Ewolucja konwergentna kręgowców 1300-WEKK

Wykład omawia jedno z najczęściej spotykanych i najważniejszych z punktu widzenia paleontologii kręgowców zjawisk ewolucyjnych, którym jest ewolucja konwergentna (zbieżna). Omówione zostaną podstawy środowiskowe konwergencji i jej znaczenie dla rekonstruowania trajektorii i trendów ewolucyjnych najważniejszych grup kręgowców, znanych zarówno z zapisu kopalnego jak i z dzisiejszych ekosystemów. Poruszone zostaną zagadnienia takie jak konwergencja, dywergencja, specjacja, homoplazja, homologia, modularność, rozwój czaszki (w tym ucha środkowego) i szkieletu pozaczaszkowego kręgowców oraz ich ewolucyjne modyfikacje, rozwój płetw i kończyn krocznych (konwergencja lokomocji w różnych środowiskach) rozwój zębów w znaczeniu adaptacyjnym i ich przekształcenia na drodze konwergencji (zbieżność nisz pokarmowych u kręgowców wtórnie wodnych, przystosowania do megadrapieżnictwa u dinozaurów i synapsydów, trzonowce trybosfeniczne i pseudo-trybosfeniczne u ssaków), makroewolucja konwergentna, paralelizmy ewolucyjne, paleontologia eksperymentalna.

Szczegółowy program wykładów:

1. Wprowadzenie do ewolucji konwergentnej – modele ewolucji, specjacja i jej rodzaje, architektura i geografia specjacji, dywergencja i konwergencja, gradualizm filetyczny, gradualizm punktualistyczny, punktuacjonizm równowagowy, kladogeneza i anageneza, radiacja adaptacyjna, nisze ekologiczne w czasie i przestrzeni, ewolucja morfologiczna i ekomorfologia, przestrzeń ekomorfologiczna.

2. Warunki środowiskowe abiotyczne i biotyczne – zasada aktualizmu geologicznego w badaniu konwergencji, powtarzalność warunków, temperatura, zasolenie, zakwaszenie, ciśnienie, tempo sedymentacji, nasłonecznienie, dostępność pożywienia, obecność drapieżników i konkurencja, nisza ekologiczna fundamentalna i realizowana, gildie i megagildie ekologiczne, model przepływu energii w piramidzie troficznej, wpływ interakcji biotycznych na zjawisko konwergencji ewolucyjnej.

3. Nowości ewolucyjne – kluczowe innowacje w ewolucji kręgowców, aromorfozy i idioadaptacje, preadaptacje i darwinowskie egzaptacje, organogeneza i morfogeneza, pojawianie się nowych adaptacji i typów przystosowawczych, powstanie szczęk i zębów, odontogeneza i amelogeneza, hipoteza Gegenbaura, hipoteza Mallatta („nowej gęby”), hipoteza żagielka, powstanie kończyn (płetw) parzystych, teoria archipterygium, teoria fałdów bocznych, wyjście kręgowców na ląd, powstanie kończyn krocznych i palców (polidaktylia, hiperdaktylia), ewolucja szyi w rozmaitych środowiskach, różnicowanie się czaszek kręgowców lądowych, Sauropsida i Synapsida, ewolucja okien skroniowych, nowości biomechaniczne i ekologiczne w mezozoiku i kenozoiku, biomechanika kręgowców lądowych vs. morskich.

4. Powrót kręgowców do morza – klasyka konwergencji hydrodynamicznej, abiotyczne warunki morskie (gęstość, opór hydrodynamiczny, prądy morskie, ruchy termiczne, natlenienie), struktura i funkcja hydrodynamicznego kształtu kręgowców pierwotnie wodnych (ryby) i wtórnie wodnych (morskie gady i ssaki), mezozoiczna rewolucja morska, ewolucja ichtiozaurów vs. ewolucja waleni, ewolucja plakodontów vs. ewolucja żółwi morskich, ewolucja zauropterygów vs. ewolucja płetwonogich, ewolucja mozazaurów vs. ewolucja bazylozauridów, konwergencja melanistyczna, prawo Thayera i jego przykłady współczesne i kopalne, podobieństwa i różnice w ekomorfologii, tempie ewolucji i wykształcaniu kluczowych adaptacji.

5. Ewolucja drapieżnictwa w morzach – konwergencja strategii łowieckich, morfologia funkcjonalna zębów i szczęk u ryb, morskich gadów, waleni i płetwonogów, trójkąt gildii pokarmowych, morfologia a funkcja zębów, mikrodrapieżnictwo, makrodrapieżnictwo, durofagia, filtracja, przykłady paleontologiczne i zoologiczne (ichtiozaury, mozazaury, morsy, foki, zębowce i fiszbinowce), ewolucja modularności czaszki w warunkach morskich (konwergencja aparatów szczękowych u ichtiozaurów, plakodermów i delfinów), konwergencja narządów zmysłów u wtórnie wodnych kręgowców, ewolucja echolokacji u zębowców, różnicowanie zmysłów u oftalmozauridów, węch i elektrorecepcja u rekinów, ichtiozaurów, mozazaurów i dziobaków, paleoneurologia i paleoneuroanatomia porównawcza kręgowców.

6. Konwergencja form nadrzewnych i latających – abiotyczne podstawy życia w koronach drzew, stabilizacja na gałęziach, równowaga podczas skosów z drzewa na drzewo, ewolucja chwytnych kończyn i ogonów, konwergencja wiewiórek, lemurów, małp i niektórych teropodów (mikroraptory), konwergencja aerodynamiczna pterozaurów, ptaków i nietoperzy, właściwości histologiczne i biomechaniczne szkieletów kręgowców latających, wydajność energetyczna lotu, powstanie i ewolucja piór, opierzenie dinozaurów jako egzaptacja.

7. Mikrokręgowce i ich konwergencja – odradzanie się faun po wielkim wymieraniu permskim a początki miniaturyzacji kręgowców w rozmaitych środowiskach, ewolucja i specjalizacje pokarmowe mezozoicznych ryb, nisze pokarmowe drobnej ichtiofauny, konwergencja ekomorfologiczna małych płazów, jaszczurek, sfenodontów i ssaków, bioróżnorodność i nisze ekologiczne ssakopodobnych i wczesnych ssaków, konwergencja dokodontów, eutrykonodontów i mulituberkulatów ze ssakami łożyskowymi, model Copea-Osborna, dywergencja i konwergencja pokarmowa australosfenidów i boreosfenidów (trybosfenidów) powstanie i ewolucja trzonowców trybosfenicznych, strukturalno-funkcjonalna konwergencja zębów trybosfenicznych i pseudo-trybosfenicznych.

8. Konwergencja obrony pasywnej – ewolucja pod presją drapieżników, równoległa ewolucja pancerzy u żółwi, plakodontów, krokodylomorfów, aetozaurów, ankylozaurów, pancerników i łuskowców, osteodermy i ich morfologia funkcjonalna oraz histologia, porównanie strategii obronnych stegozaurów, ankylozaurów i megapancerników.

9. Megaroślinożercy w czasie i przestrzeni – ewolucja konwergentna gigantyzmu, abiotyczna rola przestrzeni życiowej i klimatu, biotyczna rola roślinności i drapieżników, biomechanika kończyn megaroślinożerców, fizjologia i patofizjologia stawów, biomineralizacja powierzchni stawowych zauropodów, słoni i nosorożców, histologia i tempo wzrostu dinozaurów długoszyich, rogatych i kaczodziobych vs. ontogeneza megafauny ssaków, adaptacje pokarmowe megaroślinożerców na przestrzeni milionów lat.

10. Megadrapieżniki w czasie i przestrzeni – ewolucja gigantyzmu u drapieżników lądowych i morskich, różnice w adaptacjach do megadrapieżnictwa, megasynapsydy: gorgonopsy i ssaki drapieżne, megateropody: ewolucja mezozoicznych maszyn wojennych, allozaury, karcharodontozaury i tyranozaury, osteofagia i jej konwergencja w liniach archozaurów, synapsydów i lepidozauromorfów, zyfodontyzm jako przystosowanie do osteofagii, mikrostruktura i mikrobiomechanika uzębienia zyfodontowego, fałdy międzyzębowe u tyranozauroidów, gorgonopsidów i mozazaurów jako przykłady konwergencji mikrostrukturalnej, biologia ewolucyjno-rozwojowa fałdów międzyzębowych, model wzrostu tkanek fałdów międzyzębowych i jego ewolucyjne implikacje, czynniki środowiskowe i klimatyczne prowadzące do powstawania megadrapieżników.

11. Biogeografia konwergencji – tolerancja ekologiczna organizmów, ekstremalne środowiska jako źródła adaptacji konwergentnych, reguła Bergmanna, reguła Allena, reguła Rapoporta, przystosowania do życia w warunkach pustynnych i zlodowaconych, konwergencja i dywergencja biogeograficzna jako wskaźniki paleogeograficzne i paleoklimatyczne, rekonstruowanie ruchów kontynentów w oparciu o konwergencję biogeograficzną, komplementarność biogeograficzna, współczynniki konwergencji Jaccarda, Simpsona i Dicea, pustynne dinozaury i ssaki, megafauna epok lodowych vs. polarne dinozaury.

12. Ekomorfologia i analiza przestrzeni ekomorfologicznej – morfologia funkcjonalna a ekomorfologia, adaptacje morfologiczne vs. ekologia, zastosowanie ekomorfologii w badaniach paleontologicznych, odczytywanie ewolucji konwergentnej z zapisu kopalnego, paleontologia i paleobiologia jako kluczowe dziedziny w zrozumieniu konwergencji ekomorfologicznej. Wykorzystanie zjawiska konwergencji w ochronie środowiska.