860 likes | 1.11k Views
Prilagodbena morfologija ili Funkcionalna morfologija. Ili zašto baš tako izgledamo? Ili kako znamo kako su strukture geološke prošlosti funkcionirale?. Biomehanički razlozi. Iz fosila rekonstruirati organ/organizam i funkcioniranje u ekosistemu je ZADATAK Funkcionalne morfologije. Kako
E N D
Prilagodbena morfologija ili Funkcionalna morfologija Ili zašto baš tako izgledamo? Ili kako znamo kako su strukture geološke prošlosti funkcionirale?
Iz fosila rekonstruirati organ/organizam i funkcioniranje u ekosistemu je ZADATAK Funkcionalne morfologije.
Kako smo na temelju ostataka prepoznali nepoznati organizam
Autoekologija: proučava odnose pojedinog organizma prema okolišu. Orijentirana je na oblik i rast organizma i odnos morfologije prema staništu i načinu života. • Prilagodba: skladnost organizma prema okolišu
Ciljevi autoekologije • Definirati funkciju određene anatomske forme • Kako su organizmi postigli svoj oblik. • Faze: (1) božanska sreća (2) B. G. Cuvier
(3) C. Darwin • Prilagodba sklad organizma i okoliša u kojem živi ili spremnost organizma da živi u okolišu!
Faktori koji utječu na morfologiju • Oblik organizma ovisi o: (1) genomu; (2) razvoju (načinu rasta) (3)
Strategije rasta • Rubna priraštanja: stariji se stadiji rasta sačuvaju: linije prirasta
Priraštanja: novi se dijelovi nadograđuju na vanjski, postojeći skelet
Serijska dodavanja • Kolonijski organizmi: dijelovi koji se repliciraju kompatibilni su s drugim dijelovima organizma
Presvlačenje • Svaka faza rasta znači dodavanje novih dijelova skeleta, dozvoljava radikalnu promjenu oblika
Stalna mijenjanja • Kosti mijenjaju oblik tijekom rasta.
Faktori koji utječu na morfologiju • (3)cfunkcioniranju u okolišu i (4) ponašanju organizma.
POSTUPAK (Koraci) PRI ISTRAŽIVANJU: • Opisivanje struktura, odnos struktura međusobno i prema okolišu • Definiranje funkcionalnih i mehaničkih odnosa u strukturama. • Veza između morfologije – performancije i spremnosti
METODE istraživanja: • ANALOGNI I HOMOLOGNI ORGANI • PARADIGMA • EKSPERIMENTALNA PALEOAUTOEKOLOGIJA • KOMPJUTORKA SIMULACIJA
Analogni i homologni organi (1) Ili Teorijska morfologija • Analogni organi: neovisno o podrijetlu, organi imaju istu funkciju zbog sličnog načina života, ili slično načina kretanja, ili slične prehrane… npr. krila ptica i insekata • Homologni organi: Zajedničko podrijetlo uvjetuje sličnost pojedinih organa.
Analogni i homologni organi (2) ili Teorijska morfologija • Pitanje: da li svi što može postojati i postoji? Određeni se oblici ponavljaju: torpedni oblik tijela riba, gmazova i sisavaca KONVERGENCIJA
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
Ispitati da li je osobina strukturalna ili inženjerijska tvorevina: Predložiti hipotezu koja će objasniti kako je struktura nekada funkcionirala: METODA PARADIGME - Fizikalni ili matematički modeli ili KOMPJUTORSKA SIMULACIJA.
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
Slučaj: puž • Proučavamo slijedeće osobine: oblik kućice, oblik ušća, vrh, broj zavoja, ornamentaciju
Oblik • Omjer mjerljivih parametara definira oblik. Visina > Širina Širina> Visina
Oblik ušća Mjesečast Zaobljen Bubrežast
Vrh • α<300α=150-1800α= 60-900
Broj zavoja n < 4 n = 6 – 10 n > 10
Ornamentacija: zadnji zavoj glatka površina linije rasta rebra rebra
TEORIJA PARADIGME (1) • Promatrani parametri: os namatanja, iskrivljenost namatanja, omjer veličine dva sukcesivna zavoja ili brzina rasta (W), visina zavoja ili kako brzo se pomiće kućica po osi (T) i udaljenosti zavojnice od osi udaljenost od ušća (D).
TEORIJA PARADIGME (2) • Matematički model, Roentgen slika i stvarni model
Pretvaranje modela u realnost Kombinacija parametara W, T i D = daje brojne konfiguracije, ali većina poznatih organizama (recentnih i fosilnih) su u ograničenom morfoprostoru!
WD T
TEORIJA PARADIGME (4) • Varijacije u formi glavonožaca (matematički model)
Ograničenja: PARADIGME • Panselekcionizam 1. Strukturalna ograničenja 2. Evolucijsko nasljeđe 3. Plejotropija 4. Nema selekcijske prednosti 5. Svaka osobna nije idealno osmišljena 6. Korelacija između strukture i funkcije nije dobra 7. Strukture imaju više funkcija
Evolucijsko nasljeđe: organizam može stvoriti nove anatomske osobine samo ako postoje “sirove strukture” kod predaka
Plejotropija: jedan gen je kriv za veliki broj nepovezanih fenotipskih efekata.
Svaka osobna nije idealno osmišljena pravi palac
Korelacija između struktura i funkcija uvijek nije pozitivna. Ono što nam se čini očitim kod funkcioniranja organi nije tako:
PRILAGODBA • Veličina organizma: • Biti velik, biti mali! Biti u prednosti ili ne?
Zašto gigantizam nalazimo smo kod nekih grupa organizama? Puka slučajnost ili biomehnički razlozi? • Zašto kod nekih grupa organizama nikada ne nalazimo gigantizam? • Evolucijom organizmi postaju sve veći ili sve manji? Cope-ovo pravilo • Koliko treba vremena za razvoj velikih organizama? • Što je bolje biti div ili patuljak?
Primjena principa mehanike kod analize organizama. • Istraživanja su usmjerena prema: • Čvrstoći materijala i arhitekturi • Snazi i energiji - vilica: plijen • Kretanju - plivanje, letenje, propulzija