Девон: разнообразие рыб, первые леса и история четвероногих
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.
Федеральная программа · базовый уровень · 11 класс
Возникновение 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
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?
- Девонские леса состояли из других древних растительных линий; цветковые яблони возникли гораздо позднее.
- Тиктаалик показывает сочетание признаков, важное для реконструкции перехода, но конкретная находка не устанавливает прямое происхождение всех современных четвероногих именно от этого образца.
- 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
- 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.
- Для каждой карточки разделите то, что видно непосредственно, и вывод о среде или родстве. Отметьте, где нужен второй независимый источник.
- 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.