ЛабиринтодонтыБанников А. Г., Денисова М. Н., Даревский И. С. Класс Земноводные, или Амфибии (Amphibia) // Жизнь животных. Том 5. Земноводные. Пресмыкающиеся / под ред. А. Г. Банникова, гл. ред. В. Е. Соколов. — 2-е изд. — : Просвещение, 1985. — С. 27. — 399 с. или лабиринтозубые , — группа вымерших амфибий, обитавших на Земле в палеозойскую и мезозойскую эры (около 390—150 миллионов лет назад). Традиционно имела ранг подкласса; в современной литературе часто рассматривается как безранговое и неформальное объединение в связи с парафилетичностью. Тем не менее выделение этой группы оказалось удобным и её продолжают использовать.
Основные отличительные черты
Лабиринтодонты процветали на протяжении более чем 200 миллионов лет. И хотя разные виды существенно отличались один от другого, всё же можно выделить некоторые их общие черты: Лабиринтообразные узоры на поперечном сечении зуба, образованные складками дентина, — откуда и название группы. Массивная крыша черепа, с отверстиями только для ноздрей, глаз и теменного глаза, подобная тем, что встречаются у анапсид. За исключением поздних рептилиеобразных форм, лабиринтодонты имели довольно плоский череп с сильно развитыми кожными окостенениями, который и дал группе прежнее имя «стегоцефалы». Ушные вырезки за каждым глазом в задней части черепа. Для примитивных форм это может означать наличие брызгалец, а для более прогрессивных — барабанных перепонокLaurin M. (1998): The importance of global parsimony and historical bias in understanding tetrapod evolution. Part I-systematics, middle ear evolution, and jaw suspension. Annales des Sciences Naturelles, Zoologie, Paris, 13e Série 19: pp 1—42.. Сложные позвонки, состоящие из четырёх элементов: интерцентра, двух плевроцентров и дуги позвонка. Размеры элементов существенно разнятся в зависимости от вида.
Строение организма
Общее строение По строению лабиринтодонты были подобны амфибиям. У большинства из них были короткие конечности, крупная голова и относительно короткий хвост. Представители многих групп лабиринтодонтов (особенно ранние формы) имели крупные размеры. Примитивные виды всех групп были, судя по имеющимся данным, водными хищниками. Лабиринтодонты вели земноводный образ жизни, который у разных видов значительно отличался и мог приближаться к чисто сухопутному или к водномуClack, J. A. (2002): Gaining ground: the origin and evolution of tetrapods. Indiana University Press, Bloomington, Indiana. 369 pp. Некоторые эволюционные линии лабиринтодонтов остались или вторично стали полностью водными, с редуцированными конечностями и угреобразным телом.
Череп
За исключением змеевидных Aistopoda, лабиринтодонты имели массивный череп. Широкая голова и короткая шея указывают на то, что лёгочное дыхание лабиринтодонтов (как и у современных земноводных) осуществлялось с помощью колебания ротоглоточной полости. Череп имел заметные ушные вырезки позади каждого глаза и теменное отверстие.
Челюсти были усыпаны маленькими острыми коническими зубами, а по краю нёба были крупные клыки. Замена зубов происходила волнами, таким образом, что рядом с каждым сформированным зубом был подрастающий, готовый его заменить. У всех видов лабиринтодонтов зубы обладали своеобразной структурой (изгибы складок дентина, которые на поперечном срезе зуба образуют извилистый узор), что и дало название этим существам. Единственным исключением были зубилообразные зубы поздних фитофагов — Diadectomorpha. Подобный складчатый дентин получил название «плицидентин». По мере приближения к вершине зуба лабиринтовый узор упрощался и исчезал. Снаружи зубы несли продольные бороздки, отражающие складки дентина, и иногда были покрыты тонкой эмалью.
Лабиринтовые зубы были унаследованы лабиринтодонтами от рыбообразных предков (рипидистий). Кроме рипидистий и лабиринтодонтов, такие зубы встречаются у панцирных щук, ихтиозавров, хампсозавров, варанообразных и мозазавров и, видимо, независимо возникали не менее 4 раз. По версии Роберта Кэрролла, такое строение зуба служило для его упрочнения в связи с высокими нагрузками при резком схлопывании челюстей, а у более продвинутых тетрапод исчезло из-за более тонкого и точного орудования челюстями. Согласно исследованию 1991 года, лабиринтовое строение упрочняет недосформированные зубы на десятки процентов, хотя практически не влияет на прочность готовых. Это могло быть связано с тонкими челюстями лабиринтодонтов, внутри которых растущие зубы поместиться не могли. Как следствие, зубы начинали работать и нуждаться в высокой прочности до окончательного формирования.
Посткраниальный скелет Позвонки были сложными и относительно хрупкими, они состояли из многочисленных элементов. Трубчатые кости конечностей были короткими и широкими, голени обладали ограниченной подвижностью, а окончания конечностей не несли когтей, что ограничивало манёвренность этих животныхR. L. Paton, T. R. Smithson and J. A. Clack, «An amniote-like skeleton from the Early Carboniferous of Scotland», (abstract) , Nature 398, 508—513 (8 April 1999). Во взрослом возрасте большинство видов, скорее всего, старались держаться около водоёмов. Некоторые группы, жившие на закате палеозойской эры, в частности, микрозавры и сеймуриаморфы, были небольшими или среднего размера существами и, по современным представлениям, обитали на суше. Поздние Diadectomorpha и ранние формы пермского периода были полностью сухопутными формами с прочными скелетами и наиболее массивными обитателями суши своего времени. Мезозойские лабиринтодонты были в основном водными животными с преимущественно хрящевым скелетомWhite, T. & Kazlev, M. A. (2006): Temnospondyli: Overview from Palaeos website.
Органы чувств Глаза большинства лабиринтодонтов были высокопосаженными, что давало хороший обзор в верхней полусфере, но очень ограниченное боковое зрение. Теменной глаз был хорошо развит, хотя неясно, мог ли он давать изображение или только различать свет и тьму, как у современных гаттерий.
Большинство лабиринтодонтов обладали специальными сенсорными органами на коже — органом боковой линии для восприятия потоков и давления воды, как у рыб и некоторых современных амфибий. Это позволяло им улавливать вибрации и звуки, издаваемые добычей во время охоты в мутной воде, в условиях плохой видимости.
Более древние лабиринтодонты имели массивные слуховые косточки, вероятно, прикреплявшиеся к черепу, в том числе к дерматокраниуму. Является дискуссионным, имели ли ранние наземные виды лабиринтодонтов слуховые косточки, связанные с барабанной перепонкой, покрывавшей их ушную вырезку, если, конечно, лабиринтодонты в принципе могли слышать, находясь на сушеLaurin, M. (1996): Hearing in Stegocephalians , from the Tree of Life Web Project.
Барабанная перепонка бесхвостых (Anura) и амниот, судя по всему, возникла независимо. Это говорит в пользу того, что большинство лабиринтодонтов, если не все они, не могли слышать звуков, распространяющихся по воздухуLombard, R. E. & Bolt, J. R. (1979): Evolution of the tetrapod ear: an analysis and reinterpretation. Biological Journal of the Linnean Society No 11: pp 19—76. .
Дыхательная система
У ранних лабиринтодонтов были хорошо развитые внутренние жабры, а также лёгкие, унаследованные от предков-рыб. Они могли дышать воздухом, что должно было быть большим подспорьем для обитателей прогреваемых солнцем отмелей с низким уровнем содержания кислорода в воде. Диафрагма у лабиринтодонтов отсутствовала, а рёбра многих видов были слишком короткими или расположенными близко одно к другому, чтобы лёгкие могли расширяться. Скорее всего, воздух нагнетался в лёгкие при помощи сокращений горлового мешка, как у современных амфибий. Это могло стать причиной сохранения очень плоского черепа у поздних форм. Выдох при помощи рёбер, возможно, был актуален только для видов, являвшихся предками амниот. Многие водные формы лабиринтодонтов сохраняли личиночные жабры и во взрослом возрасте.
В период, когда атмосферное давление и содержание в воздухе кислорода и углекислого газа оставались высокими, примитивное дыхание при помощи горлового мешка могло быть эффективным даже для крупных существ. Но в воздушной среде выделение диоксида углерода (CO2) затруднено по сравнению с водной, и крупные лабиринтодонты, вероятно, могли выдерживать высокую концентрацию CO2 в крови и периодически возвращались в воду для его выделения через кожу. Потеря кожной брони у предков рыб и современное дополнительное дыхание через кожу у амфибий делают такое объяснение вероятным.
Поведение
Охота и питание Как и их предки, лопастепёрые рыбы, лабиринтодонты были плотоядны. Широкий череп и относительно слабая подчелюстная мышца не позволяли им открывать пасть очень широко. Вероятно, большинство из них в отличие от современных амфибий использовали тактику засад. Когда потенциальная добыча оказывалась в воде в пределах досягаемости, открытая заранее челюсть захлопывалась, а острые зубы лабиринтодонта впивались в тело жертвы. Большие нагрузки, которые при этом приходились на зубы, требовали их упрочнения, а это могло привести к тому их строению, которое и дало название группе. Глотание добычи производилось закидыванием головы назад и вверх, как это делают современные амфибии и крокодилы.
Эволюция параметров черепа, лучший контроль челюсти и редуцирование нёбных клыков заметны только у более продвинутых рептилиеобразных видов. Возможно, это было связано с повышением эффективности дыхания, что сделало возможным более изящный стиль охоты.
Воспроизводство Воспроизводство лабиринтодонтов было устроено по типу амфибий. Они откладывали в воду яйца (икру), из которых затем выводились головастики. Последние оставались в воде до метаморфоза, после которого могли выбраться на сушу. Ископаемые головастики для нескольких видов лабиринтодонтов известны, они представляют собой неотеничные взрослые особи с перистыми наружными жабрами, подобными тем, что сегодня присутствуют у головастиков беспанцирных, мальков двоякодышащих и многопёровых. Наличие личиночной стадии как примитивной стадии развития у всех групп лабиринтодонтов можно предположить с достаточной степенью уверенности (подобное отмечалось у Discosauriscus, близких родственников амниот)Špinar, Z. V. (1952): Revision of some Morovian Discosauriscidae. Rozpravy ustrededniho Uštavu Geologickeho no 15, pp 1—160.
Подгруппы лабиринтодонтов