Prilagodbena morfologija ili Funkcionalna morfologija

1
Prilagodbena morfologija ili Funkcionalna
morfologija

• Ili zašto baš tako izgledamo?
• Ili kako znamo kako su strukture geološke
  prošlosti funkcionirale?

2
(No Transcript)
3
Biomehanicki razlozi
4

• Iz fosila rekonstruirati organ/organizam i
  funkcioniranje u ekosistemu je ZADATAK
  Funkcionalne morfologije.

5

• Kako
• smo na
• temelju
• ostataka prepoznali
• nepoznati organizam

6

• Autoekologija proucava odnose pojedinog
  organizma prema okolišu. Orijentirana je na oblik
  i rast organizma i odnos morfologije prema
  staništu i nacinu života.
• Prilagodba skladnost organizma prema okolišu

7
Ciljevi autoekologije

• Definirati funkciju odredene anatomske forme
• Kako su organizmi postigli svoj oblik.
• Faze (1) božanska sreca
• (2) B. G. Cuvier

8

• (3) C. Darwin
• Prilagodba sklad organizma i okoliša u kojem
  živi ili spremnost organizma da živi u okolišu!

9
Faktori koji utjecu na morfologiju

• Oblik organizma ovisi o (1) genomu (2) razvoju
  (nacinu rasta) (3)

10
Strategije rasta

• Rubna priraštanja stariji se stadiji rasta
  sacuvaju linije prirasta

11

• Priraštanja novi se dijelovi nadograduju na
  vanjski, postojeci skelet

12

• Dodavanje segmenata tijela uz vece promjene

13
Dodavanje plocica
14
Serijska dodavanja

• Kolonijski organizmi dijelovi koji se
  repliciraju kompatibilni su s drugim dijelovima
  organizma

15
Presvlacenje

• Svaka faza rasta znaci dodavanje novih dijelova
  skeleta, dozvoljava radikalnu promjenu oblika

16
Stalna mijenjanja

• Kosti mijenjaju oblik tijekom rasta.

17
Faktori koji utjecu na morfologiju

• (3)cfunkcioniranju u okolišu i (4) ponašanju
  organizma.

18

• POSTUPAK (Koraci) PRI ISTRAŽIVANJU
• Opisivanje struktura, odnos struktura medusobno i
  prema okolišu
• Definiranje funkcionalnih i mehanickih odnosa u
  strukturama.
• Veza izmedu morfologije performancije i
  spremnosti

19

• METODE istraživanja
• ANALOGNI I HOMOLOGNI ORGANI
• PARADIGMA
• EKSPERIMENTALNA PALEOAUTOEKOLOGIJA
• KOMPJUTORKA SIMULACIJA

20
Analogni i homologni organi (1) Ili Teorijska
morfologija

• Analogni organi neovisno o podrijetlu, organi
  imaju istu funkciju zbog slicnog nacina života,
  ili slicno nacina kretanja, ili slicne prehrane
  npr. krila ptica i insekata
• Homologni organi Zajednicko podrijetlo uvjetuje
  slicnost pojedinih organa.

21
(No Transcript)
22
Analogni i homologni organi (2) ili Teorijska
morfologija

• Pitanje da li svi što može postojati i postoji?
  Odredeni se oblici ponavljaju torpedni oblik
  tijela riba, gmazova i sisavaca
• KONVERGENCIJA

23
Kako se to radi?

• Definirati prilagodbu koju analiziramo,
  prepoznati sve organizme koji imaju tu osobinu
  ili prilagodbu.
• Provesti filogenetsku analizu da bi otkrili kako
  je nastala osobina odnosno prilagodba.
• ? Teorijska ili tradicionalna Morfologija

24

• Ispitati da li je osobina strukturalna ili
  inženjerijska tvorevina Predložiti hipotezu koja
  ce objasniti kako je struktura nekada
  funkcionirala METODA PARADIGME - Fizikalni ili
  matematicki modeli ili KOMPJUTORSKA SIMULACIJA.

25
Paradigma

• Trebamo unijeti znanstveni pristup u
  prepoznavanju analizu funkcije
• Za svaku strukturu treba odabrati i definirati
  funkciju koju ima struktura
• Za svaku funkciju osmisliti idealni model -
  paradigma

26
Slucaj puž

• Proucavamo slijedece osobine oblik kucice, oblik
  ušca, vrh, broj zavoja, ornamentaciju

27
Oblik

• Omjer mjerljivih parametara definira oblik.
• Visina gt Širina
• Širina gt
  Visina

28
Oblik ušca

• Mjesecast
• Zaobljen
• 
  Bubrežast

29
Vrh

• alt300 a150-1800 a 60-900

30
Broj zavoja

• n lt 4 n 6 10
  n gt 10

31
Ornamentacija zadnji zavoj

• glatka površina
• linije rasta
  
  rebra
• 
  rebra

32
TEORIJA PARADIGME (1)

• Promatrani parametri os namatanja, iskrivljenost
  namatanja, omjer velicine dva sukcesivna zavoja
  ili brzina rasta (W), visina zavoja ili kako brzo
  se pomice kucica po osi (T) i udaljenosti
  zavojnice od osi udaljenost od ušca (D).

33
TEORIJA PARADIGME (2)

• Matematicki model, Roentgen slika i stvarni model

34
Pretvaranje modela u realnost

• Kombinacija parametara W, T i D daje brojne
  konfiguracije, ali vecina poznatih organizama
  (recentnih i fosilnih) su u ogranicenom
  morfoprostoru!

35

• W
  D
• T

36
TEORIJA PARADIGME (4)

• Varijacije u formi glavonožaca (matematicki model)

37
Ogranicenja PARADIGME

• Panselekcionizam
• 1. Strukturalna ogranicenja
• 2. Evolucijsko nasljede
• 3. Plejotropija
• 4. Nema selekcijske prednosti
• 5. Svaka osobna nije idealno osmišljena
• 6. Korelacija izmedu strukture i funkcije nije
  dobra
• 7. Strukture imaju više funkcija

38

• Evolucijsko nasljede organizam može stvoriti
  nove anatomske osobine samo ako postoje sirove
  strukture kod predaka

39

• Plejotropija jedan gen je kriv za veliki broj
  nepovezanih fenotipskih efekata.

40

• Nema selekcijske prednosti

41

• Svaka osobna nije idealno osmišljena
• 
  pravi
• 
  
  palac
• 
  
• 
  

42
(No Transcript)
43

• Korelacija izmedu struktura i funkcija uvijek
  nije pozitivna.
• Ono što nam se cini ocitim kod funkcioniranja
  organi nije tako

44
Kompjutorska simulacija
45
Kompjutorska simulacija
46
PRILAGODBA

• Velicina organizma
• Biti velik, biti mali! Biti u prednosti ili ne?

47

• Zašto gigantizam nalazimo smo kod
• nekih grupa organizama? Puka
• slucajnost ili biomehnicki razlozi?
• Zašto kod nekih grupa organizama nikada ne
  nalazimo gigantizam?
• Evolucijom organizmi postaju sve veci ili sve
  manji? Cope-ovo pravilo
• Koliko treba vremena za razvoj velikih
  organizama?
• Što je bolje biti div ili patuljak?

48
Biomehanicki razlozi
49

• Primjena principa mehanike kod analize
  organizama.
• Istraživanja su usmjerena prema
• Cvrstoci materijala i arhitekturi
• Snazi i energiji - vilica plijen
• Kretanju - plivanje, letenje, propulzija

50
Biomehanicki razlozi
51
Zašto tako malo divova?

• Oni organizmi koji pri rastu odbacuju skelet to
  bi u slucaju gigantizma morali napraviti desetak
  puta tijekom života!
• Filtratori imaju problem sa trepetljikama koje
  zbog svoje organizacije i medusobna prožimanja ne
  mogu podržavati veliki organizam
• Mehanicki razlozi kod organizama s ljušturama
  zbog nacina gradnje skeleta

52
Vrijeme potrebno za razvoj gigantizma

• Norik Prosauropodi (Plateosurus), 5m
• Lijas Melanosaurus
• 12 m dug, 10 t

53
Vrijeme potrebno za razvoj gigantizma

• Bat Kimerid najveci dinosauri do 30 m dugi,
  80 t teški

54
Prednosti i loše strane gigantizma

• Veca sposobnost hvatanja plijena, odnosno
  bježanja predatorima
• Razmnožavanje je uspješnije (preživljavanja
  mladih jedinki)
• Povecana inteligencija
• Veca izdržljivost
• Veca raznolikost hane
• Manja smrtnost
• Duži život jedinki
• Povecana termalna inercija

55
Prednosti i loše strane gigantizma

• Specijalizacija
• Velike kolicine hrane i potreba za ocuvanjem
  specificnih uvjeta u okolišu
• Mali genetski pool

56
(No Transcript)
57
HETEROKRONIJA

• Pedomorfoza kad potomci imaju juvenilne osobine
  predaka. Potomci u poput mladih jedinki predaka
  ili neke specificne osobine nalikuju juvenilnim
  analognim osobinama predaka.
• Kod fosilnih oblika trilobiti (5 faza razvoja
  glabele)
• Kod modernih organizama Spolni dimorfizam

58
Pedomorfoza

59
Peramorfoza

• Mlada jedinka iz populacije Djece nalikuje
  odrasloj jedinki populacije predaka.
• Predak

Potomak
60
(No Transcript)
61

• Permorfoza Spolna zrelost nastupa kasno u
  ontogeniji
• 
  GLABELA

62
Spolni Dimorfizam
63
Kako znamo o spolnom dimorfizmu kod organizama
prošlosti?

• Analogija sa živucim srodnicima
• Omjer pretpostavljenih ostataka ženki spram
  mužjaka (razlike u velicini, obliku)

64
Kako znati da je postojao dimorfizam?

• Tafonomske varijacije post mortem promjene

65
Praktican rad

• Tanystropheus ostaci 4 razlicite interpretacije
  kretanja, 2 razlicita okoliša

66

• Peyer gušterolika
• kopnena životinja
• Wild kopnena
• životinja,
• uzdignuta
• vrata

67

• Kummer uzdignut
• Povijen vrat
• Tschanz nefleksibilan, horizontalni vrat
• Zakljucak blizina vode, spor i lovi iz zasjede

68

• Peters kopnena,
• uspravnog stava
• životinja

69
MORFOLOGIJA I OKOLIŠ

• Pre-Vendijska biota

70
Vendijska biota
71
Tommotijska biota
72
Kambrijska biota
73
Kambrijska biota
74
(No Transcript)
75
Paleozojska biota
76
(No Transcript)
77
(No Transcript)
78
Ramenonošci, triolobiti, graptoliti, koralji
79
(No Transcript)
80
Moderna biota
81
Vježbe 3.1.

• Archaeocatidae Rowlan-ov greben (južna Nevada),
  izdanak

82

• Nema ni analognih ni homolognih organizama
• Znanje hidrodinamike

83
Vježba 3.2.

• Pterosaurov let

84

• Nema analognih organizama
• Homologni ptice i sisavci
• Znanje aeromehanike

85
Vježba 3.3.

• Suture kod amonita

86

• Homologni organizmiili
• Živi fosili