Los osteóstracos (Osteostraci, gr. "escudos óseos") son una clase de peces agnatos ostracodermos con armadura ósea que vivieron en lo que hoy es América del Norte, Europa y Rusia desde el Silúrico Medio a Devónico Superior.
Los osteóstracos, especialmente las especies del Devónico, se encuentran entre las más avanzadas de todos los agnatos (peces sin mandíbulas). Esto se debe al desarrollo de aletas pares, y a su complicada anatomía craneal. Sin embargo, los osteóstracos estaban más relacionado con otros agnatos que a los gnatóstomos (vertebrados con mandíbulas) porque su oído interno está formado por dos pares de canales semicirculares, similares a los de las lampreas, en contraposición a los tres pares propios de los gnatóstomos.
Se caracterizaban por un peculiar "escudo cefálico" de función desconocida, situado en la parte dorsal de la cabeza. Aunque estaban dentro del grupo de los "peces sin mandíbula", compartían con los vertebrados con mandíbula varias características que los hacían parecidos, como las bien desarrolladas aletas en pares. Tenían un endoesqueleto, además de toda la piel recubierta de escudos de hueso dérmico. Su boca y aberturas branquiales estaban situadas ventralmente, mientras que la única abertura nasal estaba situada en el dorso, en un foramen en el centro del escudo cefálico, posición muy parecida a la que tienen las actuales lampreas.
Se han encontrado fósiles tanto en ambientes sedimentarias marinos como de agua dulce. Su escudo cefálico sugiere que la mayoría de las especies tenían un modo de vida bentónico, usando éste para enterrarse en la arena y camuflarse o bien para desenterrar presas.
A continuación se muestra un cladograma mostrando las relaciones filogenéticas de los osteóstracos de acuerdo con Sansom (2009):
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