Những loài động vật đầu tiên lên cạn trông như thế nào và chúng đến đó bằng cách nào?

Phải đến kỷ Cambri (cách đây 541 triệu đến 485 triệu năm), sự cạnh tranh giữa các sinh vật mới trở nên ngày càng nổi bật và sự sống bắt đầu tìm ra cách "trang bị" cho mình để thích nghi với môi trường và giành chiến thắng trong cuộc cạnh tranh.

Trong giai đoạn này, các đặc điểm sinh học tiếp tục tiến hóa như nấm mọc sau mưa. Người ta gọi sự kiện này là Vụ nổ Cambri. Các ngành động vật chính mà chúng ta thấy ngày nay đều xuất hiện vào thời điểm đó, bao gồm cả nhân vật chính của bài viết này - động vật chân khớp.

Tuy nhiên, sân khấu cho sự sống ở kỷ Cambri lại nằm ở đại dương. Môi trường đất liền lúc đó không kém phần thích hợp cho sự sống so với Mặt Trăng , và hoàn toàn không phù hợp cho sự sống tồn tại và sinh sản.

Nếu sự sống muốn di chuyển từ đại dương lên đất liền, nó phải thực hiện một số bước chuẩn bị:

Đầu tiên, họ cần một hệ thống di chuyển có thể hỗ trợ cho chuyến đi khứ hồi của họ, giống như cần có khoang hồi lưu để hạ cánh trên mặt trăng, vé một chiều là vô nghĩa; thứ hai, họ cần một hệ thống bảo vệ có thể chịu được áp suất của môi trường trên mặt đất, giống như các phi hành gia cần bộ đồ du hành vũ trụ; thứ ba, họ cũng cần một hệ thống hỗ trợ sự sống đặc biệt để hỗ trợ họ sống ở một nơi đầy bức xạ, với sự chênh lệch nhiệt độ lớn, và thậm chí không có oxy mà họ đã quen thuộc.

Cuối cùng, ngay cả khi các sinh vật đã sẵn sàng, chúng vẫn cần một lý do. Chúng đã thích nghi với đại dương, đại dương rất thoải mái với chúng, và chúng cần một lý do để dũng cảm bước vào môi trường chết chóc.

Nhiều người có thể tò mò về loài động vật nào là loài đầu tiên lên cạn. Thực ra, đây là một phần không thể tranh cãi của thế giới sinh học. Động vật chân đốt là nhóm động vật đầu tiên lên cạn vì chúng là loài đầu tiên chuẩn bị cho việc này.

Chúng đã có hệ thống di chuyển phù hợp cho việc di chuyển qua lại từ rất sớm. Cấu trúc cơ thể của chúng rất đơn giản, bao gồm một cái đầu hơi phức tạp và nhiều đốt, mỗi đốt có một cặp chi. Những chi này cho phép chúng bò và đào bới trong đá và bùn dưới đáy biển, và tất nhiên cũng thích hợp cho việc di chuyển qua lại giữa đất liền và biển.

Trong kỷ Cambri, chúng đã có được một bộ thiết bị bảo vệ - một bộ xương ngoài . Cấu trúc này bảo vệ chúng khỏi sự tấn công của những kẻ săn mồi bơi phía trên, đồng thời cũng cung cấp cho chúng một "bộ đồ du hành vũ trụ" để di chuyển lên đất liền.

Trái Đất có một vệ tinh tự nhiên có kích thước không cân xứng là Mặt Trăng, lực hấp dẫn của Mặt Trăng khiến các đại dương trải qua những đợt thủy triều lên xuống theo chu kỳ, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của sự sống trên Trái Đất.

Các loài chân khớp sống gần bờ biển và vùng nước nông buộc phải di chuyển vào bờ khi thủy triều rút.

Giờ đây, chúng chỉ thiếu lý do để di chuyển sâu hơn vào đất liền, và người ta thường tin rằng lý do này là để tránh thú săn mồi . Để không bị ăn thịt, chúng phải dũng cảm tiến về phía đất liền.

Tuy nhiên, họ vẫn còn thiếu một sự chuẩn bị cuối cùng, đó là một hệ thống có thể được sử dụng để thở trên cạn, để họ có thể di chuyển đến một thế giới mới.

Một trong những hóa thạch động vật trên cạn sớm nhất được biết đến là một loài chân khớp hình nhện gọi là bọ cạp , nhưng chúng không thể được gọi đầy đủ là "động vật trên cạn" vì chúng không có hệ hô hấp có thể hít thở oxy trong không khí trên cạn.

Chúng có cơ quan hô hấp gọi là "mang sách", có nhiều tấm hô hấp phẳng xếp chồng lên nhau như các trang sách, do đó có tên như vậy.

Vì được đặt tên theo "mang", điều này ngụ ý rằng đây là một cơ quan lấy oxy từ nước. Tuy nhiên, loài bọ cạp này rõ ràng có thể di chuyển và kiếm ăn ngoài nước dọc theo bờ biển vì xương cổ chân ở cuối chân bò của chúng ngắn hơn và dày hơn. Không có nước biển để tạo lực nổi trên cạn, và cơ thể cần được nâng đỡ hoàn toàn bởi chân. Kiểu chân bò này đồng nghĩa với việc chúng thích hợp hơn cho việc bò trên cạn so với các loài cùng loại.

Còn về cách mang giúp chúng ra khỏi nước thì sao?

Có lẽ cấu trúc này chỉ cần ẩm là có đủ oxy, vì vậy miễn là bọ cạp không đi quá xa thì chúng sẽ ổn.

Phải đến kỷ Devon (cách đây 417 triệu đến 358 triệu năm), loài nhện mới tiến hóa thành "phổi sách" từ mang sách và hoàn toàn thích nghi với các hoạt động trên cạn.

Gần như cùng thời điểm với ngành Arachnida, một nhánh chân khớp khác cũng di cư lên đất liền, đó là ngành Myriapoda, bao gồm cả cuốn chiếu và rết ngày nay. Chúng lên cạn gần như cùng lúc với bọ cạp.

Tuy nhiên, "tuyến đường vận chuyển" của chúng khác với lớp nhện. Chúng không có phổi sách, mà thay vào đó có hệ hô hấp khí quản , cung cấp oxy trực tiếp đến các cơ quan thông qua các lỗ thở.

So với Arachnida, người ta biết rất ít về quá trình tiến hóa trên cạn của Myriapoda, nhưng tổ tiên của chúng trong tương lai gần cũng đã tiến hóa thành một loài động vật trên cạn được cho là nhóm thành công nhất trong lịch sử Trái Đất: côn trùng.

Cuối cùng

Khi mô tả cảnh tượng sự sống xuất hiện trên Trái Đất trong nhiều sách khoa học phổ thông, mọi người thường vô thức cho rằng thực vật đã xâm nhập vào đất liền sớm hơn. Tuy nhiên, xét theo bằng chứng hóa thạch hiện có, động vật chân khớp có thể đã xâm nhập vào đất liền sớm hơn thực vật .

Những loài động vật chân khớp đầu tiên đi trên cạn không phải là động vật ăn cỏ mà là động vật săn mồi. Ví dụ, tất cả bọ cạp và rết ngày nay vẫn là động vật săn mồi. Ban đầu, chúng sống trên cạn, không có thực vật.

Có một lý do quan trọng giải thích tại sao thực vật không thể bị động vật thay thế, đó là động vật có thể sống sót trong môi trường khắc nghiệt hơn, nhưng thực vật thì không.

Ví dụ, tầng ozone dần dần trở nên như ngày nay khi thực vật xuất hiện. Trước khi thực vật xuất hiện, nồng độ ozone thấp hơn, nghĩa là nó hấp thụ ít bức xạ cực tím từ mặt trời hơn, vốn rất bất lợi cho sự sống. Thực vật và động vật khó tiếp xúc với ánh sáng mặt trời khi nồng độ ozone thấp.

Tuy nhiên, động vật có thể thay đổi lối sống để thích nghi với hoàn cảnh này, chẳng hạn như ẩn náu vào ban ngày và di chuyển vào ban đêm, nhưng thực vật thì không thể làm như vậy, chúng phải có ánh sáng mặt trời để tồn tại.

Rõ ràng, đây chính là những gì bọ cạp và rết làm, và cho đến ngày nay chúng vẫn là loài động vật sống về đêm, trong khi thực vật chỉ có thể lên bờ khi nồng độ ôzôn đủ cao.