Origins of Biodiversity: an introduction to evolutionary paleobiology

fakultatywne
nieobowiązkowe

w sali

Wyjątkowe wprowadzenie do makroewolucji i makroekologii – ich teorii i metod – z perspektywy paleobiologa. W celu zbadania wielkoskalowych wzorców ewolucji i dystrybucji różnorodności biologicznej w czasie, przestrzeni i liniach ewolucyjnych przyjmiemy podejście oparte na dociekaniach, w oparciu o najnowsze podręczniki i analizę przypadków. Ta perspektywa zostanie uzupełniona przez zajęcia praktyczne/laboratoria, podczas których studenci_tki poznają kluczowe metody analizy różnorodności biologicznej, ilościowego określania wzorców ewolucyjnych, filogenetycznych i ekologicznych oraz testowania ich potencjalnych motorów. Zdobędą także umiejętności prowadzenia pomiarów, pobierania i próbkowania materiału kopalnego oraz uwzględniania wpływu czynników stratygraficznych i tafonomicznych.

Kurs rozpocznie się wprowadzeniem do tematów makroewolucji i makroekologii oraz możliwości i ograniczeń wykorzystania zapisu kopalnego/historycznego w celu rekonstrukcji ewolucji a także wsparcia w ochronie przyrody. Dalsze zajęcia będą dotyczyć konkretnych aspektów, w których dane paleobiologiczne mogą odegrać znaczącą rolę w tych dziedzinach. Obejmują one: tempo ewolucji, trendy ewolucyjne w złożoności biologicznej , dysproporcje i rozmiary morfologiczne, skalowanie, zróżnicowanie, różnorodność biologiczną, radiację adaptatywną, masowe wymieranie, interakcje ekologiczne i paleobiologię konserwatorską. Omówione zostaną również pojęcia, takie jak: pierwsze prawo biologiczne, LUCA, eksplozja kambryjska, efekt lillipuci, gigantyzm polarny, zasada temperatury i wielkości ciała oraz inne koncepcje.

Kursowi będą towarzyszyć laboratoria (ćwiczenia), w których studenci przeprowadzą analizy w celu przetestowania głównych koncepcji wyjaśnionych w poprzednim akapicie. Analizy te będą wykonywane na rzeczywistych okazach, jak również na danych pozyskanych z literatury i baz danych. Zastosowane metody ilościowe będą obejmować: rekonstrukcję przodków („ancestral state reconstruction”) , rekonstrukcję dynamiki różnorodności (współczynników powstawania i wymierania[gatunków ]) na podstawie próbek kopalnych, analizę rozbieżności morfologicznej, oszacowanie czasu rozbieżności statystyką bayesowską , uogólnione modele liniowe, metaanalizę, analizę wielowymiarową („ordination analysis”), porównawcze metody filogenetyczne i rarefakcję. Metody laboratoryjne obejmą także tomografię komputerową, morfometrię geometryczną i eksperymentalną tafonomię.

Kurs jest wyjątkowy w porównaniu z innymi kursami, ponieważ koncentruje się na znaczeniu integracji danych kopalnych i neontologicznych w celu zrozumienia wzorców ewolucyjnych i ekologicznych w dużej skali w przestrzeni, czasie i liniach ewolucyjnych, a także ma wpływ na ochronę przyrody.

Wykłady na kursie odbędą się według poniższego harmonogramu:

1. Czym jest makroewolucja? Co to jest makroekologia? Wstęp.

2. Jak zaczęła się ewolucja? Pochodzenie.

3. Czy istnieją żywe skamieliny? Wskaźniki (Rates).

4. Czy ewolucja sprzyja zwiększaniu rozmiarów i złożoności? => Trendy ewolucyjne (rozbieżności).

5. Co spowodowało eksplozję ewolucji zwierząt w kambrze? Dywersyfikacja

6. Czy amonoidy, ramienionogi i dinozaury były ewolucyjnymi porażkami? Masowe wymierania.

7. Czy zróżnicowanie ssaków było wynikiem szczęścia? Radiacja adaptatywna i ewolucja molekularna.

8. Czy płeć sprzyjają dywersyfikacji, sukcesowi ewolucyjnemu i przetrwaniu?

9. Dlaczego wyewoluowała opieka rodzicielska? Dlaczego jest tak nierównomiernie rozłożona na drzewie życia?

10. Czy efekt lillipuci i reguła Cope’a to przeciwne strony tej samej monety? Rozmiar.

11. Dlaczego istnieje tak wiele rodzajów wróblowych i ryb płetwonogich?

12. Czy interakcje ekologiczne rosną czy maleją wraz z różnorodnością biologiczną? Bliskie interakcje.

13. Dlaczego w tropikach występuje tak wiele gatunków? Gradient różnorodności równoleżnikowej.

14. Jakie są siły napędowe różnorodności biologicznej? Czynniki abiotyczne kontra biotyczne i ich skalowanie (Czerwona Królowa kontra Nadworny Błazen).

15. Czy obecny antropogeniczny kryzys różnorodności biologicznej naprawdę kwalifikuje się jako masowe wymieranie? Paleobiologia konserwatorska.

Bromham, L., & Cardillo, M. (2019). Origins of biodiversity: an introduction to macroevolution and macroecology. Oxford University Press.

Levinton, J. S. (2001). Genetics, paleontology, and macroevolution. Cambridge University Press.

Stanley, S. M. (1998). Macroevolution: pattern and process. Johns Hopkins University Press

Po ukończeniu kursu student_ka:

Identyfikuje narzędzia niezbędne do zrozumienia praw przyrody i opisu praw przyrody oraz opisu procesów życiowych oraz podaje przykłady ich zastosowania (K_W01)

Zna podstawową terminologię wzorców ewolucyjnych i ekologicznych w dużej skali. Zna kolejność podstawowych procesów ewolucyjnych i ekologicznych. (K_W02)

Zna podstawowe metody i techniki pomiaru różnorodności oraz wzorców ewolucyjnych i ekologicznych. (K_W03)

Rozumie zasady hierarchicznej organizacji życia od cząsteczki do biosfery i posługuje się pojęciami niezbędnymi do ich zrozumienia i opisu (K_W07)

Rozumie zjawiska i procesy naturalne zachodzące na poziomie osobnika, populacji i ekosystemu (K_W09)

Zna różnorodność biologiczną na poziomie podstawowym i rozumie zjawiska i procesy naturalne ją kształtujące (K_W10)

Zna historię życia na Ziemi i opisuje mechanizmy ewolucji z uwzględnieniem ich podłoża molekularnego (K_W12)

Zna podstawowe techniki oraz techniki pomiarowe i obrazowe stosowane w badaniach paleobiologicznych (K_W15)

Zna odpowiednie metody statystyczne i techniki informacyjne do opisu zjawisk i analizy danych (K_W17)

Rozumie znaczenie biogeografii i filogenezy w zrozumieniu budowy i różnorodności świata ożywionego (K_W18)

Stosuje podstawowe metody zbierania danych ekologicznych w terenie. (K_U07)

Pracuje w grupie nad zadaniami badawczymi i poprawnie rozwiązuje dylematy związane z pracą. (K_K05)

Wykazuje umiejętność pracy w zespole i jest otwarty_a na nowe pomysły (K_K07)

Krytycznie analizuje informacje pojawiające się w mediach i w literaturze fachowej (K_K08)

Zbiera i analizuje proste obserwacje, samodzielnie lub w zespole, oraz analizuje i interpretuje wyniki w świetle ważnych teorii naukowych. (K_U01)

Potrafi posługiwać się podstawowymi metodami statystycznymi i obliczeniowymi do opisu wyników własnych analiz. (K_U02)

Posługuje się naukowymi i popularnonaukowymi tekstami biologicznymi w języku ojczystym i angielskim oraz komunikuje się w języku angielskim na poziomie B2+ (K_U03 Bi2)

Potrafi analizować uzyskane wyniki i dyskutować je w oparciu o dostępne dane literaturowe (K_U04)

Potrafi wykorzystywać zasoby komputerowe i elektroniczne do przeprowadzania analiz statystycznych oraz korzystać z Wolnego Oprogramowania (K_U05)

Potrafi przedstawić uzyskane wyniki w formie pracy pisemnej (K_U08)

Stosuje podstawowe metody statystyczne oraz algorytmy i techniki informacyjne do opisu zjawisk i analizy danych biologicznych (K_U09)

Student_ka będzie oceniany_a na podstawie egzaminu pisemnego na zakończenie kursu oraz poprzez wykonanie małego projektu badawczego i uszczegółowienie wyników w eseju w formie krótkiego komunikatu badawczego.

Wykład: egzamin pisemny

Część laboratoryjna: zaliczenie za wykonanie małego projektu badawczego i wyszczególnienie wyników w krótkim, pisemnym sprawozdaniu (komunikacie badawczym).