Biologia - Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18.
Na podstawie licznych podobieństw w budowie anatomicznej już w latach 70. XX wieku odkryto, że ptaki (Aves) nie stanowią grupy zupełnie oddzielnej od gadów, ale wywodzą się z kopalnych dinozaurów (Dinosauria). Najbliższym współczesnym krewnym ptaków jest rząd krokodyli (Crocodilia), obejmujący m.in. krokodyle i aligatory. Ze względu na wspólne pochodzenie ptaki, dinozaury i krokodyle łączy się w jedną grupę nazywaną gadami naczelnymi lub archozaurami (Archosauria).
Dużo większym wyzwaniem dla naukowców było określenie relacji pokrewieństwa żółwi (Testudines) wobec pozostałych gadów. Badania anatomiczne dawały sprzeczne wyniki i dopiero na podstawie sekwencjonowania gadzich genomów wykazano bezspornie, że żółwie są bliżej spokrewnione z gadami naczelnymi niż z jaszczurkami i wężami, ujmowanymi razem jako łuskonośne (Squamata).
Spośród współczesnych gadów jedynie ptaki są zwierzętami stałocieplnymi. Na podstawie badań histologicznych kopalnych kości uważa się jednak, że podwyższonym tempem metabolizmu cechowały się już ostatni wspólny przodek archozaurów oraz wymarłe dinozaury. Na podstawie tych odkryć sformułowano hipotezę, że wspólny przodek współczesnych krokodyli utracił stałocieplność, a współczesne krokodyle są zwierzętami wtórnie zmiennocieplnymi, co najprawdopodobniej wynika z przejścia tych zwierząt do ziemno-wodnego trybu życia i ma związek ze stosunkowo mało aktywnym polowaniem z zasadzki.
Jednym z dowodów potwierdzających pochodzenie krokodyli od zwierząt stałocieplnych jest zachowana pełna przegroda międzykomorowa. Wśród współczesnych archozaurów także ptaki mają w sercu pełną przegrodę międzykomorową. Badania porównawcze doprowadziły badaczy do wniosku, że taką budowę serca miały także wymarłe dinozaury oraz ostatni wspólny przodek archozaurów.
L.J. Legendre i in. Palaeohistological Evidence for Ancestral High Metabolic Rate in Archosaurs, „Systematic Biology” 65(6), 2016.
18.1. (0–1)
Wyjaśnij, jakie znaczenie dla utrzymywania względnie stałej, wysokiej temperatury ciała ptaków ma występowanie w ich sercu pełnej przegrody między komorami. W odpowiedzi uwzględnij natlenowanie krwi oraz tempo metabolizmu.
18.2. (0–3)
Poniższy rysunek przedstawia niekompletne drzewo filogenetyczne obrazujące relacje pokrewieństwa między gadami a ptakami.
- Na podstawie tekstu określ pokrewieństwo między grupami gadów – dorysuj brakujące gałęzie powyższego drzewa filogenetycznego tak, aby drzewo przedstawiało w poprawny sposób relacje pokrewieństwa między taksonami.
- Zaznacz na powyższym drzewie filogenetycznym ostatniego wspólnego przodka archozaurów – otocz kółkiem odpowiedni węzeł.
- Zaznacz na powyższym drzewie filogenetycznym moment, w którym – według przedstawionej w tekście hipotezy – doszło do utraty stałocieplności – zapisz znak X nad odpowiednią gałęzią.
Rozwiązanie
18.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające 1) brak mieszania się w sercu krwi
natlenowanej z odtlenowaną i większą ilość tlenu dostarczanego do komórek
organizmu oraz 2) tego efekt – wysokie tempo metabolizmu w komórkach
i uwalnianie dużych ilości ciepła.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Pełna przegroda w sercu sprawia, że nie miesza się krew natlenowana z odtlenowaną, a przez to jest większa efektywność dostarczania tlenu do tkanek. Duża ilość tlenu docierającego do komórek ciała umożliwia wytworzenie dużej ilości ciepła na drodze oddychania tlenowego.
- Dzięki występowaniu pełnej przegrody w sercu krew natlenowana nie miesza się z odtlenowaną, dlatego tlen wydajnie transportowany jest do komórek w organizmie, gdzie zapewnia wysokie tempo metabolizmu i oddawania dużej ilości ciepła.
18.2. (0–3)
Zasady oceniania
3 pkt – za narysowanie poprawnej topologii drzewa filogenetycznego z zaznaczonym
ostatnim wspólnym przodkiem archozaurów oraz ze wskazanym momentem,
w którym doszło do utraty stałocieplności.
2 pkt – za narysowanie poprawnej topologii drzewa filogenetycznego z zaznaczonym
ostatnim wspólnym przodkiem archozaurów albo ze wskazanym momentem,
w którym doszło do utraty stałocieplności.
1 pkt – za narysowanie poprawnej topologii drzewa filogenetycznego.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Przykład 1.
Przykład 2.
