Widłakowate

Spośród paprotników istotną grupa, która silnie rozwinęła się w drzewiaste rośliny w karbonie, są widłakowate. Spośród nich najbardziej typowym jest Lepidodendron (obserwowane odciski pni). Rozwinięta strefa korzeniowa, grube pnie (najgrubsze wśród widłakowatych, do 1 m średnicy), wysokie. Liście nieduże, rozmieszczone na łodygach (ligula - miejsce spływania wody), w kształcie wrzeciona.

Druga grupa to Sigillaria. Osiągały jeszcze większe rozmiary, charakteryzowały się tym, że odciski liści na pniu nie miały kształtu sześciokątnego tylko okrągły, bardziej izometryczne (L. Łezkowate). Rozwijały się dychotomicznie - na górze dwie gałęzie, na których jest korona z liśćmi. Na łodygach mogły być inne odnóża.

Okres górnego karbonu (pensylwanu) jest okresem, gdzie tworzą się zagłębia węglowe

Skrzypowate

Calamites (nazwa dla całego rodzaju)- najbardziej typowy rodzaj. Łodyga w postaci kolankowych miejsc, od których odchodziły łodyżki. Kalamitem nazywamy tylko pień, liście to Annularia. Rhizomes - miejsca, gdzie następowało rozwidlenie w strefie korzeniowej. Rozmnażanie wegetatywne.

Pierwsze drzewa nagonasienne - wymarłe kordaity

Cordaites - znane z karbonu, tworzyły drzewiaste struktury. Problem z nazwą - Mesoxylon lub Pennsylvanioxylon to pień, Cordaites to liście, Amyleon to strefa korzeniowa. Pojawiają się pierwsze szyszki. Rozwinęły się i dominowały w permie. Perm - wszelkie paprotniki były zastępowane przez rośliny nagonasienne iglaste. Zanik widłakowatych znanych z zagłębi węglowych, pojawianie się nagonasiennych.

Paprocie nasienne

Neuropteris

Sphenopteris - zróżnicowane listki

Miłorzębowe

pojawiają się nieco później i dominują w mezozoiku (pojawiają się w permie), współcześnie występują jako grupa reliktowa. Drzewa rozdzielnopłciowe - szyszka żeńska i męska. Odmiany żeńskie bardzo śmierdzą.

Gingko

Benetyty i sagowce (trias - kreda)

Williamsonia - podobne do palm

Permskie rośliny (dominacja iglastych)

Nagonasienne:

Glossopteris (liście), Dadoxylon - pień, Vertebraria - korzenie.

Walchia - w G. Świętokrzyskich, zbliżona do dzisiejszego świerku.

Pojawienie się szyszki umożliwiło roślinom odejście od wody. W przypadku zarodników zawsze jest kłopot, bo zarodniki są duże, a pyłki są wywiewane bardzo daleko.

Trias	Dolny
				Perm	Górny Dolny	Zechstein Rodiegend	Wielkie wymieranie * dominacja iglastych * pojawienie się miłorzębowych i sagowców
				Karbon	Górny Dolny	Stephanian Westphalian Namurian	* dominacja paproci drzewiastych Wymarcie większości widłakowatych * rozwój zagłębi węglowych
				Dewon	Górny Środkowy Dolny		* pierwsze rośliny nasienne * pierwsze lasy lądowe * radiacja roślin lądowych
				Sylur			* najwcześniejsze rośliny lądowe

Rozwój zagłębi węglowych - potrzeba zagłębienia, ruchów górotwórczych i osadu, który będzie przysypywał co jakiś czas (orogeneza hercyńska). Na miejsce widłakowatych wchodzą nasienne, a dalej miłorzębowe i sagowce, później nagonasienne - przed końcem ery paleozoicznej.

Okrytonasienne - rośliny kwiatowe

Tuż przed końcem jury (przed kredą) pojawiają się kwiatowe. Zmieniło się menu tych zwierząt, które były na lądzie. Rośliny nagozalążkowe zanikają - etery roślin kwiatowych powodowały zatrucia dinozaurów (to tylko teoria).

Era kenofityczna - dominacja okrytozalążkowych; górna kreda - dziś

Era mezofityczna - dominacja nagozalążkowych; późny perm - dolna kreda

Era paleofityczna - dominacja paprotników; sylur/dewon - dolny perm

Tworzenie się zagłębi węglowych (po orogenezach):

Karbon/Perm - głównie węgiel kamienny, zagłębia na Ukrainie - węgiel brunatny.

Trzeciorzęd

także inne okresy, ale mniejsze (np. trias).

Podsumowując - jak wygląda ewolucja grup?

Bryophytes - mszaki. W sylurze oddzieliła się grupa Trimerophytes → Progymnosperm → Gymnosperms → rośliny kwiatowe.

Ewolucjonizm

Nie jest to stricte biologiczna rzecz, ale często jest zapisana w materiale kopalnym.

„W najszerszym sensie ewolucja jest zmianą, a to wyjaśnia się samo: galaktyki, języki czy systemy polityczne - to wszystko ewoluuje. Ewolucja biologiczna jest ... zmianą cech (właściwości, ang. prosperites) populacji organizmów, która to zmiana wykracza poza życie pojedynczej jednostki. Ontogenezy poszczególnej jednostki uważamy za ewolucję, indywidualne organizmy nie ewoluują. Zmiany zachodzące w populacjach, które uważamy za ewolucyjne to są te zmiany, które zostają utrwalone przez dziedziczenie, za pośrednictwem materiału genetycznego,z jednej generacji do następnej. Ewolucja biologiczna może być zarówno zmianą nieznaczną, jak i zmianą istotną: pojęciem tym obejmujemy bowiem zarówno niewielkie zmiany proporcji różnych allomorfów w populacji, takich jak te określające grupę krwi, aż po sukcesywne następujące po sobie przekształcenia prowadzące do najwcześniejszych protoorganizmów do dzisiejszych węży, pszczół, żyraf czy mniszków lekarskich” (Douglas, Biologia ewolucyjna, 1986)

Ewolucja biologiczna odnosi się do populacji,a nie indywiduów oraz zmian, które przechodzą na następną generację (dziedziczonych). Oznacza to w praktyce, że:

• ewolucja jest procesem, w wyniku którego zmiany dziedziczne rozprzestrzeniają się na wiele następnych generacji

Niestety poza nauką spotykamy popularne definicje ewolucji budzące zastrzeżenia:

„ewolucja: stopniowy proces, w toku którego obecna różnorodność życia roślin i zwierząt powstała z najwcześniejszych najbardziej prymitywnych organizmów, uważa się, ze proces ten następuje od 3 mld lat” (Oxford)

„ewolucja doktryna, wg której wyższe formy życia stopniowo powstały z form niższych” (słownik Chambers'a)

„ewolucja... rozwój gatunków, organizmu albo organu, od jego prymitywnego stanu początkowego do stanu dzisiejszego” (słownik Webstera)

Pytania???

Dlaczego teoria ewolucji jest najważniejszą teorią biologiczną?

Unifikująca rola teorii ewolucji - bez niej biologia i paleontologia byłaby tylko zbiorem faktów, czymś w rodzaju kolekcjonerstwa.

Czy biologowi i paleontologowi potrzebne są dowody ewolucji?

Dowody są dostarczane am wszystkich kursach biologii, paleontologii i geologii historycznej

Laikom powinniśmy przedstawiać dowody różnych dziedzin: systematyki, paleontologii, geologii historycznej, antropologii, anatomii porównawczej, biochemii, genetyki, embriologii, biogeografii, hodowli.

Historia myśli ewolucyjnej

zaczątki myśli ewolucyjnej zaczęły kiełkować pod koniec XVIII w. np. Lorenz Oken (1779-1851) pisał, ze zwierzęta są zatrzymanymi w rozwoju stadiami człowieka...

pierwszą próbę, fałszywą, w miarę konsekwentnego wyjaśnienia mechanizmu rozwoju świata organicznego podał Lamarck J.B. (1806):

„zwierzęta (osobniki) zmieniają swą budową pod wpływem potrzeb,m a zmiany uzyskane w ciągu życia są dziedziczne i zostają przekazane potomkom. Nie istnieje rozgałęzianie się szczepów a organizmy zmieniają się jednokierunkowo”

Cuvier G. (1769-1832) obalił tę teorię przekonując, ze organizmy zbudowane są wg kilku różnych planów. Zdawał sobie sprawę, że organizmy na Ziemi zmieniały się pod wpływem katastrof - katastrofizm.

Uczeń Cuviera: d'Orbingy (1802-1857) - paleontolog - postulował wielokrotne stworzenie organizmów przez Stwórcę.

Darwin C. (1809-1882) był pierwszym, który podał prawidłowy mechanizm ewolucji drogą doboru naturalnego.

Pierwszy szkic teorii napisał w 1842 i przepisał w 1844, lecz wydał dopiero po publikacji artykułu Wallace'a A.R. (1823-1913) w 1859.

Dalsza historia do mniej więcej lat dwudziestych XX w. to ciągle okres wątpliwości co do tego mechanizmu.

Prawie 150 lat teorii i ciągle są sceptycy.

Założenia darwinowskiej teorii doboru naturalnego

• obiekty są śmiertelne a równocześnie mają zdolność rozmnażania

• obiekty potomne są dostatecznie podobne do swych rodziców lecz nie są identyczne

• część zmienności wynikającej z poprzedniego warunku ma wpływ na prawdopodobieństwo przeżycia lub liczbę pozostawionego potomstwa, czyli na oczekiwana liczbę pozostawionych kopii

• wielkość populacji jest ograniczona przez jakieś zasoby, a więc nie wszystkie obiekty rodzące się dochodzą do rozrodu

↓

obiekty ewoluują w wyniku doboru naturalnego

Ponieważ wszystkie powyższe warunki są spełnione dla wszystkich organizmów żywych, teorii ewolucji nie można odrzucić w sposób racjonalny. Obiekty posiadające powyższe cechy lepiej nazywać nie organizmami lecz replikatorami, bo wtedy znika problem czy wirusy lub plazmidy są organizmami żywymi.

Geniusz Darwina

• polegał na tym, ze sformułował teorię ewolucji drogą doboru naturalnego, mając bardzo ograniczoną wiedzę o samym doborze naturalnym

• dziś dzięki genetyce teoria ta wydaje się trywialna

Czego nie wiedział Darwin?

• nie wiedział, czy organizmy potomne dziedziczą cechy rodziców dostatecznie wiernie, by proces ewolucji mógł zachodzić. Inaczej mówiąc, czy chaos i przypadek nie wkrada się szybciej niż działa dobór.

Teoria ewolucji jest kontrowersyjna - dlaczego?

Człowiek jest „efektem” procesu ewolucji, a więc jest osobiście zaangażowany i niechętnie akceptuje swe zwierzęce pochodzenie, cechuje go skrajny antropocentryzm - wyższość człowieka nad naturą!

Trudny jest do zaakceptowania dla człowieka niesłychanie prosty mechanizm doboru naturalnego.

W trakcie ewolucji z form prostych powstają formy bardziej złożone a funkcjonowanie organizmów staje się coraz bardziej precyzyjne, co przeczy potocznym obserwacjom świata nieożywionego, gdzie rzeczy pozostawione samym sobie ulegają stopniowej degradacji bądź całkowitemu zniszczeniu.

Duża rola przypadku w ewolucji, jako ludzie źle znosimy przypadek, wolimy ustalone reguły.

Konflikt między teorią ewolucji i wiarą w Boga - dla jednych pozorny a dla innych rzeczywisty - problem zegarmistrza.

Populacja to grupa osobników tego samego gatunku, zamieszkująca ten sam teren w tym samym czasie.

Cechy:

• jest to więc grupa osobników najbliżej spokrewnionych, zajmujących ograniczony obszar geograficzny, cechujących się zbliżonymi nawykami życiowymi i wykazujących zbliżoną odporność na zespół warunków otoczenia

• jest jednostka otwartą. Nie posiada granic genetycznych ani dostatecznej odrębności białek w stosunku do innych populacji tego samego gatunku

• nie występują w jej obrębie cechy morfologiczne dające się jednoznacznie wyodrębnić spośród innych cech gatunku

• nie jest jednostka taksonomiczną

• osobniki populacji, preferując partnerów najbliższych genetycznie, krzyżują się również z osobnikami należącymi do innych populacji gatunku. Krzyżówki międzypopulacyjne są najczęstsze na pokrywających się obszarach sąsiadujących ze sobą populacji

Organizmy haploidalne (n) mają pojedynczą informację genetyczną: np. bakterie.

Organizmy diploidalne (2n) mają w jądrach komórkowych dwa zestawy chromosomów, większość organizmów rozmnażających się płciowo.

Organizmy poliploidalne mają trzy lub więcej zestawów chromosomów, np. pszenica, tytoń, ziemniaki.

Gen to odcinek podwójnego heliksu DNA zbudowany z określonej ilości par nukleotydów. Nukleotydy ułożone są w ściśle określonej kolejności.

Geny wszystkich osobników całej populacji tworzą pulę genów.

Gen zajmuje w chromosomie określone miejsce - locus. Różne warianty genu, które zajmują te same pozycje w chromosomach homologicznych to allele.

Allele kodują różne warianty tej samej cechy.

Chromosom - forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz komórki.

Chromosomy występują w formie mikroskopijnej struktury najlepiej widocznej w metafazie podziału komórkowego. U organizmów prokariotycznych chromosom stanowi pojedyncza, kolista cząsteczka DNA natomiast u organizmów eukariotycznych liniowa cząsteczka DNA.

Mejoza - jest podziałem komórki diploidalnej. Prowadzi do wytworzenia czterech komórek płciowych. Każda z tych komórek jest haploidalna, więc zawiera o połowę mniej DNA, niż miała komórka macierzysta. Dzięki temu podczas zapłodnienia, czyli połączenia dwóch gamet, powstaje diploidalna zygota, która dzieli się mitotycznie i w ten sposób daje początek wszystkim diploidalnym komórkom somatycznym organizmu.

Mitoza - jest podziałem komórki prowadzącym do postania dwóch komórek potomnych z jednej komórki macierzystej. Przed podziałem dochodzi do replikacji DNA i dlatego każda komórka potomna ma taką sama informacje genetyczną i tyle samo DNA, ile miała komórka macierzysta.

Podział mitotyczny składa się z czterech etapów: profazy, metafazy, anafazy i telofazy.

Założenia Teorii Ewolucji

Dziedziczność - organizmy dziedziczą cechy swoich przodków, zgodnie z zasadami genetyki.

Zmienność - proces dziedziczności nie jest absolutnie dokładny i wprowadza przypadkowe zmiany zwane mutacjami. Dodatkowymi źródłami zmienności są rekombinacja i poziomy transfer genów.

Ograniczone zasoby - organizmy muszą konkurować o te same zasoby środowiska

Dostosowanie - pewne cechy ułatwiają konkurencję o zasoby, są korzystniejsze w danych warunkach środowiska niż inne cechy.

Różnicowa przeżywalność - osobniki bardziej dostosowane mają większe szanse przeżycia i wydania na świat potomstwa niż osobniki mniej dostosowane.

Wnioskiem wypływającym z tych założeń jest konieczność zmiany częstości występowania genów w populacji, taka, ze geny (allele) warunkujące korzystniejsze cechy zwiększą swoje występowanie. Formalnie, proces ewolucji jest opisany w sposób dokładny i zupełny równaniem Price'a.

W ΔZ - cov (w,z) + E (wΔz)

gdzie W - średnie dostosowanie, ΔZ zmiana średniej wartości cechy w populacji, cov () - kowariancja, w - dostosowanie i-tego fenotypu, z - wartość cechy i-tego fenotypu, E() - wartość oczekiwana.

Podsumowując, podstawowe założenia teorii ewolucji, moglibyśmy logicznie stwierdzić, że:

• organizmy żywe to maszyneria biologiczna plus zapis informacji genetycznych (przepisu na życie, czyli wyprodukowanie potomstwa)

• w przyrodzie istnieje zmienność i różnorodność programów genetycznych, gdyż programy te dziedziczą się z błędami

• część tej zmienności ma wpływ na oczekiwaną (przeciętną) liczbę) wyprodukowanych kopii potomnych

↓

Musi następować ewolucja, czyli zmiana częstości występowania różnych programów genetycznych z pokolenia na pokolenie

---