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恐龍世界/生命分類方式

來自華夏公益教科書

什麼是支系?

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支系指的是進化樹上的一條分支。

  • 如果我們考慮任何兩種動物,我們可以推測它們最後共同祖先的共同特徵。
  • 如果我們考慮這個最後的共同祖先,以及它所有後代,我們就是在考慮一個完整的支系。

支系可以很大也可以很小。

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

如果我們有意排除一個子分支,我們就不再談論一個完整的支系。

  • 例如,恐龍支系包括三角龍和鴿子的最後共同祖先,以及它所有所有後代。
  • 如果有人說,“好吧,鳥類並不算,因為它們是鳥類!” 這沒問題。只要知道他們不再談論整個支系。
  • 有許多不同的術語來描述人們將支系分解或組合的方式,任何人都可以在高階課程、書籍、線上等學習到這些術語。
  • 在這門課程中,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?我是否排除了任何生物?”

本書將重點關注一個 支系集合,我們可以用它來區分恐龍和非恐龍。

什麼是支序圖?

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支序圖說明了人們如何解讀不同動物支系之間的關係。

例如,恐龍支系屬於一個更大的有骨骼動物支系。

繪製和理解支序圖有很多正式規則。在這門課中,我們保持非常簡單

  • 動物名稱放置在圖表邊緣(通常是頂部邊緣),每個名稱都是一個頂端 - 分支的末端。
  • 每個分支分裂的地方,我們都嘗試畫一個簡單的“y”形 - 僅僅是兩個分支分開(不是三個或五個!)。

這些插圖代表特定解讀。

  • 任何兩種動物都應該有一個共同祖先。
    • 它看起來有多不同、有多久以前以及有多遠完全取決於你正在考慮的支系。
    • 我們不需要確切知道最後的共同祖先是什麼樣子的。
    • 我們不需要知道自那個共同祖先以來到底存在多少後代,以及它們是什麼樣子的,等等。
  • 當我們建立一個“y”形分支來表示兩個後代譜系的分割時,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底部的一個簡單方法。
  • 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。
    • 特徵是我們所顯示的沿著該分支出現的解剖學特徵。
    • 我們將假設沿著該分支路徑的所有動物仍然具有該特徵,除非我們顯示它們失去了該特徵。
    • 如果我們從生命的後繼分支中去除一個特徵,我們也需要標記這一點。
  • 一些支序圖是透過說明需要最少特徵的樹來構建的。
    • 但從遺傳和發育的角度來看,特徵非常複雜,因此這條嚴格規則並不總是有效。
    • 一個實際上具有非常不同底層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!
      • 與其用一個非常複雜的解剖特徵(如“翅膀”)標記支序圖,不如嘗試觀察和包含更基礎和具體的解剖結構
        • 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。

我們可以將其視為一個絕對概念。例如,“我們可能永遠無法瞭解白堊紀鳥類的全部系統發育,但我們在過去十年中對它瞭解得更多。”

我們還可以使用該術語來指代對進化關係的特定解讀。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。” 我們需要更多的觀察才能決定哪一個最接近它們的實際歷史。

支序圖說明了系統發育。

我們如何解讀支序圖?

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支序圖確實說明了

  • 動物譜系發生分化並變得越來越不同時出現的特徵。
    • 例如,當鳥類從仍然具有長尾巴的飛行恐龍中分化出來時,它們的分支上出現了短尾骨。
  • 動物譜系原本截然不同,但為了應對環境挑戰而獲得了相似的解剖結構的特徵。
    • 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。
    • 這被稱為趨同進化,這太酷了。
  • 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。
    • 恐龍是有脊椎動物(具有脊髓的動物)的一個支系。

支序圖沒有說明

  • 分支何時、為何或如何分裂。
  • 共同祖先究竟是什麼樣子的。
  • 哪些動物“進化得最先進”!
    • 溫克爾曼博士研究魷魚,因此她會製作一張關於墨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,因此他會製作一張關於短吻鱷和鱷魚之間細微差異的支序圖。
    • 雅科布奇博士研究菊石(已滅絕的帶殼魷魚怪物),因此她會製作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,或者很奇特,並不會讓它進化得更多或更少。我們將在第二週的課堂上探討“基部”和“衍生”這兩個相對術語。

為什麼支序圖對這門課程很重要?

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一旦你掌握了竅門,支序圖就很容易閱讀和理解。

  • 它就像進化的路線圖。
  • 每張支序圖都展示了一種解讀。
  • 大多數解讀可以透過更多的觀察得到改進!

古生物學家可以使用支序圖來

  • 預測具有特定特徵的動物應該存在於化石記錄中。
  • 預測具有特定特徵的動物應該在特定地層或時間段內被化石化。

當古生物學家發現新的化石時

  • 支序圖可以改變以包含這些新的觀察結果。
  • 新的樹木為人們提供了關於在哪裡或尋找什麼的新預測。

在恐龍世界中,我們想要觀察用來支援支序圖中所說明的系統發育的解剖學特徵。本課程將提供對化石的特殊訪問和重點關注 - 在猶他自然歷史博物館、數字模型和 3D 列印中 - 以及活體動物 - 在特蕾西鳥舍和透過影片 - 在其中我們可以看到標在分支上的特徵。

本課程使用支序圖作為謎題。

  • 我們將要求學生閱讀、記憶和重建一些支序圖特徵。
  • 這是因為支序圖謎題是視覺化和討論我們解讀的有用工具。
  • 這門課**不是**關於死記硬背不變的支序圖的!
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