系統分類-古生物學入門(八)

閱讀時間約 4 分鐘

在人類歷史的大部分時間,區分生物的方式往往是使用特徵來區分,比如有翅膀的歸一類,有鰭的歸一類,這種區分方法可以快速的依照不同生物的表徵進行分類,很有效率。

但隨著近百年來演化學的蓬勃發展,科學家們發現這種傳統的分類方法存在明顯的問題。

演化這個概念出現之後,每個物種之間親近與否不再是看外表來決定,而是血緣關係,加上有趨同演化,與平行演化的情況存在,如果繼續使用傳統的分類方式,將無法正確顯示出每個物種之間的關係,因此研究人員建立了一個新的分類法,也就是系統分類學。

系統分類學的目的在於正確的表達生物之間的親緣關係和演化歷史,因此系統分類學有著一套更加嚴謹的分類方法。

對於現代生物,人類可以直接利用其基因來分析判斷各個物種之間的關係,但對於無法獲取到基因資訊的古生物又要如何研究?其實除了用基因來判斷之外,也可以利用大量的解剖特徵建立資料庫與其他的物種進行比對,再依照比對結果判斷誰跟誰的關係比較近。

以鯨魚為例:

鯨魚有哪些特徵?

魚型的軀體

水平的尾鰭

胎生

會哺乳

沒有鱗片的皮膚

沒有鰓而是用肺呼吸

較高的代謝速度


然後再將鯨魚的這些特徵與硬骨魚和哺乳類進行比較,可以發現除了第一項與大部分的硬骨魚相符之外,其他特徵,都是絕大部分硬骨魚所沒有的。

相反的這些特徵從第三到第七項在哺乳類裡面都是常態,由此可以看出,雖然鯨魚趨同演化成魚的樣子,但鯨魚的大部分結構依然還是哺乳類的結構。

因此雖然鯨魚長的跟硬骨魚很像但我們依然可以很肯定的說鯨魚是哺乳類。


因為系統分類學的性質,以往的分類單元被劃分成三種不同的概念:

一、單系群(Monophyletic group):單系群是系統分類當中最為常用,也是通常唯一承認的分類類型。在單系群當中所有物種都有一個共同祖先,並且這個祖先和牠的所有後代都會在同一個單系群內,而這種分類就會形成一個演化支。

比如恐龍的定義是家麻雀(Passer domesticus)與恐怖三角龍(Triceratops horridus)的最近共同祖先及其所有後代,所有恐龍是一個單系群。


二、多系群(polyphyletic group):多系群指的是這個分類單元的最近共同祖先不會被包含在裡面。這也代表多系群之間的不同物種不一定存在演化關係,因此多系群通常是人為依照某個特徵而建立的分類單元。

比如恆溫動物,大部分的鳥類與哺乳類都是恆溫動物,但兩者的共同祖先並不是恆溫動物,因此恆溫動物是一個多系群。


三、並系群(paraphyletic group):並系群與多系群相反,並系群有共同祖先但不包含所有後代,這種分類在傳統分類法當中是最常出現的,這是因為現今的傳統分類雖然能較準確的判斷不同物種的相似程度,但是卻沒有充分的考慮演化關係。

比如蜥蜴,蛇是蜥蜴演化而來的,但蛇不是蜥蜴,因此蜥蜴是一個並系群。

(圖一)單系群、並系群、多系群範圍(圖片由TotoBaggins提供)

(圖一)單系群、並系群、多系群範圍(圖片由TotoBaggins提供)


其實系統分類雖然更提倡單系群,但其主要目的是為了讓人更簡單明瞭的看出不同生物之間的演化關係,因此在某些情況下並系群能更清楚地反應演化關係時,並系群亦會被容許存在於系統發生樹當中,成為一個有效的分類單元。



除了上述三種基礎概念以外,還有其他幾種具有特殊意義的分類模式以下繼續做介紹。

一、基群(Basal):是指在一個單系群當中與其他成員相比最早分離出去的大型演化支,基群處於一個單系群的基礎位置。但必須說明的是基群不代表比較原始,他們只是更早分化而已。

二、冠群(crown group):是指一個演化支當中所有現存成員的共同祖先及其所有後代組成的單系群。

比如恐龍的冠群就是現存恐龍(鳥類)的最近共同組先及其所有後代所組成的分類單元“鳥綱”。

三、泛群(pan-group):代表著一個由冠群和該冠群史前近親組成的單系群。而這些史前近親與冠群的關係必須要比其他現存動物還要近。

比如鱷魚是鳥類的現存最近親,因此鳥類泛群所包含的部分就是所有鳥類和與鳥類較近而離鱷魚較遠的物種所組成。

四、幹群(stem group):是一個泛群去掉冠群之後所存留下來的史前近親所組成,由於泛群是一個單系群,因此泛群去掉冠群後形成的幹群會是一個並系群。

鳥類幹群就是一個包含所有非鳥類恐龍與翼龍等恐龍近親的並系群。

五、姐妹群(sister group):指兩個演化關係上最近的演化支。這兩個演化支由一個共同祖先分化而來。

比如鯊魚與魟魚兩者便為姐妹群。

(圖二)C1、C2為冠群,S1為幹群,C1、S1組成泛群T1,T1與C2互為姐妹群,T1、C2共同組成泛群T(圖片由Mattbierner提供)

(圖二)C1、C2為冠群,S1為幹群,C1、S1組成泛群T1,T1與C2互為姐妹群,T1、C2共同組成泛群T(圖片由Mattbierner提供)



系統分類學可以說是了解古生物裡面非常重要的一環,對這部分有一個正確的認知,對於以後了解不同古生物之間的關係有著很大的作用,希望大家可以藉由閱讀此文更加的認識系統分類。



作者:白稜

你對古生物了解多少呢?在進入這個領域之前這裡提供古生物學的基本認知~
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