īns Lukševič - Latvijas Zinātņu akadēmija › Video › 20110407_LZA_pilnsapulce › 03.Lekcija.E.Luksevi… · Pirmie mugurkaulnieki ar kājām Morfoloģiska pāreja starp

Ervīns Lukševičs

Latvijas Universitāte,

PAR PALEONTOLOĢIJU BALTIJĀ

UN MŪSU “DEVONA SENČIEM”

Latvijas Zinātņu akadēmijas

PAVASARA PILNSAPULCE

Rīga, 2011. gada 7. aprīlī

Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultāte

Saturs

2. Ieskats devona mugurkaulnieku paleontoloģijas vēsturē

3. Devona mugurkaulnieki Baltijā – vai ir vēl ko pētīt?

5. Četrkājaino izcelšanās un agrīnā evolūcija devonā

1. Ievadam: Kas ir mūsdienu paleontoloģija?

4. Mūsu tālie “zivju senči”

1. Kas ir mūsdienu paleontoloģija?

Populāra Zemes zinātne Svarīgākie 2009. gada atklājumi

“Time” top 10:

1) Mūsu senākais tiešais sencis Ardi (Ardipithecus)

2) Cilvēka genoma dešifrēšana

3) Gēnu terapija ārstē krāsu aklumu

6) Ūdens uz Mēness

9) Lielais hadronu paātrinātājs CERNā

10) Jauna planēta 50 gaismas gadu attālumā

Svarīgākie 2008. gada atklājumi

“Time” top 10:

1) Lielais hadronu paātrinātājs CERNā

2) Fenikss Marsa ziemeļpolā

3) Dzīvas baktērijas radīšana

8) Mamuta genoma dešifrēšana (80%)

10) Pirmā ģimene

Mammuthus primigenius Ardipithecus ramidus, pēc: White et al., 2009

1. Kas ir mūsdienu paleontoloģija?

Jaunas pieejas un jauni atklājumi,

jaunas metodes (CT-scan revolūcija),

daudznacionāli un starpdisciplināri pētījumi.

“Zivs ar pirkstiem” Panderichthys, vāji

deformēta krūšu spura (D2, ~385 milj.g.,

Latvija: Boisvert, Ahlberg, Mark-Kurik, 2008)

Skrimšļzivs smadzenes (C2, ~300 milj.g.,

Kanzasa: Pradel et al., 2009)

Izmēri: 1,5 x 7 mm!

Bruņuzivs Mcnamaraspis,

Gogo, Austrālija

Bruņuzivs Asterolepis ornata mazulis (D2,

~385 milj.g., Latvija: Upeniece, 2001)

Saudzējošā metode

Tetrapodveidīgās zivs Panderichthys priekšējā ekstremitāte, D2,

Lode, Latvija (Bojsvert, Ahlberg, Mark-Kurik, 2008)

Augšdelma kauls

Elkoņa un spieķa

kauls

Plaukstas pamatnes

kauli

CT-skenēšana

2. Ieskats devona mugurkaulnieku

pētījumu vēsturē

Ţorţs Kivjē, mugurkaulnieku

paleontoloģijas pamatlicējs

Georges Cuvier

Georgs (Ţorţs) Parrots, pirmais

Tartu Universitātes rektors

Georg Friedrich (Georges-Frédéric)

Parrot

Hermanis Asmuss Valters Gross Dmitrijs Obručevs Nikolajs Delle

Luijs Agasī Stepans Kutorga Eduards Eihvalds Kristians Panders

Pētījumi Baltijā

Baltijas mugurkaulnieku

paleontologu “ciltskoks”

Karl Eduard

von Eichwald Christian Heinrich

Pander

3. Devona mugurkaulnieki Baltijā

– vai ir vēl ko pētīt?

• Mugurkaulnieku paleontoloģija:

devona fosīlās zivis un četrkājainie;

kvartāra zīdītāji.

Daţādi aspekti: morfoloģija, paleoekoloģija, tafonomija,

paleoģeogrāfija.

• Devona stratigrāfija.

• Baltijas s.l. ģeoloģiskā vēsture.

Galvenās zinātniskās intereses

3. Kas ir kas mugurkaulnieku paleontoloģijā?

Mūsdienu mugurkaulnieku kladogramma

Bruņuzivis

Atklājumi: jauni taksoni

un jaunas faunas

Ekspedīciju

vietas, gads

Ievākšanas

vietas

Komi, 2009

Lukševičs, 1986; 1991, 2001; Lukševičs,

Sorokin, 1999; Ahlberg et al., 1994, 2000,

2010; Forey et al., 2000; Ivanov, Lukševičs,

1994, 1996; Ivanov et al., 2006..

Jauni taksoni:

Bruņuzivis: Bothriolepis jani,

B.heckeri, B. volongensis,

Remigolepis armata.

Pirmais celakants no Baltijas

Miguashaia grossi.

Agrīnie četrkājainie: Livoniana

multidentata, Ventastega curonica,

jauna suga no Timana.

Jaunas faunas no Latvijas, ZR

Krievijas, Timana (Komi),

Severnajas Zemļas

Skujaine (1993., 1996., 2009., 2010.)

Foto: I. Zupiņš, 2009

Lukševičs, 1986, 1991, 2001.

Devona zivju fauna no

Lodes karjera (pēc: Ivanov,

Lukševičs, Upeniece, 1996; Janvier,

1996; Schultze, Cloutier, 1996;

Vorobyeva, 1988)

Proksimālā deltas daļa – jūra

Ahlberg et al., 2000 - Panderichthys; Forey

et al., 2000 – Miguashaia; Kuršs u.c., 1998,

1999 – tafonomija; Lukševičs, 2000 –

Asterolepis.

I. Upenieces gatavotā disertācija.

Atklājumi: senās zivis kā

dzīvi organismi Seno mugurkaulnieku morfoloģija, ontoģenēze, paleoekoloģija, tafonomija

Bruņuzivs Asterolepis orbītas pārkaulojumi:

Lukševičs, 2001: Journal of Vertebrate Palaeontology

Bruņuzivju zvīņojums: Ivanov, Lukševičs,

Upeniece, 1996: Modern Geology

Bruņuzivs Bothriolepis mazuļi: Lukševičs, Ivanov,

2006: 2nd Palaeontological Congress

Atklājumi: senās zivis kā

dzīvi organismi Seno mugurkaulnieku morfoloģija, ontoģenēze, paleoekoloģija, tafonomija

Saimnieku-parazītu attiecības – parazītu pēdas:

Lukševičs, Lebedev, Mark-Kurik, Karatajūte-Talimaa, 2009: Acta Zoologica

Plēsonība devona jūrās – kodumu

pēdas: Lebedev, Mark-Kurik,

Karatajūte-Talimaa, Lukševičs,

Ivanov, 2009: Acta Zoologica

4. Mūsu tālie “zivju senči” Četrkājaino (jeb tetrapodu) izcelšanās pirms ~ 365 miljoniem gadu ir viens no

svarīgākiem mugurkaulnieku evolūcijas notikumiem:

1) tas būtiski ietekmēja sauszemes biotopu attīstību;

2) devona četrkajainie deva sākumu visām mūsdienu tetrapodu grupām, kas apvieno vairāk

kā 24 000 sugu, ieskaitot cilvēkus, kā arī daudzajām izmirušo četrkājaino grupām.

Latvija var lepoties ar “devona senču” – tetrapodveidīgo zivju un pirmo četrkājaino –

daudzveidību:

nosaukumi Panderichthys, Livoniana, Obruchevichthys un Ventastega ir atrodami mācību

līdzekļos un tīmeklī (Ventastega: 23 600 vietnes);

vārds “Latvija” saistībā ar šiem atklājumiem plaši skandināts pasaules masu mēdijos 2000.,

2006. un 2008. gadā.

4. Mūsu tālie “zivju senči” D

aivsp

urz

ivis

Rip

idis

tija

s

Daivspurzivju kladogramma. Mūsdienu grupas iezīmētas krāsās.

Shēma pēc: Janvier, 1996.

Daivspurzivju daudzveidība

Latvijā: I. Zupiņš, I. Upeniece

Psarolepis

Struniiformes

Strunius, Eiropa (arī Latvija)

Celakanti (Actinistia)

Latimeria chalumnae, Indijas okeāns

(Smita “Sencis četrkājis”)

Miguashaia (D3), Kanāda un Latvija

(Forey, Lukševičs et al., 2000)

Plaušzivis (Dipnoi)

Rhynodipterus (D3), Baltija,

Rietumeiropa

Porolepiformes

Holoptychius

zvīņa

Holoptychius (D3),

kosmopolīts (Latvijā – bieţi)

Lepidosiren (Q), Dienvidamerika

Protopterus (Q), Āfrika

Neoceratodus (Q), Austrālija

Ripidistijas – četrkājaino senči

Goologongia (D3), Austrālija

Strepsodus (C1), Skotija

Rhizodontiformes

Osteolepiformes

Eusthenopteron (D3), Eiramerika

(daţas sugas Latvijā)

Elpistostegalia (= Panderichthyida) Panderichthys (D2), Igaunija,

Latvija, Krievija

Tiktaalik roseae (D3), Arktiskā Kanāda (pēc:

Daeschler et al., 2006)

Atklājumi: tetrapodu izcelšanās un

agrīnā evolūcija

Tetrapodveidīgā zivs Panderichthys

Panderichthys smadzeņu kapsula: Ahlberg, Clack, Lukševičs, 1996: Nature

Mozaīka: galvaskauss ārēji līdzīgs kā četrkājainiem; smadzeņu kapsula – kā citām zivīm;

hiomandibula no piekares elementa pārveidojas par kāpslīti (“senie latvieši elpoja caur ausīm…”

– Brazeau, Ahlberg, 2006)

Intrakraniālā locītava

hiomandibula

Atklājumi: tetrapodu izcelšanās

un agrīnā evolūcija

Livoniana multidentata, Latvija (Gauja) un Igaunija (Piusa pie Jõksi)

(Ahlberg, Lukševičs, Mark-Kurik, 2000: Palaeontology)

Livoniana multidentata,

senākā tetrapodveidīgā zivs pasaulē

(Ţiveta, pirms ~386 milj.g.), kas zināma

pēc kaulu atliekām

Pirmie mugurkaulnieki ar kājām

Morfoloģiska pāreja starp zivīm un

sauszemes mugurkaulniekiem

Atrasti tikai augšējā devonā (385,3-359,2

milj. g. vecos ieţos)

Sauszemes apgūšana ir viens no

svarīgākiem mugurkaulnieku evolūcijas

posmiem Tetrapoda Ichthyostega

rekonstrukcijas pēc Stensiö, 1955

un Ahlberg, 2005.

Mākslinieks R. Back

5. Četrkājaino izcelšanās un agrīnā

evolūcija devonā

Ichthyostega Acanthostega

Jakubsonia,

Tulerpeton

Ventastega

Metaxygnathus

Densignathus

Hynerpeton

Sinostega

Elginerpeton

Obruchevichthys

Jauna suga

Senākie četrkājainie Elginerpeton pancheni Ahlberg (~ 379 milj.g.), Skotija

Apakšţokļa fragments

Mākslinieks: Pērs E. Ālbergs

Obruchevichthys gracilis Vorobyeva

( ~ 380 milj.g.), Latvija un ZR Krievija

Divi apakšţokļa

fragmenti

Sinostega pani Zhu, Ahlberg,

Zhao et Jia; Ķīna

Jakubsonia livnensis Lebedev

(~ 372 milj.g.), Centrālā Krievija

Materiāls no Livniem: kleitrums,

augšstilba un pieres-deguna kauls

Hynerpeton bassetti Deschler un

Densignathus rowei Deschler et Shubin

(~ 365 milj.g.), Pensilvānija

Iegurnis, apakšţoklis un rekonstrukcija

Tulerpeton curtum Lebedev (~ 360 milj.g.), Krievija

Deguna un augšţokļa

(premaksilārais) kauls

Rekonstrukcija pēc:

Lebedev, 1984

Metaxygnathus denticulus

Campbell et Bell; Austrālija

(vecums nav zināms)

Ichthyostega (~ 365 milj.g.)

Pēc: Ahlberg, Clack & Blom, 2005

Ichthyostega stensioi, I. eigili, I. watsoni,

Grenlande

Ichthyostega traquairi

Clement et al., Beļģija

Krūšu kurvis

Galvaskausa

daļa

Plecu josta

Priekšējā kāja

Ichthyostega skeleta atliekas

Galvaskauss un tā rekonstrukcija

MGUH VP 6109

Astes un pakaļējās ekstremitātes uzbūve

un dzīvnieka rekonstrukcija

Acanthostega gunnari Jarvik (~ 363 milj.g.), Grenlande

Galvaskauss un vesels skelets, fosīlijas un

rekonstrukcijas (pēc: Clack, 1988)

Ţaunu aparāts

Astoņi pirksti

Acanthostega rekonstrukcijas

liecina par dzīvi pārsvarā ūdenī

Pēc: J. Clack, 1988

Pēc: M. Coates, 1990

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās

un agrīnā evolūcija

Ventastega curonica,

Trešais labāk zināmais devona četrkājainais

pasaulē (Famena, pirms ~363 milj.g.)

Ventastega curonica, Latvija (Venta un Ciecere)

(Ahlberg, Lukševičs, Lebedev, 1994: Philosophical Transactions of the Royal Society)

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās un

agrīnā evolūcija

Plecu josla Ribas

Iegurnis

Lepidotrihijas

*Atliekas attēlotas uz Acanthostega rekonstrukcijas

Galvaskauss (1) un apakš-

ţokļi (14)

Ventastega materials*:

44 paraugi no Pavāriem,

4 paraugi no Ketleriem,

MNI (minimālais īpatņu skaits) = 9

Pusloka kanāli Smadzenes Smilts

Smadzeņu kapsula

Lukševičs, Ahlberg, 1996; Lukševičs,

Zupiņš, 2004; Ahlberg et al., 1994, 2008.

Ventastega jaunā galvas rekonstrukcija:

Ahlberg, Clack, Lukševičs, Blom, Zupiņš, 2008:

Nature

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās un

agrīnā evolūcija

Ventastega pirmā

rekonstrukcija (1994)

Diemţēl, šāds vāks nekad nav publicēts

Ventastegas nozīme:

tranzītforma starp elpistostegāļiem un

“tipiskiem” devona tetrapodiem

Acanthostega un Ichthyostega;

pats primitīvākais četrkājis, kas ir

zināms pēc daudzveidīgām atliekām;

izgaismo četrkājaino morfoloģisko

struktūru rašanos un agrīno tetrapodu

diversifikācijas ceļus.

Ventastega, galva atsegumā

Ventastega, galvaskauss pēc preparēšanas

Galvakausu forma un proporcijas

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās

un agrīnā evolūcija

Jauna suga (pagaidām nomen nudum)

“Svaigākais” devona tetrapods (Famena,

pirms ~376 milj.g.)

Atsegums pie Iţmas,

Komi Republika

Jaunās sugas materiāls no Krievijas, Iţmas upes netālu

no Uhtas: Ahlberg, Beznosov, Lukševičs, 2010:

Abstracts, 3rd IPC; Beznosov et al., 2011.

Iţmas upe

Ižma pie Sosnogorskas, Timāns (2008.)

Lukševičs et al., 2010; Ahlberg et al., 2010;

Beznosov et al., 2011.

Jaunas sugas galvaskausa

rekonstrukcija

(Pēra Ālberga 2010. g. zīmējums)

Jaunas sugas galvaskausa priekšējā daļa

(2011.g. 5. aprīlī) preparēšanas gaitā

Priekšējie

augšţokļa kauli

Deguna kauli

Lemeškauli

Parasfenoīds

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās un

agrīnā evolūcija

~23 milj.g.

A – Panderichthys (Latvija); B – Tiktaalik (Kanāda);

C – jauns tetrapods (Komi); D – Ventastega

(Latvija); E – Acanthostega (Grenlande); D –

Ichthyostega (Grenlande)

Daţi secinājumi:

tetrapodi izcēlās ūdens vidē; to evolūcijai nav

lineārs, bet “mozaīkas” raksturs; jau devonā -

liela daudzveidība.

Atklājumi: četrkājaino izcelšanās un

agrīnā evolūcija

Agrīno četrkājaino kladogramma, stratigrāfiskā izplatība un klimats (Blieck et al., 2010)

Varbūt klimata pasiltināšanai

mēdz būt arī pozitīvs efekts?

Kāpēc radušies tetrapodi? Un kāpēc devonā?

Pateicības • Valentina Karatajūte-Talimaa (Viļņa)

• Elga Mark-Kurik (Talina)

• Per E. Ahlberg, Henning Blom (Uppsala)

• Michał Ginter (Varšava)

• Александр Иванов (Pēterburga), Олег Лебедев, Галина Захаренко

(Maskava), Павел Безносов (Siktivkara)

• Alain Blieck (Lille), Gaël Clèment (Parīze)

• Jennifer Clack (Kembridža), Peter Forey (Londona)

• Gavin Young (Kanbera)

• Ģirts Stinkulis, Ieva Upeniece, Jeļena Vasiļkova, Ivars Zupiņš (Rīga)

Prof. P.Ē. Ālbergs

Dr. E. Kurika un

Dr. I. Zupiņš Dr. V. Talimā Prof. A. Bliks A. Ivanovs, O. Lebeģevs,

S. Olīvs un G. Klemāns

Prof. G. Jangs

Paldies par

uzmanību!

Gata Šļūkas (2008) skatījums uz

mūsu “devona senču” problēmu…