Для чего нужна систематика в биологии

Систематика — наука о видах живых организмов

Биологическая систематика — это наука, изучающая многообразие организмов на планете. Научная дисциплина разрабатывает принципы классификации живых организмов и применяет их для схематической разработки общей системы органической жизни. Все живущие и вымершие виды находят место в классификации и подробно описываются.

Основные задачи науки

Эти цели и основные постулаты всегда лежат в основе систематической разработки и являются аксиомами науки при изучении:

Предположения, относящиеся к теории систематики, звучат так:

Это интересно: геодезия это что такое, как используется в строительстве?

Развитие систематики

В развитии и становлении науки выделяются три этапа:

Искусственная систематика

Искусственность заключается в небольшом числе случайно определенных признаков, в результате чего в группе оказывались экземпляры, не состоящие в родстве друг с другом. Разработкой этой системы активно занимался в XVIII веке Карл Линней. Ученый проводил научные исследования в университете, результатом чего явились статьи и книги научного содержания. Для продолжения обучения за границей Линней сдает экзамены в Голландский университет в Хардвере, после этого следует получение докторской степени от медицины.

После рекомендации лейденского врача Г. Бургаве Линней становится личным врачом Бургомистра и начинает заниматься классификацией коллекции страстного садовода экзотической растительности. С 1736 по 1738 год ученый издает первые работы «Система природы», «Основы ботаники», «Ботаническая библиотека», «Роды растений» и другие.

Все эти и другие работы стали основой для современной систематизации растительных видов. Ученый разработал новую систему классификации, намного упрощавшую определение организмов и отнесение их к нужному таксону. Он выработал метод разделения, который назвал «половым», в его основе заложено подразделение на виды по количеству и структуре репродуктивных органов и структур растений, а именно пестиков и тычинок. Ученый четко сформулировал, что такое систематика в биологии — определение видов организмов и их отношение к нужному таксону.

Смелым научным трудом стала книга «Система природы», в которой доктор классифицирует все природные организмы: растения, минералы, животных, насекомых по видам, родам, отрядам и классам, и разрабатывает их идентификационные правила. В течение всей своей жизни Линней издавал изменения и дополнения к своему изданию, книга переиздавалась и после смерти доктора.

В 1738 году ученый после поездки в ботанические английские сады получает предложение работать в Германии и Голландии, но возвращается в Швецию и практикует там врачом, через некоторое время (1739) становится профессором медицины, а в 1742 году ему присвоено звание профессора ботаники. Линней занимается преподаванием, несколько раз ездит в научные экспедиции.

Значение трудов Линнея

Основателем научной классификации живых организмов мира считается Аристотель, его последователь (ученик) Теофаст систематизировал известные для своего мира сведения о растениях, которых в систему вошло около 500 видов. В своих трудах Аристотель заложил морфологическое деление, описал экологические и географические ареалы произрастания флоры. Известные растения разделены в работах по формам жизненного проявления, например:

В рамках формовых наименований Линней выделил дикорастущие и культурные разновидности, отделил водные и наземные экземпляры, предусмотрел место для листопадных и вечнозеленых представителей. Следовательно, в его трудах ученых полностью проявляется принцип систематики — иерархичность.

Средневековье отличается утилитарным методом распределения организмов в системе. Вводится новое подразделение видов на пищевые, сельскохозяйственные, декоративные и лекарственные. Помимо таких характеристик учитывается внешнее строение и структура генеративных органов. Многие ученые в своих классификациях применяли оригинальные принципы, например, Француз Ж. Турнефор считал важным признаком форму венчика, а итальянский профессор А. Цезальпино принимал во внимание семенную форму.

Несмотря на множественные классификационные характеристики, ведущие к созданию разнообразных классификационных систем, разработка Линнея стала главенствующей и основной. В его трудах задействованы приблизительно семь с половиной тысяч видов флоры (около полутора тысяч из них раньше наука не знала) и примерно четыре тысячи животных пород и видов.

В системе Линнея разработано около 1 тысячи названий и терминов ботаники, которые рекомендовались для характеристики растений и живых организмов. Этим ученый ввел основы унификации описательных характеристик. Главной заслугой ботаника считается построение четкой системы растений, включающей в себя 24 класса. Это важно для быстрого определения конкретного вида. Ученый строил систему на описании различных частей растений (число тычинок и их длина, степень одновременного произрастания, особенности полового строения).

При систематизировании Линней руководствовался принципом, что если не называть имен, то не будет известно познание вещей. Для совершенствования науки, классифицирующей организмы на основе их родства, он дал растениям оригинальные названия и настаивал на их использовании в работе. Краткость и четкость — вот принцип, который Линней применял для работы с растениями. Этим объясняется введение в обиход бинарных наименований, используемых в систематизировании.

Бинарная система

Эта разновидность классификации устанавливает для каждого представителя флоры или фауны единственное, только ему присущее наименование (бином). Название определяется двумя латинскими словами, из которых первое определяет комплекс видов из близкой друг другу группы, относящихся к единому биологическому виду. Второе слово — короткий эпитет, представляет собой имя существительное или прилагательное, характеризующее именно этот вид. Сам ученый не придавал особого значения бинарной классификации, а биномы разрабатывал для облегчения запоминания вида.

Так каждый вид органической жизни получал фамилию и имя. Например, лютик называется едкий, ползучий, золотистый и многими другими эпитетами, при этом его видовое соответствие (лютик) определяет его видовую специфику. Чтобы успешно унифицировать бинарные наименования, их следует давать по правилам. Они должны быть написаны латинскими буквами с соблюдением правил грамматики, после последней литеры указывают имя в сокращенном виде того, кто систематизировал этот вид или таксон.

Бинарное наименование вида всегда в единственном числе и нигде не повторяется, а все другие синонимы растения должны быть забыты. Помимо синонимов, некоторые растения могут иметь одинаковые с другими растениями названия, но тут есть правила приоритета того автора, который впервые его описал. В настоящее время все сведенные правила номенклатурного систематизирования, которые разработал в свое время Линней, служат основой для Международных кодексов номенклатуры.

Морфологическая система

В этой схеме на первом месте стоят морфологические характеристики растительности. Морфологическая систематика — раздел биологии, классифицирующий живые организмы по сходным признакам. Это свидетельствуют о возникновении первой системы «естественного» отбора, основа которой положена в 1789 году. Если судить по существу, то систематика не являлась полностью естественной, так как в ее таксоны входят виды, имеющие похожие морфологические характеристики, но не отличающиеся единым происхождением.

Морфологическая система строится как бы вразрез с эволюцией, но в частных положениях предвосхищает многие современные догмы эволюционной системы. Бок о бок с систематикой находится наука морфология растений, классифицирующая представителей флоры по индивидуальному и историческому развитию:

Современные системы классификации включают эволюционную, сравнительную и экологическую морфологию.

Филогенетическая систематика (эволюционная)

Этот вид систематики учитывает анатомические, морфологические характеристики представителей, но и принимает во внимание общность и особенность видового растительного происхождения. Развитие морфологии привело к тому, что искусственная систематика отдала пальму первенства совокупной естественной схеме. Но от полностью естественной эту классификацию отличает то, что она не учитывает изменение видов в процессе эволюции.

Многие авторы продолжали верить в неизменность видов. В естественной системе разрастания многие экземпляры объединяются на основании родства, под которым имеется в виду не родство по происхождению, а только внешняя схожесть. Из-за этого естественная систематика объединяла сходные вершины различных филогенетических ответвлений или аналогичные эволюционные этапы. Таким образом, естественная систематика возводила свои границы поперек эволюционного течения, а ее выводы предвосхищали результаты эволюционной систематики.

После того, как в биологии восторжествовала эволюционная идея, естественная симптоматика переквалифицировалась в филогенетическую, наступил новый период ее развития. В преобразованной систематике появились новые термины, и наука стала преследовать другие цели. Основной ее задачей является построение такой системы, которая сможет увязать между собой родственные и эволюционные отношения между растениями или живыми организмами. Систематика в современных условиях развивается при использовании сведений от других биологических наук, использует фактические материалы, сведения, результаты исследований.

Все животные и растения должны иметь принадлежность к определенной категории. При систематизации ученые часто выделяют различные дополнительные категории, пользуюсь приставками под-, инфра-, над-. Это в классификации звучит так: инфракласс, подтип, надкласс и др. Это не относится к обязательным правилам, при определении объекта к категории их можно опустить.

Используют и другие слова: раздел, когорта, триба, секция и другие. Эти категории имеют принадлежность при систематизации отдельных таксонов, например, насекомых. Любой из таксонов имеет ранг, то есть относится к конкретной категории, при этом учитывается, что понятие ранга определяет соответствие таксонов друг другу.

Диагностика таксонов заключается, прежде всего, в разработке таблиц для определения организмов в рамках определительного ключа. В настоящее время почти вся фауна и флора планеты охвачена системой определенных характеристик на основе такого деления. It специалисты кто это изучайте по ссылке.

Источник

Биологическая систематика

Содержание

Цели и принципы систематики

Основные цели систематики:

Систематика всегда предполагает, что:

Современные классификации живых организмов построены по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, тип или отдел, класс, отряд или порядок, семейство, род и, собственно, вид. Виды состоят уже из отдельных особей.

Принято, что любой конкретный организм должен последовательно принадлежать ко всем семи категориям. В сложных системах часто выделяют дополнительные категории, например, используя для этого приставки над- и под- (надкласс, подтип и т. п.). Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории.

Этот принцип построения системы получил название Линнеевской иерархии, по имени шведского натуралиста Карла Линнея, труды которого были положены в основу традиции современной научной систематики.

Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена. Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли на три домена: 1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро); 2) бактерии; 3) археи.

История систематики

В 1172 году арабский философ Аверроэс сделал сокращённый перевод трудов Аристотеля на арабский язык. Его собственные комментарии были утеряны, но сам перевод дошёл до наших дней на латыни.

Большой вклад сделал швейцарский профессор Конрад Геснер (1516—1565).

Эпоха великих открытий позволила учёным существенно расширить знания о живой природе. В конце XVI — начале XVII веков начинается кропотливое изучение живого мира, вначале направленное на хорошо знакомые типы, постепенно расширившееся, пока, наконец, не сформировался достаточный объём знаний, составивший основу научной классификации. Использование этих знаний для классификации форм жизни стало долгом для многих известных медиков, таких как Иероним Фабриций (1537—1619), последователь Парацельса Педер Сёренсен [en] (1542—1602, известен также как Петрус Северинус), естествоиспытатель Уильям Гарвей (1578—1657), английский анатом Эдвард Тайсон (1649—1708). Свой вклад сделали энтомологи и первые микроскописты Марчелло Мальпиги (1628—1694), Ян Сваммердам (1637—1680) и Роберт Гук (1635—1702).

Английский натуралист Джон Рей (1627—1705) опубликовал важные работы по растениям, животным и натуральной теологии. Подход, использованный им при классификации растений в его «Historia Plantarum», стал важным шагом по направлению к современной таксономии. Рей отверг дихотомическое деление, которое использовалось для классификации видов и типов, предложив систематизировать их по схожести и отличиям, выявленным в процессе изучения.

Линней

Линней использовал в классификации четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды. Введённый Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор (применявшиеся ранее длинные названия, состоящие из большого количества слов, давали описание видов, но не были строго формализованы). Использование латинского названия из двух слов — название рода, затем видовой эпитет — позволило отделить номенклатуру от таксономии. Данное соглашение о названиях видов получило наименование «бинарная номенклатура».

После Линнея

В конце XVIII века Антуан Жюссьё ввёл категорию семейства, а в начале XIX века Жорж Кювье сформулировал понятие о типе животных. Вслед за этим категория, аналогичная типу, — отдел — была введена для растений.

Чарлз Дарвин предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Он писал в книге «Происхождение видов»:

…общность происхождения и есть та связь между организмами, которая раскрывается перед нами при помощи наших классификаций.

Дарвин предположил, что наблюдаемая таксономическая структура, в частности, иерархия таксонов, связана с их происхождением друг от друга. Так возникла эволюционная систематика, ставящая во главу угла выяснение происхождения организмов, для чего используются как морфологические, так и эмбриологические и палеонтологические методы.

Наименование и описание таксонов

К началу XX века в систематике оформилось семь основных таксономических категорий:

Любое растение или животное должно последовательно принадлежать ко всем семи категориям. Часто систематики выделяют дополнительные категории, используя для этого приставки под- (sub-), инфра- (infra-) и над- (super-), например: подтип, инфракласс, надкласс. Такие категории обязательными не являются, то есть при систематизации объекта их можно пропустить. Кроме того, часто выделяются и другие категории: раздел (divisio) между подцарством и надтипом у животных, когорта (cohors) между подклассом и надпорядком, триба (tribus) между подсемейством и родом, секция (sectio) между подродом и видом, и так далее. Часто такие категории используются лишь в систематике каких-то конкретных таксонов (например, насекомых).

Для того чтобы избежать синонимии (то есть разных названий одного и того же таксона) и омонимии (то есть одного названия для разных таксонов), в настоящее время номенклатура регулируется номенклатурными кодексами, позволяющими деление на уровни (см. Ранг (биологическая систематика)),— отдельно для растений, животных и микроорганизмов. Во всех номенклатурных кодексах используются три основные принципа номенклатуры: приоритета, действительного обнародования и номенклатурного типа. Кроме того, названия всех таксонов должны даваться по-латыни (от латинских и греческих корней либо от личных имён или народных названий), а название вида должно быть бинарным, то есть состоять из названия рода и видового эпитета. Например, латинское название картофеля — Solanum tuberosum L. (последнее слово обозначает автора названия — в данном случае это Карл Линней; в зоологии часто ставят ещё и год действительного обнародования).

Диагностика таксонов

Под диагностикой понимают прежде всего составление таблиц для определения организмов (так называемых определительных ключей). Со времён Ж. Б. Ламарка наибольшее распространение получили дихотомические ключи, в которых каждый пункт (ступень) разделён на тезу и антитезу, снабжённые указаниями о том, к какой ступени нужно перейти дальше. Сейчас почти вся флора и фауна Земного шара охвачена определительными ключами.

Иерархия

Современные разработки

В настоящее время принято, чтобы классификация там, где это допустимо, следовала принципам эволюционизма.

Р. Сокэл и П. Снит в 1963 году основали так называемую численную (нумерическую) систематику, в которой сходство между таксонами определяется не на основании филогении, а на основании математического анализа максимально большого количества признаков, имеющих одинаковое значение (вес).

Домены — относительно новый способ классификации. Трёхдоменная система изобретена в 1990 году, однако до сих пор не принята окончательно. Большинство биологов принимает эту систему доменов, однако значительная часть продолжает использовать пятицарственное деление. Одной из главных особенностей трёхдоменного метода является разделение археев (Archaea) и бактерий (Bacteria), которые ранее были объединены в царство бактерий. Существует также малая часть учёных, добавляющих археев в виде шестого царства, но не признающих домены.

Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая всё новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие.

Источник

Систематика как наука. Основы систематики организмов

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Систематика. Основы систематики организмов

7.1. Систематика как биологическая наука

Систематика – это наука о разнообразии организмов, определяющая их место в системе органического мира. Существует систематика животных, микроорганизмов, грибов, растений.

В задачи любой систематики входит выявление, описание, идентификация, классификация и группирование организмов (от древнейших и примитивных до современных и самых сложных) в систему, в которой было бы однозначно определено положение каждого таксона.

Со времени К. Линнея (XVIII в.) в науке господствовала система двух царств: растений (Plantae) и животных (Animalia). В XX в. с открытием вирусов, а также обнаружением ряда важных различий в процессах обмена веществ и ультраструктуре клетки у разных групп организмов привело к пересмотру устоявшихся взглядов. В настоящее время общая схема филогенетических (родственных) отношений между основными группами живых организмов выглядит следующим образом (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Филогенетические отношения между основными группами живых организмов.

Империя неклеточные организмы (Noncellulata) – не имеют морфологически оформленной клетки. Империя включает одно царство вирусы (Virae).

Империя клеточные организмы (Сellulata) –имеют морфологически оформленную клетку. Включает две подимперии.

1. Подимперия доядерные (Procaryota) – не имеют морфологически оформленного ядра. Объединяет два царства:

а) Царство архебактерии (Archaebacteria) – в основе клеточных стенок кислые полисахариды (муреина нет);

б) Царство настоящие бактерии, или эубактерии (Eubacteria) – в основе клеточных стенок – муреин.

2. Подимперия ядерные, или эукариоты (Eucaryota) – имеют морфологически оформленное ядро. Подразделяется на четыре царства:

а) Царство протоктисты (Protoctista) – автотрофы или гетеротрофы; тело не расчленено на вегетативные органы; отсутствует стадия зародыша; гаплоидные или диплоидные организмы; включает водоросли и грибоподобные организмы.

б) Царство животные (Animalia) – гетеротрофы; питание путем заглатывания или всасывания; отсутствует плотная клеточная стенка; диплоидные организмы; имеется чередование ядерных фаз.

в) Царство грибы (Fungi, Mycota) – гетеротрофы; питание путем всасывания; имеется плотная клеточная стенка, в основе которой хитин; гаплоидные или дикарионтические организмы; тело не расчленено на органы и ткани.

г) Царство растения (Plantae) – автотрофы; питание за счет процесса аэробного фотосинтеза; имеется плотная клеточная стенка, в основе которой целлюлоза; характерно чередование полового (гаметофит) и бесполого поколения (спорофит) с преобладанием диплоидного поколения. К растениям относятся – отделы риниофиты и зостерофиллофиты (ныне вымершие), моховидные, хвощевидные, плауновидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные.

Разделы систематики

Таксономические категории и таксоны, бинарная номенклатура.

Современная систематика подразделяется на несколько связанных между собой разделов:

Наиболее распространенная система, которую сегодня используют ботаники – иерархическая. Она строится по принципу «коробочка в коробочке». Любая ступень иерархии системы называется таксономическим рангом (таксономическая категория). Главным таксономическим рангом является – вид (species). Обычно под биологическим видом понимают совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфофизиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средами, и отделенных от других таких же совокупностей особей отсутствием гибридных форм.

Над видом располагаются род (genus), семейство (familia), порядок (ordo), подкласс (subclassis), класс (classis), отдел (divisio) и царство (regnum) (таблица).

Основные таксономические ранги систематики высших растений и примеры таксонов