羊膜動物
羊膜動物 化石時期：石炭紀到現代
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| 羊膜動物（仔龜）破殼而出 | |
科學分類 
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| 界： | 動物界 Animalia |
| 門： | 脊索動物門 Chordata |
| 總綱： | 四足總綱 Tetrapoda |
| 演化支： | 爬蟲形類 Reptiliomorpha |
| 演化支： | 羊膜動物 Amniota Haeckel, 1866 |
| 演化支 | |
羊膜動物（學名：Amniota）是脊椎動物的一個演化支，其特徵是胚胎在發育過程中會形成胎膜，使其可以在遠離水體的陸地環境進行繁殖。羊膜動物與不具備胎膜的兩棲動物一起組成了代表陸生脊椎動物的四足總綱。
與半水生的兩棲動物不同，羊膜動物在其生命周期中的任何一個階段都不用鰓進行呼吸，可以產下有外殼保護的硬體卵（蛋），或將受精卵保留在母親體內發育直到產下能夠主動進食的幼崽（胎生）。這與需要在水中或潮濕環境中產下軟體卵的無羊膜動物（魚類和兩棲類）不同，使得羊膜動物種群可以在遠離水體的乾燥環境中生存並繁衍。
羊膜動物在石炭紀晚期分化出了合弓綱（含哺乳類以及其已滅絕的祖先獸孔目和盤龍目）與蜥形綱（含所有鱗龍類和主龍類的爬行動物——包括恐龍和其後代鳥類——以及已滅絕的副爬行動物）兩個主要演化支，共同特徵是具有保護性的胚外膜並沒有幼體變形為成體的階段[1]，真獸類哺乳動物更是演化出羊膜來包覆胎兒。
根據較廣泛的定義，第一個羊膜動物是生存於3億4000萬年前的爬行形類Casineria kiddi，外表類似小型蜥蜴。目前已知確認最古老的合弓類動物是始祖單弓獸（Archaeothyris），生存於石炭紀後期的賓夕法尼亞紀早期，約3億2000萬年前；而最古老的蜥形類動物可能是林蜥（Hylonomus），生存於賓夕法尼亞紀中期，約3億1200萬年前至3億零600萬年前之間。羊膜動物的蛋可存活在遠離水的環境交換空氣並排放廢物，使牠們可遷移到更乾燥的環境獲得生態位並往更大尺寸的趨勢演化。因此羊膜動物在石炭紀雨林崩潰事件之後迅速超過離片椎類兩棲動物成為占據陸地生態系統食物網中上層的優勢陸生動物，同時一部分羊膜動物（海洋爬行動物）也在二疊紀重返水域生態系統並在之後的中生代占據了很大部分的上層生態位。
定義與特徵
[編輯]羊膜動物的定義為胚胎發展出幾層大面積的膜，包括：羊膜、絨毛膜、尿膜。胚胎直接成長為有四肢與多層厚上皮的陸生形式，而非兩棲類那種首先為水生幼體再完全變體的方式。在羊膜動物裡，兩層表皮轉變到角質上皮，是由胚胎時期的甲狀腺賀爾蒙來造成，而非完全變形[2]。羊膜動物的獨特胚胎特徵造成蛋的特化，可以在更乾燥的環境生存，還有蛋裡大體積的蛋黃。
1. 蛋殼
2. 外膜
3. 內膜
4. 卵帶
5. 外蛋白
6. 中蛋白
7. 卵黃膜
8. 卵黃心
9. 胚盤
10. 黃卵黃
11. 白卵黃
12. 內蛋白
13. 卵帶
14. 氣室
15. 角質層
使羊膜動物可在陸地上生存的特徵，包括堅固的透氣皮質或堅硬的蛋，還有促進呼吸與提供廢物處理的尿膜。牠們的腎臟與大腸適合保持水分。大部分哺乳類並不直接產卵，而發展出胎盤等結構。第一個羊膜動物是Casineria kiddi，生存於3億4000萬年前，屬於爬行形類（Reptiliomorpha），外表類似小型蜥蜴。牠們的蛋很小且覆蓋者膜，沒有像現代羊膜動物那樣堅硬的殼。雖然某些現代兩棲類在陸地上產卵，它們缺乏更進化的特徵如羊膜，沒有特別保護，這樣的卵通常是體外受精的結果。羊膜動物演化出外部的膜，柔軟的外殼，以對抗陸地上嚴厲的環境，可以直接產卵在陸地上，比產卵在水中安全。羊膜動物的祖先產卵在潮濕的環境，這樣適度大小的動物不用麻煩地尋找溼地或者古代森林中的合適地點以產卵，乾燥的環境可能不是軟外殼出現的主要原因[3]。
魚類與兩棲類只有一層內膜，也稱為胚膜。羊膜動物的卵內部結構更加進化，新演化出的結構可供卵在胚胎與大氣間交換空氣，同時也可處理廢物。為了更厚、更堅硬的殼，只靠擴散作用可能不足夠，只有以新方法提供胚胎氧氣。在卵有了這些結構之後，更複雜的卵可讓羊膜動物在更乾燥的環境產下更大的卵。更大的卵意味者更大的幼年體，而更大的成年體可產下更大的卵，意味者羊膜動物可比牠們的祖先更佔優勢，長得更大。但直到牠們停止從小型無脊椎動物攝取食物，並且開始以植物與其他脊椎動物進食，或者重新返回水裡，才成為真正的優勢動物。新的習性與更重的身體意味者羊膜動物在行為與生理結構上更加進化。
羊膜卵外面有一層堅硬的石灰質卵殼或柔韌的纖維質卵殼，卵殼內為一層緻密的薄卵膜，防止卵受到機械損傷、水分散失和微生物的侵害。卵殼表面有許多微孔，以保持與外界的氣體交換。羊膜卵內有儲存卵黃的卵黃囊，可以保證胚胎的正常發育。在發育過程中胚胎周圍的褶皺環繞胚胎生長，逐漸形成一個具有兩層膜的囊，外層為絨毛膜，內層為羊膜。羊膜將胚胎包在羊膜腔之內。羊膜腔是一個充滿羊水的密閉的腔，為胚胎提供了一個發育所需要的水環境。胚胎發育代謝產生的廢物貯存在由胚胎原腸後部突起形成的尿囊中。尿囊膜上有豐富的毛細血管，代謝產生的二氧化碳再通過卵殼表面微孔排出，而氧氣也通過卵殼進入尿囊膜上的毛細血管供給胚胎發育。羊膜卵的結構保證了爬行類在陸地上可以正常繁殖，而不必一定依賴水環境。
羊膜動物有三個主要演化支，可由頭骨的結構與眼後顳顬孔的數量來辨認。無孔類爬行動物（已全部滅絕）的頭顱骨沒有顳顬孔，合弓類動物（哺乳類與其近親）有一個顳顬孔，大部分的雙孔類動物（大部分的爬行動物、恐龍、龜鱉目、鳥類）有兩個顳顬孔，但某些雙孔類動物的顳顬孔在演化過程中消失。
羊膜動物的化石可用一些特徵來鑑定，包含：至少兩對薦部肋骨、胸帶和胸骨（某些物種在演化過程中失去這特徵）、還有腳踝的距骨。
分類
[編輯]在1866年，恩斯特·海克爾（Ernst Haeckel）提出羊膜動物（Amniota）分類單元，以羊膜作為鑑定特徵。但是，羊膜很難在化石化過程中保存下來，而必須藉由其他骨骼特徵，來判斷史前動物在哪個時期遠離水邊生存，成為羊膜動物。在1988年，嘉克斯·高斯特（Jacques Gauthier）將羊膜動物做出演化支定義，包含：現存哺乳動物、爬行動物的最近共同祖先，以及其最近共同祖先的所有後代[4]。
傳統分類
[編輯]根據外形、特徵的傳統定義，現存的羊膜動物可分為三綱：
- 爬行綱 Reptilia
- 鳥綱 Aves
- 新鳥亞綱 Neornithes (現代鳥類)
- 哺乳綱 Mammalia
種系發生學的分類
[編輯]但是，隨着近年的種系發生學、親緣分支分類法的盛行，許多傳統分類法遭到挑戰。以下分類是來自於麥可·班頓（Michael Benton）在2004年的研究[5]：
演化樹
[編輯]以下演化樹是根據M. Laurin與R. Reisz在1995年的研究[6]，各分類單元是採取嘉克斯·高斯特（Jacques Gauthier）的定義。
| 爬行形類 |
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參考文獻
[編輯]- ^ Benton, Michael J. Vertebrate Palaeontology. London: Chapman & Hall. 1997: 105–109. ISBN 0-412-73810-4.
- ^ www.pnas.org. [2008-07-04]. （原始內容存檔於2008-05-04）.
- ^ Stewart J. R. (1997): Morphology and evolution of the egg of oviparous amniotes. In: S. Sumida and K. Martin (ed.) Amniote Origins-Completing the Transition to Land (1): 291-326. London: Academic Press.
- ^ Gauthier, J., Kluge, A.G. and Rowe, T. (1988). "The early evolution of the Amniota." Pp. 103-155 in Benton, M.J. (ed.), The phylogeny and classification of the tetrapods, Volume 1: amphibians, reptiles, birds. Oxford: Clarendon Press.
- ^ Benton, M.J. Vertebrate Paleontology. Blackwell Publishers. 2004. xii–452. ISBN 0-632-05614-2.
- ^ Laurin, M. and Reisz, R.R. (1995). "A reevaluation of early amniote phylogeny." Zoological Journal of the Linnean Society, 113: 165-223.
