savců Tritheledontidae (skončila ve střední juře) a Tritylodontydae (její zástupci přežili až do konce rané křídy, kde je zastupuje rod Xenocretosuchus [84] ) [85] [86] .
Slovníky a encyklopedie |
|
---|---|
Taxonomie | |
V bibliografických katalozích |
strunatců (Chordata) | Třídy|||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bezlebka (Acrania) | |||||||||||||||||||||||||
Čichový |
| ||||||||||||||||||||||||
† — vyhynulý taxon, * — parafyletický taxon |
synapsidy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|