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恐龙世界/支序图

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什么是支系?

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支系指的是进化树上的一条分枝。

  • 如果我们考虑任何两种动物,我们可以猜测它们最后的共同祖先有哪些共同特征。
  • 如果我们考虑这个最后的共同祖先,以及它所有后代,那么我们就是在考虑整个支系。

支系可以很小,也可以很大。

  • 研究鱿鱼的生物学家可能会对与巨型鱿鱼有关的特定鱿鱼支系感兴趣。
  • 研究鸟类的古生物学家可能会对一个非常广泛的支系感兴趣,这个支系甚至包括鳄鱼!

如果我们有意地排除一个分支,那么我们就不再谈论整个支系了。

  • 例如,恐龙支系包括三角龙和鸽子的最后一个共同祖先,以及它们的所有后代。
  • 如果有人说,“嗯,鸟类不算,因为它们是鸟类!”,这也没关系。只要知道他们不再谈论整个支系了。
  • 有很多不同的术语来描述人们如何拆分或合并支系的部分,任何人都可以在高级课程、书籍、网上等等中了解这些术语。
  • 在这门课上,我们只想问,“嗯,我正在考虑的动物是否构成一个完整的支系?我是否排除了任何动物?”

什么是支序图?

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支序图说明了人们如何解释不同动物支系之间的关系。

例如,恐龙支系属于一个更大的支系——有骨骼的动物。

关于如何绘制和理解支序图有很多正式的规则。在这门课上,我们把它简化。

  • 动物的名称被放置在图的边缘(通常是顶部边缘),每个名称都是一个**末端**——分支的末端。
  • 在每个分支点,我们尝试画一个简单的Y字形——仅仅是两个分支散开(不是三个或五个!)。

这些图代表特定的解释。

  • 任何两种动物都应该有一个共同的祖先。
    • 它看起来有多不同,它存在了多久,以及它离我们有多远,这些完全取决于你正在考虑的支系。
    • 我们不需要确切地知道最后一个共同祖先是什么样子的。
    • 我们不需要知道自那之后,这个共同祖先有多少后代,以及它们长什么样等等。
  • 当我们创建一个Y字形分支来表示两个谱系的分割时,我们用一个**节点**标记那个连接点。
    • 这个节点基本上代表了神秘的最后一个共同祖先。
    • 这个节点是识别支系基部的简单方法。
  • 如果我们看到两个分支从一个节点分开,我们应该用一个**特征**标记至少其中一个分支。
    • 特征是指我们显示在该分支上的动物身上出现的解剖学特征。
    • 我们假设沿着这条分支路径的所有动物都仍然具有这种特征,除非我们显示它们失去了它。
    • 如果我们从随后的生命分支中去掉一个特征,我们需要也标记出来。
  • 一些支序图是通过说明需要最少特征的树来构建的。
    • 但从遗传学和发育学的角度来看,特征如此复杂,以至于这个严格的规则并不总是起作用。
    • 一个实际上具有非常不同基础解剖结构的特征不适合支序图。
      • 例如,蝴蝶和鸟类都有翅膀。
      • 但它们的翅膀的构造方式完全不同!
      • 与其用像“翅膀”这样的非常复杂的解剖学特征标记支序图,不如尝试观察和包括更基本、更具体的解剖学特征
        • 骨骼
        • 骨骼的形状、大小或排列

系统发育

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系统发育指的是动物之间的一组进化关系。

我们可以把它看作一个绝对的概念。例如,“我们可能永远无法了解白垩纪鸟类的整个系统发育,但我们在过去十年中对它有了更多的了解”。

我们也可以用这个词来指代对进化关系的特定解释。例如,“史密斯博士和库努戈博士对化石螃蟹提出了相互矛盾的系统发育”。我们需要更多观察才能决定哪个更接近它们的实际历史。

支序图说明了系统发育。

我们如何阅读支序图?

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支序图确实说明了

  • 当动物谱系发生分化并变得越来越不同时出现的特征。
    • 例如,当鸟类从仍然有长尾巴的飞行动物中分化出来时,它们的尾骨变得短粗。
  • 当曾经截然不同的动物谱系获得相似的解剖结构来应对环境挑战时出现的特征。
    • 例如,企鹅有鳍状肢,海豚也有鳍状肢,但企鹅和海豚的最后一个共同祖先没有鳍状肢。
    • 这就是所谓的趋同进化,非常棒。
  • 支系彼此嵌套
    • 鹦鹉是鸟类的一个支系。
    • 鸟类是恐龙的一个支系。
    • 恐龙是脊椎动物(有脊柱的动物)的一个支系。

支序图没有说明

  • 分支何时、为何或如何分裂。
  • 共同祖先确切地长什么样。
  • 哪些动物是“进化得最先进的”!
    • 温克尔曼博士研究鱿鱼,所以她会绘制一张关于鱿鱼和巨型鱿鱼之间细微差异的支序图。
    • 梅尔斯特罗姆博士研究鳄鱼,所以他将绘制一张关于短吻鳄和鳄鱼之间细微差异的支序图。
    • 雅库布奇博士研究菊石(已灭绝的有壳鱿鱼怪兽),所以她会绘制一张关于不同菊石的支序图。
  • 由于每个人研究的动物不同,他们关注的特征也不同。如果他们研究的动物已经灭绝,或者很聪明,或者很花哨,这并不能让它进化得更多或更少。

为什么支序图对这门课程很重要?

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一旦你掌握了它,支序图就很容易阅读,也很有趣。

  • 它就像进化路线图一样。
  • 每个支序图都显示了一种解释。
  • 大多数解释可以通过更多观察来改进!

古生物学家可以使用支序图来

  • 预测具有某些特征的动物应该存在于化石记录中。
  • 预测具有某些特征的动物应该在特定地层或时间段内被发现。

当古生物学家发现新的化石时

  • 可以修改支序图来包含这些新的观察结果。
  • 新的树木会让人们对在哪里或寻找什么产生新的预测。


在恐龙世界中,我们想要观察用来支持支序图中说明的系统发育的解剖学特征。这门课将提供对化石的特殊访问和关注——在犹他州自然历史博物馆,作为数字模型,以及作为 3D 打印——以及活生生的动物——在特蕾西鸟舍和通过视频——在其中我们可以看到支序图上标记的特征。

这门课将支序图用作谜题。

  • 我们将要求学生阅读、记忆和重构一些支序图特征。
  • 这是因为支序图谜题是有用的工具,可以帮助我们可视化和讨论我们的解释。
  • 这门课不是关于将支序图记忆为不变的事实!
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