Умблик
11 класс · углублённый
Биология · 11 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 11 класс · Урок 7

Базовая опора: Девон: разнообразие рыб, первые леса и история четвероногих

Повторение материала базового уровня перед углублённым разбором. Посмотрим на девон как на множество сосуществовавших экосистем, а не одну картинку «рыба вышла на сушу»: морские рифы, растущие леса, промежуточные линии позвоночных и кризисы позднего девона.

Происхождение и развитие жизни на Земле

Федеральная программа · углублённый уровень · 11 класс

Происхождение и развитие жизни на Земле

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Девонский период палеозоя
  • Климат и неодинаковые морские и наземные среды
  • Разнообразие рыб и морские рифы
  • Появление лесных сообществ и изменение суши
  • Эволюция линий лопастепёрых рыб и четвероногих
  • Позднедевонские кризисы морских сообществ
Девон: три разных окна в историюМоряСушаРодстворазные линии рыбкорни и стволы лесаскелет плавникаНаходки сосуществуют, но не составляют цепь прямых предков и не описывают один регион.
Три разных типа свидетельств девона: морские ископаемые, наземные растительные остатки и признаки конечности у родственных линий позвоночных. Схема не показывает общего места или прямую цепь предков.

Как это устроено

Девон нередко называют «веком рыб», но это мнемоника, а не утверждение, что на Земле жили только рыбы. Среди морских позвоночных существовали разные челюстные и бесчелюстные линии. Панцирные, лопастепёрые и лучепёрые отличаются строением и историей; современная рыба не воспроизводит целиком облик древней группы. По соседству развивались рифовые сообщества, где часть строителей была представлена строматопороидными губками и древними кораллами. Нельзя без проверки рисовать девонский риф из тех же видов, что строят сегодняшний тропический коралловый риф.

На суше сосудистые растения увеличивались в размерах и образовывали древовидные формы. Проводящие и опорные ткани, ветвящиеся системы побегов и корней помогали переносить воду, закрепляться и получать свет; разные признаки появлялись в разных линиях, не одним пакетом за один год. Ископаемый лес — не просто отдельный окаменевший ствол: взаимное расположение стволов, корней, осадка и возраста помогает установить, росли ли растения на месте. Например, находки деревьев Calamophyton и корневых следов в среднем девоне Англии показывают местное сообщество, но не говорят, что вся планета тогда была покрыта одинаковым лесом.

У некоторых девонских лопастепёрых плавники имели внутренний скелет, важный для сравнения с конечностями четвероногих. Ископаемые формы с разным сочетанием признаков позволяют исследовать последовательность изменений головы, плечевого пояса и опоры тела. Тиктаалик полезен как один пример переходных признаков, но фраза «именно он стал предком каждого четвероногого» не следует из его находки. Ранние четвероногие сохраняли связь с водой; выход позвоночных на сушу нельзя изображать как единичную прогулку рыбы.

Климат девона не был одним и тем же для всей Земли и всего периода: положение материков, моря, осадки и сезонность различались по регионам. Известняк с морскими остатками свидетельствует о местной морской среде в соответствующее время, а корни в наземном осадке — о другом местеобитании. Чтобы понять изменение глобальных условий, сопоставляют много датированных разрезов, геохимические данные и распределение ископаемых. Один образец не заменяет такую картину.

Поздний девон включал несколько кризисов разнообразия, особенно в морях; их не следует объединять в момент, когда «вся жизнь почти исчезла». Изменения рифовых сообществ показывают, что экосистемы могут перестраиваться, а не только терять число видов. Причины разных фаз исследуют, включая изменения условий океана и климата; одной универсальной причины для всех вымерших линий нет. Указание «массовое вымирание» описывает масштаб потери разнообразия по геологическим данным, а не прекращение эволюции.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Девонский период

Четвёртый период палеозоя между силуром и каменноугольным периодом, в течение которого менялись морские сообщества, развивались наземные растения и существовали ранние линии четвероногих.

Пример: Девонские слои могут содержать ископаемых рыб или остатки древнего леса в зависимости от места и условий образования породы.

Панцирные рыбы (плакодермы)

Вымершая группа преимущественно девонских челюстных позвоночных с костными пластинами в передней части тела; разнообразие группы не сводится к одному крупному хищнику.

Пример: Найденные пластины черепа плакодермы показывают её строение, но не позволяют без дополнительных данных описать всю её пищу.

Лопастепёрые рыбы

Эволюционная линия костных позвоночных, у которых парные плавники опираются на внутренний костный и мышечный скелет; к большой родственной линии относятся и четвероногие.

Пример: Сравнение костей плавника ископаемых лопастепёрых с костями конечности четвероногих помогает исследовать родство.

Лучепёрые рыбы

Крупная эволюционная линия костных рыб, парные плавники которых обычно поддерживаются главным образом лучами, а не выступающей мясистой лопастью с соответствующим внутренним скелетом.

Пример: Современный окунь относится к лучепёрым, но не является живым «образцом» всех девонских рыб.

Рифовое сообщество девона

Морское сообщество и созданная им структура в мелководной области, где важную роль могли играть древние кораллы и строматопороидные губки; состав таких рифов не тождествен современным.

Пример: Ископаемые строматопороидных губок в известняке помогают распознать часть древнего рифа.

Строматопороидные губки

Группа древних губок, некоторые представители которой образовывали известковые скелеты и участвовали в строительстве палеозойских рифов; их остатки оценивают вместе с окружающей породой.

Пример: Слоистая структура в девонском известняке может относиться к скелету такой губки после проверки специалистом.

Девонский лес

Наземное сообщество древовидных растений, существовавшее в некоторых регионах девона; его состав и размеры менялись по времени и месту и не совпадали с нынешним цветковым лесом.

Пример: В слоях среднего девона Англии описаны остатки деревьев и их корней на месте роста.

Проводящая ткань растения

Специализированные клетки растения, образующие пути переноса воды с растворёнными минеральными веществами и органических веществ между его частями.

Пример: При увеличении высоты древовидного растения проводящие ткани помогают доставлять воду к верхним частям.

Ископаемый корень

Сохранившаяся в породе часть корневой системы или её след, по которой можно исследовать закрепление растения и взаимодействие с древним грунтом.

Пример: Корни, найденные в положении роста рядом с древними стволами, дают более сильное свидетельство леса на месте, чем одиночный перенесённый лист.

Четвероногие

Эволюционная группа позвоночных, происходящая от древней линии лопастепёрых и включающая линии с конечностями и их потомков; название не требует, чтобы каждый нынешний представитель имел четыре видимые ноги.

Пример: Человек — четвероногое в смысле родства, хотя ходит на двух ногах; у змей видимые конечности редуцированы.

Переходные признаки

Сочетание особенностей, помогающее исследовать изменения в родственной группе; носитель такого сочетания не обязан быть прямым предком более позднего вида.

Пример: Ископаемый тиктаалик сочетает признаки рыбы с некоторыми особенностями головы и плавника, важными для изучения истории четвероногих.

Позднедевонский биотический кризис

Серия крупных сокращений разнообразия, особенно заметная в морских экосистемах позднего девона, которую нельзя свести к одному мгновенному событию с единственной доказанной причиной.

Пример: Изменения разнообразия рифообразующих организмов и рыб изучают в нескольких последовательных слоях, а не по одной находке.

Пример по шагам

В одном учебном рисунке девонский лес показан с цветущими яблонями, а тиктаалик подписан «прямой предок всех людей». Какие две ошибки нужно исправить?

  1. Девонские леса состояли из других древних растительных линий; цветковые яблони возникли гораздо позднее.
  2. Тиктаалик показывает сочетание признаков, важное для реконструкции перехода, но конкретная находка не устанавливает прямое происхождение всех современных четвероногих именно от этого образца.
  3. Исправленная схема должна показывать ветвление линий и указывать, какие части реконструкции подтверждены ископаемыми.

Вывод: Ископаемые дают проверяемые признаки и минимальные возрастные ограничения, а не фотографию каждого шага прямой родословной.

Практическая работа

Три источника об одном периоде

  1. Возьмите карточки с подписанными девонскими ископаемыми: морским организмом, растением с корнями и позвоночным с признаками плавника или конечности; запишите место, интервал возраста и вид сохранения каждого.
  2. Для каждой карточки разделите то, что видно непосредственно, и вывод о среде или родстве. Отметьте, где нужен второй независимый источник.
  3. Разместите карточки на одной шкале времени, но на разных ветвях дерева организмов и в разных местообитаниях. Объясните, почему порядок карточек не делает их прямыми предками друг друга.

Что можно заключить: Один геологический период включает разные места и сосуществующие ветви; реконструкция требует сочетания возраста, строения и среды находки.

Безопасность: Работайте с музейными фотографиями или разрешённой школьной коллекцией; не добывайте ископаемые на обрывах и в карьерах.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.