Zadanie 10
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: X. Różnorodność zwierząt. Zdający: 1) rozróżnia zwierzęta […] owodniowce i bezowodniowce […]; na podstawie drzewa filogenetycznego wykazuje pokrewieństwo między grupami zwierząt; 3) wymienia cechy pozwalające na rozróżnienie ryb, płazów, gadów, ssaków i ptaków […].
V. Zasady klasyfikacji i sposoby identyfikacji organizmów. Zdający: 1) wnioskuje na podstawie analizy kladogramów o pokrewieństwie ewolucyjnym organizmów; 2) rozróżnia na drzewie filogenetycznym grupy monofiletyczne, parafiletyczne i polifiletyczne […].
Treść zadania
Zadanie 10.
W czasie ewolucji powstają nowe cechy zwiększające możliwości adaptacyjne organizmów. Poniżej przedstawiono drzewo filogenetyczne kręgowców, a literą X oznaczono pojawienie się w ich historii ewolucyjnej pewnej nowej cechy.
Na drzewie filogenetycznym (od góry do dołu): ryby dwudyszne, płazy, ssaki, jaszczurki i węże, krokodyle, strusie, jastrzębie i pozostałe ptaki. Litera X znajduje się na gałęzi prowadzącej — już po oddzieleniu się płazów — do wspólnego przodka ssaków, jaszczurek i węży, krokodyli oraz ptaków.
Na podstawie: N.A. Campbell, Biologia, Poznań 2014.
Zadanie 10.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Na drzewie filogenetycznym literą X oznaczono wykształcenie
A. płuc.
B. błon płodowych.
C. gruczołów mlecznych.
D. kończyn typu lądowego.
Zadanie 10.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące ewolucji kręgowców są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Krokodyle są bliżej spokrewnione z ptakami niż z jaszczurkami i wężami. | P | F |
| 2. | Ptaki są grupą parafiletyczną. | P | F |
| 3. | Gady są grupą monofiletyczną. | P | F |
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
10.1. B — błony płodowe (owodnia, omocznia, kosmówka).
Uzasadnienie: X leży na gałęzi prowadzącej do wspólnego przodka ssaków, gadów i ptaków (po oddzieleniu się płazów). Ta grupa to Amniota (owodniowce). Cechą diagnostyczną Amniota są błony płodowe:
- Owodnia (amnion) — chroni zarodek wodnym workiem.
- Omocznia (allantois) — magazyn produktów azotowych + wymiana gazowa.
- Kosmówka (chorion) — najbardziej zewnętrzna, wymiana z otoczeniem.
Te błony pozwoliły kręgowcom w pełni zasiedlić ląd — bez potrzeby składania jaj w wodzie (jak płazy).
Dlaczego nie inne opcje?:
- A. Płuca — pojawiły się już u ryb dwudysznych (dipnoi), nie u X.
- C. Gruczoły mleczne — tylko ssaki, węższa grupa niż X.
- D. Kończyny typu lądowego — mają je już płazy, więc pojawiły się u wspólnego przodka płazów i owodniowców, wcześniej niż X.
10.2.
| # | Stwierdzenie | Odpowiedź |
|---|---|---|
| 1 | Krokodyle bliżej z ptakami niż z jaszczurkami | P |
| 2 | Ptaki są parafiletyczne | F |
| 3 | Gady są monofiletyczne | F |
Uzasadnienia:
P — drzewo pokazuje: jaszczurki+węże oddzielają się od krokodyle+ptaki wcześniej. Krokodyle i ptaki należą do archozaurów (Archosauria) — wspólna grupa, dzieląca ostatniego wspólnego przodka stosunkowo niedawno. To zaskakujące dla laika ("krokodyl bardziej spokrewniony z ptakiem niż jaszczurką"), ale to fakt filogenetyczny.
F — ptaki są monofiletyczne (klad) — wszystkie ptaki pochodzą od jednego wspólnego przodka I obejmują WSZYSTKICH jego potomków.
F — gady są parafiletyczne. Tradycyjne pojęcie "Reptilia" obejmuje jaszczurki+węże+krokodyle, ale NIE ptaki. Ptaki ewolucyjnie wyłoniły się z gadów (dinozaurów), więc "gady bez ptaków" = niepełna grupa = parafiletyczna. Współczesna taksonomia często łączy gady+ptaki w Sauropsida (monofiletyczna).
Pułapka 10.1 — odpowiedź A "płuc". Płuca są starsze niż X — występują już u ryb dwudysznych. Klucz: X = błony płodowe = niezależność rozmnażania od wody.
Pułapka 10.1 — odpowiedź D "kończyn typu lądowego". Płazy MAJĄ kończyny typu lądowego (4 łapy), a płazy są PRZED X na drzewie. Klucz: X jest po płazach.
Pułapka 10.2.1 — niezaufanie do drzewa. Krokodyle wyglądają jak jaszczurki — ale filogenetycznie są bliżej ptaków (archozaury) — o pokrewieństwie decyduje kolejność rozgałęzień na drzewie, nie podobieństwo wyglądu.
Pułapka 10.2.2/3 — pomylenie monofiletyczny/parafiletyczny. Monofiletyczny = wspólny przodek + WSZYSCY potomkowie. Parafiletyczny = wspólny przodek + WYBRANI potomkowie (z wykluczeniem niektórych). Polifiletyczny = grupa nieobejmująca wspólnego przodka swoich członków (łączy organizmy o cechach powstałych niezależnie).
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — ewolucja kręgowców
| Grupa | Charakterystyczne cechy | Ewolucyjny “wynalazek” |
|---|---|---|
| Ryby | Skrzela, łuski, jednoobwodowe krążenie | Pierwsze kręgowce |
| Ryby dwudyszne | Skrzela + płuca | Płuca mają też płazy i owodniowce — to cecha starsza niż X |
| Płazy | 4 kończyny, skóra naga, jaja w wodzie | Kończyny lądowe |
| Amniota (gady, ptaki, ssaki) | Błony płodowe (owodnia, omocznia, kosmówka), jaja amniotyczne | Niezależność od wody przy rozmnażaniu |
| Gady | Łuski, ektotermia (poza ptakami), 3 lub 4 jamy serca | Suchy lądowy tryb życia |
| Ssaki | Sierść, gruczoły mleczne, endotermia, neokorteks | Mleko + futro |
| Ptaki | Pióra, lot aktywny, endotermia, dziób | Lot + pióra |
Mechanizm: jajo amniotyczne (10.1)
Płazy: składają jaja w wodzie. Bez wody zarodek wysycha → uzależnienie od zbiorników wodnych.
Owodniowce (Amniota): jajo amniotyczne = z błonami płodowymi:
- Owodnia otacza zarodek wodnym workiem (płynem owodniowym) → zarodek “własna woda”.
- Omocznia zbiera produkty azotowe + odpowiada za wymianę gazową (poprzez kosmówkę).
- Kosmówka otacza wszystko → wymiana CO₂/O₂ z atmosferą.
- Pęcherzyk żółtkowy — zapas pokarmu.
- Skorupa (u gadów, ptaków) — ochrona mechaniczna.
Skutek: zarodek rozwija się na lądzie, bez wody → kręgowce naprawdę zasiedliły ląd.
Mechanizm: monofiletyczność vs parafiletyczność
| Typ grupy | Definicja | Przykład |
|---|---|---|
| Monofiletyczna (klada) | Wspólny przodek + WSZYSCY potomkowie | Ssaki, ptaki, owodniowce |
| Parafiletyczna | Wspólny przodek + WYBRANI potomkowie (niektórzy wykluczeni) | Gady (bez ptaków), bezkręgowce (bez kręgowców) |
| Polifiletyczna | Nie obejmuje wspólnego przodka swoich członków; cecha łącząca powstała niezależnie | Zwierzęta stałocieplne (ssaki + ptaki) |
Współczesna kladystyka preferuje tylko monofiletyczne grupy → dlatego “Reptilia” w sensie tradycyjnym (bez ptaków) jest porzucana.
Mechanizm: archozaury (10.2.1)
Archozaury (Archosauria) = monofiletyczna grupa obejmująca:
- Krokodyle (Crocodylia).
- Wszystkie ptaki (Aves) jako potomków dinozaurów teropodów.
Wspólne cechy archozaurów:
- Otwór przedoczodołowy w czaszce.
- Czterojamowe serce (pełny podział komór u krokodyli i ptaków).
Wniosek: krokodyl filogenetycznie bliżej ptaka niż jaszczurki — chociaż wyglądem nie pasuje. To klasyczna lekcja: kladystyka ≠ morfologia.
Punktacja CKE
- 10.1. 1 pkt — B.
- 10.2. 2 pkt — wszystkie 3 P/F poprawne (P, F, F). 1 pkt za 2/3 poprawne. 0 pkt za ≤1 poprawne.
- Suma: 3 pkt.
Po co to umieć
Owodniowce (Amniota) to przełom ewolucyjny = niezależność od wody:
- Karbon (~360 mln lat temu): kręgowce już lądowe (płazy), ale uzależnione od wody przy rozmnażaniu.
- Późny karbon - perm (~310 mln lat): pojawiają się pierwsze owodniowce (Hylonomus).
- Dalsze ~250 mln lat: amniota dominują na lądzie (dinozaury, ssaki, ptaki).
Współczesna systematyka opiera się na kladystyce (jej twórcą był Willi Hennig). Zasady:
- Grupy tylko monofiletyczne.
- Cechy diagnostyczne = synapomorfie (wspólne pochodne, nie pierwotne).
- Drzewo budowane na maksimum parsymonii lub maximum likelihood (statystycznie).
Dinozaury żyją — to ptaki. Strusie, kurczaki, gołębie = teropody. T-rex był bliższy kurczakowi niż triceratopsowi (z punktu widzenia kladystyki).
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „ewolucja, drzewo filogenetyczne, owodniowce, amniota, monofiletyczność, parafiletyczność” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl