Для чего служат единицы систематики в биологии

Внутри вида могут быть выделены более мелкие систематические единицы: подвид (subspecies), разновидность (varietas), форма (forma); для культурных употребляется категория – сорт.

Таксон – это реально существовавшие или 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 (униноминальны) и имеют определенные окончания, которые указывают ранг данного таксона (таблица). Название вида состоит из двух латинских слов (биноминальны). Первое слово – это родовое название, второе – видовой эпитет. Например, сосна лесная (обыкновенная) – Pinus sylvestris.

Правило давать видам растений двойные названия известно как бинарная номенклатура. Введена бинарная номенклатура Карлом Линнеем в1753 г.

Материалы для работы систематиков

Материалом для работы систематиков служат живые растения (или их части), а также растения, которые высушены или фиксированы тем или иным способом.

Обширные коллекции живых растений сосредоточены в ботанических садах. В Европе ботанические сады начали создаваться уже с XIV в.

Процесс высушивания растений прессом и монтировки на бумаге или картоне получил название гербаризация. Слово «гербарий» в средние века означало книгу (травник), которая посвящена растениям. Изобретение гербаризации (в конце XV века) позволило организовать, в ходе ботанических экспедиций и географических путешествий, сбор растений со всего мира. Собранный материал первоначально хранился в частных коллекциях, впоследствии концентрировался в общедоступных хранилищах (также называемых гербариями). В настоящее время, подобные хранилища имеются во всех развитых странах мира, в том числе и в России. В мире функционируют около 1600 крупных научных гербариев с общим гербарным фондом в 230 млн. гербарных образцов. Старейшие гербарии (Петербургский, Парижский, Лондонский) хранят до 5-6 млн. гербарных образцов каждый и представляют собой бесценное национальное достояние, которое документально фиксирует вехи освоения и изучения природы Земли. Гербарные образцы используются для изучения морфологических особенностей растений, экологии и географии видов, для точного установления таксономической принадлежности растений.

Фиксируют растения и их части и в специальных жидких фиксаторах сложного состава (со спиртом или формалином). Используют зафиксированные таким образом растения и их части при анатомических, эмбриологических, цитологических и др. исследованиях.

Методы систематики

Сравнительно-морфологический метод (основной метод систематики) – основан на данных сравнительной морфологии и дает наибольшую информацию о родстве таксонов на уровне вида и рода; с помощью данного метода изучают макроструктуру организмов; метод не требует сложного оборудования.

Сравнительно-анатомический, эмбриологический и онтогенетический методы (варианты сравнительно-анатомического метода) – с их помощью изучают микроскопические структуры тканей, зародышевых мешков, особенности гаметогенеза, оплодотворения и развития зародыша, а также характер последующего развития и формирования отдельных органов растений; данные методы требуют совершенной техники (электронной и сканирующей микроскопии).

Сравнительно-цитологический и кариологический методы – позволяют анализировать признаки организмов на клеточном уровне, помогая устанавливать гибридную природу форм и изучать популяционную изменчивость видов.

Палинологический метод – использует данные палинологии (наука, изучающая строение оболочек спор и пыльцевых зерен растений) и позволяет, по хорошо сохраняющимся оболочкам спор и пыльцы, устанавливать возраст вымерших растений.

Эколого-генетический метод – связан с опытами по культуре растений; дает возможность вне зависимости от факторов природной среды изучать изменчивость, подвижность признаков и устанавливать границы фенотипической реакции таксона.

Гибридологический метод – основан на изучении гибридизации таксонов; важен при решении вопросов филогении и систематики.

Географический метод – дает возможность анализировать распространение таксонов и возможную динамику их ареалов (область географического распространения), а также изменчивость организмов, которая связана с географически меняющимися природными факторами.

Помимо указанных выше методов, в систематике используют иммунохимические и физиологические методы, а также данные энтомологии, археологии и лингвистики, которые дают информацию о насекомых вредителях и местах введения в культуру важнейших сельскохозяйственных растений.

7.2. Империя неклеточные организмы (Noncellulata). Царство вирусы (Virae)

Вирусы – это группа ультрамикроскопических облигатных внутриклеточных паразитов, которые размножаются только в клетках живых организмов. Открыты вирусы были в 1892 году русским ботаником Д.И. Ивановским. Данное открытие произошло во время изучения болезни табака, которая проявлялась в появлении пятен на листьях. Болезнь была вызвана вирусом табачной мозаики (рис. 7. 2. 1).

Рис. 7.2.1. Вирус табачной мозаики (А – электронная микрофотография, Б – модель).

Вирусная частица (вирион) состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой – капсидом, состоящим из капсомеров. Размеры вириона различных вирусов – от 15 до 400 нм (большинство видны лишь в электронный микроскоп).

Вирусы обладают следующими характерными особенностями:

Кроме того, вирусы паразитируют только на определенных хозяевах (растениях, животных, человеке, микроорганизмах); не размножаются в почве, но могут долго сохраняться в ней, если условия исключают их инактивацию; по типу нуклеиновой кислоты, а также биологическим, химическим, физическим свойствам их разделяют на РНК-содержащие и ДНК-содержащие.

Вирусы микроорганизмов названы фагами. Так, существуют бактериофаги (вирусы бактерий), микофаги (вирусы грибов), цианофаги (вирусы цианобактерий). Фаги обычно имеют многогранную призматическую головку и отросток (рис. 7.2.2.).

Рис. 7.2.2. Модель фага.

Головка покрыта оболочкой из капсомеров и содержит внутри ДНК. Отросток представляет собой белковый стержень, покрытый чехлом из спирально расположенных капсомеров. Через отросток ДНК из головки фага переходит в клетку поражаемого микроорганизма. 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. Лизировать бактерии способен только активный фаг. Недостаточно активный фаг может существовать в клетке микроорганизма, не вызывая лизиса. При размножении пораженной бактерии возможен переход инфицированного начала в дочерние клетки. Фаги встречаются в воде, почве и других природных объектах. Некоторые фаги используют в генетической инженерии, в медицине для профилактики заболеваний.

Источник

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.

Источник

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.

Источник

• ← Белки жиры углеводы за что отвечают в организме
• Баранина или говядина что полезней →