чем можно объяснить интерес биологов эволюционистов к кистеперым рыбам

Чем можно объяснить интерес биологов эволюционистов к кистеперым рыбам

Подробное решение Раздел стр. 178 по биологии для учащихся 7 класса, авторов В.Б. Захаров, Н.И. Сонин 2016

1. Какие признаки являются общими для хордовых? Составьте таблицу «Сравнительная характеристика кольчатых червей и ланцетника» (работа в малых группах).

2. Охарактеризуйте особенности внешнего и внутреннего строения рыб, связанные с водным образом жизни. Когда появились эти признаки?

— тело уплощено с боков и подразделяется на голову, туловище и хвост;

— оно покрыто костной чешуёй — тонкими костными пластинками, черепицеобразно налегающими одна на другую, снаружи чешуйчатый покров защищён слизью;

— имеется осевой скелет;

— из переднего отдела пищеварительной трубки, развиваются органы дыхательной системы (жабры).

3. Каковы функции плавательного пузыря? Как сказывается на образе жизни акул его отсутствие?

Для большинства костных рыб характерен плавательный пузырь, заполненный воздухом. Он развивается как вырост спинной стороны пищеварительной трубки. Плавательный пузырь выполняет в основном гидростатическую функцию, т. е. обеспечивает свободное перемещение рыб в вертикальной плоскости. При быстром погружении давление на тело рыбы резко повышается, и воздух из плавательного пузыря моментально раство-ряется в крови. В результате этого удельный вес рыбы увеличивается, что мешает выталкиванию животного к поверхности. При всплытии, напротив, давление воды снижается, растворимость газов в крови падает, и они из кровяного русла поступают в плавательный пузырь. У акул нет плавательного пузыря. Вместо этого компенсировать отрицательную плавучесть им помогают огромная печень, хрящевой скелет и плавники.

4. Опишите дыхательную систему рыб. Какие химические процессы лежат в основе газообмена у рыб?

Дыхательная система представлена жабрами. Газообмен осуществляется благодаря движениям жаберных крышек и рта, нагнетающих воду в жаберные полости и выталкивающих её наружу.

5. Каковы особенности строения двоякодышащих рыб?

Характерная особенность двоякодышащих — наличие кроме жаберного ещё и лёгочного дыхания. В качестве органов лёгочного дыхания функционируют один или два пузыря, открывающихся на брюшной стороне пищевода.

6. Каких рыб относят к хрящекостным? Почему?

Это небольшая древняя группа рыб (в числе которых широко известные осетровые — белуга, осётр, стерлядь), имеющих ряд общих черт организации с хрящевыми рыбами. Скелет у них в течение всей жизни остаётся хрящевым.

7. Выделите характерные особенности строения хрящевых рыб, отличающие их от других групп класса.

Отличительные черты строения хрящевых рыб:

— кожа покрыта чешей, напоминающую по строению зубы, покрытые эмалью;

— не имеют жаберных крышек, поэтому при остановке могут погибнуть (задохнуться), так как прекратится ток воды через жабры;

— парные плавники расположены горизонтально, хвостовой плавник имеет две неравные лопасти, из которых верхняя — более крупная;

— плечевой пояс конечностей представлен цельной хрящевой дугой, охватывающей тело с боков и снизу;

— плавательного пузыря нет.

8. Чем можно объяснить интерес биологов-эволюционистов к кистепёрым рыбам?

9. Составьте таблицу «Сравнительная характеристика ланцетника и рыб» (работа в малых группах).

10. Составьте развёрнутый план параграфа.

— систематика надкласса Рыбы;

— строение тела, мускулатура;

— строение скелета рыб;

— строение нервной системы и органов чувств;

— строение пищеварительной системы;

— размножение и развитие рыб;

— класс Хрящевый рыбы (характеристика представителей класса);

Источник

Чем можно объяснить интерес биологов эволюционистов к кистеперым рыбам

Подробное решение Параграф стр. 126 по биологии для учащихся 8 класса, авторов Н.И. Сонин, В.Б. Захаров 2014

Подпит Бесчерепные, Подтип Личиночно-хордовые (Оболочники), Подтип Позвоночные (Черепные), Надкласс Рыбы, Класс Хрящевые рыбы, Класс Костные рыбы, Подкласс Хрящекостные рыбы, Подкласс Двоякодышащие рыбы, Подкласс Кистеперые рыбы

Вопрос 1. Какие признаки являются общими для хордовых? Составьте таблицу «Сравнительная характеристика кольчатых червей и ланцетника» (работа в малых группах).

Общие признаки хордовых:

имеют осевой скелет — хорду, плотный опорный тяж, у бесчерепных сохраняется в течение всей жизни, у позвоночных замещается в процессе индивидуального развития позвоночником, состоящим из отдельных позвонков;

сквозной кишечник располагается под хордой;

центральная нервная система в виде нервной трубки расположена над хордой, на спинной стороне тела;

из переднего отдела пищеварительной трубки — глотки, развиваются органы дыхательной системы (жабры или легкие);

кровеносная система замкнутая; сердце расположено на брюшной стороне тела, под пищеварительным каналом.

Сравнительная характеристика кольчатых червей и ланцетника

Вопрос 2. Охарактеризуйте особенности внешнего и внутреннего строения рыб, связанные с водным образом жизни. Когда появились эти признаки?

Особенности внешнего строения рыб:

• форма тела зависит от условий обитания; у плавающих в толще воды тело обтекаемое, у придонных рыб плоское;

• голова не отделена от туловища; шеи нет; жабры — граница между головой и туловищем;

• туловище плавно переходит в хвост; анальное отверстие — граница между туловищем и хвостом;

• плавники — костные (или хрящевые) лучи, покрытые кожей;

• непарные плавники обеспечивают устойчивость тела (спинной, подхвостовой, а хвостовой плавник служит органом движения); парные плавники — рули глубины, участвуют в сохранении равновесия, осуществляют медленное движение назад; они являются прообразом конечностей наземных позвоночных (грудные, соединенные с позвоночником плечевым поясом, и брюшные, не соединенные с позвоночником).

Особенности внутреннего строения:

• наличие плавательного пузыря;

• органы осязания представлены чувствительными рецепторами, залегающими в коже;

• особым органом чувств у рыб является боковая линия. Она представляет собой два канала, лежащие по бокам тела. Каналы сообщаются с внешней средой с помощью многочисленных отверстий, прободающих чешуи.

Вопрос 3. Каковы функции плавательного пузыря? Как сказывается на образе жизни акул его отсутствие?

Плавательный пузырь выполняет в основном гидростатическую функцию, т. е. обеспечивает свободное перемещение рыб в вертикальной плоскости. Стенки его богато снабжены капиллярами. При быстром погружении давление на тело рыбы резко повышается и воздух из воздушного пузыря растворяется в крови. В результате этого удельный вес рыбы увеличивается, что мешает выталкиванию животного к поверхности. При всплытии, напротив, давление воды снижается, растворимость газов в крови падает, и они из кровяного русла поступают в плавательный пузырь. Также у некоторых рыб плавательный пузырь служит резонатором в восприятии звуков.

Акулы находятся в движении с первого до последнего дня своей жизни и отдыхают только на дне, так как отсутствие плавательного пузыря лишает их той плавучести, которой обладают костистые рыбы. Отсутствие плавательного (или, как его иначе называют, воздушного) пузыря не позволяет акуле неподвижно «висеть» на любой глубине. Тело ее плотнее, чем вытесненная вода, и держаться на плаву акула может, только безостановочно двигаясь. Акуле все время надо прилагать усилия к тому, чтобы не утонуть. Если она хоть на миг прекратит волнообразные движения своего мускулистого хвоста и, в меньшей степени, плавников, она не сможет преодолеть силу тяжести, которая неумолимо тянет ее вниз. Акулы никогда не спят, во всяком случае в нашем понимании этого слова. Белоперая рифовая акула.Те из них, которые живут в прибрежных водах, реках и озерах, отдыхают, заплыв в подводные пещеры, расположенные на небольшой глубине, и лежа на дне или на выступах стен. Те из акул, кто всю жизнь проводит в открытом море, по-видимому, вообще не отдыхают, так как, если они перестанут двигаться, они опустятся на дно, часто на очень большую глубину. Другое дело, что некоторые акулы всегда живут на больших глубинах.

Вопрос 4. Опишите дыхательную систему рыб. Какие химические процессы лежат в основе газообмена у рыб?

Дыхательная система рыб представлена жабрами. Жабры расположены на боковой поверхности глотки и состоят из следующих частей: жаберных дуг — опоры дыхательного аппарата; жаберных щелей, расположенных между жаберными дугами: ярко-красных жаберных лепестков, находящихся с наружной стороны на жаберных дугах и осуществляющих газообмен; жаберных тычинок, которые расположены с внутренней стороны на жаберных дугах, они представляют цедильный аппарат. Движение воды осуществляется за счет движения жаберной крышки, прикрывающей жабры снаружи, и мускулатуры дна ротовой полости, работающей как насос с клапаном.

Вопрос 5. Каковы особенности строения двоякодышащих рыб?

Особенности строения двоякодышащих рыб:

• имеется как жаберное, так и легочное дыхание;

• плавательный пузырь приобрел ячеистое строение и выполняет функцию легкого;

• предсердие частично разделено на правую и левую части;

• в течение всей жизни сохраняется хорда; тела позвонков не развиваются.

Вопрос 6. Каких рыб относят к хрящекостным? Почему?

К подклассу хрящекостных относят небольшую древнюю группу рыб, в числе которых широко известны осетровые — белуга, севрюга, осетр, стерлядь и др.

Вопрос 7. Выделите характерные особенности строения хрящевых рыб, отличающие их от других групп класса.

Отличительные черты строения хрящевых рыб:

• скелет хрящевой (не окостеневший, часто обызвествленный);

• кожа несет своеобразную чешую, напоминающую по строению зубы, покрытые эмалью;

• не имеют жаберных крышек, поэтому при остановке могут погибнуть (задохнуться), так как прекратится ток воды через жабры;

• парные плавники расположены горизонтально, хвостовой плавник имеет две неравные лопасти, из которых верхняя — более крупная;

• плечевой пояс конечностей представлен цельной хрящевой дугой, охватывающей тело с боков и снизу;

• плавательного пузыря нет.

Вопрос 8. Чем можно объяснить интерес биологов-эволюционистов к кистеперым рыбам?

Кистеперые рыбы — это древняя и почти вымершая группа. Современные представители — латимерии. Их пресноводные предки вымерли около 100 млн лет назад. Первая кистеперая рыба была поймана в 1938 г.; ранее считалось, что все представители этой группы вымерли. Кистеперые — хищники, рот их вооружен острыми зубами. Длина тела у взрослых особей достигает 125–180 см, масса — 25–80 кг. Позвонки зачаточные, и хорда сохраняется в качестве осевого скелета в течение всей жизни. Особенностью кистеперых рыб является наличие мускулатуры в конечностях и разделение скелета конечностей на аналоги плеча (бедра), предплечья (голени) и кисти (стопы) — части, характерные для конечностей наземных позвоночных.

Вопрос 9. Составьте таблицу «Сравнительная характеристика кольчатых ланцетников и рыб» (работа в малых группах).

Сравнительная характеристика кольчатых ланцетников и рыб

Источник

Действительно ли кистепёрая рыба именуемая латимерией является живым ископаемым, или это всё-таки заблуждение?

Термин «живое ископаемое» был впервые введен Чарльзом Дарвином в его фундаментальном труде «О происхождении видов» в 1859 году. Ученый тогда обратил внимание на анатомическое строение утконосов и лепидосирен (вид двоякодышащих рыб). Он предположил, что эти животные в процессе эволюции морфологически изменяются очень медленно, ввиду отсутствия сильной конкуренции и резких изменений в окружающей среде.

Лепидосирена хочет кушать

С тех пор этот термин стал иметь двоякий смысл. С одной стороны, живыми ископаемыми стали называть виды, которые не имеют живых близких родственников уже давно, с другой стороны — виды, практически не изменившиеся в процессе эволюции. Однако Дарвин использовал этот термин только в двух проходных комментариях, а популяризировали его уже спустя восемьдесят лет после открытия коморской латимерии.

Коморская латимерия (Latimeria chalumnae) — вид рыбы из рода латимерия, открытый в 1938 году и отнесенный к отряду целакантообразных. В народе их ошибочно называют «целакантами». Последние же на самом деле относятся к другому роду и к другому семейству, которые в свою очередь являются вымершими.

Coelacanthus granulatus— представителей вымерших целакантов

Ошибочное представление о латимериях связано с тем, что представителей данного рода долгое время считали редкими и вымирающими видами «древних существ», которые якобы практически не изменились за последние 400 миллионов лет своего существования.

Коморская Латимерия

Такой подход в конце концов привёл к переносу концепции «живой» окаменелости на «ДНК», в результате чего появилась сомнительная гипотеза о так называемом генетическом застое, который в корне противоречит принципам эволюционной генетики. Согласно этим принципам геномы в среде постоянно изменяются под совокупностью воздействий различных мутационных процессов, образующих новые варианты генетических последовательностей, которые вследствие генетического дрейфа и отбора либо устраняются, либо закрепляются в популяциях. Т.е. даже при стабилизирующем отборе, накопление нейтральных мутаций в поколении так или иначе меняют геном, ведь суть отбора заключается не в сохранении особей совершенно неизменными в стабильных условиях, а сохранение особей стабильно меняющихся в пользу эволюции среднего признака, против особей имеющих крайние отклонения от средней нормы.

Это в свою очередь означает то, что единственная возможность для геномов реплицироваться без изменений будет подразумевать как минимум одно из двух следующих условий:

новые варианты не появляются (т.е. нет никаких мутаций)

новые варианты систематически устраняются путем отбора (т.е. без генетического переноса и очень сильного отбора против новых вариантов.)

Однако, несмотря на абсурдность данной гипотезы, ряд учёных провели исследование, в котором отметили бесспорность замедленной генетической эволюции, основываясь всего на трёх ядерных генах и двух целых митохондриальных геномах, однако отметив при этом и дивергенцию популяций латимерий, которая при замедленной эволюции почему-то активно происходит и по сей день.

Устранить недоразумение о генетическом застое и опровергнуть подобные «бесспорные» заявления вызвался профессор лаборатории Эволюции, Геномов, Поведения и Экологии парижского университета Национального Центра Научных исследований Дидье Казан. В своём исследовании он заново оценил темпы геномной и анатомической эволюции, рассмотрев имеющиеся молекулярные и морфологические данные для этой группы животных. Наиболее ярким его примером, доказывающим отсутствие замедленной эволюции, является филогенетическое исследование сорока четырёх ядерных генов, которое не показывает резкого снижения скорости молекулярной эволюции в линии «целакантов». Более того: биология «целакантов», по мнению учёного, не предполагает никаких очевидных причин, по которым они вдруг «решат» эволюционировать медленно.

Они не живут в среде, которая предполагает направленный отбор на репликацию и репарацию ДНК, что приводит к очень низкой частоте мутаций. У них нет чрезвычайно долгого времени генерации и они определённо не образуют больших популяций. Кроме того, хорошо известно, что скорость замещения генов изменяется в геноме в зависимости от нескольких факторов, таких, как локальная скорость рекомбинации и расстояние до источника репликации. Также известно, что скорость замещения непостоянна в разных линиях. Ко всему прочему учёный также отметил роль аминокислотных взаимодействий, которая, вероятно, является важной в изменении скорости эволюции белка в различных линиях. Именно поэтому при сравнении генов разным исследователям может показаться, что некоторые гены эволюционируют быстрее, а другие наоборот – медленнее. Исходя из этого он подчеркнул, что, даже если бы действительно существовал генетический застой в масштабе всего генома, маловероятно, что он мог бы объяснить простым способом скорость морфологической эволюции, поскольку медленная генетическая эволюция не связана со скоростью последней в разных линиях этих рыб, к тому же морфологического стазиса у латимерии попросту не обнаруживается.

В геологической летописи нет окаменелостей, идентичных двум живым видам латимерии. И нет окаменелостей, которые можно было бы отнести к роду Latimeria. Это наводит на мысль, что палеонтологи – даже те, кто убеждён, что современные целакантообразные являются «живыми ископаемыми» – считают морфологические различия между дожившими до нас «целакантами» и ископаемыми настоящими целакантами настолько обширными, что их следует сгруппировать в отдельные роды.

Помимо этого, против «живых ископаемых», говорит и тот факт, что даже самый близкий вымерший родственник латимерии из сестринского рода Macropoma имеет ряд некоторых интересных отличий. Мало того, что вымерший родственник в три раза меньше своего двоюродного брата (полметра против полутора метров), так он ещё и имеет другую внутреннюю морфологию. Так, например, плавательный пузырь в макропоме окостенел (на рисунке ниже посмотрите на «В» — пузырь ярко бросается в глаза), а у латимерии он напротив заполнен жиром, что указывает на то, что макропома, вероятно, жила в другой среде. Также на это указывают и существенные различия в позвоночном столбе (постанальная область короче, а вентральные шипы расширяются менее вентрально). У макропомы по-другому устроены плавники и совсем иначе устроена анатомия черепа, из-за чего, собственно, у неё весьма сильно отличается морфология головы.

Сравнение плавников и черепа латимерии (слева) с плавниками и черепом её ближайшего родственника (справа)

Все эти факты предельно намекают на то, что при всей внешней морфологической схожести, основанной на четырёх мясистых лопастных плавниках, разные целакантообразные, вероятнее всего, будут иметь разную внутреннюю организацию тела. Даже у современных целакантообразных в разных популяциях рыб будут по-разному выглядеть позвоночные столбы, демонстрируя значительные вариации в количестве нервных клеток. В общем и целом всем тем, кто считал, что все «целаканты» «на одно лицо», латимерия даёт пощёчину своим «целакантовским» хвостом!

Материал был написан мной и опубликован в научно-популярном сообществе фанерозой.

Insights & Perspective :Why coelacanths are not ‘living fossils’

A review of molecular and morphological data

Источник

Чем можно объяснить интерес биологов эволюционистов к кистеперым рыбам

Ниже представлены ученические решения экзаменационных заданий. Оцените каждое из них в соответствии с критериями проверки заданий ЕГЭ. После нажатия кнопки «Проверить» вы узнаете правильный балл за каждое из решений. В конце будут подведены итоги.

Почему ныне живущую кистепёрую рыбу латимерию нельзя считать предком земноводных? Приведите не менее трёх доказательств.

1) предки земноводных жили в пресных водоёмах, в прибрежной зоне, а латимерия приспособлена к жизни в глубинах солёных водоёмов (океана);

2) предки земноводных могли дышать атмосферным кислородом с помощью лёгких, а латимерия атмосферным кислородом не дышит;

3) предки земноводных могли передвигаться по дну водоёма с помощью парных плавников, латимерия с помощью парных плавников может только плавать в воде.

Кистепёрые рыбы жили давно. Латимерию выловили недавно. Она имеет мясистые плавники и передвигается по дну. Из её плавательного пузыря сформировались лёгкие, поэтому она дышит жабрами и лёгкими.

Выставленные экспертами баллы: 0/0; оценка выпускника — 0.

Выпускник дал неправильный ответ. Кистепёрая рыба латимерия обитает на больших глубинах и не может ползать по дну. Дышит она жабрами, лёгких у неё нет. Оба эксперта выставили по 0 баллов.

Оцените это решение в баллах:

Считалось, что все кистепёрые рыбы (целаканты) вымерли давно. Однако, перед первой мировой войной у берегов Юго-восточной Африки на глубине 180 метров была выловлена рыба латимерия. Она имела большие плавники. Эта ветвь кистепёрых рыб дожила до наших дней. Но в далёкую эпоху одна из групп кистепёрых дала начало первым земноводным. Такие рыбы уже имели примитивные лёгкие и могли переползать из одного водоёма в другой. Латимерия этого не делала. Также они имели примитивные наземные конечности из плавников. Латимерия не является предком земноводных, а является их современником.

Выставленные экспертами баллы: 2/3; оценка выпускника — 3.

В ответе выпускник раскрыл два элемента эталона (2 и 3). Он не отметил, где обитали предки земноводных. В ответе нет элемента 1. Выпускник в ответе привел правильную дополнительную информацию. Первый эксперт выставил 2 балла, второй — 3 балла и повлиял на общую оценку. Считаем, что второй эксперт завысил оценку экзаменуемому. За дополнительную информацию баллы не повышаются.

Оцените это решение в баллах:

Большинство современных костистых рыб находится в состоянии биологического прогресса. Приведите не менее трёх доказательств, подтверждающих это положение.

1) костистые рыбы характеризуются большим видовым разнообразием и высокой численностью;

2) они имеют большой ареал (Мировой океан и водоёмы Земного шара);

3) они имеют многочисленные приспособления к разнообразным условиям водной среды (окраска, форма тела, строение плавников и т. д.).

Выставленные экспертами баллы: 1/3/2; оценка выпускника — 2.

Сначала выпускник назвал признаки биологического прогресса, а потом стал раскрывать вопрос на примере костистых рыб. Он привёл такие признаки, как распространение костистых рыб и их численность, показал приспособление к жизни трески и колюшки. Первый эксперт выставил 1 балл, он увидел только один элемент эталона. Второй эксперт выставил 3 балла, он засчитал общие положения, а также «численность», «распространение», «приспособленность» и завысил ответ. Работа проверялась третьим экспертом, который выставил 2 балла, он был более объективным. В ответе выпускника нет текста о видовом разнообразии, недостаточно подробно раскрыт вопрос о приспособленности рыб к условиям среды (окраска, форма тела, строение плавников и т. д.).

Оцените это решение в баллах:

Костистые рыбы водятся в различных водоёмах, они обитают в придонных слоях, у поверхности воды, в толще воды, обладают различной окраской и формой. Они незаметны в водной растительности.

Выставленные экспертами баллы: 0/2/0; оценка выпускника — 0. Третий эксперт выставил 0 баллов.

Выпускник имеет очень скромные представления о жизни рыб: он перечислил только некоторые места их обитания. У него также имеются слабые представления о приспособленности рыб к жизни в разных условиях. Его работа пошла на перепроверку, после чего было выставлено 0 баллов.

Оцените это решение в баллах:

Костистые рыбы — высокоорганизованные животные. У них есть жаберные крышки, плавательный пузырь, костный скелет. Костистые рыбы распространены по всему миру.

Выставленные экспертами баллы: 0/2; оценка выпускника — 0. Третий эксперт — 0 баллов.

В ответе выпускник привёл признаки класса Костных рыб. Ответ не соответствует содержанию вопроса. Тем не менее, второй эксперт нашёл в ответе верные элементы. Третий эксперт увидел несоответствие текста ответа и эталона ответа и выставил 0 баллов.

Источник