Принципы классификации организмов. Искусственные, естественные, филогенетические системы. Современная классификация органического мира. Таксономические единицы. Вид как единица классификации.

Систематика - наука, изучающая разнообразие всех существующих и вымерших организмов. Считается, что в настоящее время на Земле су­ществует около 500 тысяч видов растений и около 2 млн. видов других живых организмов.

Задачи систематики - выявление, описание и классификация организ­мов в систему.

Разделы систематики - таксономия, номенклатура и филогенетика.

Таксономия - теория и практика классификации организмов, т.е. распределение всех известных на настоящий момент организмов по опре­деленной системе соподчиненных категорий на основании их сходства и различий. Сходство и различия устанавливаются с помощью различных ме­тодов и оцениваются по специально разработанным критериям.

Номенклатура - совокупность всех существующих названий таксонов. Филогенетика изучает историческое развитие мира живых организмов (филогенез) и родство организмов в ходе этого развития.

Основные понятия систематики - таксоны и таксономические катего­рии. Таксономические категории - определенные уровни в иерархической классификации. Таксоны - конкретные группы организмов, реально су­ществующих или существовавших ранее.

Основным таксоном, объединяющим особей, наиболее близких друг к другу, является вид (species ). Растения, используемые человеком, должны быть определены до вида, иногда еще точнее.

Первое определение вида дано Линнеем. Линней считал виды постоянными и неизменными.

До настоящего времени нет единого общепринятого определения ви­да, в равной степени подходящее как растениям, размножающимся половым путем, так и растениям, размножающимся бесполым путем или вегетативно. Приведем одно из современных определений.

Вид - группа особей, сходных по морфологическим, физиологическим, биохимическим и др. признакам, свободно скрещивающихся между собой, дающих плодовитое потомство и проживающих на определенной территории, называемой ареалом.

Внутри вида могут быть разновидности, подвиды, которые в процессе эволюции могут давать новые виды. Какой бы большой ни была внутривидовая изменчивость, внутри вида все равно есть непрерывный ряд форм, в то время как между даже близкими видами, как правило, существует дискретность, нет переходных форм. Виды различаются не только по внешним признакам, но и по условиям существования. Обычно имеются барьеры для скрещивания.

Роды могут быть поли-, олиго- и монотипные. Могут делиться на секции и подроды.

Виды объединяются в роды. Род (genus) - более высокая таксономи­ческая категория, объединяющая группу родственных видов. Для всех таксонов, начиная с рода, имеются научные названия, состоящие из одного латинского слова (униноминальные). Для видов же приняты биноми­нальные названия, состоящие из двух латинских слов: первое слово - название рода, к которому относится данный вид; второе - видовой эпи­тет. Например, подорожник большой, крапива двудомная и т.д. Введена такая бинарная номенклатура Карлом Линнеем в 1753 г.

Таксономические категории более высокого ранга:

Семейство (familia), включающее один или несколько родов. Назва­ние семейства образуется из названия рода с окончанием - асеае, нап­ример, Convallaria - Convallariaceae.

Порядок (ordo) - систематическая категория, включающая несколько семейств. Называется с окончанием - ales.

Класс (classis) - значительно более высокая таксономическая кате­гория. Число классов не большое. Например, у покрытосеменных два класса - Однодольные и Двудольные. Для классов принято окончание - psida, но допускается употребление давно установившихся названий без этого окончания. Например, двудольные можно называть Magnoliopsida или Dicotyledones.

Самая крупная таксономическая единица в царстве растений - отдел (divisio). Отделы называются с окончанием -phyta и отличаются друг от друга фундаментальными признаками. Располагаются в порядке эволюцион­ного усложнения.

Таким образом, любая система состоит из таксономи­ческих единиц, расположенных иерархически. Если мы называем уровни этой иерархии, то это таксономические категории. Если же мы подразумеваем конкретное содержание выделенных групп, то это таксоны.

Первые системы появились еще до нашей эры, но до сих пор не соз­дана общепринятая система, которая содержала бы максимум возможной биологической информации. Это - актуальная задача биологии. Существуют искусственные, естественные и генеалогические системы растений.

Искусственные системы строятся на основе одного или нескольких случайно взятых признаков. Наиболее известная из них - система Лин­нея. Растительный мир был разделен им на 24 класса на основе количества тычинок и особенностей тычиночного комплекса. К достоинствам этой системы можно отнести возможность ее применения на практике для узнавания растений в природе. Карл Линней впервые дал понятие рода и вида, ввел бинарную номенклатуру, описал около 10 тыс. видов, распре­делив их в 1000 с лишним родов. Этот его труд не утратил своего зна­чения до настоящего времени. Но вместе с тем система Линнея была ис­кусственной, поэтому в один класс попадали растения, весьма далекие друг от друга, например, рис и капуста, т.к. они имеют по 6 тычинок.

В отличие от искусственных, естественные системы учитывают при классификации сходство и различия по многим признакам одновременно. Первая из таких систем создана Антуаном Жюссье в конце 18 века (1789 г). В ней он выделяет естественные группы двудольных, однодольных, хвойных и бессемядольных (грибы, водоросли, мхи, папоротники, а также наядовые).

Еще более разработана система Декандолля, которая впервые учиты­вала в классификации анатомическое строение растений (1824 - 1874 г.). Система Дж. Гукера и Дж. Бентама (1883 г.) является логическим развитием системы Декандолля, но охватывает большее количество расте­ний, а также отличается оценкой беспокровных цветков как редуцирован­ных, вторичных, а не первичных.

Идея развития от простого к сложному, т.е. зачатки эволюционной теории были положены в основу некоторых додарвиновских систем. Такова система Ламарка, а также система русского ботаника П.Ф. Горянинова (1834 г.), который считал, что родственные таксоны имеют общее проис­хождение. Система Горянинова начинается с грибов и достаточно пра­вильно с современной точки зрения располагает отделы высших растений в порядке их возникновения и развития.

В основе всех естественных систем лежит представление о неизмен­ности видов. В конце 19 века после внедрения эволюционной теории Дарвина появились генеалогические системы. Они построены на филогенетической основе, т.е. учитывают историческое родство организ­мов. Различают эволюционные системы, отражающие конечные результаты эволюционного развития, и филогенетические системы, отражающие сам процесс филогенеза, т.е. возникновения таксонов в ходе эволюции.

В конце 19 века появилась и получила широкое распространение система А. Энглера. В ее основе лежит представление о первичности бес­покровных однополых цветков, что в настоящее время оспаривается. Тем не менее, она является единственной системой, разработанной до уровня вида, поэтому применяется до настоящего времени: в большинстве гербариев мира растения расположены по этой системе, 30-томник "Флора СССР" также был издан на основе этой системы.

Еще в 1875 году А. Браун выдвинул идею примитивности цветков маг­нолиевых и вторичности безлепестных цветков. Эта идея легла в основу многих современных систем: Ч. Бесси, Х. Гоби, Дж. Хатчинсона (начало 20 века). Несколько особняком стоит система А.А. Гроссгейма, в которой нет деления на классы однодольных и двудольных, что очень спорно.

Вышеназванные системы касаются покрытосеменных. Общепринятой сис­темы до сих пор не существует. Нами в курсе систематики покрытосемен­ных используется система А.Л. Тахтаджяна.

Для создания современных систем применяются различные методы: сравнительно-морфологический, сравнительно-анатомический, сравнитель­но-эмбриологический, палинологический, географический, эколого-гене­тический, кариологический, гибридологический, цитологический, сероди­агностический, хемотаксономический, палеоботанический и др.

Рассмотрим современную систему, касающуюся са­мых высоких таксонов: надцарств, царств, подцарств, отделов.

Все многообразие органического мира делится на 2 надцарства:

1. Надцарство доядерных организмов (Procaryota).

2. Надцарство ядерных организмов (Eucaryota)

Прокариоты резко отличаются от эукариот особенностями метаболиз­ма. Многие из них способны к фиксации атмосферного азота. Существуют анаэробные прокариоты.

Прокариоты - первые организмы, появившиеся на Земле приблизитель­но 3,2-3,3 млрд лет назад. Включают 2 царства: Вирусы и Дробянки.

В царстве Дробянок 3 подцарства: Археобактерии, Настоящие бактерии и Оксифотобактерии.

Надцарство ядерные организмы. Eucaryota. Разделяют на царства: животных (Animalia), грибов (Mycоta или Fungi) и растений (Vegetabilia или Plantae).

Различия представителей царств животные, грибы и растения:

 

	Animalia	Fungi	Plantae
1. Тип питания организма 2. Способ питания 3. Клеточная оболочка 4. Размножение   5. Подвижность     6. Запасное вещество 7. Конечные продукты обмена	гетеротрофный голозойное   нет   без помощи спор активно подвижные   гликоген   мочевина	гетеротрофный абсорбтивное   хитин   с помощью спор   прикрепленные с неограниченным ростом гликоген   мочевина	автотрофный абсорбтивное   целлюлоза   с помощью спор   прикрепленныес неограниченным ростом крахмал   СО2 , вода

Царство Растения.

Автотрофные или иногда вторично гетеротрофные организмы. Обычно ведут прикрепленный образ жизни, всасывая воду и растворенные в ней минералььные вещества специальными органами или всей поверхностью тела. Рост не ограничен. Клетки с плотной оболочкой, состоят обычно из целлюлозы. Запасной продукт - крахмал. 3 подцарства: Багрянки (Rhodobionta), Настоящие водоросли (Phycobionta), Высшие растения (Embryobionta). Багрянки и настоящие водоросли можно объединить под названием низшие растения (Thallombionta).

 

Различия высших и низших растений:

	Thallombionta	Embryobionta
1. Гаметангии и спорангии 2.Органы и ткани 2.1.эпидерма с устьицами 2.2. стела 3. Зигота превращается в многоклеточный зародыш	одноклеточные или отсутствуют отсутствуют (слоевище) нет   нет нет	Многоклеточные   есть есть   есть да