Введение
Вымершее семейство синапсидов Касеиды - вымершее семейство базальных синапсидов, которые жили в период с позднего карбона до среднего перма примерно 300 и 265 миллионов лет назад. Окаменелости этих животных происходят из южной центральной части Соединенных Штатов (Тексаса, Оклахомы и Канзаса), из различных частей Европы (Европейская Россия, Франция, Германия, Сардиния и Польша), и, возможно, из Южной Африки, если род Eunotosaurus действительно является казеидом, как это было предложено некоторыми авторами в 2021 году. Касеиды имеют большое таксономическое и морфологическое разнообразие. Наиболее базальные таксоны были небольшими насекомоядными и всеядными формами, которые жили в основном в верхнем карбоне и нижнем перме, такими как Эокасия, Каллибрахион и Мартензиус. Этот тип казеидов сохраняется до среднего перма с фреатофазмами и может быть эунотозавром. В ранний перм клад представлен в основном многими видами, которые приняли травоядную диету. Некоторые из них эволюционировали в гигантские формы, которые могут достигать длины, такие как Cotylorhynchus hancocki и Alierasaurus ronchii, что делает их самыми большими пермскими синапсидами. Казеиды считаются важными компонентами ранних наземных экосистем в истории позвоночных, потому что многочисленные травоядные виды этого семейства являются одними из первых наземных четвероногих, которые занимают роль основного потребителя. Казеиды испытали значительное эволюционное излучение в конце раннего перма, став, вместе с капториновыми еуроптилами, доминирующими травоядными наземных экосистем вместо эдафозавридов и диадектидов. В 2016 и 2022 годах палеонтологи предложили полуводное образе жизни для наиболее полученных родов, таких как Котилоринх и Лалиеудоринх, но эта гипотеза оспаривается другими исследователями. С ископаемой записью, охватывающей период от позднего карбона до среднего перма, казеиды являются одной из основных групп синапсидов (ранее известных как пеликозавры), имеющих самый большой стратиграфический диапазон. Они также представляют одну из двух основных групп синапсидов (наряду с Varanopidae), которые выживают в террапсидных наземных сообществах. Таким образом, последние известные казеиды происходят из слоев среднего пермского (верхнего роадианского) периода Франции и европейской России, где они сосуществовали, в частности, с диноцефалинами. Эти последние казеиды все еще показывают определенное морфологическое разнообразие со средними и крупными травоядными (Ennatosaurus и Lalieudorhynchus), а также небольшими хищными или всеядными формами, такими как Phreatophasma и, возможно, Eunotosaurus. Казеиды до сих пор неизвестны в верхних пермских слоях и, вероятно, исчезли в конце среднего перма. Они были заменены парейзаврами (с похожим зубьем) и дицинодонтами.
Caseidae are an extinct family of basal synapsids that lived from the Late Carboniferous to Middle Permian between about 300 and 265 million years ago. Fossils of these animals come from the south central part of the United States (Texas, Oklahoma, and Kansas), from various parts of Europe (European Russia, France, Germany, Sardinia, and Poland), and possibly from South Africa if the genus Eunotosaurus is indeed a caseid as some authors proposed in 2021. Caseids show great taxonomic and morphological diversity. The most basal taxa were small insectivorous and omnivorous forms that lived mainly in the Upper Carboniferous and Lower Permian, such as Eocasea, Callibrachion, and Martensius. This type of caseid persists until the middle Permian with Phreatophasma and may be Eunotosaurus. During the early Permian, the clade is mainly represented by many species that adopted a herbivorous diet. Some have evolved into gigantic forms that can reach in length, such as Cotylorhynchus hancocki and Alierasaurus ronchii, making them the largest Permian synapsids. Caseids are considered important components of early terrestrial ecosystems in vertebrate history because the numerous herbivorous species in this family are among the first terrestrial tetrapods to occupy the role of primary consumer. The caseids experienced a significant evolutionary radiation at the end of the early Permian, becoming, with the captorhinid eureptiles, the dominant herbivores of terrestrial ecosystems in place of the edaphosaurids and diadectids. In 2016 and 2022, paleontologists proposed a semiaquatic lifestyle for the most derived genera like Cotylorhynchus and Lalieudorhynchus, but this hypothesis is disputed by other researchers. With a fossil record spanning from the Late Carboniferous to the Middle Permian, caseids are one of the basal synapsids groups (formerly known as “pelycosaur”) having the largest stratigraphic range. They also represent one of only two basal synapsid groups (along with the Varanopidae) to survive in therapsid dominated terrestrial communities. Thus, the last known caseids come from the strata of the middle Permian (Upper Roadian Wordian) of France and European Russia, where they cohabited notably with dinocephalians. These last caseids still show a certain morphological diversity with medium to large herbivores (Ennatosaurus and Lalieudorhynchus), as well as small predatory or omnivorous forms such as Phreatophasma and possibly Eunotosaurus. Caseids are so far unknown in Upper Permian strata and probably disappeared at the end of the Middle Permian. They were replaced by pareiasaurs (with similar dentition) and dicynodonts.
Описание
Казеиды измеряются от меньше, чем до длины. У них была небольшая голова, шире, чем высота, и с вперед наклонным мордой, очень короткой шеей, длинным хвостом, крепкими передними конечностями и телом с изменяющимися пропорциями в зависимости от их диеты. У небольших насекомоядных видов, таких как эокасея, был нерасширенный ствол. У других, питавшихся всеядными животными, как Мартенсиус, грудная клетка была едва увеличена, череп был более удлинен, ноздри меньше, а морду меньше наклонили вперед, чем у травоядных казеидов. Последние характеризовались непропорционально маленьким черепом по сравнению с размером тела. Постчерепный скелет действительно показывает впечатляющее увеличение объема грудной клетки, которая становится очень широкой и в форме бочки, вероятно, чтобы вместить особенно развитое кишечник, необходимый для пищеварения растений с высоким содержанием клетчатки. В этих формах череп имеет очень большие наружные ноздри и очень короткую область лица с сильным наклоном конца морды вперед, который четко выступает над зубным рядом. Темпоральные окна также относительно большие (особенно у Ennatosaurus), supratemporals имеют большой размер, а на затылочной поверхности парокципитальные процессы массивно развиты, устанавливая сильные поддерживающие контакты со сквамозалами. На спинной поверхности черепа многочисленные маленькие ямы. Это говорит о наличии больших чешуй на голове этих животных. Многочисленные губные отверстия, идущие параллельно брюшной границе премаксилы и челюсти, а также вдоль спинного края зубного отдела, предполагают наличие чешуйчатых "либ", которые, должно быть, скрывали зубчатость, когда челюсти были закрыты. Таким образом, зубы базальных таксонов Casea и Arisierpeton имеют три кускулы, как и в более производной форме Cotylorhynchus и Caseopsis. Ангелозавр, один из самых выведенных казеидов, имеет зубы с 5 кускулами. Наряду с этим сокращением числа фаланг пропорции автоподов также меняются в производных казеидах с метакарпальными, метатарсальными и фалангами, которые становятся короче и шире. В крайнем случае у рода Ангелозавр короткие, широкие и гладкие некрайние фаланги, которые больше напоминают копыта, чем когти.
Следы
Многие следы позвоночных были предложены как принадлежащие к семейству Caseidae. В начале 2000-х годов крупные следы, известные как Brontopus giganteus из бассейна Пермского периода в Лодеве на юге Франции, считались принадлежащими казеидной или диноцефальной терапсиде. В 2019 году Лоренцо Маркетти и его коллеги, однако, определили, что диноцефалины, скорее всего, были создателями трасс для ichnogenus Brontopus. В 2012 году Рафаэль Коста да Силва и его коллеги предложили, что иконоген Chelichnus, широко распространенный в пермских пустынных фациях (скопаемых дюнах) Европы, Северной Америки и Южной Америки, может представлять следы казеидов. В 2019 году Маркетти и его коллеги, однако, переосмыслили Челихнус как номен дубиум и тафотаксон, этот тип следов, показывающих ложные анатомические особенности, генерируемые движением на песчаной наклонной палеоповерхности. В 2014 году Ева Сакки и ее коллеги описали ихтинотаксон Dimetropus osageorum из около ста изолированных следов и нескольких следов из раннего пермского формации Веллингтона в Оклахоме. Морфологическое изучение этих следов и их сравнение с скелетами тетраподов показало, что они, вероятно, принадлежат к крупному казеиду, сопоставимому по размеру с Cotylorhynchus romeri (последний из более поздних слоев). По словам Сакки и его коллег, некоторые следы из бассейна Лодев (неопределенное геологическое образование) похожи на следы из образования Веллингтона, и эти авторы обозначают их как Dimetropus cf. Осагеорум.
Диеты
В ходе своей эволюционной истории казеиды перешли от фауниворов к травоядным, что также произошло независимо в других карбоновых и пермских тетраподных группах, таких как Captorhinidae и Edaphosauridae. У самых ранних и основных казеидов, таких как поздний карбонный эоказеа и ранний пермский калибрахион, была нерасширенная грудная клетка и зубная dentition, состоящая из очень маленьких конических зубов, предполагающих насекомоядную диету. Другой базальный казеид, Martensius, имеет слегка увеличенный ствол в форме бочки и зубчатость, в которой зубы, указывающие на насекомоядную диету у молодых, были онтогенетически заменены у взрослых зубами, указывающими на всеядное питание. В Мартенсие взрослый все еще мог питаться насекомыми, но он также обладает черновиком травоядных диетных специализаций, присутствующих у более поздних казеидов, таких как относительно короткий, слегка наклонный вперед мордушка и зубчатость, которая почти однородна в верхних челюстях и полностью однородна в нижних челюстях. Последовательность приобретения зубных признаков у Мартенсиуса предполагает, что обработка кишечной растительности предшествовала пероральной обработке в эволюции казеидных травоядных. Диета молодняка насекомоядных животных дала бы возможность для успешного введения в кишечник микроорганизмов, способных к эндосимбиотическому целлюлозу, особенно если добыча, которую они поедают, представляет собой травоядных насекомых, которые содержат такие микроорганизмы в своих внутренностях. Впоследствии казеиды приняли строго травоядную диету и превратились в гигантские формы. Эти травоядные казеиды имели лопатовидные зубы, оснащенные более или менее многочисленными кускулами и очень увеличенной и бочкообразной грудной клеткой, в которой, должно быть, размещались высокоразвитые кишечники, необходимые для пищеварения растений с низкой питательной ценностью. Эта адаптация частично объясняет диверсификацию и расширение группы в конце нижнего перма и в течение среднего перма, потому что она позволила им использовать богатый волокном растительный ресурс, который к тому времени стал обильным и широко распространенным. Тем не менее, небольшие, вероятно, фауниверные казеиды, такие как Фреатофасма, существовали до среднего перма. Другая гипотеза предполагает, что казеиды могли использовать свои мощные передние конечности, чтобы сгибать большие растения к себе, которые они могли бы отрывать своими мощными когтями.
Эволюция
Казеиды впервые появляются в летописи окаменелостей в конце карбона и уже присутствуют как в Северной Америке, так и в Европе с небольшими хищными формами, такими как Эокасеа и Датеозавр. Последние казеиды датируются средним пермским периодом и известны в основном в Европе с Фреатофасмой и Эннатозавром из роадианского Вордиана России, Алиеразавром из роадианского (Вордиан?) Сардинии,
Палеобиогеография
Окаменелости казеидов были найдены в южных и центральных Соединенных Штатах (Техас, Оклахома, Канзас), Франции, Германии, Польше, Сардинии и Европейской России. Это географическое распределение соответствует палеоэкваториальному поясу Пангеи в течение карбона и перма, за исключением российских местностей, которые были расположены на уровне 30-й параллели северной, где преобладал более умеренный климат. Отсутствие в России мест обитания наземных позвоночных до кунгурианского периода не позволяет нам узнать точный момент прибытия казеидов в этот регион мира. Между этими двумя датами другие исследователи классифицировали Eunotosaurus как парарептил или pantestudines. Если первые три автора верны, то Eunotosaurus был бы первым казеидом, найденным в Южном полушарии, и последним известным представителем семейства с последним возрастом капитана для самых последних образцов. В другом месте Гондваны присутствие икнотаксона Диметропуса в пермском периоде Марокко предполагает будущее открытие базальных синапсидов (включая казеиды) в пермских бассейнах Северной Африки, которые также были частью палеоэкваториального пояса и составляли один из основных миграционных маршрутов между северным и южным полушариями.
Филогения
Семейство Caseidae было создано Сэмюэлем Уэнделлом Уиллистоном в 1911 году. В 1940 году Альфред Шервуд Ромер и Л. У. Прайс поместили Caseidae и Edaphosauridae в один и тот же подряд, который они назвали Edaphosauria. Эта группа теперь не используется, эдафозавриды ближе к Sphenacodontia (с которыми они образуют клад Sphenacomorpha), чем к казеидам. Первый филогенетический анализ казеидов был опубликован в 2008 году Хиллари К. Мэддин и коллегами. В этом анализе род Oromycter занимает наиболее базовое положение в пределах клада. Эннатозавр является сестринской группой клада, содержащего Cotylorhynchus romeri и Angelosaurus dolani. Этот анализ впервые выявил парафилия рода Casea, вид Casea rutena, представляющий собой отдельный род, который будет назван в 2011 году Euromycter. Ниже приведена первая кладыграмма казеидов, опубликованная Maddin et al. в 2008 году. Ниже представлена кладыграмма Казеасаурии, опубликованная Бенсоном в 2012 году. Ниже приведены филогенетические анализы, опубликованные Романо и его коллегами в 2017 году. При описании вида Martensius bromackerensis в 2020 году Берман и его коллеги опубликовали две кладограммы, в которых Martensius идентифицируется как один из самых базальных казеидов и расположен чуть выше позднего карбона Eocasea martini. На первой кладограмме положение остальных казеидов слабо определено. На второй кладограмме Casea broilii расположена выше Martensius bromackerensis, за ней следует политомия между Oromycter dolesorum, Trichasaurus texensis и кладом оставшихся казеидов. В пределах этих оставшихся таксонов последовательность разветвленных таксонов начинается с Casea nicholsi, за которой следует Euromycter rutenus, затем Ennatosaurus tecton, затем Angelosaurus romeri, затем апикальный клад из трех видов Cotylorhynchus плюс Alierasaurus ronchii. В этом последнем кладе Cotylorhynchus hancocki и C. bransoni являются родственными таксонами, и клад образует политомию с C. romeri и Alierasaurus ronchii. Ниже приведены две казеидные кладограммы, опубликованные Берманом и его коллегами в 2020 году. В 2022 году Вернбург и его коллеги описали род Lalieudorhynchus и опубликовали филогенетический анализ, в котором было сделано заключение, что роды Angelosaurus и Cotylorhynchus являются парафилетическими и представлены только их типовыми видами. В этом анализе Cotylorhynchus romeri расположен прямо над родом Angelosaurus и образует политомию с кладом, содержащим Ruthenosaurus и Caseopsis, и другим кладом, содержащим Alierasaurus, два других вида Cotylorhynchus и Lalieudorhynchus. В пределах последнего клада, Alierasaurus является сестринской группой Cotylorhynchus bransoni и более производной кладе, включающей Lalieudorhynchus и Cotylorhynchus hancocki. Ниже представлена кладыграмма, опубликованная Вернбургом и его коллегами в 2022 году.