Развитие систематики. Систематика Линнея. Систематика, раздел «Биолог Основы систематики живых организмов

Материал из Юнциклопедии

Мир живых существ насчитывает, по различным оценкам, от 1,5 до 8 млн. видов. Для описания и обозначения множества ныне обитающих на Земле, а также ископаемых растений, животных, микроорганизмов, грибов необходима определенная система.

Эти задачи выполняет раздел биологии, называемый систематикой, в него входит как составная часть и классификация организмов. Систематика опирается на данные, полученные всеми разделами биологии, и в то же время служит основой для многих биологических наук. Таким образом, важнейшее значение систематики в том, что она дает возможность ориентироваться во всем многообразии существующих и ископаемых организмов.

Попытки систематизирования (классификации) организмов были предприняты еще в античном мире Аристотелем и другими учеными древности, однако основы научной систематики были заложены лишь в конце XVII в. английским ученым Дж. Реем и развиты выдающимся шведским естествоиспытателем К. Линнеем в XVIII в. Все ранние системы, в том числе наиболее удачная из них система самого Линнея были искусственными, т. е. за их основу часто брали отдельные признаки, характеризующие лишь внешнее сходство (см. Конвергенция).

Учение Ч. Дарвина (см. Эволюционное учение) придало систематике новое, эволюционное содержание, и в дальнейшем главным направлением ее развития стало эволюционное, которое стремится наиболее полно отразить в естественной, или филогенетической, системе отношения между организмами, существующие в природе (см. Родословное древо, Филогенез).

Современная систематика использует для классификации и описания организмов не только частные признаки, например форму зубчиков листа растения или число лучей в спинном и других плавниках у рыб, но и различные особенности строения, экологии, поведения и т. п., характеризующие организмы. Чем полнее исследователи учитывают эти особенности, тем в большей мере сходство, выявляемое систематикой, отражает родство (общность происхождения) организмов, объединяемых в ту или иную группу (тот или иной таксон). Например, сходство летучей мыши и птицы (летающих теплокровных позвоночных) поверхностное: летучая мышь - млекопитающее, т. е. относится к другому классу. При сравнении птиц и млекопитающих с другими, более отдаленными в систематическом отношении организмами, из других типов, важны уже не различия, а общность плана их строения как позвоночных животных. Многие тропические лианы сходны между собой по ряду признаков (лазящие стебли, совпадение сроков цветения), хотя относятся к разным семействам, но и те и другие входят в класс двудольных растений.

Наиболее распространенным методом исследования в систематике остается сравнительно-морфологический, хотя современные систематики широко используют электронную микроскопию, биохимические, биофизические и другие методы. Изучение тонкой структуры хромосом привело к возникновению ка-риосистематики, а использование биохимических данных - к развитию хемосистемати-ки. Сравнительное изучение белков, ДНК и РНК у разных групп организмов позволяет дополнять и уточнять их систематические характеристики и взаимоотношения. Этими проблемами занимается еще одна современная отрасль систематики - геносистематика.

Изучение строения и развития любого живого объекта требует знания его положения относительно других организмов, а также их филогенетических отношений. Все большее значение приобретает изучение популяционной структуры вида. Знание ее незаменимо при проведении экологических, биогеографических и генетических исследований, поскольку во время таких работ в поле зрения исследователя находится много видов, принадлежащих к самым различным популяциям. Систематика ископаемых животных и растений тесно связана с палеонтологией. Знание систематики позволяет выявлять редкие и исчезающие виды животных и растений, поэтому она имеет большое значение для решения чрезвычайно важной проблемы - охраны живой природы. Главнейшая задача систематики - создание такой системы органического мира, которая бы наиболее полно отражала взаимоотношения между организмами.

Оказалось, что различия между прокариотами и эукариотами глубже, чем, например, между высшими животными и высшими растениями (те и другие - эукариоты). Прокариоты образуют в системе органического мира резко обособленную группу, которой придают ранг надцарства. В нее входят бактерии, в том числе цианобактерии и архебактерии (некоторые систематики разделяют прокариот на два самостоятельных надцарства - эубактерий и архебактерий).

Грибы выделены в отдельное царство. Окончательно пока не решен вопрос о том, к какому из двух основных царств эукариот ближе стоят грибы, поскольку группа эта разнородная.

Царства делят на подцарства, последние - на типы (у растений, бактерий и грибов - отделы). Типы (отделы) состоят из классов, классы - из отрядов (порядков). Отряды в свою очередь делят на семейства, состоящие из родов. Роды состоят из видов. Иногда выделяют в видах подвиды, но основной таксономической категорией является вид.

Для удобства (с практической точки зрения) основные таксономические категории часто дробят. Так, типы делят на подтипы, классы - на подклассы и т. д. Иногда основные категории укрупняют (надтипы, надклассы и т. д.).

Филогенетические схемы, изображающие систему органического мира, различны и зависят от точки зрения ученых, работающих в области систематики.

Две империи природы. Подавляющее большинство ныне живущих организмов состоит из клеток. Лишь немногие наиболее просто устроенные организмы - вирусы и фаги - не имеют клеточного строения. По этому важнейшему признаку все живое делится на две империи - неклеточных (вирусы и фаги) и клеточных, или кариот (от греч. «карион» - ядро) (рис. 84).

Неклеточные формы жизни - вирусы и фаги. Империя неклеточных состоит из единственного царства - вирусов.

Рис. 84. Схема классификации клеточных организмов

Клеточные формы жизни, их разделение на безъядерные и ядерные. Типичная структура клетки, свойственная большинству организмов, возникла не сразу. В клетке представителей древнейших из современных типов организмов цитоплазма и ядерный материал с ДНК еще не отделены друг от друга, отсутствуют мембранные органоиды. По наличию или отсутствию ядра клеточные организмы делят на два надцарства: безъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты) (от греч. «протос» - первый и «эу» - полностью, вполне).

Прокариоты. К прокариотам относят наиболее просто устроенные формы клеточных организмов.

Надцарство прокариот разделяют на два царства - архей и бактерий.

Археи. Археи - безъядерные организмы, по размерам и форме клеток похожие на бактерий, к которым их раньше и относили. Однако по строению генома, аппарата белкового синтеза, клеточных мембран они очень сильно отличаются от бактерий. Большинство архей являются экстремофилами, живущими в таких условиях, в которых не могут существовать другие живые организмы, - при очень высоких температурах и давлениях около глубоководных термальных источников, в насыщенных соляных растворах, в очень кислых или очень щелочных водоемах. Некоторые археи, используя в качестве источника энергии различные органические соединения, вырабатывают метан, что не свойственно никаким другим организмам. Метанобразующие археи, входящие в состав кишечной микрофлоры некоторых животных и человека, обеспечивают своих хозяев жизненно необходимым витамином В12.

Бактерии. Царство бактерий включает в себя подцарства цианобактерий и бактерий. Цианобактерии раньше относили к растениям и до сих пор иногда называют сине-зелеными водорослями (рис. 85). Это древнейшие организмы на Земле. Цианобактерии сыграли огромную роль в образовании почвы и современной атмосферы Земли. К ним относились и те древнейшие фотосинтезирующие одноклеточные организмы, которые, вступив в симбиоз с другими прокариотами, стали предками хлоропластов всех существующих сейчас зеленых растений.

Среди бактерий выделяют группу пурпурных протеобактерий, к которым относят прокариотических предков митохондрий.

Настоящие бактерии, или эубактерии, играют огромную роль в биологическом круговороте веществ в природе и хозяйственной жизни человека. Изготовление простокваши, ацидофилина, творога, сметаны, сыров, уксуса немыслимо без действия бактерий.

Рис. 85. Цианобактерии

В настоящее время многие микроорганизмы используются для промышленного получения нужных человеку веществ, например лекарств. Микробиологическая промышленность стала важной отраслью производства.

Эукариоты. Все остальные организмы относят к ядерным, или эукариотам. Основные признаки эукариот показаны в таблице § 10.

Эукариоты разделяют на три царства: зеленые растения, грибы и животные.

Царство растений подразделяют на три подцарства: настоящие водоросли, красные водоросли (багрянки) и высшие растения.

Настоящие водоросли - это низшие растения. Среди нескольких типов этого подцарства встречаются одноклеточные и многоклеточные, клетки которых по строению и функциям различны (рис. 86).

Рис. 86. Настоящие водоросли.
1 - одноклеточные; 2 - колониальные; 3 - каулерпа - многоядерная водоросль, тело которой не расчленено на клетки; 4 - нитчатая водоросль; 5 - многоклеточная харовая водоросль

Замечательно, что в разных типах водорослей прослеживаются тенденции перехода от одноклеточности к многоклеточности, к специализации и разделению половых клеток на мужские и женские.

Таким образом, разные типы водорослей как бы делают попытку прорваться на следующий этаж - на уровень многоклеточного организма, где разные клетки выполняют различные функции. Переход от одноклеточности к многоклеточности - пример ароморфоза в эволюции зеленых растений.

Красные водоросли - многоклеточные организмы. Окраска красных водорослей определяется наличием в их клетках, помимо хлорофилла, красного и синего пигментов (рис. 87). Багрянковые резко отличаются от настоящих водорослей тем, что даже мужские гаметы - спермии лишены жгутиков и неподвижны.

Рис. 87. Багрянковая водоросль

К высшим растениям относят группу растений, которые имеют специальную сосудистую систему, по которой транспортируются минеральные и органические вещества. Приобретение такой проводящей сосудистой системы было важнейшим ароморфозом в эволюции растений. К высшим растениям относят споровые - моховидные, папоротниковидные (рис. 88) и семенные - голосеменные, покрытосеменные (цветковые).

Споровые растения - первые из зеленых растений, вышедшие на сушу. Однако их подвижные, снабженные жгутиками гаметы способны передвигаться только в воде. Поэтому такой выход на сушу нельзя считать полным.

Рис. 88. Высшие споровые растения (папоротникообразные).
Слева направо - хвощ, плаун, папоротник

Переход к семенному размножению позволил растениям отойти от берегов в глубь суши, что считается еще одним важнейшим ароморфозом в эволюции растений.

Грибы. Среди грибов различают разнообразные формы: хлебную плесень, плесневой грибок пенициллум, ржавчинные грибы, шляпочные грибы, трутовики. Общей особенностью для столь разнообразных форм является образование вегетативного тела гриба из тонких ветвящихся нитей, образующих грибницу.

К группе низших эукариот относят лишайники. Это своеобразная группа организмов, возникшая в результате симбиоза. Тело лишайника образовано грибом, в котором могут жить цианобактерии и зеленые водоросли.

Животные. Если спросить, чем отличаются животные от растений, то обычно можно услышать ответ: «Животные подвижны, а растения неподвижны». Это в основном правильный ответ, хотя известны движения у растений (листья мимозы) и неподвижные животные (коралловые полипы). Но почему большинство животных подвижны?

Все животные - гетеротрофные организмы. Они активно добывают органические вещества, поедая те или иные, как правило, живые организмы. Добыча такого корма требует подвижности. С этим и связано развитие разнообразных органов движения (например, ложноножки амебы, реснички инфузорий, крылья насекомых, плавники рыб и т. д., рис. 89). Быстрые движения невозможны без наличия подвижного скелета, к которому крепится мускулатура. Так возникает наружный хитиновый скелет членистоногих, внутренний костный скелет позвоночных.

Рис. 89. Представители членистоногих.
1 - рак; 2 - паук; 3 - клещ; 4 - многоножка; 5 - бабочка; 6 - муха; 7 - жук; 8 - кузнечик

С подвижностью связана и другая важная особенность животных: клетка животных лишена плотной наружной оболочки, сохраняя лишь внутреннюю цитоплазматическую мембранную оболочку. Наличие в клетке животных нерастворимых в воде твердых запасающих веществ (например, крахмала) препятствовало бы подвижности клетки. Вот почему основным запасающим веществом у животных является легкорастворимый полисахарид - гликоген.

Царство животных распадается на два подцарства: простейших (или одноклеточных) и многоклеточных животных. Морфологически простейшее - клетка, функционально - организм. Отсюда следует двойственность его природы. Функции органов и тканей у простейших несут отдельные участки клеток. Настоящие многоклеточные характеризуются объединением клеток различных типов в ткани.

Охарактеризуйте вирусы как неклеточные формы.
Назовите признаки, характерные для всех клеточных организмов.
Сравните строение и функции клеток прокариот и эукариот. Сделайте выводы.
Как вы считаете, какое практическое значение имеет систематика? Какие проблемы она помогает решить?

Систематика живых организмов ставит себе чрезвычайно важные теоретические и практические задачи. Главная теоретическая задача - изучить и привести в естественный порядок огромное количество видов, родов и семейств растений, животных, бактерий, грибов. Причем этот порядок, называемый системой, должен отражать исторический ход эволюции биосферы.

Первые известные классификации форм жизни предприняли в античном мире Аристотель и Теофраст. Они дали очень подробную систему живых организмов, в которой объединяли все живое в соответствии со своими философскими взглядами. Растения в этой классификации были разделены на деревья и травы, а животные - на группы с «горячей» и «холодной» кровью. Последний признак имел большое значение для выявления упорядоченности в живой природе.

Эпоха великих открытий существенно обогатила знания ученых о живой природе. В конце XVI - начале XVII в. начинается новая эра в изучении живого мира, вначале направленная на хорошо известные ранее тины. Постепенно расширяясь, накопился необходимый минимум знаний, составивший основу научной классификации. В 1583 г. была осуществлена первая попытка дать научную систему растений, с помощью которой можно было бы разобраться в хаосе собранных к тому времени сведений о растениях. Эта попытка принадлежит А. Чезальпино, написавшему труды иод названием «XVI книг о растениях». Первый отдел «Древесные растения» и «Травянистые растения» совершенно искусственен. Каждое из этих подразделений делится на классы, которых всего 15. Классы выделены по виду плода и количеству и расположению в нем семян. Один класс - растения без плодов и семян - включает папоротники, хвощи, мхи, грибы и кораллы. Вообще в каждом классе встречаются растения, не имеющие родства между собой. Эта система искусственна, потому что основана на одном-двух признаках. Но Чезальпино положил начало систематике растений, и с 1583 г. начался период создания искусственных систем.

Классификацией животных занималась многие известные медики, такие как И. Фабриций, П. Серенсен, У. Гарвей, Э. Тайсон. Свой вклад сделали М. Мальпиги, Р. Гук и некоторые другие ученые.

К началу XVIII в. наукой был накоплен достаточно большой объем биологических знаний, однако с точки зрения структурирования этих знаний биология существенным образом отставала от других естественных наук. Значительным вкладом в устранении этого отставания стали работы шведского естествоиспытателя К. Линнея. Он заложил основы научной систематики, что позволило биологии в короткие сроки стать полноценной научной дисциплиной. Линней был автором одной из известнейших искусственных систем растений, в которой цветковые растения распределялись по классам в зависимости от числа тычинок и пестиков в цветке. Линней хорошо понимал разницу между искусственными и естественными системами. Он говорил следующее: в естественных системах классы заключают растения, близкие между собой, сходные всем обликом и своей природой. Искусственные же состоят из классов, содержащих роды, отличные друг от друга, как небо от земли, и обладающие только одним общим признаком, избранным автором.

Для того, чтобы внести порядок в описательную ботанику, Линней сознательно предложил свою искусственную систему, позаботившись о том, чтобы она была самой легкой. Он разделил природный мир на три царства - минеральное, растительное и животное. Ученый разделил растительный мир на 24 класса, применив признаки количества тычинок, способа их срастания и распределения однополых цветков. Всех животных Линней разделил на шесть классов: млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые. В класс амфибий входили пресмыкающиеся и земноводные, все известные в его время формы беспозвоночные, кроме насекомых, он отнес к классу червей. Одно из примечательных достоинств этой искусственной классификации в том, что человек был совершенно справедливо отнесен к системе животного царства и включен в класс млекопитающих, в отряд приматов.

Классификации растений и животных, предложенные Линнеем, с современной точки зрения искусственны, так как они основаны на небольшом числе произвольно взятых признаков и не отражают действительного родства между разными формами. Так, на основании одного лишь общего признака - строение клюва - Линней пытался построить «естественную» систему, основанную на совокупности множества признаков, но не достиг цели. Несмотря па искусственность, система была полезна как наиболее легкая для практического применения. Он ввел в классификацию четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды. Использованный Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор. Использование латинского названия из двух слов - название рода, затем видовой эпитет - позволило устранить путаницу в названиях. Данное соглашение о названиях видов получило наименование «бинарная номенклатура».

Линней описал множество видов и родов и дал им названия, которые считаются приоритетными и используются до сих пор. Однако он сознавал необходимость создания естественной системы, отмечая, что это является основной задачей систематики.

В конце XVIII - начале XIX в. стали появляться системы, учитывающие все большее число признаков, были выделены современные отделы и тины.

Новую эру в естествознании открыл Ч. Дарвин в 1859 г. Он предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Его работы по теории эволюции положили начало повой эпохе в истории систематики, основанной на родстве организмов. Так возникла эволюционная систематика, взявшая за основу выяснение происхождения организмов.

До 1980-х гг. описание видов живых организмов, эволюционных взаимосвязей между ними, построение филогенетических (эволюционных) деревьев осуществлялись, как правило, на основе сравнительной эмбриологии, анатомии, морфологии и палеонтологических материалов. На сегодняшний день науке известно около 1,7 млн видов живых организмов, в то время как по оценочным данным их существует не менее 10 млн. Таким образом, 80% видов еще не описано. Если бы изучение биоразнообразия продолжалось классическими методами, то на полную каталогизацию Природы понадобились бы многие десятилетия .

Новый метод - ДНК-штрихкодирование - значительно ускоряет этот процесс. Он является наиболее точным методом для установления генетических взаимосвязей между видами. Выделенные отдельные молекулы ДНК каждого из видов совмещаются так, чтобы между ними началась реакция. Некоторые участки образуют «гибриды» - двойную спираль, т.е. обычную структуру ДНК, и степень их соединения является показателем количества последовательностей основании, являющихся дополнительными друг к другу. Этот показатель, в свою очередь, служит мерой родства между видами.

Анализ нуклеотидных последовательностей во многом меняет устоявшиеся представления о родстве видов и самой их идентичности, а иногда приводит к глобальному пересмотру крупных таксонов. Так, в результате исследования гена 16S рРНК в 1985 г. К. Везе разделил прокариотические организмы, которые ранее все назывались просто «бактериями», на два надцарства: эубактерии («настоящие» бактерии) и археи. (Есть интересные примеры выявления новых видов животных с помощью ДНК.) Жуков рода Rivacindela и бабочек рода Dioryctria сначала разбили на группы на основе анализа ДНК, а затем уже нашли морфологические и поведенческие отличия между ними. В пробах мелких донных пресноводных организмов была проведена идентификация последовательностей ДНК и на ее основе выявлены виды простейших, нематод, ракообразных и т.д. Ученые назвали такой метод «обратной таксономией». Проводятся также результаты масштабного исследования ДНК китообразных. В 1982 г. была создана одна из первых международных открытых баз генетических данных GcnBank. Международная программа «Штрихкод жизни» ставит своей целью создание библиотеки штрихкодов для всех видов на Земле .

Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая все новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие. Главным в современной систематике является построение естественной системы, которая, в отличие от искусственных систем, указывает на родственные связи между организмами. На сегодняшний день систематика организмов очень быстро меняется и ни одна из систем не является общепризнанной. Рассмотрим одну из них.

Все живые организмы на основании строения делят на две империи или два домена: клеточные и неклеточные. К последним относятся вирусы и фаги, не имеющие клеточного строения. На основании строения клетки клеточные живые организмы делятся на надцарства.

Система живых организмов:

1. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты.
1.1. Царство Эубактерии.
1.2. Царство Архси.
2. Надцарство Ядерные организмы, или эукариоты.
2.1. Царство Животные.
2.2. Царство Грибы.
2.3. Царство Растения.

Надцарства делятся на царства, далее на подцарства. Животные (лат. Animalia или Metazoa) - традиционно (со времен Аристотеля) выделяемая категория организмов, в настоящее время рассматривается в качестве биологического царства. Животные являются основным объектом изучения зоологии. Растения изучает современная ботаника. Грибы - микология.

В царстве животных выделяют два подцарства: одноклеточные Protozoa и многоклеточные Metazoa. Далее подцарства делятся на типы, затем на подтипы, классы, отряды, семейства, роды и виды. Название вида состоит из существительного и прилагательного. Например, человек разумный. Существительное - это название рода, а прилагательное - вида. Попробуем определить принадлежность к этим категориям нашей домашней кошки. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству животные, типу хордовые, подтипу позвоночные, классу млекопитающие, отряду хищные, семейству кошачьи, роду кошки, виду лесной кот. Человек также является представителем животного мира и относится к виду человек разумный.

Царство растения делят на три подцарства: Водоросли, Багрянки и Высшие растения. К подцарству Водоросли относятся от восьми до десяти отделов различных водорослей. К нодцар- ству Высших растений относят растения из ныне существующих отделов: моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные растения. Отдел в ботанике соответствует типу в зоологической классификации. Определим в качестве примера положение в классификации растений вида ромашка пахучая. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству растения, отделу (типу) покрытосеменные, классу двудольные, семейству сложноцветные, роду ромашка, виду ромашка пахучая.

См.: URL: http://elemcnty.ru/gcnbio/synopsis?artid=246
См.: Шнеер В. С. ДНК-штрихкодирование видов животных и растений -способ их молекулярной идентификации и изучения биоразнообразия // Журналобщей биологии. 2009. № 4. С. 296-315.

Систематика

СИСТЕМА́ТИКА -и; ж.

1. Спец. Классификация, группировка предметов, явлений. С. изотопов. С. кристаллов.

2. Отдел ботаники или зоологии, занимающийся описанием и классификацией существующих и вымерших животных и растений по видам, родам, семействам и т.п. С. растений. С. птиц.

система́тика

(биол.), наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами) - популяциями, видами, родами, семействами и т. д. Основные задачи систематики - определение путём сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Стремясь к созданию полной системы (классификации) органического мира, систематика опирается на эволюционный принцип и данные всех биологических дисциплин. Определяя место организмов в системе органического мира, систематика имеет важное теоретическое и практическое значение, позволяя ориентироваться в огромном разнообразии живых существ. Основы систематики заложены трудами Дж. Рея (1693) и К. Линнея (1735).

СИСТЕМАТИКА

СИСТЕМА́ТИКА, в биологии - наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами) - популяциями, видами, родами, семействами и т.д. Основные задачи систематики - определение путем сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Стремясь к созданию полной системы (классификации) органического мира, систематика опирается на эволюционный принцип и данные всех биологических дисциплин. Определяя место организмов в системе органического мира, систематика имеет важное теоретическое и практическое значение, позволяя ориентироваться в огромном разнообразии живых существ. Основы систематики заложены трудами Дж. Рея (1693) и К. Линнея (см. ЛИННЕЙ Карл) (1735).

Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Смотреть что такое "систематика" в других словарях:

- (от греч. sistematikos – упорядоченный) наука и искусство систематизации. Систематический – изложенный в форме определенной системы, образующий определенную систему. Философский энциклопедический словарь. 2010. СИ … Философская энциклопедия

Научное разъяснение систем. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СИСТЕМАТИКА группировка чего либо по сходным признакам, расположение по одному определенному плану, нпр., в ботанике с. растений,… … Словарь иностранных слов русского языка

- (биологическое), наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами) популяциями, видами, родами, семействами и т.д. Стремясь к созданию полной системы… … Современная энциклопедия

В биологии наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами) популяциями, видами, родами, семействами и т.д. Основные задачи систематики определение… … Большой Энциклопедический словарь

СИСТЕМАТИКА, систематики, жен. (научн.). 1. только ед. Приведение в систему, классификация и группировка предметов и явлений. Заниматься систематикой. 2. Отдел ботаники или зоологии, посвященный такой классификации. Систематика растений.… … Толковый словарь Ушакова

Сущ. классификация классифицирование систематизация систематизирование группировка группирование Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012. систематика … Словарь синонимов

Биологическая наука о разнообразии, классификации организмов и родственных отношений между ними. Первые попытки классификации органического мира сделали Аристотель (384 322 до н.э.) и Теофраст (372 287 до н. э.). Жизненные формы растений по… … Экологический словарь

систематика - и, ж. systématique, нем. Systematik <гр. 1. Отдел ботаники или зоологии, занимающийся классификацией и описанием вымерших и существующих растений или животных. БАС 1. 2. Группировка, классификация предметов и явлений. Систематика изотопов. БАС … Исторический словарь галлицизмов русского языка

СИСТЕМАТИКА, и, жен. Приведение в систему (в 1 знач.) чего н., а также системная классификация кого чего н. С. растений. С. животных. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

- (от греч. systematikos упорядоченный, относящийся к системе), раздел биологии, задачей к рого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) разл. ранга. Опираясь на… … Биологический энциклопедический словарь

Раздел биол., задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам (группировкам) различного ранга. Особое значение С. заключается в создании возможности ориентирования во… … Словарь микробиологии

Книги

Систематика млекопитающих , В. Е. Соколов , Книга представляет первую попытку в отечественной литературе дать таксономическую сводку современных млекопитающих, относящихся к отрядам однопроходных, сумчатых, насекомоядных, шерстокрылов,… Категория: Зоология Издатель: Высшая школа ,
Систематика цветковых растений , Гончаров М. , Повыдыш М. , Яковлев Г. , В учебном пособии «Систематика цветковых растений» приведены сведения по современной систематике цветковых растений, основанной на молекулярно-филогенетическихданных, дана характеристика… Категория:

- таксономия

- номенклатура

- филогенетика

таксономическим рангом - вид (species) . Над видом располагаются род (genus) , семейство (familia) , порядок (ordo) , подкласс (subclassis) , класс (classis) , отдел (divisio) и царство (regnum) . подвид (subspecies) , разновидность (varietas) , форма (forma) сорт .

Таксон . сосна лесная (обыкновенная) – Pinus sylvestris

Схема филогенетических отношений

В настоящее время общая схема филогенетических (родственных) отношений между основными группами живых организмов выглядит следующим образом.

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

II. 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) ;

Б) Царство настоящие бактерии, или эубактерии (Eubacteria)

2. Подимперия ядерные, или эукариоты (Eucaryota ) - имеют морфологически оформленное ядро.

Подразделяется на четыре царства:

А) Царство протоктисты (Protoctista) включает водоросли и грибоподобные организмы.

Б) Царство растения (Plantae)

В) Царство грибы (Fungi, Mycota)

Г) Царство животные (Animalia)

Различают следующие классификацииспособов питания живых организмов

1. По источнику углерода :

1) автотрофный способ питания (удовлетворение потребностей в органических веществах, путем синтеза их из простых неорганических соединений, т.е. это организмы, живущие за счет неорганического источника углерода. В данном типе выделяются: фотоавтотрофный способ (использование солнечной энергии) и хемоавтотрофный способ (использование химической энергии).

2. По типу окисляемого субстрата:

- литотрофы (окисляют неорганические соединения H 2 O, H 2 S, S, H 2);

- органотрофы (окисляют органические вещества).

По способу получения пищи

- голозойный тип питания - питание твёрдыми пищевыми частицами (органической пищей) посредством их захвата внутрь тела организма, которые затем перевариваются и всасываются в пищеварительной системе (животные, насекомоядные растения).

- голофитный способ питания - питание без захвата твёрдых пищевых частиц посредством транспорта (пассивного - осмоса, или активного) растворённых питательных веществ через поверхностные структуры клетки. Данный способ характерен для фотосинтезирующих растений, грибов и большинства микроорганизмов.

5.2. Неклеточные организмы (Noncellulata). Царство вирусы (Virae)

Вирусная частица (вирион) состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой – капсидом, состоящим из капсомеров .

Вирусы обладают следующими характерными особенностями:

Не имеют клеточного строения;

Имеют мельчайшие размеры, размеры вириона различных вирусов - от 15 до 400 нм (большинство видны только в электронный микроскоп);

Не имеют собственных метаболических систем;

Используют рибосомы клетки-хозяина для образования собственных белков;

Не способны к росту и делению;

Не размножаются на искусственных питательных средах.

Вирусы микроорганизмов названы фагами. Так, существуют бактериофаги (вирусы бактерий), микофаги (вирусы грибов), цианофаги (вирусы цианобактерий). Фаги обычно имеют многогранную призматическую головку и отросток (рис.1) .

Рис. 1. Строение бактериофага Т4:

1 - головка; 2 - хвост; 3 - нуклеиновая кислота; 4 - капсид; 5 - «воротничок»; 6 - белковый чехол хвоста; 7 - фибрилла хвоста; 8 - шипы; 9 - базальная пластинка

Головка покрыта оболочкой из капсомеров и содержит внутри ДНК. Отросток представляет собой белковый стержень, покрытый чехлом из спирально расположенных капсомеров. После попадания фага бактерия утрачивает способность к делению и начинает производить не вещества собственной клетки, а частицы бактериофага. В итоге клеточная стенка бактерии растворяется (лизируют), из нее выходят зрелые бактериофаги. Недостаточно активный фаг может существовать в клетке микроорганизма, не вызывая лизиса. Фаги встречаются в воде, почве и других природных объектах. Некоторые фаги используют в генетической инженерии, в медицине для профилактики заболеваний.

5.3.Подимперия доядерные (Procaryota )

Прокариоты – это одноклеточные, колониальные или многоклеточные организмы, которые не имеют морфологически оформленного (ограниченного мембраной) ядра и объединяют два царства – архебактерии (Archaebacteria ) и настоящие бактерии, или эубактерии (Bacteria, Eubacteria )

Сходства с растениями

Наличие клеточной стенки, поглощение питательных веществ из растворов путем всасывания (абсорбция ), отсутствие подвижности в вегетативном состоянии, неограниченный рост.

Сходства с животными

Образование в ходе обмена веществ мочевины , накопление гликогена в качестве запасного углевода, а не крахмала, присутствие хитина в клеточной стенке

Цикл развития спорыньи

Образование склероция (покоящейся стадии гриба)

При сильном поражении ржи на отдельных колосьях может быть до 3-4 склероциев. Далее при уборке хлеба склероции могут самопроизвольно опадать на землю (они хорошо переносят морозы и на следующий год после всходов ржи начинают прорастать), или при обмолоте попадать в зерно.

Сумчатая стадия

На прорастающем склероции появляются красные или темно-розовые булавовидные плодовые тела, состоящие из тонких ножек и шаровидных головок, усаженных многочисленными мелкими коническими выступами ("бородавочками"). Эта стадия – строма. Бородавочки на головке являются выходами перитециев - яйцевидных полостей, образующихся в периферической части головки. В перитециях вырастают многочисленные булавовидной формы сумки, в каждой из которых развивается по 8 нитевидных аскоспор. К моменту цветения ржи плодовые тела гриба полностью созревают; при этом из слизисто разбухающих перитециев выдавливаются сумки, которые лопаются; при этом из них выбрасываются аскоспоры и воздухом разносятся по цветущей ржи.

Конидиальная стадия гриба

Начинается с попадания аскоспор на перистые рыльца цветков ржи и их прорастания. Из сплетения гиф на завязи цветка образуется грибница, по мере развития которой начинается бесполое размножение гриба. Заключается оно в отшнуровывании с концов гиф многочисленных мелких эллиптических конидиоспор. Одновременно грибницей вырабатывается клейкая жидкость, содержащая сахаристые вещества, называемая "медвяной росой". Капли последней стекают по пораженному колосу, унося с собой конидиоспоры. Сладкая жидкость привлекает насекомых, которые, перелетая на другие колосья, разносят конидиоспоры, способствуя, тем самым, новому (повторному) заражению ржи. Конидиоспоры, попав на здоровые цветки ржи, также прорастают, образуя на завязи грибницу. Постепенно грибницы (образовавшиеся как из аскоспор, так и из конидиоспор), разрастаясь, разрушают завязь, и, в конечном счете, на месте и вместо зерна развивается белое продолговатое крупное грибное тело - молодой склероций. К моменту созревания ржи созревают и склероции; гифы уплотняются, наружный слой склероция при этом пигментируется, окрашиваясь в темно-фиолетовый цвет (рис. 13,14).

Рис. 13. Цикл развития спорыньи пурпурной (Claviceps purpurea ):

1 – колос ржи со склероциями, 2 – склероций, проросший головчатыми стромами, 3 - разрез стромы с перитециями, 4 – отдельный перитеций в строме с сумками, 5 – сумка с аскоспорами, 6 – конидиальное спороношение, ск – склероции, ст – стромы, п – перитеций,

с – сумки, сп – споры

Рис. 14. Спорынья пурпурная (Claviceps purpurea ): колос ржи со склероциями, склероций, проросший головчатыми стромами

Рожки (склероции) спорыньи эрготаминового (эрготоксинового) штамма содержат алкалоиды, обладающие ядовитыми свойствами и оказывающие сложное влияние на организм человека. Незначительное их количество в муке способно вызвать тяжелое заболевание – эрготизм , иногда приводящее к смерти. В современной медицине алкалоиды спорыньи широко применяются для лечения сердечно-сосудистых и нервных заболеваний (адреноблокирующая активность), а также в акушерской практике (вызывают сокращение матки).

Плодовое тело - апотеций имеют пецица (Peziza ), строчок (Gyromitra ), сморчок (Morchella ) и другие пецицевые грибы (рис. 15).

Рис. 15. Пецицевые грибы: 1 - сморчок конический (Morchella conica); 2 - шапочка сморчковая (Verpa bohemica); 3 - гельвелла ямчатая (Helvella lacunosa); 4 - строчок обыкновенный (Gyromitra esculenta)

Пецица встречается в лесах, на местах пожарищ, на почве огородов, коровьем навозе. Ее апотеции более или менее мясистые, и имеют окраску от желтой до красной и коричневой. Строчок и сморчок встречаются в лесу рано весной. Плодовое тело состоит из шляпки с морщинистой поверхностью, выстланной гимением (слой асков, разделенных парафизами (бесплодными гифами)) и ножки. Строчки содержат ядовитую гельвелловую кислоту (разрушается после длительного кипячения).

Отдел Базидиомикоты, или базидиальные грибы (Basidiomycota)

Конидиальное спороношение у базидиомикот встречается редко. Половой процесс осуществляется путем слияния двух вегетативных клеток гаплоидного (первичного) мицелия.

Специальных органов полового размножения у базидиомикот нет. Органом полового спороношения является особая репродуктивная структура - базидия , на которой образуются базидиоспоры . Гифы, вырастающие из базидиоспор берут начало от спор противоположных половых знаков: «+» и «-», и при их соприкосновении происходит половой процесс (соматогамия ) . При этом содержимое клетки одной гифы переходит в клетку другой, где происходит слияние цитоплазмы (плазмогамия ) . Ядра не сливаются, а образуют пары – дикарионы , которые впоследствии одновременно делятся, образуя дикарионный (вторичный ) мицелий. На дикарионном мицелии образуются выросты – базидии куда переходят дикарионы с цитоплазмой. В базидии завершается половой процесс: сливаются ядра дикариона (кариогамия ), редукционно (мейозом) делится диплоидное ядро и возникает 4 гаплоидных ядра. В верхней части базидии образуются четыре трубчатых выроста с расширением на конце. В них переходят ядра с цитоплазмой и возникают четыре базидиоспоры: две со знаком «+» и две со знаком «-», впоследствии образующие гетероталличные гаплоидные мицелии (рис. 16 ).

Базидии с базидиоспорами могут возникать прямо на мицелии, либо на плодовых телах (или внутри них). Плодовые тела различны по форме и консистенции (рыхлые, паутинистые, деревянистые и т.д.). На их верхней или нижней стороне располагается спороносный слой – гимений . Поверхность плодового тела, несущая гимений, называется гименофором .

Рис. 16. Размножение шляпочного гриба: 1 – мицелий гриба; 2 – плодовое тело; 3 – пластинки с гименофором; 4 – базидия; 5 – молодое плодовое тело гриба, покрытое покрывальцем; 6 – бизидиоспоры; 7 – одноядерный мицелий; 8 – дикарионический мицелий

По типу развития и строению базидии базидиомикоты подразделяются на три класса: холобазидиомицеты (Holobasidiomycetes ), фрагмобазидиомицеты Phragmobasidiomycetes , гетеробазидиомицеты (Heterobasidiomycetes) .

Класс Холобазидиомицеты (Holobasidiomycetes)

Это, в основном, грибы - сапрофиты. Базидии одноклеточные и вместе с бесплодными гифами образуют гимениальный слой. Последний развивается на гименофоре (плотная основа плодового тела из сплетенных гиф), который может быть трубчатым и пластинчатым. Трубчатый гименофор имеют представители семейств трутовиковые и болетовые , пластинчатый – грибы из семейств пластинниковые, мухоморовые .

К семейству трутовиковые относятся:

домовой гриб (Serpula lacrymans ) - разрушитель древесины;

трутовик косотрубчатый (чага) (Inonotus obliquus ) (рис. 18) - повсеместно поражает березовые леса, образуя черные растрескивающиеся наросты на березе.

Чагу заготавливают для медицинских целей, готовят настойки и экстракты, обладающие противоопухолевым, противовоспалительным и общетонизирующим действием.

У представителей семейств болетовые, агариковые и мухоморовые гименофор расположен на нижней стороне мягкомясистых плодовых тел, имеющих хорошо различимые центральную ножку («пенек») и шляпку.

Виды семейства болетовые имеют плодовые тела разной окраски с трубчатым гименофором . Почти все представители данного семейства вступают в симбиоз с корнями высших растений, образуя экзотрофную микоризу (гриб оплетает корень, оставаясь на его поверхности). Наиболее ценен белый гриб (Boletus edulis ) (рис. 19), он образует микоризу со многими лиственными и хвойными породами. Иногда характерна приуроченность к определенным типам леса и видам древесных растений: подосиновик (B. aurantiacus) - в осиновых лесах, подберезовик (B. scaber ) - в березовых.

Рис. 17. Настоящий трутовик (Fomes fomentarius)

Рис. 18. Чага, трутовик косотрубчатый (Jnonotus obliguus)

Рис. 19. Белый гриб (Boletus edulis)

Рис. 20. Шампиньон обыкновенный (Agaricus campestris)

Рис. 21. Мухомор красный (Amanita muscaria)

Рис. 22. Мухомор вонючий, или белая поганка (Amanita virosa)

Рис. 23. Бледная поганка (Amanita phalloides)

Класс Фрагмобазидиомицеты (Phragmobasidiomycetes)

Представители: твердая головня пшеницы (Tilletia trutiсa ) и пыльная головня пшеницы (Ustilago trutica ) (рис. 24).

Отличаются между собой лишь морфологическими признаками сорусов и телиоспор. Проявляется болезнь в молочно-восковой фазе спелости. Пораженные растения немного отстают в росте, имеют сплющенный колос, имеют более интенсивную зеленую с синим оттенком окраску, в сравнении со здоровыми растениями. Колосковые чешуйки раздвинуты, в зернах вместо белого «молочка» образуется серая жидкость с запахом селедочного рассола (триметиламин). Со временем по мере созревания пшеницы разница в окраске пораженного и здорового колоса исчезает, однако пораженный колос остается прямостоячим. Вместо зерен в них образуется продольные сорусы (головневые мешочки). Оболочка зерновок остается неразрушенной, а наполняет их оливково-бурая масса головневых спор – телиоспор.

Во время обмолота сорусы разрушаются, телиоспоры попадают на поверхность здорового зерна, в солому, частично на поверхность почвы, инфекция накапливается на уборочных и зерноочистных машинах, транспортных средствах, таре. Все это может являться источником инфекции и для здорового зерна.

Попадая в почву телиоспоры сохраняют совою жизнедеятельность на протяжении 1-3 недель. В сухой почве они сохраняют способность к прорастанию не более одного года. Поэтому основным источником инфекции есть заспоренные телиоспорами семена.

При прорастании таких семян прорастают и телеоспоры, образуя базидии с базидиоспорами. Вследствие копуляции базидиоспор образуется инфекционная гифа, которая проникает в молодой проросток пшеницы. В пораженных всходах мицелий распространяется по межклетниках. Достигая колоса в период его формирования, он усиленно разрастается и последствии распадается на телиоспоры, образуя сорусы (рис. 25).

Царство Грибоподобные протисты (MYCETALIA)

Цикл развития миксомицетов

У большинства представителей спорангии покрываются твердой оболочкой. Внутри спорангиев образуются одноклеточные споры, одетые плотной целлюлозной оболочкой, содержащие запасные питательные вещества, а также капиллиций – нити разнообразного строения, служащие для разрыхления споровой массы и рассеивания спор. После созревания плодовых тел оболочка их разрывается и споры выбрасываются наружу. При подходящих условиях (в присутствии капельножидкой среды) каждая спора раскрывается и из нее выходит протопласт, который либо изначально остается амебовидным, либо формирует два неравных жгутика на переднем конце (т.е. в этом случае образуется зооспора). После некоторого периода движения зооспоры теряют жгутики и превращаются в амебовидные организмы, которые размножаются делением. Две эти формы (зооспоры и амебы) могут легко превращаться друг в друга.

Далее, амебовидные организмы попарно сливаются, происходит кариогамия (слияние ядер), и они превращаются в диплоидные миксамебы. Затем, в свою очередь, они сливаются (происходит только плазмогамия – слияние плазменного содержимого клетки, но не ядер) и образуется плазмодий.

Рис. 37. Трихия обманчивая (Trichia decipiens)

Вегетативное тело слизевиков – плазмодий (слизистая, не одетая оболочкой многоядерная протоплазма), имеющий разнообразную окраску: розовую, лимонно-желтую, красную, фиолетовую и др. Плазмодий медленно передвигается, подобно амёбам, поглощая и переваривая бактерии, мелкие грибы, частицы разлагающихся растений и животных. Размеры их варьируют от нескольких миллиметров до 1 м в диаметре, но их масса при этом невелика - до 20-30 г.

В период вегетативного развития слизевики обитают в сырых, темных местах. На свет выползают для образования плодовых тел, спорангиев, в которых формируются гаплоидные споры. Последние в воде прорастают в зооспоры, а во влажной среде – в миксамёбы. После некоторого периода развития зооспоры или миксамёбы попарно копулируют, образуя диплоидные миксамёбы, которые, многократно делясь и разрастаясь, формируют плазмодий.

Тема 5. ОСНОВЫ СИСТЕМАТИКИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

Современная систематика подразделяется на несколько разделов:

- таксономия - теория и практика классификации организмов, при которой распределяется все множество вновь выявленных и уже известных организмов в соответствии с их сходством и различиями или предполагаемым родством по определенной системе соподчиненных категорий;

- номенклатура - вся совокупность названий таксонов;

- филогенетика - устанавливает родство организмов в историческом плане (филогения) и ход исторического развития мира живых организмов (филогенез).

Наиболее распространенная система, которую сегодня используют ботаники - иерархическая. Любая ступень иерархии системы называется таксономическим рангом (таксономическая категория). Главным таксономическим рангом является - вид (species) . Над видом располагаются род (genus) , семейство (familia) , порядок (ordo) , подкласс (subclassis) , класс (classis) , отдел (divisio) и царство (regnum) . Внутри вида могут быть выделены более мелкие систематические единицы: подвид (subspecies) , разновидность (varietas) , форма (forma) ; для культурных употребляется категория - сорт .

Таксон – это реально существующие группы организмов, отнесенные в процессе классификации к определенным таксономическим категориям. Научные названия всех таксонов, относящихся к таксономическим категориям выше вида, состоят из одного латинского слова и имеют определенные окончания, которые указывают ранг данного таксона. Название вида состоит из двух латинских слов (биноминальны). Первое слово – это родовое название, второе - видовой эпитет. Например, сосна лесная (обыкновенная) – Pinus sylvestris (бинарная номенклатура,К. Линней, 1753).

Возможно, будет полезно почитать: