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恐龍世界/支序圖

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什麼是支系?

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支系指的是進化樹上的一條分枝。

  • 如果我們考慮任何兩種動物,我們可以猜測它們最後的共同祖先有哪些共同特徵。
  • 如果我們考慮這個最後的共同祖先,以及它所有後代,那麼我們就是在考慮整個支系。

支系可以很小,也可以很大。

  • 研究魷魚的生物學家可能會對與巨型魷魚有關的特定魷魚支系感興趣。
  • 研究鳥類的古生物學家可能會對一個非常廣泛的支系感興趣,這個支系甚至包括鱷魚!

如果我們有意地排除一個分支,那麼我們就不再談論整個支系了。

  • 例如,恐龍支系包括三角龍和鴿子的最後一個共同祖先,以及它們的所有後代。
  • 如果有人說,“嗯,鳥類不算,因為它們是鳥類!”,這也沒關係。只要知道他們不再談論整個支系了。
  • 有很多不同的術語來描述人們如何拆分或合併支系的部分,任何人都可以在高階課程、書籍、網上等等中瞭解這些術語。
  • 在這門課上,我們只想問,“嗯,我正在考慮的動物是否構成一個完整的支系?我是否排除了任何動物?”

什麼是支序圖?

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支序圖說明了人們如何解釋不同動物支系之間的關係。

例如,恐龍支系屬於一個更大的支系——有骨骼的動物。

關於如何繪製和理解支序圖有很多正式的規則。在這門課上,我們把它簡化。

  • 動物的名稱被放置在圖的邊緣(通常是頂部邊緣),每個名稱都是一個**末端**——分支的末端。
  • 在每個分支點,我們嘗試畫一個簡單的Y字形——僅僅是兩個分支散開(不是三個或五個!)。

這些圖代表特定的解釋。

  • 任何兩種動物都應該有一個共同的祖先。
    • 它看起來有多不同,它存在了多久,以及它離我們有多遠,這些完全取決於你正在考慮的支系。
    • 我們不需要確切地知道最後一個共同祖先是什麼樣子的。
    • 我們不需要知道自那之後,這個共同祖先有多少後代,以及它們長什麼樣等等。
  • 當我們建立一個Y字形分支來表示兩個譜系的分割時,我們用一個**節點**標記那個連線點。
    • 這個節點基本上代表了神秘的最後一個共同祖先。
    • 這個節點是識別支系基部的簡單方法。
  • 如果我們看到兩個分支從一個節點分開,我們應該用一個**特徵**標記至少其中一個分支。
    • 特徵是指我們顯示在該分支上的動物身上出現的解剖學特徵。
    • 我們假設沿著這條分支路徑的所有動物都仍然具有這種特徵,除非我們顯示它們失去了它。
    • 如果我們從隨後的生命分支中去掉一個特徵,我們需要也標記出來。
  • 一些支序圖是透過說明需要最少特徵的樹來構建的。
    • 但從遺傳學和發育學的角度來看,特徵如此複雜,以至於這個嚴格的規則並不總是起作用。
    • 一個實際上具有非常不同基礎解剖結構的特徵不適合支序圖。
      • 例如,蝴蝶和鳥類都有翅膀。
      • 但它們的翅膀的構造方式完全不同!
      • 與其用像“翅膀”這樣的非常複雜的解剖學特徵標記支序圖,不如嘗試觀察和包括更基本、更具體的解剖學特徵
        • 骨骼
        • 骨骼的形狀、大小或排列

系統發育

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系統發育指的是動物之間的一組進化關係。

我們可以把它看作一個絕對的概念。例如,“我們可能永遠無法瞭解白堊紀鳥類的整個系統發育,但我們在過去十年中對它有了更多的瞭解”。

我們也可以用這個詞來指代對進化關係的特定解釋。例如,“史密斯博士和庫努戈博士對化石螃蟹提出了相互矛盾的系統發育”。我們需要更多觀察才能決定哪個更接近它們的實際歷史。

支序圖說明了系統發育。

我們如何閱讀支序圖?

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支序圖確實說明了

  • 當動物譜系發生分化並變得越來越不同時出現的特徵。
    • 例如,當鳥類從仍然有長尾巴的飛行動物中分化出來時,它們的尾骨變得短粗。
  • 當曾經截然不同的動物譜系獲得相似的解剖結構來應對環境挑戰時出現的特徵。
    • 例如,企鵝有鰭狀肢,海豚也有鰭狀肢,但企鵝和海豚的最後一個共同祖先沒有鰭狀肢。
    • 這就是所謂的趨同進化,非常棒。
  • 支系彼此巢狀
    • 鸚鵡是鳥類的一個支系。
    • 鳥類是恐龍的一個支系。
    • 恐龍是脊椎動物(有脊柱的動物)的一個支系。

支序圖沒有說明

  • 分支何時、為何或如何分裂。
  • 共同祖先確切地長什麼樣。
  • 哪些動物是“進化得最先進的”!
    • 溫克爾曼博士研究魷魚,所以她會繪製一張關於魷魚和巨型魷魚之間細微差異的支序圖。
    • 梅爾斯特羅姆博士研究鱷魚,所以他將繪製一張關於短吻鱷和鱷魚之間細微差異的支序圖。
    • 雅庫布奇博士研究菊石(已滅絕的有殼魷魚怪獸),所以她會繪製一張關於不同菊石的支序圖。
  • 由於每個人研究的動物不同,他們關注的特徵也不同。如果他們研究的動物已經滅絕,或者很聰明,或者很花哨,這並不能讓它進化得更多或更少。

為什麼支序圖對這門課程很重要?

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一旦你掌握了它,支序圖就很容易閱讀,也很有趣。

  • 它就像進化路線圖一樣。
  • 每個支序圖都顯示了一種解釋。
  • 大多數解釋可以透過更多觀察來改進!

古生物學家可以使用支序圖來

  • 預測具有某些特徵的動物應該存在於化石記錄中。
  • 預測具有某些特徵的動物應該在特定地層或時間段內被發現。

當古生物學家發現新的化石時

  • 可以修改支序圖來包含這些新的觀察結果。
  • 新的樹木會讓人們對在哪裡或尋找什麼產生新的預測。


在恐龍世界中,我們想要觀察用來支援支序圖中說明的系統發育的解剖學特徵。這門課將提供對化石的特殊訪問和關注——在猶他州自然歷史博物館,作為數字模型,以及作為 3D 列印——以及活生生的動物——在特蕾西鳥舍和透過影片——在其中我們可以看到支序圖上標記的特徵。

這門課將支序圖用作謎題。

  • 我們將要求學生閱讀、記憶和重構一些支序圖特徵。
  • 這是因為支序圖謎題是有用的工具,可以幫助我們視覺化和討論我們的解釋。
  • 這門課不是關於將支序圖記憶為不變的事實!
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