Zadanie 10
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: IX.1 — drzewo filogenetyczne, klasyfikacja, taksonomia kladystyczna.
IX.4 — ewolucja kręgowców, owodniowce.
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 w punkcie rozgałęzienia oddzielającym płazy od pozostałej linii (ssaki + jaszczurki i węże + krokodyle + ptaki).
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 jest na rozgałęzieniu, które oddziela płazy od ssaki+gady+ptaki. 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 — pojawiły się u płazów, nie u X (płazy są przed 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 (klada, klade) — 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 = wyjście z 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). To homologia vs analogia.
Pułapka 10.2.2/3 — pomylenie monofiletyczny/parafiletyczny. Monofiletyczny = wspólny przodek + WSZYSCY potomkowie. Parafiletyczny = wspólny przodek + WYBRANI potomkowie (z wykluczeniem niektórych). Polifiletyczny = brak wspólnego przodka.
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 (prymitywne) | Płuca (do oddychania powietrzem atm.) |
| 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 | Brak jednego wspólnego przodka | Zwierzęta krwiopijne, ciepłokrwiste (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 (antorbital fenestra).
- Ząb stożkowaty (thecodonta — zęby w kieszonkach kostnych).
- Czterojamowe serce (pełna separacja 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 = kladystyka (Hennig 1950, “Phylogenetic Systematics”). 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