8-探尋古獸的演化

活動(dòng)概述名稱：古生秘境之探尋古獸的演化恐龍統(tǒng)治地球達(dá)1億多年，卻轟然消失，繼恐龍王朝之后崛起的是哺乳動(dòng)物，它們開啟了新生代的篇章。在我國山旺生物群與和政動(dòng)物群對研究古獸演化具有重要意義，本期活動(dòng)將帶領(lǐng)大家了解典型哺乳動(dòng)物的演化。主題關(guān)鍵詞山旺鹿化石鏟齒象三趾馬活動(dòng)目標(biāo)1、認(rèn)識山旺鹿化石并推演長頸鹿的進(jìn)化2、認(rèn)識鏟齒象并猜想鏟齒象的覓食方式3、認(rèn)識三趾馬并探索馬的演化歷程基本信息參與人群：古生物愛好者（以初中、高中生為主）參與人數(shù)：10—15人活動(dòng)時(shí)間：40分鐘活動(dòng)場所：演化之道展區(qū)一一演化歷程主題區(qū)裝備清單序號物品名稱數(shù)量（單位）序號物品名稱數(shù)量（單位）1書寫工具10—15套2山旺鹿化石圖片卡10—15套3成語猜題卡15—20套4馬進(jìn)化圖版1個(gè)5長頸鹿頭像圖版1個(gè)6長頸鹿模型3個(gè)7遮陽帽5—7個(gè)8假花15—20支9花盆(筐)3個(gè)10鏟齒象郵票5—6枚112014馬年郵票5—6枚探秘尋寶計(jì)劃書關(guān)鍵概念山旺鹿化石鹿是山旺哺乳動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多保存最好的化石，到目前為止，保存完整的骨架就有60余個(gè)。目前歸并為3個(gè)屬，即：柄杯鹿(Lagomeryx)、原古鹿(Palaeomeryx)和皇冠鹿(Stephanocemas)。在山旺發(fā)現(xiàn)的眾多鹿化石中，柄杯鹿的數(shù)量最多，雖然它們牙齒的構(gòu)造十分相近，但角的類型卻相去甚遠(yuǎn)。柄杯鹿是已絕滅的鹿類。雄性有角，末端分岔，但這種角是不脫落的，而且可能是終生由皮膚覆蓋的。雄性有大的劍狀上犬齒，雌性既無角也無大的上犬齒?；使诼?，角呈掌狀、成年的角具有6—8個(gè)分叉，幼年的與老年的較少，分叉從掌狀的中心部分水平分出。角干相當(dāng)長，與掌狀角的中心部分直接相接，無基節(jié)部。三角原古鹿，雄性在眼框上方有一對短粗側(cè)扁的“皮骨角”，角的前緣向后傾斜，角的頂端稍有膨大，角表面粗糙。枕部頂端向后上方延伸，末端膨大，形成“錘形”角狀突起。鏟齒象鏟齒象長期以來作為中中新世時(shí)期亞歐大陸最具有代表的標(biāo)準(zhǔn)化石，其中以亞洲的化石最為豐富。它們的主要特征是擁有延長的下頜和寬大的下門齒，形狀非常像一把鏟子，所以中文得名“鏟齒象”。鏟齒象最早出現(xiàn)在非洲和亞洲大陸早中新世的地層中，在中中新世達(dá)到鼎盛，而后又延續(xù)了幾百萬年才滅絕。鏟齒象在嵌齒象家族也算是最為奇特的一支。它們的上門齒并不發(fā)達(dá)，下頜聯(lián)合部門和門齒向前伸展變寬，形態(tài)很像一把鏟子。在曾出現(xiàn)過的所有象類中，只有鏟齒象和恐象是下門齒比上門齒發(fā)達(dá)的。它們的臼齒上面有許多凸起和豐富的褶皺。過去普遍認(rèn)為鏟齒象生活在河流、湖泊等濕地環(huán)境中，用寬闊的長鼻配合鏟狀下頜撈取水中的植物。但根據(jù)鏟齒象牙齒的磨損狀態(tài)，現(xiàn)在又有觀點(diǎn)認(rèn)為它們很可能以啃咬灌木和樹林為生，是成小群在森林和森林草原的過渡地帶生活的。然而鏟齒象的下頜聯(lián)合部比較細(xì)弱，如果用來切割樹皮很容易受傷，無法用來切割樹木。所以，比較折中的推測是鏟齒象主要以灌木、樹葉和水生植物等為食，它們利用鏟狀的下頜和長鼻互相配合來拉扯進(jìn)食。不過，人們恐怕永遠(yuǎn)也無法推測出鏟齒象生前的具體形態(tài)和生活習(xí)性，畢竟這些怪異巨獸已消失了幾百萬年。形態(tài)特殊的它們想必很難適應(yīng)新的環(huán)境，在急急上臺(tái)、接近演化頂峰后，又匆匆地謝幕了。三趾馬法國人克里斯托爾于1832年在法國的沃克盧斯第一次發(fā)現(xiàn)了三趾馬化石，他在論文中正確指出這些史前古馬每只腳有3個(gè)腳趾，頰齒上有孤立的原尖，明顯不同于現(xiàn)代馬類（真馬）。廣義的三趾馬可以用于統(tǒng)稱包括安琪馬、中華馬、恐馬等許多腳上有3個(gè)腳趾、屬種不同的史前馬類，但狹義的三趾馬僅指三趾馬屬這一個(gè)屬下的成員。三趾馬和真馬源自共同祖先一一草原古馬。草原古馬在進(jìn)化過程中逐漸分成了兩支，其中比較保守的就是三趾馬這一支系。典型的三趾馬身長多在1.5米左右，身材比較纖細(xì)。不過各種三趾馬的體型差異也很明顯，例如最小的東鄉(xiāng)三趾馬身長不到1米，最大的長鼻三趾馬身長卻可達(dá)到1.8米。多數(shù)種類的三趾馬都生活在中新世，并隨著中新世的結(jié)束而消亡，進(jìn)入上新世的不多。因?yàn)橹行率赖娜厚R雖然能吃一些草本植物，但是其中許多種類還不能適應(yīng)真正的干冷草原環(huán)境和上新世的新型植物，自然要被淘汰。在晚上新世，中國本土的寥寥可數(shù)的幾種三趾馬也相繼滅絕了，只有長鼻三趾馬生存下來。它們是三趾馬家族最后的代表，身體已經(jīng)和現(xiàn)代馬一樣大了，而且鼻骨高度退縮，說明它們有一個(gè)比較靈活的口鼻部，在進(jìn)食時(shí)能起到幫助收集食物的作用，它們在中國很多地方都延續(xù)到了早更新世，但很快就滅絕了，三趾馬家族也從此徹底消亡了。背景知識山旺生物群山旺生物化石是指產(chǎn)出在中國山東省臨胸縣山旺村硅藻土地層中的中新世化石。山旺古生物化石形成于1800萬年前，是世界罕見的在中新世保存完整、門類齊全、具有重要科學(xué)價(jià)值的地層古生物化石遺跡。已發(fā)現(xiàn)各類生物化石十幾個(gè)門類600多屬種。植物化石有真菌、苔蘚、蕨類、裸子、被子植物及藻類，以枝葉最多，多數(shù)保留原有顏色，花、果實(shí)和種子也保存得非常完美。動(dòng)物化石有昆蟲、魚、兩棲、爬行、鳥及哺乳動(dòng)物。山旺化石藏于硅藻土頁巖內(nèi)，該處的硅藻土沉積厚度約為25米，由于層薄如紙，稍加風(fēng)化即層層翹起，宛若書頁，古人形象比喻為“萬卷書”。而其中的大量古生物化石無異于萬卷書中的文字，是中國中新世遠(yuǎn)古生物世界的最好記錄。山旺化石的發(fā)現(xiàn)和研究，提供了探索中國華東北部地區(qū)中新世動(dòng)物群，古地理古氣候，以及地層對比的重要依據(jù)。和政動(dòng)物群在距今2400萬年一520萬年的中新世紀(jì)，位于中國中部的和政地區(qū)曾是亞熱帶、暖溫帶氣候環(huán)境，是遠(yuǎn)古時(shí)代各種動(dòng)物繁衍生息的樂園。和政地區(qū)產(chǎn)出的古動(dòng)物化石主要包括晚漸新世的巨犀動(dòng)物群、中中新世的鏟齒象動(dòng)物群、晚中新世的三趾馬動(dòng)物群和早更新世的真馬動(dòng)物群，尤其以三趾馬動(dòng)物群最為豐富，超過了歐洲最著名的位于希臘的皮克米和薩摩斯地點(diǎn)?；謱倥佬芯V和哺乳綱的6目70余屬種，代表化石為鏟齒象、庫斑豬、長頸鹿、和政羊、三趾馬及陸龜?shù)?，對研究中國西北地區(qū)自古近紀(jì)以來生物群的演化、分布及氣候環(huán)境變化具有重要的科學(xué)意義。哺乳動(dòng)物身體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有區(qū)別于其他類群的大腦結(jié)構(gòu)、恒溫系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，具有為后代哺乳、大多數(shù)屬于胎生、具有毛囊和汗腺等共通的外在特征。他們外型多樣，小至體長30毫米長有翅膀的凹臉蝠，大至體長33米形同魚類的藍(lán)鯨。他們有很好的環(huán)境適應(yīng)能力，分布在從海洋到高山，從熱帶到極地的廣泛區(qū)域。>有高度發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)和感官，能協(xié)調(diào)復(fù)雜的技能活動(dòng)和適應(yīng)多變的環(huán)境條件，在智力和對環(huán)境的反應(yīng)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類群；恒溫(約為25~37°C)，完善的血液循環(huán)系統(tǒng)，優(yōu)良隔熱性能的體表毛被和其他體溫調(diào)節(jié)的機(jī)制，提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，減少了對外界環(huán)境的依賴，區(qū)別于冷血?jiǎng)游?；胎生哺乳，除最原始的單孔類卵生外，都是胎生。高級種類在胚胎與子宮壁之間形成母子營養(yǎng)交換的組織(即胎盤)。母獸對仔獸進(jìn)行較長期的哺乳和撫育，從而使后代有較高的成活率，仔獸還可通過學(xué)習(xí)，獲得適應(yīng)技能；出現(xiàn)口腔咀嚼和消化，大大提高了對能量的攝取；具有在陸地上快速運(yùn)動(dòng)的能力。當(dāng)中生代末地殼運(yùn)動(dòng)加劇，環(huán)境發(fā)生重大改變時(shí)，恐龍等爬行動(dòng)物難以適應(yīng)和生存，而哺乳類則顯示了很強(qiáng)的競爭能力；哺乳動(dòng)物有很好的適應(yīng)環(huán)境的能力，以上身體特點(diǎn)都為它們的壯大發(fā)展提供了自身的優(yōu)勢。拓展馬的演化在馬的進(jìn)化歷史中，大約經(jīng)歷了如下階段：早始新世時(shí)出現(xiàn)原始的始馬，但中一晚始新世出現(xiàn)的分子已開始有所變化，表現(xiàn)在后腳的側(cè)趾退化、第3—4前臼齒出現(xiàn)臼齒化現(xiàn)象。從早漸新世開始，馬變得和牧羊犬一般大，出現(xiàn)了三趾著地，除第一前臼齒外，其余前臼齒均已臼齒化，脊齒型開始出現(xiàn)，但上外脊為W形。這時(shí)的馬仍為食嫩葉的森林型動(dòng)物，具有三個(gè)腳趾的前后腳有利于在松軟的地面行走。從中新世以后，這一類群的有些后裔變得個(gè)體很大，但結(jié)構(gòu)仍是三趾附肢和低冠頰齒，例如安琪馬。（3）中新世出現(xiàn)副馬，標(biāo)志著由森林型向開闊草原型轉(zhuǎn)化，其進(jìn)步特性表現(xiàn)如下：齒隙增大、臼齒變長、臉部變長、眼眶位移到頭顱的后半部、后眼眶部分封閉、牙齒表面開始出現(xiàn)石灰質(zhì)積淀、奔跑時(shí)側(cè)趾已不再著地；但臼齒仍較低冠。而稍后出現(xiàn)的草原古馬卻較為高冠、牙齒表面有更多積淀物，與現(xiàn)代馬更為接近；從副馬到草原古馬的轉(zhuǎn)化，標(biāo)志著具有復(fù)雜趾退化，中趾加強(qiáng)，末端肢節(jié)骨變大；（4）背部伸直；（5）門齒變寬，犬齒退化；（6）前臼齒臼齒化；（7）頰齒冠面結(jié)構(gòu)由齒尖型演化為復(fù)雜的脊型齒，齒冠變高、琺瑯質(zhì)褶皺復(fù)雜化；（8）下頜骨和上頜骨變深以容納高冠的頰齒；（9）眼眶前的臉部加長，門齒與頰齒之間的齒隙變長；（10）后眼眶逐漸封閉，從草原古馬開始，后眼眶已完全封閉；（11）頭和頸變長；（12）腦增大，并復(fù)雜化；（13）自草原古馬之后，頰齒逐漸向前部移動(dòng)，從而使整個(gè)頰齒都位于眼眶之前；（14）由森林型演化為草原型?？傊?，在馬的進(jìn)化過程中，最主要的變化在體型的增大、頰齒的高冠和復(fù)雜化、肢骨的加長單趾化及大腦的增大和復(fù)雜化幾方面。（15）（16）（17）（18）（19）（20）（21）（22）（23）（24）（25）（26）（27）核心問題1、2、山旺生物群中有哪些典型的鹿化石？與現(xiàn)生鹿有什么關(guān)系?3、猜想鏟齒象是如何覓食的？4、馬在進(jìn)化過程中發(fā)生了哪些變化？教師準(zhǔn)備準(zhǔn)備不同顏色的即時(shí)貼，隨機(jī)將大家分為三組猜題目卡片、馬進(jìn)化圖文版、長頸鹿圖版及模型安全須知無線上報(bào)名在有限時(shí)間內(nèi)正確回答所提出的問題，方可入選參加活動(dòng)。任務(wù)前瞻1、觀看紀(jì)錄片《與古獸同行》1—6集2、2、紀(jì)錄片《鏟齒象》探秘尋寶1.預(yù)熱活動(dòng)站長帶領(lǐng)大家來到“古獸生境”展區(qū)，找一位參與者閱讀前言介紹。哺乳動(dòng)物早在三疊紀(jì)便登上了演化的舞臺(tái)，但在中生代，它們只能生活在恐龍的陰影下，恐龍大滅絕為哺乳動(dòng)物的繁盛提供了機(jī)會(huì)，通過適應(yīng)輻射，食蟲類、嚙齒類、奇蹄類、偶蹄類、食肉類和原始靈長類等哺乳動(dòng)物主要類群紛紛出現(xiàn)。隨著全球氣候的不斷變化和隨之引發(fā)的生境演替，哺乳動(dòng)物群落也不斷更替與發(fā)展。在世界各地出土的哺乳動(dòng)物化石，是我們再現(xiàn)古氣候和古生境的重要依據(jù)。站長介紹：哺乳動(dòng)物大量出現(xiàn)，開啟了地球生命的新篇章，直到現(xiàn)在哺乳動(dòng)物仍在地球上大量分布，古獸與現(xiàn)生動(dòng)物的演化是怎樣的，我們選取一些典型物種做一下探索。1、山旺鹿化石

站長介紹：鹿是山旺哺乳動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多保存最好的化石，到目前為止，保存完整的骨架有60多個(gè)，大致歸位3個(gè)屬：柄杯鹿(Lagomeryx)、原古鹿(Palaeomeryx)和皇冠鹿(Stephanocemas)。它們角的類型各異，現(xiàn)在發(fā)給大家每人三張這三種鹿的復(fù)原圖卡片(無名稱)，大家對照圖片在展區(qū)中觀察，找到所對應(yīng)的化石，比對后將卡片插在學(xué)習(xí)單上。學(xué)習(xí)單上只有鹿化石的名稱，將復(fù)原圖與其對應(yīng)。柄杯鹿頭部復(fù)原圖皇冠鹿頭部復(fù)原圖三角原古鹿復(fù)原圖6—8分鐘，站長召集大家，公布正確答案，并簡單介紹一下這三種鹿柄杯鹿是已絕滅的鹿類。雄性有角，末端分岔，但這種角是不脫落的，而且可能是終生由皮膚覆蓋的。雄性有大的上犬齒，雌性既無角也無大的上犬齒?；使诼梗浅收茽?、成年的角具有6—8個(gè)分叉，幼年的與老年的較少，分叉從掌狀的中心部分水平分出。角干相當(dāng)長，與掌狀角的中心部分直接相接，無基節(jié)部。

三角原古鹿，雄性在眼框上方有一對短粗側(cè)扁的“皮骨角”，角的前緣向后傾斜，角的頂端稍有膨大，角表面粗糙。枕部頂端向后上方延伸，末端膨大，形成“錘形”角狀突起。三角原古鹿，雄性在眼框上方有一對短粗側(cè)扁的“皮骨角”，角的前緣向后傾斜，角的頂端稍有膨大，角表面粗糙。枕部頂端向后上方延伸，末端膨大，形成“錘形”角狀突起。站長提問：這三種鹿中，有一種是早期長頸鹿的祖先，請大家猜想一下是哪一種？為什么？站長取出長頸鹿的圖片，參照總結(jié)：長頸鹿雌雄頭頂均生有一對外包皮膚和茸毛的小短角，底色淺棕，終生不會(huì)脫掉。這和其他的鹿角有所不同，科學(xué)研究表明，三角原古鹿角的著生位置、表面形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及與骨頭的關(guān)系等都與現(xiàn)生長頸鹿完全一致。模型鏈接/item.htm?spm=a230r.1.14.11.SevI29&id=16132373492&adid=&amid=&cmid=140105335569ed55e27b&pmid=&abbucket=15長頸鹿的牙齒為原始的低冠類型，不能以草為主食，只能以樹葉為主食，當(dāng)食物與空間不足時(shí)，一些脖子長的可以吃到高處的樹葉而在競爭中生存下來?？刂崎L脖子的基因在種群基因中的比例增大，交配而生的長脖子的概率增大，使長脖子的物種越來越多。模型鏈接3、鏟齒象的覓食方式站長帶領(lǐng)大家來到鏟齒象動(dòng)物群，請大家觀察鏟齒象頭骨化石，并簡單介紹：鏟齒象長期以來作為中中新世時(shí)期亞歐大陸最具有代表的標(biāo)準(zhǔn)化石，其中以亞洲的化石最為豐富。它們的主要特征是擁有延長的下頜和寬大的下門齒，形狀非常像一把鏟子，所以中文得名“鏟齒象”。請大家觀察鏟齒象的鼻骨，鼻骨強(qiáng)烈向后縮，形成很大的空腔，推測空腔內(nèi)有發(fā)達(dá)的肌肉。如果需要發(fā)達(dá)的肌肉，也說明鼻子非常靈活，基本與現(xiàn)代象鼻子功能接近。那么問題來了，較長的鼻子和鏟形下頜是如何配合覓食的？下面要玩一個(gè)小游戲，模擬鏟齒象覓食。請按照之前的分組站好，每組4—5人，每人一個(gè)遮陽帽，反帶在脖子上，模擬鏟齒象的下頜，一只手舉在頭頂，模擬鏟齒象的鼻子。每組遠(yuǎn)處15米有一盆花作為食物，每人跑去取一支花再跑回原地。首先請帶好遮陽帽，一只手揪耳朵，一只手作為象鼻指地，彎腰轉(zhuǎn)3圈。轉(zhuǎn)好圈后開始朝花盆跑去，用剛才指地的手模擬象鼻取一支花，放在遮陽帽里。再跑回來到出發(fā)地，下一名組員開始轉(zhuǎn)圈，流程如上。按照人數(shù)每組擺放相同數(shù)量的花朵，參加過的人可以重復(fù)參加，每人至少參與一次。把全部花朵取回用時(shí)最少的組獲勝。http：///item.htm?spm=a230r.1.14.55.TPEHTp&id=39027703600&ns=1&abbucket=15#detail遮陽帽購買鏈接站長總結(jié):從挖掘現(xiàn)場的地質(zhì)來看，有水流沖刷的痕跡，科學(xué)家普遍認(rèn)為鏟齒象生活在河流、湖泊等濕地環(huán)境，撈取水中植物為生。請大家觀察鏟齒象的下頜牙齒，磨損比較嚴(yán)重，再配合較長的鼻子，推測鏟齒象是用鼻子抓住植物，再利用鏟齒將其切割來覓食的。所以剛才我們進(jìn)行的游戲，是用手模擬鼻子，結(jié)合道具，模擬鏟齒象的覓食方式。為獲勝的小組每人發(fā)一枚鏟齒象的郵票http：///item.htm?spm=a230r.ebpK0&id=9746235143&ns=1&abbucket=15#detail郵票鏈接4、馬的演化站長組織大家進(jìn)行猜成語比賽，每組派三位同學(xué)參加，兩個(gè)人比劃一個(gè)人猜。站長將成語卡片發(fā)給比劃的同學(xué)，只有他們二人能看到卡片上的成語。所有的成語都帶有“馬”字，葡分鐘內(nèi)猜出成語數(shù)最多的小組獲勝。（可以用肢體動(dòng)作、簡單語言，不能出現(xiàn)成語中的字）成語如下：牛頭馬面、高頭大馬、萬馬奔騰、伯樂相馬、龍馬精神、快馬加鞭、走馬觀花、老馬識途、馬踏飛燕、汗馬功勞、懸崖勒馬、人仰馬翻、指鹿為馬、塞翁失馬、青梅竹馬、金戈鐵馬游戲結(jié)束，為獲勝小組頒發(fā)小禮品一一2014年馬郵票（帶熒光）/item.htm?spm=a230r.1.14.33.NEwa09&id=36879594561&ns=1&abbucket=15&u=kikhipi37e5#detail站長提示大家，請大家想一下成語都中提到了馬的哪些部位，什么特點(diǎn)？（大家暢所欲言）牛頭馬面一一馬臉長高頭大馬一一馬較高快馬加鞭一一馬跑得快、馬的蹄子伯樂相馬一一馬的牙齒站長先帶領(lǐng)大家觀看三趾馬動(dòng)物群，介紹三趾馬典型的三趾馬身長1.5米左右，身材比較纖細(xì)。多數(shù)種類的三趾馬都生活在中新世，隨著中新世的結(jié)束而消亡。其實(shí)三趾馬和真馬源自共同的祖先一一草原古馬，請大家看一下馬的演化圖，經(jīng)歷了幾個(gè)關(guān)鍵的階段一一始祖馬、漸新馬、草原古馬、上新馬、真馬。三趾馬是馬演化的旁支。繼續(xù)剛才我們說到的馬進(jìn)化的具體部位，可以對照這張圖，站長從推車中取出圖版做介紹，并請大家在聽的過程中完成學(xué)習(xí)單的題目。——馬的腳趾多趾變?yōu)閱沃?，柔軟肉墊消失，代以堅(jiān)硬的趾甲。始祖馬前四后三的腳趾幫助它在柔軟而并不平坦的灌木叢中行走跳躍。上新世以來，氣候寒冷干燥，形成草原，土地堅(jiān)硬，隱蔽性低，因此需要強(qiáng)有力的單蹄來快速奔逃。也是在此時(shí)，三趾馬被淘汰了?！R的牙齒由于食物變化，臼齒的牙冠由低變高，白堊質(zhì)形成。柔軟的白堊質(zhì)填充在堅(jiān)硬的琺瑯質(zhì)和象牙質(zhì)內(nèi)部，就像石磨上的凹凸紋，齒面越來越復(fù)雜，可以有效地磨碎堅(jiān)硬和韌性