07 Paleontología de Vertebrados y Humana Introducción a la historia evolutiva de los

vertebrados www.aragosaurus.com

PALEONTOLOGÍA DE VERTEBRADOS Y

HUMANA (PAVYH ULTIMO AÑO

LICENCIATURA GEOLOGÍA 2010-2013)

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

PROFESORES: GLORIA CUENCA

JOSÉ IGNACIO CANUDO

JARA PARRILLA

DIEGO CASTANERA

VICTOR SAUQUÉ

http://www.amnh.org/exhibitions/permanent/fossilhalls/vertebrate/ AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY. NEW YORK

Primeros pisciformes:

Cámbrico inferior 540 Ma

Clase Agnatha (?): Cambrico

• Sin mandíbulas

• La mayoría extintos desde hace 360 M.A.

• No es seguro que sean monofiléticos

• No son ancestros de los vertebrados conocidos

• Tienen cráneo, cerebro y ojos pares

• Algunas vértebras cartilaginosas

• Los extintos tienen escudos de hueso (no cartílago)

Agnatha

Monorhina

Diplorhina

Sin apéndices típicos

Sin dientes

Branquias en sacos

Dos subclases:

Diplorhina

Monorhina

Agnatha: Monorhina: La lamprea

• Orden Petromyzontiformes

• Notocordio persistente, vértebras incompletas

• Sin mandíbulas, sin apéndices

• Único vertebrado parásito:

– primitivo

– altamente especializado a la vez

• Larva amocete parecida al anfioxo

• Glándulas en la piel

Origen de la md

ORIGEN DE LAS MANDÍBULAS

• El primer (o segundo) arco mandibular se diferencia en mandíbulas articuladas y entra en conexión con el neurocráneo y el arco hioide, está netamente diferenciado de los arcos branquiales o viscerales posteriores.

¿Y los arcos branquiales?

Origen de las mandíbulas por transformación de los primeros

arcos viscerales A1 >>>>A3

Origen de la mandíbula

Hendidura branquial

Arcos

branquiales

Origen de las mandíbulas por osificación del velum D1 >>>>D3

ARTICULACION DE LA MANDIBULA

A. Articular

C. Cuadrado

C.M. Cartílago de Meckel

C.P.C. Cartílago

Pterigocuadrado

D. Dentario

H.M. Hiomandibular

L. Ligamentos

Mx. Maxilar

N. Neurocraneo

Pmx: Premaxilar

S. Simplectico.

Placodermos, Devónico, 400ma

•Primeros agnatos

•Sin dientes

•Con cápsulas

nasales separadas

del resto del cráneo

•En 1997

placodermo rojo-

plata en Antártida

indica que podrían

ver colores

•Dunkleosteus >6m

Mandíbula y resto de las arcos branquiales del tiburón

Las mandíbulas permiten la predación activa

Condrictios: Tiburones

• tiburones, rayas y quimeras

• Peces con esqueleto cartilaginoso

• Peces con mandíbulas (gnastostomados) vivos más primitivos que existen

• Devónico–Actual

• actualmente unas 800 especies

OVÍPAROS

• Ponen huevos

• La eclosión no depende de los progenitores

• Embriones nutridos por la yema del huevo

B. HYBODÓNTIDOS – Carbonífero/Triásico

HYBODUS (O. HYBODONTIDOS) • Carbonífero – Paleoceno

• Movimientos del cuerpo para nadar

• Aletas pares estabilizan y dirección

• Aleta caudal heterocerca

HELICOPRION (O.EUGLENEODONTIDA) • Carbonífero – Triásico

• Dientes en “cintas contínuas en espirales”

• Resto de esqueleto similar a Cladoselache

Dalton, Nature, April, 2006

LOS PECES Y LA CONQUISTA DE LA TIERRA Youngolepis, Devónico Inferior, Yunnan, China

Uezar 16/5/2006

vertebrados

Primeros peces

Devónico: ICHTHYOSTEGA, SEYMURIA, antracosaurios y temnospóndilos

Gaining ground: Ganando terreno Clack 2002

Teorías del paso a tierra. • Por presiones inter e intraespecíficas debidas a la reducción de la

superficie relativa de costas. • Por la incidencia de prolongadas sequías que seleccionarían a los

individuos capaces de desplazarse entre charcas. • Desarrollo de miembros para poder salir del agua a respirar. • El alimento como un atrayente hacia tierra firme.

NINGUNA de estas hipótesis han podido ser confirmadas. La transición entre el agua y la tierra se ha llevado acabo varias

veces en la evolución, aunque con un impacto filogenético menor.

Los continentes del Paleozoico medio, al final del

Ordovícico, unos 440 millones de años

1 Laurentia (Norteamérica en el Ecuador)

2 Gondwana (Africa, Sudamérica, Australia, Antártida

3 Baltica, Siberia

4 Europa suroccidental

Pangea es el supercontinente global desde el Carboníferomedio hasta el

Jurásico Medio con el 36% de las tierras emergidas- en la actualidad la

tierra emergida es un 31% de la superficie del Planeta. Durante 160

millones de años -desde el Carbonífero medio hasta el Jurásico medio-la

Pangea, tuvo la misma forma. Esto fue decisivo en la evolución de las

plantas y animales de este período

ICHTHYOSTEGA, SEYMURIA Clack 2002 Ganando terreno

Biomecánicanicamente se

desplazan con facilidad

con movimientos

ondulatorios producidos

por la contracción de los

músculos o miotomos. Las

aletas y los órganos

hidrostáticos proporcionan

buenas herramientas para

desplazar el cuerpo.

En tierra la fuerza de la

gravedad debe ser vencida

por otro tipo de fuerzas y

es necesario no sólo

levantar el cuerpo del

suelo sino también

moverlo.

Cladograma: aletas pectorales de los tetrápodos basales. Shubin et al., 2006

Panderichtys sp.: es el mejor

candidato para ser el grupo

hermano de todos los tetrápodos

pues presenta modificaciones con

respecto a los osteolepiformes

que lo acercan màs a los

tetrápodos. Tienen el cuerpo y la

cabeza aplanados, ésta con los

frontales encima de las órbitas,

carácter único, apomórfico,

compartido con los tetrápodos.

http://www.palaeos.com/Verte

brates/Units/140Sarcopterygii/

140.900.html

The pectoral limb:

El miembro anterior

Panderichtidos: (Ripidistios): los fósiles de Latvia (Escocia)

Miembro tetrápodo

Pez de aletas lobuladas Tetrápodo

Levantar el cuerpo del suelo. Evolución de los huesos de los miembros. (Tomado de Kardong, 1999)

Fe.

Ti. Fi.

Cl.

Hu.

Ul. In.

Es. Clv.

Ra.

Il.

Iq. Pu.

Componentes del esqueleto apendicular de Ichthyostega. El cuadro coloreado en el esqueleto de Ichthyostega muestra la región sacra. Ab. M post.: Ilion (Il.), isquion (Iq.), fémur (Fe.), púbis (Pu.), fíbula (Fi.), tibia (Ti.). Abreviaturas pata delantera: Húmero (Hu.), ulna (Ul.), radio (Ra.), interclavícula (In.), clavícula (Clv.), escapulocoracoides (Es.) y cleitro (Cl.). (Modificado de Kardong, 1999

http://tiktaalik.uchicago.edu/fossil2.html

Tiktaalik: FOSSILISED FISH FINGERS CONFIRM EVOLUTIONARY LINKS AT SCIENCE MUSEUM By Graham Spicer

• Those fish fingers in full. Photo Jennie Hills/Science Museum

Reconstrucción de las aletas en Tiktaalik

Shubin et al., 2006. c,d ventral. A: descansando; B: elevado sobre sustrato duro

Tiktaalik roseae

• jueves, abril 06, 2006

• Tiktaalik roseae WeBlog Aragosaurus Se acaba de publicar en la revista Nature un vertebrado con caracteres intermedios entre los peces y los anfibios. El nombre el fósil es Tiktaalik roseae y es del Devónico del norte de Canadá, en la isla de Ellesmere, cerca del Polo Norte. Tiene caracteres de peces, como aletas, escamas y mandíbula primitiva, pero también de animales terrestres como el cuello, la muñeca, cabeza aplanada y costillas. Más información y fotografías en: http://www.24hourmuseum.org.uk/nwh_gfx_en/ART35973.html

• posted by Aragosaurus at 4/06/2006 07:47:18 PM

Palaeontological data have a uniquely important role in

interpreting the origin of limbs: Neil H. Shubin, Edward B.

Daeschler & Farish A. Jenkins Jr in Nature, April, 2006

Los anfibios primitivos: Pérmico tempranto

Seymouria

Acantostega

-dientes con el

esmalte complejo

- cráneos anchos y bajos

- miembros tetrápodos

- cuerpo adaptado a la natación

El miembro tetrápodo

Devónico temprano

Evolución de los ecosistemas terrestres al final del Paleozoico

Durante el Devónico, en la tierra había gran diversidad de

plantas, algunas de hasta 2m de altura. Los primeros

vertebrados que se movieron en tierra fueron los anfibios

del Devónico. Las plantas sólo se encontraban en zonas

húmedas, en los márgenes de las corrientes de agua, lagos y

zonas bajas. Las plantas crearían microclimas locales, áreas

de sombra más frías y húmedas. Estos espacios eran

favorables a las plantas y a la vez incrementaban la

complejidad de un hábitat que favoreció la diversificación

de los primeros vertebrados que se aventuraron en tierra

(Pough et al., 1996). El Silúrico-Devónico fue la edad de

los peces, y al final aparecen los primeros tetrápodos.

Pangea y los ecosistemas del Carbonífero final 300Ma

Hylonomus atrapado en un tronco podrido del Carbonífero medio de Nova Scotia. Los fósiles de Paleothyris también se encuentran así.

Hylonomus y Paleothyris tenían el esqueleto ligero, las

vértebras consisten en pleurocentros secillos con las dos

primeras cervicales diferenciadas.

Los miembros son como los de los tetrápodos basales pero

las cinturas son más ligeras. Aparece el astrágalo en el

tobillo y el fibular es más largo pudiendo ser el prototipo del

calcáneo.

Fueron los primeros amniotas

Edad

Características y Eventos paleobiológicos

Devónico

medio

375 Ma

Plantas en lugares húmedos

Plantas de pequeño porte, menores de 2m

sin insectos voladores herbívoros

solo insectos detrívoros como los milpies y ácaros del

suelo y sus predadores como los escorpiones y arañas

Devónico

tardío

360 Ma

Al final del período los ecosistemas terrestres son más

complejos

aparecen los insectos herbívoros (comedores de hojas);

y los vertebrados terrestres, de hábitos predadores

Pérmico

250 Ma

Aparición de los primeros vertebrados herbívoros

terrestres

tiempo

Carbonífero 300 Aparecen los primeros amniotas

Pangea en el Pérmico

Celacantos y Paleogeografía del Pérmico tardío. En Diedrich 2009

Radiación de los tetrápodos en el Carbonífero

• Caracterizado por su clima húmedo con helechos gigantes y musgos

• Tetrápodos de gran variedad de formas

• Mejoran sus adaptaciones para vivir en agua

• Se producen los ancestros de los 3 grupos principales de anfibios de hoy – Sapos

– Salamandras

– Cecilias

anfibios modernos sistema esqueletal

• Comparado con los peces

– Mayor osificación

– Pérdida y fusión de elementos • Cráneo de salamandras con menos huesos que el de los peces

teleósteos

• Cráneos de cecilias y anuros con menos huesos que el de las salamandras

– Modificaciones extensas en el esqueleto apendicular

Anfibios modernos características

• Son ectotérmicos: tiene una temperatura del cuerpo

variable que se adquiere del calor adquirido del ambiente

– Con la evaporación de agua por la piel

– Por cambios en su posición o localización

• Esto también evita desecación

Clase Amphibia anfibios modernos

Esqueleto

mayormente óseo

números de vértebras variables

algunos con costillas; algunos con costillas fusionadas a las vértebras

sin notocordio

sin exoesqueleto

esternón (para adhesión de músculos)

anfibios modernos sistema esqueletal

• Se forma la columella

– A partir del cartílago hiomandibular que se osifica

– Transmite las ondas de sonido del cuadrato (hueso del cráneo

que articula con la quijada inferior) al oído interno

– Sirve como una etapa evolutiva en la conducción de sonidos en el aire en los vertebrados terrestres (proceso que culmina con 3 oscículos en los mamíferos)

Clasificación Clase Amphibia

• Orden Gymnophiona (Apoda)

• Orden Caudata (Urodela)

• Orden Anura (Salientia)