Arxiu d'etiquetes: gorgonopsia

Synapsids: Before dinosaurs ruled the Earth

Before dinosaurs ruled the Earth, at the end of the Palaeozoic Era, the land was dominated by the synapsids. The synapsids (the amniote line that includes mammals) were a highly successful group which occupied most niches during the late Carboniferous and the Permian periods, but at the end of the Palaeozoic Era most families were extinguished by the Permian-Triassic mass extinction (around 252 million years ago) with only the mammalian line surviving to the present day. In this entry we’ll look at some of the more peculiar synapsid groups, which have led to the evolution of mammals like us.

CHARACTERISTICS AND EVOLUTIONARY TRENDS

The clade Synapsida includes mammals and all other amniotes more closely related to them than to reptiles. The synapsids were the first amniotes to diversify and appeared about 320 million years ago, at the middle of the Carboniferous period. These first synapsids were characterized by the presence of only one temporal fenestra behind each orbit through which the jaw muscles pass. Synapsida literally means “fused arches” referencing to the zygomatic arches (because in the past scientist believed that synapsids had evolved from diapsid reptiles and so their arches were thought to be “fused”).

Archaeothyris.svgDrawing of Archaeothyris’s skull, in which we can see some of the characteristics of the synapsids, like the temporal fenestrae and caniniform teeth. Drawing by Gretarsson.

Other characteristics that appeared through their evolution were:

  • Differentiation of differently-shaped (heterodont) teeth.
  • Lower jaw formed by fewer bones.
  • Acquisition of a more erect posture and an endothermic metabolism.

The first groups of more primitive or “reptile-like” synapsids are informally called pelycosaurs, while the latter more advanced forms are called therapsids (clade Therapsida, which in fact derived from pelycosaurs). As we will see, the evolution of synapsids is of the kind of “one group, which includes the next group, which includes the next group”.

Synapsid treeModified evolutionary tree of the amniotes by Kenneth D. Angielczyk (2009).

THE ORIGIN OF SYNAPSIDS, THE PELYCOSAURS

CotylorhynchusDB2Reconstruction of Cotylorhynchus, a caseasaurian that grew up to 3 metres long. Drawing by Dmitry Bogdanov.

The first synapsids had a sprawling limb posture, low slung bodies and were probably ectothermic. If we look at the skull morphology, the earliest groups of synapsids were the caseasaurians (clade Caseasauria) characterized by their small heads, an overdeveloped snout and their huge bodies (they were probably ectothermic and slow-moving creatures). Yet, if we look at the postcranial skeleton, the earliest synapsids were two groups called the varanopids and the ophiacodontids (Varanopidae and Ophiacodontidae families) which were similar to varanids (through convergent evolution), and while the former were quite small and agile creatures, the latter developed bigger forms with huge heads.

varanopid ophiacodontidDrawings of the varanopid Varanodon (top) and the ophiacodontid Ophiacodon (bottom). Both drawings by Dmitry Bogdanov.

Just before the appearance of the more advanced therapsids, the last two groups of “pelycosaurs” evolved and occupied most land ecosystems. Both groups shared a tall sail along their backs (similarly to Spinosaurus) formed by tall neural spines. In life, this sail probably was covered in skin and had plenty of blood vessels. Although it’s believed that these two groups were still ectothermic, this sail was probably used to gain or lose heat more easily.

Ianthasaurus_species_DB15_2Reconstruction of different species of edaphosaurids of the genus Ianthasaurus, showing their characteristic sail. Drawing by Dmitry Bogdanov.

The first of these groups is the Edaphosauridae family. Unlike most basal synapsids, the edaphosaurids were herbivorous and, along with the caseasaurians, they were among the first large amniotes to adopt a vegetarian lifestyle. The sails of edaphosaurids were covered with spiny tubercles, of which their function is still debated.

EdaphosaurusSkeleton of Edaphosaurus from the Field Museum of Chicago, where the tubercles on its spines are shown. Image by Andrew Y. Huang (2011).

The other group, the Sphenacodontidae family, were the sister group of the therapsids, inside the clade Sphenacodontia. While all other pelycosaur clades had their teeth loosely set in the jaw, the sphenacodontians had their teeth set in deep sockets. Most sphenacodontids were carnivorous, with strong jaws and well-developed caniniform teeth. Some species became the top predators on land before the apparition of the therapsids.

Dimetrodon_gigashomog_DBReconstruction of the sphenacodontid Dimetrodon, by Dmitry Bogdanov.

THE FIRST THERAPSIDS

Biarmosuchus_tener_skeleton_234Skeleton of Biarmosuchus, a basal therapsid in which we can see its more erect posture. Image by Ghedoghedo.

The therapsids (clade Therapsida, “beast arches”) appeared around 275 million years ago and replaced the pelycosaurs as the dominant land animals in the middle Permian. Early therapsids already had a more erect posture, unlike the sprawling limbs of the pelycosaurs. Also, their temporal fenestrae were larger, which made their jaws more powerful.

Estemmenosuchus_uralensisReconstruction of Estemmenosuchus, a dinocephalian from which fossil skin imprints have been found and so it’s known that it was covered in smooth, glandular skin without scales. Drawing by Mojcaj.

The therapsids diversified greatly and developed some extraordinary adaptations. The dinocephalians (clade Dinocephalia, “terrible head”) developed bony head knobs which are believed to be involved in some kind of head-butting behaviour. Another group, the anomodonts (clade Anomodontia, “abnormal teeth”) were characterized by having no teeth except for a pair of upper canines (which were probably covered by a beak). The anomodonts were the sister group of theriodontians.

Placerias1DBReconstruction of Placerias, an anomodont which could weigh up to one tonne. Drawing by Dmitry Bogdanov.

THERIODONTIA AND THE FIRST SABER-TEETH

Theriodontians (clade Theriodontia “beast teeth”) became the most successful group of synapsids. The three main groups probably looked pretty mammal-like, with fully-erect posture, a secondary bony palate which allowed them to breathe while swallowing or holding a prey and heterodont teeth (incisiviform, caniniform and molariform teeth). The most primitive theriodontian group were the gorgonopsians (clade Gorgonopsia, Gorgonopsidae family). All members of this group were carnivorous and active predators, as revealed by their sabre-toothed teeth. Although most of them were of a modest size, the larger ones reached up to 3 metres long and had canines of up to 15 cm long.

Inostrancevia_4DBReconstruction of Inostrancevia, the largest gorgonopsid genus, preying upon Scutosaurus, a parareptilian. Drawing by Dmitry Bogdanov.

A second group, the therocephalians (clade Therocephalia, “beast head”), were pretty more advanced than the gorgonopsians, although they didn’t reach their cousins’ size. Their feet resembled those of early mammals, they presented small pits on their bones which probably supported whiskers on fleshy lips, and most evidence suggests that they were already endotherms.

Pristeroognathus_DBReconstruction of a pair of Pristerognathus, a therocephalian genus in which we can see some more mammalian characteristics. Drawing by Dmitry Bogdanov.

Both gorgonopsians and therocephalians disappeared at the end of the Permian. The only therapsid group that survived through the Mesozoic period and that coexisted with the dinosaurs were the cynodonts

SMALL CYNODONTS

The cynodonts (clade Cynodontia “dog teeth”) appeared at the late Permian and diversified greatly along with the archosaurs. Although it is not really proven, most paleoartists represent cynodonts covered in fur, as evidence suggests an endothermic metabolism. Some characteristics of the cynodonts were:

  • Lower jaw formed only by the dentary bone, while the other jaw bones became the ossicles of the middle ear (the articular, the quadrate and the angular bones evolved into the malleus, the incus and the stapes).
  • Complex teeth: incisors to hold, canines to pierce, and premolars and molars to chew.
  • Only two sets of teeth (diphyodonts), instead of constantly-renewing teeth (polyphyodonts like most reptiles).
  • Large brain cavities. Some fossil burrows of different cynodonts have been found, revealing complex social behaviours.
thrinaxodon_by_ntamuraReconstruction of Thrinaxodon, a burrowing cynodont with whiskers and hair. Image by Nobu Tamura.

Even if they competed with archosaurs, some early forms became quite large. For example, some carnivores, like Cynognathus, had a large head and measured 1 metre long, while Trucidocynodon was about the size of a leopard. Yet, the evolutionary trend would make the cynodonts smaller, like the Brasiliodontidae family which, like most cynodonts, lived in the shadow of dinosaurs and other bigger reptiles. Brasiliodontids are thought to be the sister group of the Mammaliaformes (mammals and their most recent relatives).

Brasilitherium_riograndensisReconstruction of Brasilitherium, one of the most advanced non-mammalian cynodonts, which was only 12 cm in length. Drawing by Smokeybjb.

Finally, mammals appeared at the end of the Triassic period around 225 million years ago. The first mammaliaforms were probably, insectivorous, nocturnal shrew-like animals. It is thought that this nocturnal lifestyle is what actually propelled the development of fur coats, because in therapsids endothermy appeared before fur did. These mammaliaforms probably had mammary glands to feed their young when they had no teeth, but they probably had no nipples like current monotremes.

MegazostrodonLive reconstruction of Megazostrodon, a small mammaliaform which represents very well the transition from cynodonts to modern mammals. Image by Udo Schröter.

After the extinction of most archosaurs at the end of the Cretaceous period, the surviving synapsids took over the empty ecological niches. Mammals have ruled the world since then, conquering the land, the sea and even the air, but it wouldn’t have been possible without all the different adaptations acquired by early synapsids throughout their evolution. Thanks to them, humans and all other mammals are currently the dominant animals on the planet.

REFERENCES

The following sources have been used during the elaboration of this entry:

Difusió-anglès

Anuncis

Sinápsidos: Antes que los dinosaurios dominasen la Tierra

Antes de que los dinosaurios dominasen la Tierra, a finales del Paleozoico la tierra estaba ocupada por los sinápsidos. Los sinápsidos (la línea de amniotas que incluye a los mamíferos) fueron un grupo muy exitoso que ocupó la mayoría de nichos desde finales del Carbonífero hasta el Pérmico, pero al final de Paleozoico la mayoría de familias se extinguieron a causa de la extinción masiva del Pérmico-Triásico (hace unos 252 millones de años) de la cual sólo los mamíferos sobrevivieron hasta la actualidad. En esta entrada veremos algunos de los grupos de sinápsidos más peculiares, los cuáles condujeron a la evolución de los mamíferos actuales.

CARACTERÍSTICAS Y TENDENCIAS EVOLUTIVAS

El clado Synapsida incluye a los mamíferos y a todos los demás amniotas más emparentados con éstos que con los reptiles. Los sinápsidos fueron los primeros amniotas en diversificarse y aparecieron hace unos 320 millones de años, a mediados del Carbonífero. Estos primeros sinápsidos se caracterizaban por la presencia de una única fenestra temporal detrás de cada órbita, a través de la cual pasan los músculos mandibulares. Synapsida significa literalmente “arcos fusionados” haciendo referencia a los arcos zigomáticos (porque antes los científicos creían que los sinápsidos habían evolucionado de reptiles diápsidos y por lo tanto se creía que sus arcos se habían “fusionado”).

Archaeothyris.svgDibujo de un cráneo de Archaeothyris, en el que podemos ver algunas de las características de los sinápsidos, como la fenestra temporal y dientes caniniformes. Dibujo de Gretarsson.

Otras características que aparecieron a lo largo de su evolución son:

  • Diferenciación de dientes con formas diferentes (heterodontos).
  • Mandíbula inferior formada por menos huesos.
  • Adquisición de una postura más erecta y un metabolismo endotermo.

Los primeros grupos de sinápsidos más primitivos y “reptilianos” se llaman informalmente pelicosaurios, mientras que las formas más avanzadas se llaman terápsidos (clado Therapsida que de hecho, evolucionaron de los pelicosaurios). Como veremos, la evolución de los sinápsidos es del tipo de “un grupo que incluye al siguiente grupo el cual incluye al siguiente grupo”.

Synapsid treeÁrbol evolutivo de los amniotas modificado de Kenneth D. Angielczyk (2009).

ORIGEN DE LOS SINÁPSIDOS, LOS PELICOSAURIOS

CotylorhynchusDB2Reconstrucción de Cotylorhynchus, un caseasaurio que crecía hasta los 3 metros de largo. Dibujo de Dmitry Bogdanov.

Los primeros sinápsidos presentaban patas que les salían de los costados, cuerpos bajos que arrastraban por el suelo y probablemente eran ectotermos. Si nos fijamos en la morfología craneal, los primeros grupos de sinápsidos fueron los caseasaurios (clado Caseasauria) caracterizados por sus cabezas pequeñas, un hocico superdesarrollado y sus enormes cuerpos (probablemente eran criaturas lentas y ectotérmicas). Aun así, si nos fijamos en el esqueleto postcraneal, los primeros sinápsidos fueron dos grupos llamados varanópidos y ofiacodóntidos (familias Varanopidae y Ophiacodontidae) los cuáles se parecían a los varanos (evolución convergente) y, mientras que los primeros eran bastante pequeños y ágiles, los segundos desarrollaron formas más grandes con cabezas enormes.

varanopid ophiacodontidDibujos del varanópido Varanodon (superior) y del ofiacodóntido Ophiacodon (inferior). Dibujos de Dmitry Bogdanov.

Justo antes de la aparición de los terápsidos (más avanzados), los dos últimos grupos de “pelicosaurios” evolucionaron y ocuparon la mayoría de ecosistemas terrestres. Ambos grupos compartían una alta vela que les recorría la espalda (parecida a la de Spinosaurus) formada por las espinas neurales. Durante la vida, esta vela probablemente estaría cubierta de piel y tendría bastantes vasos sanguíneos. Aunque se cree que estos animales aún eran ectotermos, esta vela probablemente se utilizaba para ganar o perder calor más eficazmente.

Ianthasaurus_species_DB15_2Reconstrucción de diferentes especies de edafosáuridos del género Ianthasaurus, mostrando su vela característica. Dibujos de Dmitry Bogdanov.

El primero de estos grupos es la familia Edaphosauridae. A diferencia de la mayoría de sinápsidos basales, los edafosáuridos eran herbívoros y junto con los caseasaurios, fueron de los primeros grandes amniotas en adoptar un estilo de vida vegetariano. Las velas de los edafosáuridos estaban cubiertas de tubérculos espinosos, cuya función aún no está clara del todo.

EdaphosaurusEsqueleto de Edaphosaurus del Field Museum de Chicago, donde se pueden ver los tubérculos en las espinas neurales. Imagen de Andrew Y. Huang (2011).

El otro grupo, la familia Sphenacodontidae, era el grupo hermano de los terápsidos, dentro del clado Sphenacodontia. Mientras que el resto de clados de pelicosaurios tenían los dientes pobremente fijados a las mandíbulas, los esfenacondontos tenían los dientes profundamente insertados. La mayoría de esfenacodóntidos eran carnívoros, con fuertes mandíbulas y dientes caniniformes bien desarrollados. Algunas especies se convirtieron en los mayores depredadores terrestres justo antes de la aparición de los terápsidos.

Dimetrodon_gigashomog_DBReconstrucción del esfenacodóntido Dimetrodon, de Dmitry Bogdanov.

LOS PRIMEROS TERÁPSIDOS

Biarmosuchus_tener_skeleton_234Esqueleto de Biarmosuchus, un terápsido basal en el cual podemos ver su postura más erecta. Imagen de Ghedoghedo.

Los terápsidos (clado Therapsida, “arcos de bestias”) aparecieron hace unos 275 millones de años y reemplazaron a los pelicosaurios como animales terrestres dominantes a mediados del Pérmico. Los primeros terápsidos ya tenían una postura más erecta, a diferencia de las extremidades laterales de los pelicosaurios. Además, sus fenestras temporales eran más grandes, haciendo sus mandíbulas más potentes.

Estemmenosuchus_uralensisReconstrucción de Estemmenosuchus, un dinocéfalo del cual se han encontrado impresiones fósiles de la piel, por lo que se sabe que estaba cubierto de piel lisa y glandular sin escamas. Dibujo de Mojcaj.

Los terápsidos se diversificaron ampliamente y desarrollaron algunas adaptaciones extraordinarias. Los dinocéfalos (clado Dinocephalia, “cabezas terribles”) desarrollaron protuberancias cefálicas óseas que se cree estaban relacionadas con algún tipo de comportamiento de competición entre machos. Otro grupo, los anomodontos (clado Anomodontia, “dientes anormales”), se caracterizaba por no tener dientes, a excepción de un par de caninos superiores (que probablemente estaban cubiertos por un pico). Los anomodontos fueron el grupo hermano de los teriodontos.

Placerias1DBReconstrucción de Placerias, un anomodonto que podía llegar a pesar hasta una tonelada. Dibujo de Dmitry Bogdanov.

THERIODONTIA Y LOS PRIMEROS DIENTES DE SABLE

Los teriodontos (clade Theriodontia “dientes de bestia”) fueron el grupo de sinápsidos más exitoso. Los tres grupos principales probablemente se parecían bastante a los mamíferos, con posturas totalmente erectas, paladar óseo secundario que les permitía respirar mientras tragaban o aguantaban una presa y dientes heterodontos (dientes incisiviformes, caniniformes y molariformes). El grupo de teriodontos más primitivo fueron los gorgonópsios (clade Gorgonopsia, familia Gorgonopsidae). Todos los miembros de este grupo eran carnívoros y depredadores activos, como revelan sus dientes de sable. Aunque la mayoría eran de tamaños modestos, los más grandes llegaban a los 3 metros de largo y tenían caninos de hasta 15 centímetros.

Inostrancevia_4DBReconstrucción de Inostrancevia, el género de gorgonópsido más grande, depredando a Scutosaurus, un parareptil. Dibujo de Dmitry Bogdanov.

Un segundo grupo, los terocéfalos (clado Therocephalia “cabeza de bestia”) eran bastante más avanzados que los gorgonópsidos aunque no adquirieron el tamaño de sus primos. Sus patas se parecían a las de los primeros mamíferos, presentaban pequeños orificios en los huesos que probablemente aguantaban vibrisas en labios carnosos y todo apunta a que ya eran endotermos.

Pristeroognathus_DBReconstrucción de una pareja de Pristerognathus, un género de terocéfalos en los cuáles podemos ver algunas características de los mamíferos. Dibujo de Dmitry Bogdanov.

Tanto los gorgonópsidos como los terocéfalos desaparecieron a finales del Pérmico. El único grupo de terápsidos que sobrevivió a lo largo del Mesozoico y que coexistió con los dinosaurios fueron los cinodontos.

PEQUEÑOS CINODONTOS

Los cinodontos (clado Cynodontia “dientes de perro”) aparecieron a finales del Pérmico y se diversificaron ampliamente junto con los arcosaurios. Aunque no está demostrado, la mayoría de paleoartistas representan a los cinodontos cubiertos de pelo, ya que las pruebas sugieren un metabolismo endotermo. Algunas características de los cinodontos eran:

  • Mandíbula inferior formada únicamente por el hueso dentario, mientras que los otros huesos mandibulares se convirtieron en los huesecillos del oído (el articular, el cuadrado y el angular evolucionaron en el martillo, el yunque y el estribo).
  • Dientes complejos: incisivos para sujetar, caninos para perforar y premolares y molares para masticar.
  • Solo dos juegos de dientes (difiodontos), en lugar de dientes que se renuevan constantemente (polifiodontos, como la mayoría de reptiles).
  • Grandes cavidades cerebrales. Se han encontrado algunas madrigueras fósiles de diferentes cinodontes, revelando comportamientos sociales complejos.
thrinaxodon_by_ntamura
Reconstrucción de Thrinaxodon, un cinodonto cavador con bigotes y pelo. Imagen de Nobu Tamura.

Aunque competían con los arcosaurios, algunas formas primitivas se hicieron bastante grandes. Por ejemplo, algunos carnívoros como Cynognathus tenían grandes cabezas y medían 1 metro de largo, mientras que Trucidocynodon tenía el tamaño de un leopardo. Aun así, la tendencia evolutiva haría que los cinodontos se hicieran cada vez más pequeños, como la familia Brasiliodontidae la cual, como la mayoría de los cinodontos, vivió a la sombra de los dinosaurios y otros reptiles más grandes. Los brasiliodóntidos se cree que fueron el grupo hermano de los Mammaliaformes (los mamíferos y sus parientes más recientes).

Brasilitherium_riograndensis
Reconstrucción de Brasilitherium, uno de los cinodontos no mamíferos más avanzados, que sólo medía 12 centímetros de largo. Dibujo de Smokeybjb.

Finalmente, los mamíferos aparecieron a finales del período Triásico, hace unos 225 millones de años. Los primeros mamaliaformes probablemente eran animales insectívoros, nocturnos y parecidos a las musarañas. Se cree que este estilo de vida nocturno es los que promovió la aparición del pelaje, ya que en los terápsidos la endotermia apareció antes que el pelo. Estos mamaliaformes probablemente tuviesen glándulas mamarias para alimentar a sus crías cuando éstas no tenían dientes, pero probablemente no tuviesen pezones como los monotremas actuales.

MegazostrodonReconstrucción de Megazostrodon, un pequeño mamaliaforme que representa bastante bien la transición de cinodontos a mamíferos modernos. Imagen de Udo Schröter.

Después de la extinción de la mayoría de arcosaurios a finales del período Cretácico, los sinápsidos supervivientes ocuparon los nichos ecológicos vacíos. Los mamíferos han dominado el mundo desde entonces, conquistando la tierra, el mar e incluso el aire, pero esto no hubiese sido posible sin las diferentes adaptaciones adquiridas por los primeros sinápsidos a lo largo de su evolución. Gracias a ellos, los humanos y todos los demás mamíferos somos actualmente los animales dominantes del planeta.

REFERENCIAS

Durante la elaboración de esta entrada se han consultado las siguientes fuentes:

Difusió-castellà

Sinàpsids: Abans que els dinosaures dominessin la Terra

Abans de que els dinosaures dominessin la Terra, a finals del Paleozoic la terra estava ocupada pels sinàpsids. Els sinàpsids (la línia d’amniotes que inclou als mamífers) van ser un grup molt exitós que va ocupar la majoria de nínxols des del final del Carbonífer i fins al Pèrmic, però al final del Paleozoic la majoria de famílies es van extingir a causa de l’extinció masiva del Pèrmic-Triàssic (fa uns 252 milions d’anys) de la qual només els mamífers van sobreviure fins a l’actualitat. En aquesta entrada veurem alguns dels grups de sinàpsids més peculiars, els quals van portar a l’evolució dels mamífers actuals.

CARACTERÍSTIQUES I TENDÈNCIES EVOLUTIVES

El clade Synapsida inclou als mamífers i a tots els altres amniotes més emparentats amb aquests que amb els rèptils. Els sinàpsids van ser els primers amniotes en diversificar-se i van aparèixer fa uns 320 milions d’anys, a meitats del Carbonífer. Aquests primers sinàpsids es caracteritzaven per la presència d’una única fenestra temporal darrera de cada òrbita, a través de la qual passen els músculs mandibulars. Synapsida vol dir literalment “arcs fusionats” fent referencia als arcs zigomàtics (perquè abans els científics creien que els sinàpsids havien evolucionat de rèptils diàpsids i per tant es creia que els seus arcs s’havien “fusionat”).

Archaeothyris.svgDibuix d’un crani de Archaeothyris, en el que podem veure algunes de les característiques dels sinàpsids, com la fenestra temporal i dents caniniformes. Dibuix de Gretarsson.

Altres característiques que van aparèixer al llarg de la seva evolució són:

  • Diferenciació de dents amb formes diferents (heterodonts).
  • Mandíbula inferior formada per menys ossos.
  • Adquisició d’una postura més erecte i un metabolisme endoterm.

Els primers grups de sinàpsids més primitiu i “reptilians” s’anomenen informalment pelicosaures, mentres que les formes més avançades s’anomenen teràpsids (clade Therapsida que de fet, van evolucionar dels pelicosaures). Com veurem, l’evolució dels sinàpsids és del tipus de “un grup que inclou al següent grup el qual inclou al següent grup”.

Synapsid treeArbre evolutiu dels amniotes modificat de Kenneth D. Angielczyk (2009).

ORÍGEN DELS SINÀPSIDS, ELS PELICOSAURES

CotylorhynchusDB2Reconstrucció de Cotylorhynchus, un caseasaure que creixia fins als 3 metres de llarg. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Els primers sinàpsids presentaven potes que els sortien dels costats, cossos baixos que arrossegaven per terra i probablement eren ectoterms. Si ens fixem en la morfología cranial, els primers grups de sinàpsids van ser els caseasaures (clade Caseasauria) caracteritzats pels seus caps petits, un musell superdesenvolupat i els seus cossos enormes (probablement eren criatures lentes i ecotèrmiques). Tanmateix, si ens fixem en l’esquelet postcranial, els primers sinàpsids foren dos grups anomenats varanòpids i ofiacodòntids (famílies Varanopidae i Ophiacodontidae) els quals s’assemblaven als varans (evolució convergent) i, mentre que els primers eren animals força petits i àgils, els segons van desenvolupar formes més grans amb caps enormes.

varanopid ophiacodontidDibuixos del varanòpid Varanodon (superior) i l’ofiacodòntid Ophiacodon (inferior). Dibuixos de Dmitry Bogdanov.

Just abans de l’aparició dels teràpsids (més avançats), els dos últims grups de “pelicosaures” van evolucionar i van ocupar la majoria d’ecosistemes terrestres. Ambdós grups compartien una alta vela que els recorria l’esquena (semblant a la del Spinosaurus) formada per les espines neurals. Durant la vida, aquesta vela probablement estaria coberta de pell i tindria força vasos sanguinis. Tot i que es creu que aquests animals encara eren ectoterms, aquesta vela probablement s’utilitzava per guanyar o perdre calor més eficaçment.

Ianthasaurus_species_DB15_2Reconstrucció de diferents espècies d’edafosàurids del gènere Ianthasaurus, mostrant la seva vela característica. Dibuixos de Dmitry Bogdanov.

El primer d’aquests grups és la família Edaphosauridae. A diferència de la majoria de sinàpsids basals, els edafosàurids eren herbívors i juntament amb els caseasaures, foren dels primers grans amniotes en adoptar un estil de vida vegetarià. Les veles dels edafosàurids estaven cobertes de tubercles espinosos, la funció dels quals encara no està clara del tot.

EdaphosaurusEsquelet de Edaphosaurus del Field Museum de Chicago, on es poden veure els tubercles a les espines neurals. Imatge de Andrew Y. Huang (2011).

L’altre grup, la família Sphenacodontidae, era el grup germà dels teràpsids, dintre del clade Sphenacodontia. Mentre que la resta de clades de pelicosaures tenien les dents pobrament fixades a les mandíbules, els esfenacodonts tenien les dents profundament insertades. La majoria d’esfenacodòntids eren carnívors, amb fortes mandíbules i dents caniniformes ben desenvolupades. Algunes espècies van esdevenir els majors depredadors terrestres just abans de l’aparició dels teràpsids.

Dimetrodon_gigashomog_DBReconstrucció de l’esfenacodòntid Dimetrodon, de Dmitry Bogdanov.

ELS PRIMERS TERÀPSIDS

Biarmosuchus_tener_skeleton_234Esquelet de Biarmosuchus, un teràpsid basal en el qual podem veure la seva postura més erecte. Imatge de Ghedoghedo.

Els teràpsids (clade Therapsida, “arcs de bèsties”) van aparèixer fa uns 275 milions d’anys i van reemplaçar als pelicosaures com a animals terrestres dominants a mitjans del Pèrmic. Els primers teràpsids ja tenien una postura més erecte, a diferència de les extremitats laterals dels pelicosaures. A més, les seves fenestres temporals eren més grans, fent les seves mandíbules més potents.

Estemmenosuchus_uralensisReconstrucció de Estemmenosuchus, un dinocèfal del qual s’han trobat impresions fòssils de la pell, pel que se sap que estava cobert de pell llisa i glandular sense escames. Dibuix de Mojcaj.

Els teràpsids es van diversificar àmpliament i van desenvolupar algunes adaptacions extraordinàries. Els dinocèfals (clade Dinocephalia, “caps terribles”) van desenvolupar protuberàncies cefàliques òssies que es creu estaven relacionades amb algún tipus de comportament de competició entre mascles. Un altre grup, els anomodonts (clade Anomodontia, “dents anormals”), es caracteritzava per no tindre dents, excepte un parell de canins superiors (que probablement estaven coberts per un bec). Els anomodonts fóren el grup germà dels teriodonts.

Placerias1DBReconstrucció de Placerias, un anomodont que podia arribar a pesar fins a una tona. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

THERIODONTIA I ELS PRIMERS DENTS DE SABRE

Els teriodonts (clade Theriodontia “dents de bèstia”) van esdevenir el grup de sinàpsids més exitós. Els tres grups principals probablement s’assemblaven força als mamífers, amb postures totalment erects, un paladar ossi secondari que els permetia respirar mentre empassaven o subjectaven una presa i dents heterodonts (dents incisiviformes, caniniformes i molariformes). El grup de teriodonts més primitius eren els gorgonopsis (clade Gorgonopsia, família Gorgonopsidae). Tots els membres d’aquest grup eren carnívors i depredadors actius, com revel·len les seves dents de sabre. Tot i que la majoria eren de mides modestes, els més grans arribaven als 3 metres de llarg i tenien canins de fins a 15 centímetres.

Inostrancevia_4DBReconstrucció de Inostrancevia, el gènere de gorgonòpsid més gran, depredant a Scutosaurus, un pararèptil. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Un segon grup, els terocèfals (clade Therocephalia “cap de bèstia”) eren força més avançats que els gorgonòpsids tot i que no van adquirir les mides dels seus cosins. Les seves potes s’assemblaven als dels primers mamífers, presentaven petits orificis als ossos que probablement aguantaven vibrises en llavis carnosos i tot apunta a que ja eren endoterms.

Pristeroognathus_DBReconstrucció d’un parell de Pristerognathus, un gènere de terocèfals en els quals podem veure algunes característiques més mamíferes. Dibuix de Dmitry Bogdanov.

Tant els gorgonòpsids com els terocèfals desapareixeren a finals del Pèrmic. L’únic grup de teràpsids que va sobreviure al llarg del Mesozoic i que coexistí amb els dinosaures van ser els cinodonts.

PETITS CINODONTS

Els cinodonts (clade Cynodontia “dents de gos”) van aparèixer a finals del Pèrmic i es van diversificar àmpliament juntament amb els arcosaures. Tot i que no està demostrat, la majoria de paleoartistes representen als cinodonts coberts de pèl, ja que les proves suggereixen un metabolisme endoterm. Algunes característiques dels cinodonts eren:

  • Mandíbula inferior formada únicament per l’òs dentari, mentre que els altres òssos mandibulars van esdevenir els ossets de l’oïda (l’articular, el quadrat i l’angular van evolucionar en el martell, l’enclusa i l’estrep).
  • Dents complexes: incissius per subjectar, canins per perforar, i premolars i molars per mastegar.
  • Només dos jocs de dents (difiodonts), enlloc de dents que es renoven constantment (polifiodonts, com la majoria de rèptils).
  • Grans cavitats cerebrals. S’han trobat alguns caus fòssils de diferents cinodonts, revel·lant comportaments socials complexes.
thrinaxodon_by_ntamura
Reconstrucció de Thrinaxodon, un cinodont excavador amb bigotis i pèl. Imatge de Nobu Tamura.

Tot i que competien amb els arcosaures, algunes formes primitives es van fer força grans. Per exemple, alguns carnívors com Cynognathus tenien caps grans i medien 1 metre de llarg, mentre Trucidocynodon tenia la mida d’un lleopard. Tanmateix, la tendència evolutiva faria que els cinodonts es féssin cada cop més petits, com la familia Brasiliodontidae la qual, com la majoria de cinodonts, va viure a l’ombra dels dinosaures i altres rèptils més grans. Els brasiliodontids es creu que foren el grup germà dels Mammaliaformes (els mamífers i els seus parents més recents).

Brasilitherium_riograndensisReconstrucció de Brasilitherium, un dels cinodonts no mamífers més avançats, que només media 12 cm de llarg. Dibuix de Smokeybjb.

Finalment, els mamífers van aparèixer a finals del període Triàsic, fa uns 225 milions d’anys. Els primers mamaliaformes probablement eren animals insectívors, nocturns i semblants a les musaranyes. Es creu que aquest estil de vida nocturn és el que va promoure l’aparició del pelatge, ja que en els teràpsids l’endotèrmia va aparèixer abans que el pèl. Aquests mamaliaformes probablement tinguéssin glàndules mamàries per alimentar a les seves críes quan aquestes no tenien dents, però probablement no tinguéssin mugrons com els monotremes actuals.

MegazostrodonReconstrucció de Megazostrodon, un petit mamaliaforme que representa força bé la transició de cinodonts a mamífers moderns. Imatge de Udo Schröter.

Després de l’extinció de la majoria d’arcosaures a finals del període Cretàcic, els sinàpsids supervivents van ocupar els nínxols ecològics buits. Els mamífers han dominat el món des de llavors, conquerint la terra, el mar i fins i tot l’aire, però això no hagués estat possible sense les diferents adaptacions adquirides pels primers sinàpsids al llarg de la seva evolució. Gràcies a ells, els humans i tots els altres mamífers som actualmente els animals dominants del planeta.

REFERÈNCIES

Durant l’elaboració d’aquesta entrada s’han consultat les següents fonts:

Difusió-català