8-探寻古兽的演化

活动概述名称：古生秘境之探寻古兽的演化恐龙统治地球达1亿多年，却轰然消失，继恐龙王朝之后崛起的是哺乳动物，它们开启了新生代的篇章。在我国山旺生物群与和政动物群对研究古兽演化具有重要意义，本期活动将带领大家了解典型哺乳动物的演化。主题关键词山旺鹿化石铲齿象三趾马活动目标1、认识山旺鹿化石并推演长颈鹿的进化2、认识铲齿象并猜想铲齿象的觅食方式3、认识三趾马并探索马的演化历程基本信息参与人群：古生物爱好者（以初中、高中生为主）参与人数：10—15人活动时间：40分钟活动场所：演化之道展区一一演化历程主题区装备清单序号物品名称数量（单位）序号物品名称数量（单位）1书写工具10—15套2山旺鹿化石图片卡10—15套3成语猜题卡15—20套4马进化图版1个5长颈鹿头像图版1个6长颈鹿模型3个7遮阳帽5—7个8假花15—20支9花盆(筐)3个10铲齿象邮票5—6枚112014马年邮票5—6枚探秘寻宝计划书关键概念山旺鹿化石鹿是山旺哺乳动物群中发现数量最多保存最好的化石，到目前为止，保存完整的骨架就有60余个。目前归并为3个属，即：柄杯鹿(Lagomeryx)、原古鹿(Palaeomeryx)和皇冠鹿(Stephanocemas)。在山旺发现的众多鹿化石中，柄杯鹿的数量最多，虽然它们牙齿的构造十分相近，但角的类型却相去甚远。柄杯鹿是已绝灭的鹿类。雄性有角，末端分岔，但这种角是不脱落的，而且可能是终生由皮肤覆盖的。雄性有大的剑状上犬齿，雌性既无角也无大的上犬齿。皇冠鹿，角呈掌状、成年的角具有6—8个分叉，幼年的与老年的较少，分叉从掌状的中心部分水平分出。角干相当长，与掌状角的中心部分直接相接，无基节部。三角原古鹿，雄性在眼框上方有一对短粗侧扁的“皮骨角”，角的前缘向后倾斜，角的顶端稍有膨大，角表面粗糙。枕部顶端向后上方延伸，末端膨大，形成“锤形”角状突起。铲齿象铲齿象长期以来作为中中新世时期亚欧大陆最具有代表的标准化石，其中以亚洲的化石最为丰富。它们的主要特征是拥有延长的下颌和宽大的下门齿，形状非常像一把铲子，所以中文得名“铲齿象”。铲齿象最早出现在非洲和亚洲大陆早中新世的地层中，在中中新世达到鼎盛，而后又延续了几百万年才灭绝。铲齿象在嵌齿象家族也算是最为奇特的一支。它们的上门齿并不发达，下颌联合部门和门齿向前伸展变宽，形态很像一把铲子。在曾出现过的所有象类中，只有铲齿象和恐象是下门齿比上门齿发达的。它们的臼齿上面有许多凸起和丰富的褶皱。过去普遍认为铲齿象生活在河流、湖泊等湿地环境中，用宽阔的长鼻配合铲状下颌捞取水中的植物。但根据铲齿象牙齿的磨损状态，现在又有观点认为它们很可能以啃咬灌木和树林为生，是成小群在森林和森林草原的过渡地带生活的。然而铲齿象的下颌联合部比较细弱，如果用来切割树皮很容易受伤，无法用来切割树木。所以，比较折中的推测是铲齿象主要以灌木、树叶和水生植物等为食，它们利用铲状的下颌和长鼻互相配合来拉扯进食。不过，人们恐怕永远也无法推测出铲齿象生前的具体形态和生活习性，毕竟这些怪异巨兽已消失了几百万年。形态特殊的它们想必很难适应新的环境，在急急上台、接近演化顶峰后，又匆匆地谢幕了。三趾马法国人克里斯托尔于1832年在法国的沃克卢斯第一次发现了三趾马化石，他在论文中正确指出这些史前古马每只脚有3个脚趾，颊齿上有孤立的原尖，明显不同于现代马类（真马）。广义的三趾马可以用于统称包括安琪马、中华马、恐马等许多脚上有3个脚趾、属种不同的史前马类，但狭义的三趾马仅指三趾马属这一个属下的成员。三趾马和真马源自共同祖先一一草原古马。草原古马在进化过程中逐渐分成了两支，其中比较保守的就是三趾马这一支系。典型的三趾马身长多在1.5米左右，身材比较纤细。不过各种三趾马的体型差异也很明显，例如最小的东乡三趾马身长不到1米，最大的长鼻三趾马身长却可达到1.8米。多数种类的三趾马都生活在中新世，并随着中新世的结束而消亡，进入上新世的不多。因为中新世的三趾马虽然能吃一些草本植物，但是其中许多种类还不能适应真正的干冷草原环境和上新世的新型植物，自然要被淘汰。在晚上新世，中国本土的寥寥可数的几种三趾马也相继灭绝了，只有长鼻三趾马生存下来。它们是三趾马家族最后的代表，身体已经和现代马一样大了，而且鼻骨高度退缩，说明它们有一个比较灵活的口鼻部，在进食时能起到帮助收集食物的作用，它们在中国很多地方都延续到了早更新世，但很快就灭绝了，三趾马家族也从此彻底消亡了。背景知识山旺生物群山旺生物化石是指产出在中国山东省临胸县山旺村硅藻土地层中的中新世化石。山旺古生物化石形成于1800万年前，是世界罕见的在中新世保存完整、门类齐全、具有重要科学价值的地层古生物化石遗迹。已发现各类生物化石十几个门类600多属种。植物化石有真菌、苔藓、蕨类、裸子、被子植物及藻类，以枝叶最多，多数保留原有颜色，花、果实和种子也保存得非常完美。动物化石有昆虫、鱼、两栖、爬行、鸟及哺乳动物。山旺化石藏于硅藻土页岩内，该处的硅藻土沉积厚度约为25米，由于层薄如纸，稍加风化即层层翘起，宛若书页，古人形象比喻为“万卷书”。而其中的大量古生物化石无异于万卷书中的文字，是中国中新世远古生物世界的最好记录。山旺化石的发现和研究，提供了探索中国华东北部地区中新世动物群，古地理古气候，以及地层对比的重要依据。和政动物群在距今2400万年一520万年的中新世纪，位于中国中部的和政地区曾是亚热带、暖温带气候环境，是远古时代各种动物繁衍生息的乐园。和政地区产出的古动物化石主要包括晚渐新世的巨犀动物群、中中新世的铲齿象动物群、晚中新世的三趾马动物群和早更新世的真马动物群，尤其以三趾马动物群最为丰富，超过了欧洲最著名的位于希腊的皮克米和萨摩斯地点。化石分属爬行纲和哺乳纲的6目70余属种，代表化石为铲齿象、库斑猪、长颈鹿、和政羊、三趾马及陆龟等，对研究中国西北地区自古近纪以来生物群的演化、分布及气候环境变化具有重要的科学意义。哺乳动物身体结构复杂，有区别于其他类群的大脑结构、恒温系统和循环系统，具有为后代哺乳、大多数属于胎生、具有毛囊和汗腺等共通的外在特征。他们外型多样，小至体长30毫米长有翅膀的凹脸蝠，大至体长33米形同鱼类的蓝鲸。他们有很好的环境适应能力，分布在从海洋到高山，从热带到极地的广泛区域。>有高度发达的神经系统和感官，能协调复杂的技能活动和适应多变的环境条件，在智力和对环境的反应上远远超过其他类群；恒温(约为25~37°C)，完善的血液循环系统，优良隔热性能的体表毛被和其他体温调节的机制，提供了稳定的内环境，减少了对外界环境的依赖，区别于冷血动物；胎生哺乳，除最原始的单孔类卵生外，都是胎生。高级种类在胚胎与子宫壁之间形成母子营养交换的组织(即胎盘)。母兽对仔兽进行较长期的哺乳和抚育，从而使后代有较高的成活率，仔兽还可通过学习，获得适应技能；出现口腔咀嚼和消化，大大提高了对能量的摄取；具有在陆地上快速运动的能力。当中生代末地壳运动加剧，环境发生重大改变时，恐龙等爬行动物难以适应和生存，而哺乳类则显示了很强的竞争能力；哺乳动物有很好的适应环境的能力，以上身体特点都为它们的壮大发展提供了自身的优势。拓展马的演化在马的进化历史中，大约经历了如下阶段：早始新世时出现原始的始马，但中一晚始新世出现的分子已开始有所变化，表现在后脚的侧趾退化、第3—4前臼齿出现臼齿化现象。从早渐新世开始，马变得和牧羊犬一般大，出现了三趾着地，除第一前臼齿外，其余前臼齿均已臼齿化，脊齿型开始出现，但上外脊为W形。这时的马仍为食嫩叶的森林型动物，具有三个脚趾的前后脚有利于在松软的地面行走。从中新世以后，这一类群的有些后裔变得个体很大，但结构仍是三趾附肢和低冠颊齿，例如安琪马。（3）中新世出现副马，标志着由森林型向开阔草原型转化，其进步特性表现如下：齿隙增大、臼齿变长、脸部变长、眼眶位移到头颅的后半部、后眼眶部分封闭、牙齿表面开始出现石灰质积淀、奔跑时侧趾已不再着地；但臼齿仍较低冠。而稍后出现的草原古马却较为高冠、牙齿表面有更多积淀物，与现代马更为接近；从副马到草原古马的转化，标志着具有复杂趾退化，中趾加强，末端肢节骨变大；（4）背部伸直；（5）门齿变宽，犬齿退化；（6）前臼齿臼齿化；（7）颊齿冠面结构由齿尖型演化为复杂的脊型齿，齿冠变高、珐琅质褶皱复杂化；（8）下颌骨和上颌骨变深以容纳高冠的颊齿；（9）眼眶前的脸部加长，门齿与颊齿之间的齿隙变长；（10）后眼眶逐渐封闭，从草原古马开始，后眼眶已完全封闭；（11）头和颈变长；（12）脑增大，并复杂化；（13）自草原古马之后，颊齿逐渐向前部移动，从而使整个颊齿都位于眼眶之前；（14）由森林型演化为草原型。总之，在马的进化过程中，最主要的变化在体型的增大、颊齿的高冠和复杂化、肢骨的加长单趾化及大脑的增大和复杂化几方面。（15）（16）（17）（18）（19）（20）（21）（22）（23）（24）（25）（26）（27）核心问题1、2、山旺生物群中有哪些典型的鹿化石？与现生鹿有什么关系?3、猜想铲齿象是如何觅食的？4、马在进化过程中发生了哪些变化？教师准备准备不同颜色的即时贴，随机将大家分为三组猜题目卡片、马进化图文版、长颈鹿图版及模型安全须知无线上报名在有限时间内正确回答所提出的问题，方可入选参加活动。任务前瞻1、观看纪录片《与古兽同行》1—6集2、2、纪录片《铲齿象》探秘寻宝1.预热活动站长带领大家来到“古兽生境”展区，找一位参与者阅读前言介绍。哺乳动物早在三叠纪便登上了演化的舞台，但在中生代，它们只能生活在恐龙的阴影下，恐龙大灭绝为哺乳动物的繁盛提供了机会，通过适应辐射，食虫类、啮齿类、奇蹄类、偶蹄类、食肉类和原始灵长类等哺乳动物主要类群纷纷出现。随着全球气候的不断变化和随之引发的生境演替，哺乳动物群落也不断更替与发展。在世界各地出土的哺乳动物化石，是我们再现古气候和古生境的重要依据。站长介绍：哺乳动物大量出现，开启了地球生命的新篇章，直到现在哺乳动物仍在地球上大量分布，古兽与现生动物的演化是怎样的，我们选取一些典型物种做一下探索。1、山旺鹿化石

站长介绍：鹿是山旺哺乳动物群中发现数量最多保存最好的化石，到目前为止，保存完整的骨架有60多个，大致归位3个属：柄杯鹿(Lagomeryx)、原古鹿(Palaeomeryx)和皇冠鹿(Stephanocemas)。它们角的类型各异，现在发给大家每人三张这三种鹿的复原图卡片(无名称)，大家对照图片在展区中观察，找到所对应的化石，比对后将卡片插在学习单上。学习单上只有鹿化石的名称，将复原图与其对应。柄杯鹿头部复原图皇冠鹿头部复原图三角原古鹿复原图6—8分钟，站长召集大家，公布正确答案，并简单介绍一下这三种鹿柄杯鹿是已绝灭的鹿类。雄性有角，末端分岔，但这种角是不脱落的，而且可能是终生由皮肤覆盖的。雄性有大的上犬齿，雌性既无角也无大的上犬齿。皇冠鹿，角呈掌状、成年的角具有6—8个分叉，幼年的与老年的较少，分叉从掌状的中心部分水平分出。角干相当长，与掌状角的中心部分直接相接，无基节部。

三角原古鹿，雄性在眼框上方有一对短粗侧扁的“皮骨角”，角的前缘向后倾斜，角的顶端稍有膨大，角表面粗糙。枕部顶端向后上方延伸，末端膨大，形成“锤形”角状突起。三角原古鹿，雄性在眼框上方有一对短粗侧扁的“皮骨角”，角的前缘向后倾斜，角的顶端稍有膨大，角表面粗糙。枕部顶端向后上方延伸，末端膨大，形成“锤形”角状突起。站长提问：这三种鹿中，有一种是早期长颈鹿的祖先，请大家猜想一下是哪一种？为什么？站长取出长颈鹿的图片，参照总结：长颈鹿雌雄头顶均生有一对外包皮肤和茸毛的小短角，底色浅棕，终生不会脱掉。这和其他的鹿角有所不同，科学研究表明，三角原古鹿角的着生位置、表面形态、内部结构以及与骨头的关系等都与现生长颈鹿完全一致。模型链接/item.htm?spm=a230r.1.14.11.SevI29&id=16132373492&adid=&amid=&cmid=140105335569ed55e27b&pmid=&abbucket=15长颈鹿的牙齿为原始的低冠类型，不能以草为主食，只能以树叶为主食，当食物与空间不足时，一些脖子长的可以吃到高处的树叶而在竞争中生存下来。控制长脖子的基因在种群基因中的比例增大，交配而生的长脖子的概率增大，使长脖子的物种越来越多。模型链接3、铲齿象的觅食方式站长带领大家来到铲齿象动物群，请大家观察铲齿象头骨化石，并简单介绍：铲齿象长期以来作为中中新世时期亚欧大陆最具有代表的标准化石，其中以亚洲的化石最为丰富。它们的主要特征是拥有延长的下颌和宽大的下门齿，形状非常像一把铲子，所以中文得名“铲齿象”。请大家观察铲齿象的鼻骨，鼻骨强烈向后缩，形成很大的空腔，推测空腔内有发达的肌肉。如果需要发达的肌肉，也说明鼻子非常灵活，基本与现代象鼻子功能接近。那么问题来了，较长的鼻子和铲形下颌是如何配合觅食的？下面要玩一个小游戏，模拟铲齿象觅食。请按照之前的分组站好，每组4—5人，每人一个遮阳帽，反带在脖子上，模拟铲齿象的下颌，一只手举在头顶，模拟铲齿象的鼻子。每组远处15米有一盆花作为食物，每人跑去取一支花再跑回原地。首先请带好遮阳帽，一只手揪耳朵，一只手作为象鼻指地，弯腰转3圈。转好圈后开始朝花盆跑去，用刚才指地的手模拟象鼻取一支花，放在遮阳帽里。再跑回来到出发地，下一名组员开始转圈，流程如上。按照人数每组摆放相同数量的花朵，参加过的人可以重复参加，每人至少参与一次。把全部花朵取回用时最少的组获胜。http：///item.htm?spm=a230r.1.14.55.TPEHTp&id=39027703600&ns=1&abbucket=15#detail遮阳帽购买链接站长总结:从挖掘现场的地质来看，有水流冲刷的痕迹，科学家普遍认为铲齿象生活在河流、湖泊等湿地环境，捞取水中植物为生。请大家观察铲齿象的下颌牙齿，磨损比较严重，再配合较长的鼻子，推测铲齿象是用鼻子抓住植物，再利用铲齿将其切割来觅食的。所以刚才我们进行的游戏，是用手模拟鼻子，结合道具，模拟铲齿象的觅食方式。为获胜的小组每人发一枚铲齿象的邮票http：///item.htm?spm=a230r.ebpK0&id=9746235143&ns=1&abbucket=15#detail邮票链接4、马的演化站长组织大家进行猜成语比赛，每组派三位同学参加，两个人比划一个人猜。站长将成语卡片发给比划的同学，只有他们二人能看到卡片上的成语。所有的成语都带有“马”字，葡分钟内猜出成语数最多的小组获胜。（可以用肢体动作、简单语言，不能出现成语中的字）成语如下：牛头马面、高头大马、万马奔腾、伯乐相马、龙马精神、快马加鞭、走马观花、老马识途、马踏飞燕、汗马功劳、悬崖勒马、人仰马翻、指鹿为马、塞翁失马、青梅竹马、金戈铁马游戏结束，为获胜小组颁发小礼品一一2014年马邮票（带荧光）/item.htm?spm=a230r.1.14.33.NEwa09&id=36879594561&ns=1&abbucket=15&u=kikhipi37e5#detail站长提示大家，请大家想一下成语都中提到了马的哪些部位，什么特点？（大家畅所欲言）牛头马面一一马脸长高头大马一一马较高快马加鞭一一马跑得快、马的蹄子伯乐相马一一马的牙齿站长先带领大家观看三趾马动物群，介绍三趾马典型的三趾马身长1.5米左右，身材比较纤细。多数种类的三趾马都生活在中新世，随着中新世的结束而消亡。其实三趾马和真马源自共同的祖先一一草原古马，请大家看一下马的演化图，经历了几个关键的阶段一一始祖马、渐新马、草原古马、上新马、真马。三趾马是马演化的旁支。继续刚才我们说到的马进化的具体部位，可以对照这张图，站长从推车中取出图版做介绍，并请大家在听的过程中完成学习单的题目。——马的脚趾多趾变为单趾，柔软肉垫消失，代以坚硬的趾甲。始祖马前四后三的脚趾帮助它在柔软而并不平坦的灌木丛中行走跳跃。上新世以来，气候寒冷干燥，形成草原，土地坚硬，隐蔽性低，因此需要强有力的单蹄来快速奔逃。也是在此时，三趾马被淘汰了。——马的牙齿由于食物变化，臼齿的牙冠由低变高，白垩质形成。柔软的白垩质填充在坚硬的珐琅质和象牙质内部，就像石磨上的凹凸纹，齿面越来越复杂，可以有效地磨碎坚硬和韧性