Для чего нужны единицы систематики
Классификация (систематика) растений
Вопрос 1. Почему необходима классификация растений?
В настоящее время на Земле обитает около 600 тыс. видов растений, которые можно условно разделить на 2 группы: высшие и низшие растения, однако ученые-ботаники находят все новые и новые виды. Чтобы можно было ориентироваться во всем этом многообразии растений, необходима классификация.
Вопрос 2. Какие единицы систематики вы знаете и для чего они служат?
Чтобы легче было разобраться во всем многообразии растений, их разделили на группы. Особи, имеющие сходное происхождение, строение и жизнедеятельность, относят к одному виду. Родственные виды объединяют в роды, роды — в семейства, семейства — в порядки, порядки — в классы, классы — в отделы, отделы — в царства.
Вопрос 3. Каковы особенности вида?
Вид — это совокупность особей, обладающих общими морфологическими, физиологическими и биохимическими признаками, занимающих определенный ареал, способных скрещиваться друг с другом и дающих плодовитое потомство. Эти свойства прямо связаны с общностью происхождения всех особей данного вида. Особи, относящиеся к разным видам, как правило, даже если и живут рядом, не скрещиваются между собой. Каждый вид занимает определенную территорию и приспосабливается к условиям обитания на ней. Вид — основная единица систематики.
Вопрос 4. Что такое сорт? В чем его отличие от вида?
Сорта растений — это большая совокупность растений одного вида, созданная человеком в результате селекции. Сорт создается человеком, в отличие от вида, который формируется в природе в процессе развития и приспособления к определенным условиям. Сорта растений характеризуются определенными морфофизиологическими и хозяйственными признаками. Для поддержания существования того или иного сорта необходимы определенные условия. Если благоприятные для данного сорта растений условия исчезают, то сорт вырождается. Существуют многие сотни сортов различных культурных растений (например, только одной пшеницы насчитывается более 300 различных сортов).
Выведением сортов занимается селекция растений, задачей которой является создание новых и улучшение существующих сортов растений. Виды — это сумма популяций. Популяция — элементарная структура вида — это совокупность свободно скрещивающихся особей данного вида, живущая длительно на определенной территории ареала вида.
Задания таксономии
Разнообразие животных и растений классифицируются с использованием принципов, которые вытекают из строгой логики (здравого смысла), и знаний особенностей их строения, биологии, распространения. Систематика должна решить две основных задачи:
С самого начала (не менее 300 лет) систематика растений и животных пребывает в состоянии молодой науки (в отличие от географии или ботаники, например). До сих пор описываются новые типы, радикально меняется классификация многих крупных групп, регулярно появляются новые методы и подходы к построению классификации.
Основные направления
Ж. Кювье основал науку палеонтологию и неопровержимыми фактами доказал, что животные Земли неоднократно радикально менялись. Объяснение этим изменениям дала эволюционная теория. Со времён публикации «Происхождение видов» Ч. Дарвина эта теория стала руководящей при изучении животных. Сейчас ни один натуралист не сомневается в основных положениях трансформизма: мир животных развивается и изменяется, и современные животные — потомки организмов прошлых геологических эпох.
В течение последних 50 лет в систематике сформировалось 4 основных направления:
Таксономический анализ
Учёный Карл Линней предложил иерархическую схему из пяти категорий: класс, ряд, род, вид и вариетет. Например, человек расположился в классификации К. Линнея в такой последовательности:
На сегодняшний день наивысшим рангом группировки всех живых существ является домен или надцарство. Такое название термина предложил Карл Вёзе в 1990 году.
Таксономический анализ представляет собой распределение признаков между таксонами, на основании которого таксоны группируются в надтаксоны. Фактически, это анализ таксонов и их выдающихся признаков.
Первый этап — составление таблицы таксон/признак. Такую таблицу приходится делать всем практикующим систематикам, будь то кладисты, или типологи, или представители других направлений.
Способы, которыми такая таблица превращается в классификацию, сильно отличается в разных школах. Таксоны группируются по два или более на основании подобия и различия. Равноценные признаки можно подсчитывать с помощью формул и сравнивать количество общих признаков и отличительных черт у разных таксонов. Если признаки считаются неравноценными, то больший вес может предоставляться или более давним примитивным, или более молодым и производным. Корреляция между признаками может учитываться или не учитываться.
Группировкам таксонов, которые вышли, предоставляется ранг соответственно с традициями, разветвлениями эволюционных линий, геологическим возрастом, соотношением между величиной хиатуса и числом представителей.
«Линнеевская» систематика
В «Философии ботаники» Линней писал, что сначала он выделял таксоны интуитивно, а потом уже оформлял своё убеждение в классификацию, обнаруживая природные, существенные и искусственные признаки.
После составления таблицы таксонов и признаков нужно найти «природный признак» — совокупность признаков, которые совпадают во всех подтаксонах (например, в видах внутри рода, в родах внутри семейства). Таким образом, для нахождения природного признака рода сравниваются списки особенностей разных видов. Вычёркиваются все признаки, которые не совпадают.
Природные признаки представляют собой описание таксона. Они включают в себя самые обычные и распространённые признаки, характерные для таксонов более высоких рангов. Например, самым природным признаком какого-либо рода является клеточное строение, какого-либо рода в составе типа хордовых — наличие хорды.
Природные признаки, в свою очередь, содержат в себе существенные и искусственные признаки. Существенный признак служит для различия таксонов в системе органического мира. Искусственный признак разграничивает род всего лишь от других родов такого же искусственного порядка. Это заменитель существенного признака, пока тот не найден. Существенные и искусственные признаки служат для разграничения родов, а природные — для их описания.
Традиционная классификация
Для обозначения таксонов, ранг которых ещё неясен, используются такие нейтральные термины, как фенон, форма, группа.
Фенон — фенотипически однородная выборка особей. Самцы и самки могут принадлежать к разным фенонам; в случае видов-двойников к одному фенону могут относиться представители нескольких видов.
Термин «форма» может применяться, когда неизвестно, идёт ли речь про вид или подвид, или про экземпляр, который уклоняется, сезонную вариацию или касту. Термин используется также, когда речь идёт о нескольких таксонах разных рангов (например, вид и подвид).
Группа — виды, которые не имеют статуса подрода.
Понятие вида
Вид — основная систематическая категория. Это единственная таксономическая категория, объективное существование которой не поддаётся сомнению и подвергается экспериментальной проверке. Именно вид является исходной единицей систематики организмов.
Считается, что самостоятельные виды должны быть генетически изолированы. Особи, репродуктивно изолированные друг от друга, относятся к разным видам. Способные скрещиваться между собой должны быть отнесены к одному виду. Если генетическая изоляция доказана, то доказана и самостоятельность вида.
Однако репродуктивный критерий сложно использовать на практике при обработке коллекционных материалов. В практической работе для разграничения близких видов используется тройной критерий. Его применение позволяет надёжно определить, когда имеется дело с самостоятельными видами, а когда — с внутренне видовой изменчивостью (географической, гостальной, индивидуальной).
Морфологический критерий
Этот критерий позволяет, не проводя экспериментов по скрещиванию, оценить, являются ли две формы репродуктивно изолированными в природе.
Хиатус — выразительный разрыв в морфологических признаках, то есть отсутствие промежуточных вариантов между двумя формами. Противоположное понятие — трансгрессия: это перекрытие морфологических признаков, то есть наличие промежуточных вариантов.
Если две формы имеют хиатус в каких-нибудь морфологических характеристиках, то они, скорее всего, репродуктивно изолированы, а, значит, должны быть отнесены к разным видам. Если виды действительно самостоятельные, хиатус определяется даже между видами-двойниками.
Географический параметр
Если две близкие формы, разделённые хиатусом, имеют самостоятельные ареалы (расположение), которые не перекрываются, скорее всего, они являются самостоятельными видами. Если же две очень близкие формы, разделённые морфологическим хиатусом, встречаются совместно, то не исключено, что в иерархии они должны быть отнесены к одному виду.
Экологический признак
Каждый вид владеет большей или меньшей экологической специфичностью. Только в сказке К. Чуковского «рыбы по полю гуляют, жабы по небу летают». Очень маленькая вероятность, что один вид будет существовать и в пустыне, и на болоте. Птицы, которые гнездятся в дуплах, не могут гнездиться в песчаной пустыне.
Классификация растений и животных до сих пор не развалилась только из-за консервативности большинства систематиков. В каждом направлении существуют интересные методы и подходы, которые можно использовать в практической работе.
Систематика живого
Зачем нужно было всех живых существ распределять по каким-то категориям?
Многим людям систематика кажется абсолютно не нужным направлением.
Однако, у этого раздела науки есть вполне четкие цели и задачи.
Задача №1
Описание организмов (морфологическое) как современных, так и вымерших.
Задача №2
На основе знаний о строении организмов, установить родственные и эволюционные взаимоотношения между ними.
Задача №3
Выяснение закономерностей, позволяющих предсказать признаки какого-то нового живого объекта.
Систематизировать все живое ученые пытались очень давно. Если говорить об известных истории попытках, то это был Аристотель, т.е. мы говорим о времени до н.э.! Ученых, занимающихся систематикой, было очень много, всех перечислять здесь не будем. Самые основательные труды принадлежат К.Линнею, Ч. Дарвину и Э. Геккелю.
Давайте разберем основные таксоны современной систематики.
Таксоны
Растений
Животных
Надцарство (или империя)
Первое, самое глобальное деление идет на ядро-содержащих организмов (эукариотов) и безъядерных (прокариотов)
Царства:
1. Животные 2. Растения 3. Грибы
Это деление основано на нескольких параметрах:
Подцарства:
Одноклеточные
Многоклеточные
Систематика животных.
подтип позвоночные:
Класс.
Здесь в основе строение, морфология животного. Рассматриваются и внешнее строение, и все системы органов.
Например, увидели вы вот такое создание:
Похоже на большого червя или на маленькую змею…. как определить класс?
Отряд
Критерием становится уже более детальное различие в строении, питании и образе жизни.
Систематика растений
зачем нужна классификация растений?
Признаки высших растений
Большинство высших растений имеют ткани и органы. Вегетативные органы — корни, стебли и листья — выполняют функции питания и взаимодействия с окружающей средой. Генеративные органы (цветки) служат для полового размножения.
Моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные растения размножаются спорами. Голосеменные и покрытосеменные растения размножаются семенами. Семена покрыты плотной оболочкой и содержат запасы питательных веществ и многоклеточный зародыш.
Хотя растения и разделяются па высшие и низшие, все они относятся к царству растений. Клетки низших и высших растений схожи по строению и жизнедеятельности. Все они способны к фотосинтезу при наличии хлорофилла.
Видео
Классы цветковых растений
У цветковых растений два класса:
Двудольные растения. Чтобы понять название класса, нужно вспомнить строение зародыша семени. Зародыш состоит из:
Нас интересуют семядоли. Семядоли представляют собой крупные выросты зародыша. В этом и состоит главное отличие двудольных растений от однодольных: у двудольных две семядоли.
Строение семян двудольных растений
К другим отличиям двудольных растений относятся:
Существует огромное разнообразие двудольных растений. Этот класс включает более 350 семейств. Наиболее значимыми из них являются:
Однодольные растения. Исходя из названия, у однодольных растений есть всего одна семядоля.
Продольный разрез семян двудольных и однодольных растений
К другим отличиям однодольных растений относятся:
Однодольных растений меньше, чем двудольных. Этот класс включает 60 семейств. Наиболее значимыми из них являются:
Сравнительная характеристика двудольных и однодольных растений
Современные таксономические достижения
С появлением молекулярной биологии было разработано множество методов идентификации генетических материалов. Это позволило нам сравнить особей на разных таксономических уровнях и разрешить трудности их классификации, даже если нет никаких ископаемых свидетельств.
Подцарства
Многообразие растений классифицируется по определенным признакам. В зависимости от строения выделяют основные подцарства растительных организмов: высшие и низшие.
Низшие растения (водоросли)
Представители данного подцарства не обладают органами и тканями. Для низших растений характерно наличие слоевища или талла. К данной категории причисляют водоросли. В большинстве своем такая растительность обитает в водной среде. Питание у водорослей происходит за счет поглощения питательных веществ с помощью всей поверхности тела. Преобладающая часть или вся структура растительности водоемов соприкасается с солнечным светом, что объясняет ее способность к фотосинтезу. Такой образ жизни не предполагает быстрого перемещения веществ по организму. Для большинства видов водорослей характерно однотипное строение клеток.
Высшие растения (споровые, семенные)
Виды, которые относятся к данному подцарству, обладают функционально различными органами, которые образуют специализированные клетки. Как правило, представители высших растений обитают на суше. Вода и минеральное питание добываются ими из грунта. Фотосинтез у таких растений осуществляется путем подъема над поверхностью почвы. Виды, относящиеся к высшему подцарству, нуждаются в транспортировке веществ между частями организма, которая выполняется с помощь проводящих тканей.
Механическая и покровная ткани создают поддержку и опору для растения в наземно-воздушной среде. Благодаря специализированным клеткам, тканям и органам, растительные организмы высшего подцарства могут достигать больших размеров и осваивать широкий спектр сред обитания. Для многих представителей высших растений характерен вторичный возврат в водную среду. К примеру, в условиях пресного водоема такие организмы формируют основную массу водной растительности.
Классификация растений
Основные ранги таксонов растительности классифицируют, исходя из принципов иерархичности, то есть соподчинения. Таким образом, более крупные таксоны объединяют в себе более мелкие.
Примером такой классификации может служить известное растение ромашка. Формулировка данного таксона будет иметь следующий вид:
Жизненная форма организма — внешний облик, отражающий его приспособленность к определенным условиям среды.
В ботанике принята стандартная классификация растительности, исходя из их жизненной формы. Основными группами являются:
Семейство Розоцветные
Представители семейства розоцветные самые разнообразные. К съедобным растительным организмам относятся клубника, земляника, шиповник, слива, вишня, яблоня, груша, персик, абрикос и другие. Есть декоративные представители, например, роза или сакура. Не нашли применения у людей гравилат, манжетка и гусиная лапка.
Так как разнообразие розоцветных велико, то и велико разнообразие плодов: яблоко, костянка, многокостянка и многоорешек. Это плоды с сочным околоплодником.
Плоды розоцветных
Обычно цветки розоцветных одиночные, но иногда собираются в соцветие кисть (лапчатка) или щиток (вишня). Сами цветки с двойным околоцветником с пятичленной чашечкой и пятичленным венчиком. Внутри много тычинок и много пестиков (или один пестик). Таким образом, формулу цветка розоцветных можно представить следующим образом: Ч5Л5Т∞П∞ или Ч5Л5Т∞П1.
Цветки розоцветных
Для растений семейства розоцветных характерны видоизменения. У клубники — столоны для вегетативного размножения. У шиповника — шипы, а у боярышника — колючки для защиты от травоядных животных.
Общие признаки розоцветных
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Основы систематики. Систематика растений
Основы систематики растений
Наука о распределении организмов на группы по степени родства называется, систематикой, а место того или иного организма в системе — классификацией.
Основателем систематики является К. Линней. Все растения относятся к одному царству. Царство растений делится на 2 подцарства: низшие и высшие растения.
К низшим растениям относятся водоросли. Некоторые из них имеют простое одноклеточное строение. Другие, хотя и являются многоклеточными, не имеют корней, стеблей и листьев.
Признаки высших растений
Большинство высших растений имеют ткани и органы. Вегетативные органы — корни, стебли и листья — выполняют функции питания и взаимодействия с окружающей средой. Генеративные органы (цветки) служат для полового размножения.
Моховидные, плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные растения размножаются спорами. Голосеменные и покрытосеменные растения размножаются семенами. Семена покрыты плотной оболочкой и содержат запасы питательных веществ и многоклеточный зародыш.
Хотя растения и разделяются па высшие и низшие, все они относятся к царству растений. Клетки низших и высших растений схожи по строению и жизнедеятельности. Все они способны к фотосинтезу при наличии хлорофилла.
Систематика растений
При изучении растений сходные друг с другом виды объединяют в роды, роды — в семейства, семейства — в порядки, порядки — в классы, классы — в отделы, отделы — в царство (рис.1,2):
Рис.1 Основные систематические категории растений
Таким образом, систематика — ото наука о степени родства организмов. Принадлежащие к определенной группе растения произошли от общих предков. У родов один общий вид — предок. Эти группы образовывались постепенно, в течение длительного времени, в результате приспособления к различным внешним условиям.
Вид — наименьшая единица в систематике, он объединяет растения, схожие по 4 признакам: 1) общее строение; 2) сходные экологические условия и общая территория обитания (ареал); 3) схожесть жизненных процессов, например скорость роста; 4) скрещиваемость и способность давать потомство.
К самой распространенной на земле группе растений относятся покрытосеменные, или цветковые. По строению семян, стеблей и листьев они подразделяются на два класса: однодольные и двудольные. Например, всем известный картофель (паслен клубненосный) относится к роду паслен, семейству пасленовых, порядку норичниковых, классу двудольных, отделу покрытосеменных. Вид лук репчатый относится к роду лук, семейству луковых, порядку лилейных, классу однодольных, отделу покрытосеменных растений.
Систематика и классификация животных.
Как и всем живым организмам, растениям свойственны такие процессы, как обмен веществ, питание, дыхание, размножение, рост и развитие, раздражимость. Им ; характерны все виды размножения. При классификации растения делят на группы. Самая большая единица царства — подцарство. Основными считаются следующие: вид —> род —> семейство —> порядок —> класс —> отдел —> царство.
Вид — наименьшая единица системы. При определении вида растения учитывается множество факторов: общее строение; сходные экологические условия и общий ареал; схожесть жизненных процессов; скрещиваемость и качество потомства.